玉米是全球粮食产业重要支柱之一，也是畜牧饲料、酒精、淀粉等多种产业的重要原料。由于玉米及其产品中多重霉菌毒素污染风险较高，严重影响玉米、玉米饲料、玉米蛋白、玉米淀粉等玉米相关各种产业的安全和发展。针对这一问题，川渝共建特色食品重庆市重点实验室马良教授团队在玉米及其产品中新型隐蔽型真菌毒素的发现、识别和控制方面取得系列研究进展。相关系列成果发表在food chemistry和food control等国际期刊。
团队通过前期持续研究发现并首次报道了玉米及其产品中存在玉米醇溶蛋白（zein）结合态隐蔽型玉米赤霉烯酮（zen）会造成实际zen风险低估的安全隐患 (food control, 2021, 107903)，并建立了针对zein结合态隐蔽型zen的定量检测方法（专利申报号: 202110509173.6）。
图1 基质结合态隐蔽型zen的检测与发现
对于该类隐蔽型毒素，马良教授团队通过多维光谱技术结合分子模拟技术研究了zein与zen体外相互作用，发现在氢键、疏水作用、π-π堆积作用等非共价键作用的驱动下，zen进入zein中位点 ⅱ 的疏水空腔而形成zein结合态隐蔽型zen（图2），解析了玉米及其相关产品中大分子基质组分zein对zen的隐蔽机制（food chemistry, 2021, 129286）。
图2 zein结合态隐蔽型zen的结合分子机制
为了更好地控制隐蔽型毒素的形成、污染和转化，保障玉米加工品安全，团队研究了玉米加工过程中该类zein-zen结合态隐蔽型毒素在不同加热温度和ph条件下的变化。研究发现热和碱处理可破坏zen-zein相互作用，导致隐蔽型zen向游离型zen转化，而酸性环境则有助于形成大量的隐蔽型zen（图3）。该研究揭示了zein结合态隐蔽zen在不同加工条件下的转化规律（food chemistry, 2021, 13000），为实际玉米加工过程中该类隐蔽型毒素的控制打下理论基础。
图3 游离型和隐蔽型zen在热、酸、碱性条件的转化规律
为了将前期研究该类隐蔽型毒素在温度和ph诱导下发生的转化规律应用于实践，该团队深入研究了zein实际不同提取加工工艺对该类隐蔽型zen含量和形态的影响，相关成果以“zein structure and its hidden zearalenone: effect of zein extraction methods”为题，发表于food chemistry. 2022, 374, 131563 (doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131563)。
图4 不同提取方法对zein中隐蔽型zen的影响
这项研究分析了五种zein提取方法对其中隐蔽型zen的影响，发现zein实际提取过程中温度和ph诱导的隐蔽型zen转化规律可以进行zen型态的控制。碱性和高温提取方法可调控促进隐蔽型zen向游离型态转化，而酸性提取方法可促进zein与zen的相互作用形成隐蔽型zen，后者容易导致其漏检或低估风险，验证了温度和ph诱导下的转化规律可应用于实际生产工艺中。
图5 (a) zein的总巯基, (b) zein的表面,(c)zein的 zeta 电位,(d) zein的度
在ph条件诱导调控机理研究中，酸性条件使zein分子的反平行螺旋被破坏并发生结构重排，导致更多的zen隐藏在zein分子的疏水空腔内，增加了隐蔽型态含量；碱处理则使zein结构伸展，破坏稳定zein高级结构的疏水相互作用、二硫键、氢键等作用力，导致zen从zein中释放出来，形成游离型zen（图5）。
这些研究不仅发现了玉米中一类zein相关的结合型态隐蔽zen，解析了隐蔽机制，还研究了加工过程中zein-zen隐蔽和释放的转化规律，且充分证实了在玉米产品加工过程中，利用转化规律在相关工艺过程调控隐蔽型态与游离型态的比例、实现对zen暴露风险的控制具有实践可行性，对玉米等粮油产品中结合态隐蔽型真菌毒素污染风险的准确监测、限量标准的制修订以及加工过程的安全控制提供了有效的理论支撑。以上工作得到国家自然科学基金面上项目（32072137）和中央高校基本科研业务费（xdjk2020b044）的资助。
（马良 供稿；孙康 校稿；曾亮、 吴俊平审稿）
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