玉米是全球糧食產(chǎn)業(yè)重要支柱之一，也是畜牧飼料、酒精、淀粉等多種產(chǎn)業(yè)的重要原料。由于玉米及其產(chǎn)品中多重霉菌毒素污染風(fēng)險較高，嚴重影響玉米、玉米飼料、玉米蛋白、玉米淀粉等玉米相關(guān)各種產(chǎn)業(yè)的安全和發(fā)展。針對這一問題，川渝共建特色食品重慶市重點實驗室馬良教授團隊在玉米及其產(chǎn)品中新型隱蔽型真菌毒素的發(fā)現(xiàn)、識別和控制方面取得系列研究進展。相關(guān)系列成果發(fā)表在Food Chemistry和Food Control等國際期刊。

 

　　團隊通過前期持續(xù)研究發(fā)現(xiàn)并首次報道了玉米及其產(chǎn)品中存在玉米醇溶蛋白（zein）結(jié)合態(tài)隱蔽型玉米赤霉烯酮（ZEN）會造成實際ZEN風(fēng)險低估的安全隱患 （Food Control, 2021, 107903），并建立了針對zein結(jié)合態(tài)隱蔽型ZEN的定量檢測方法（專利申報號： 202110509173.6）。

 

　　對于該類隱蔽型毒素，馬良教授團隊通過多維光譜技術(shù)結(jié)合分子模擬技術(shù)研究了zein與ZEN體外相互作用，發(fā)現(xiàn)在氫鍵、疏水作用、π-π堆積作用等非共價鍵作用的驅(qū)動下，ZEN進入zein中位點 Ⅱ 的疏水空腔而形成zein結(jié)合態(tài)隱蔽型ZEN，解析了玉米及其相關(guān)產(chǎn)品中大分子基質(zhì)組分zein對ZEN的隱蔽機制（Food Chemistry, 2021, 129286）。

 

　　為了更好地控制隱蔽型毒素的形成、污染和轉(zhuǎn)化，保障玉米加工品安全，團隊研究了玉米加工過程中該類zein-ZEN結(jié)合態(tài)隱蔽型毒素在不同加熱溫度和pH條件下的變化。研究發(fā)現(xiàn)熱和堿處理可破壞ZEN-zein相互作用，導(dǎo)致隱蔽型ZEN向游離型ZEN轉(zhuǎn)化，而酸性環(huán)境則有助于形成大量的隱蔽型ZEN。該研究揭示了zein結(jié)合態(tài)隱蔽ZEN在不同加工條件下的轉(zhuǎn)化規(guī)律（Food Chemistry, 2021, 13000），為實際玉米加工過程中該類隱蔽型毒素的控制打下理論基礎(chǔ)。

 

　　為了將前期研究該類隱蔽型毒素在溫度和pH誘導(dǎo)下發(fā)生的轉(zhuǎn)化規(guī)律應(yīng)用于實踐，該團隊深入研究了zein實際不同提取加工工藝對該類隱蔽型ZEN含量和形態(tài)的影響，相關(guān)成果以“Zein structure and its hidden zearalenone: Effect of zein extraction methods”為題，發(fā)表于Food Chemistry. 2022, 374, 131563 （DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.131563）。

 

　　這項研究分析了五種zein提取方法對其中隱蔽型ZEN的影響，發(fā)現(xiàn)zein實際提取過程中溫度和pH誘導(dǎo)的隱蔽型ZEN轉(zhuǎn)化規(guī)律可以進行ZEN型態(tài)的控制。堿性和高溫提取方法可調(diào)控促進隱蔽型ZEN向游離型態(tài)轉(zhuǎn)化，而酸性提取方法可促進zein與ZEN的相互作用形成隱蔽型ZEN，后者容易導(dǎo)致其漏檢或低估風(fēng)險，驗證了溫度和pH誘導(dǎo)下的轉(zhuǎn)化規(guī)律可應(yīng)用于實際生產(chǎn)工藝中。

 

　　在pH條件誘導(dǎo)調(diào)控機理研究中，酸性條件使zein分子的反平行螺旋被破壞并發(fā)生結(jié)構(gòu)重排，導(dǎo)致更多的ZEN隱藏在zein分子的疏水空腔內(nèi)，增加了隱蔽型態(tài)含量；堿處理則使zein結(jié)構(gòu)伸展，破壞穩(wěn)定zein高級結(jié)構(gòu)的疏水相互作用、二硫鍵、氫鍵等作用力，導(dǎo)致ZEN從zein中釋放出來，形成游離型ZEN。

 

　　這些研究不僅發(fā)現(xiàn)了玉米中一類zein相關(guān)的結(jié)合型態(tài)隱蔽ZEN，解析了隱蔽機制，還研究了加工過程中zein-ZEN隱蔽和釋放的轉(zhuǎn)化規(guī)律，且充分證實了在玉米產(chǎn)品加工過程中，利用轉(zhuǎn)化規(guī)律在相關(guān)工藝過程調(diào)控隱蔽型態(tài)與游離型態(tài)的比例、實現(xiàn)對ZEN暴露風(fēng)險的控制具有實踐可行性，對玉米等糧油產(chǎn)品中結(jié)合態(tài)隱蔽型真菌毒素污染風(fēng)險的準確監(jiān)測、限量標準的制修訂以及加工過程的安全控制提供了有效的理論支撐。以上工作得到國家自然科學(xué)基金面上項目（32072137）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費（XDJK2020B044）的資助。