微生物防霉菌剂开发应用研究进展yd19727
邹锦群，王明兹，陈必链 福建师范大学生命科学学院，福建师范大学工业微生物教育部工程研究中心，福建福州350117
收稿日期: 2014-10-15
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 31070053)
通信作者: 王明兹(1971-)，男，副教授，博士，主要从事药物微生物和微生物育种工作． mingziw@ fjnu. edu. cn
原载：福建师范大学学报(自然科学版) 2015/7；117-124
【摘要】霉菌具有极大的危害性，概述了霉菌的危害以及预防和减少霉菌危害的理化和生物方法．综述了近年国内外预防和减少霉菌污染的技术进展，以及一些已开发应用的防霉产品．
【关键词】霉菌污染; 霉菌毒素; 防霉; 微生物菌剂
【中图分类号】Q939. 9 文献标志码: A 文章编号: 1000-5277( 2015) 04-0117-08
霉菌广泛分布于自然界中，其种类繁多，数量庞大，繁殖能力极强．一方面，霉菌可用于生产医药、生物农药、天然色素和食品发酵等． 另一方面，霉菌造成的危害也不小，可引起食品、衣物、花卉、纸质文物及各种器材霉腐，还可导致人、动物和农作物的众多病害［1］．据联合国粮食组织( FAO) 统计，全球每年农产品受霉菌污染高达25%［2］，霉菌繁殖及其产生的真菌毒素严重威胁农作物、动物和人类的安全和健康，影响公共卫生、食品安全和国际贸易，增加医疗和兽医护理成本，造成巨大的经济损失［3］．
1 霉菌的主要危害
霉菌的一大危害是产生真菌毒素，已鉴定的霉菌毒素超过300 种，曲霉属、青霉属、镰孢菌属、麦角菌属、链格孢属、葡萄穗霉属等产生的毒素，对农作物和公共卫生危害特别严重［4］． 主要包括:黄曲霉毒素( Aflatoxins) 、单端孢霉烯族毒素( Trichothecenes) 、玉米赤霉烯酮( Zearalenone) 、伏马菌素( Fumonisins) 、赭曲霉毒素A ( Ochratoxin A) 、展青霉素( Patulin) 、致肿瘤真菌毒素( Tremorgenic mycotoxin) 、麦角碱毒素( Ergot alkaloid) 、葡萄穗霉毒素( Stachybotrys mycotoxin) 等［1］． 因此，限制食品中真菌毒素允许的安全剂量将使食品更安全，FAO 规定了一些农作物及农产品中霉菌毒素的最大水平( Maximum Levers，MLs) ，常见霉菌毒素安全危害情况见表1．
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表1 常见的霉菌毒素与健康安全 |
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注: T-2: T-2 毒素，FX: 镰孢菌烯酮-X，HT-2: HT-2 毒素，NEO: 镰孢菌酸，DAS: 双乙酸基藨草烯醇，DON: 呕吐毒素，NTV: 雪腐镰孢菌烯醇 |
人和动物食用了霉变食品或受霉菌污染的谷物，会导致肠细胞毒性，霉菌接触还能诱发哮喘和其他呼吸系统炎症，以及急性毒性(肝脏或肾脏恶化)、慢性毒性(肝癌)、致突变性、致畸性、免疫毒性、皮肤过敏免疫抑制、生育缺陷、神经毒性甚至死亡等后果［5］． 霉菌寄生在农作物中，使植物的自然防御能力下降，患病枯萎，失去代谢活动能力，导致产量下降或腐烂霉变． 霉菌潜伏在图书馆
及档案馆的珍贵书籍中，啃食档案纸张，导致珍贵图画文档损害严重而无法复原，使宝贵文物损
毁［6］．霉腐造成的各种危害如表2 所示．
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表2 一些生活相关物品的霉菌危害 |
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2 预防和减少霉菌危害的理化方法
预防和减少霉菌污染刻不容缓，主要有预防农作物霉菌污染，采收前及采收后的防霉同样重要，收获前有效的预防策略主要有: (1)种子的选择( 比如抗虫棉、杂交水稻种子等) ; (2)种植时间、合理种植密度等; (3)合理施肥; (4)有效防虫病． 收获后预防和减少霉菌毒素污染主要控制点在谷物干燥和储存阶段，策略主要有: (1)定期、精确测量水分含量; (2)有效和及时干燥湿的谷物粮食，控制好干燥时间、温度、条件，控制谷物水分含量; (3) 快速响应的基础设施，包括提供隔离和适当的运输条件; (4) 有效的储存设施; (5) 安全标准控制，霉菌污染鉴定与及时有效处理［7］．
在产品生产、运输和存储过程中，控制霉菌可采用物理、化学和生物法，常见理化防霉法如下:
物理方法: 包括低温、加热、通风、干燥、真空、辐照和吸附等． 辐射控制霉菌和毒素被证明是有效的，x 射线和γ 射线都可以，电离辐射也能起一定抑制作用［8］．在水果生产上，辐照剂量达到5. 0 kGy 时没有检测到霉菌毒素［9］． 吸附剂可以保护动物免受霉菌中毒，利用吸附剂与饲料混合，对胃肠道中的真菌毒素有效． 硅酸铝、活性炭和特殊的聚合物吸附剂也对霉菌毒素有解毒作用［10］．粘土和沸石矿物质已成功地用于结合动物饲料和玉米中的黄曲霉毒素，活性炭被用于结合苹果汁中的棒曲霉素［11］．
化学方法: 不同的化学合成物防腐剂对霉菌起到很大作用，这些化合物包括酸、碱、氧化剂、氯化剂、其他抑制剂［12］． 水杨酸苯甲酸锌和锌对室内粉刷墙( 毛壳菌属和链格孢属) 真菌有效［13］． 碱性化合物在110 ℃下对AFB1 有降解作用，这些碱性化合物有KOH、NaOH、K2CO3、Na2CO3、KHCO3、NH4CO3、NH4OH、NaHCO3、( NH4)2CO3［14］．一些无机盐如硅酸钠、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、铁螯合物、铁硫酸盐、碳酸氢铵在质量分数0. 25% 完全抑制葡萄人工接种灰霉菌病原体的增长［15］． 抗真菌活性季铵盐离子液体可应用于亚麻织物［16］．抗真菌羟丙甲纤维素-石蜡食用涂料可用来防止樱桃番茄的灰霉病［17］．对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯可以用来对采后柑橘类水果青霉菌的防控［18］．为了防止真菌导致木材腐化，常用化学杀菌剂三唑、偏硼酸钡、锌氧化物等处理，抑制真菌的生长． 化学杀真菌剂有良好的效果，但可能导致食品营养价值显著降低或产生毒副作用．物理方法对霉菌的毒副作用更不显著，但作用也较弱，只能达到缓解霉变的作用． 考虑到物理化学方法
的安全问题，必须寻找开发更安全的生物制剂来控制霉菌污染。
3 预防和减少霉菌污染的生物方法
生物防霉主要是利用植物及微生物菌种产生的天然防腐剂成分对霉菌的抑制作用，而微生物菌剂具有来源广泛、物种丰富、繁殖速度快、代谢活性物质丰富、杀菌谱广、无残留毒性、安全环保和可规模发酵生产等优点，开发潜力巨大． 也有一些真菌、细菌、酵母菌和植物提取物等证实对霉菌有一定的抑制作用(表3)。
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表3 霉菌的生物防治方法 |
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微生物菌剂作为新型生物防霉剂拥有众多优点如: 成本低廉，可用农作物下脚料生产，降低生产成本; 增强抗逆能力，增加产量，提高经济效益; 绿色天然无污染，不含化学有害物质，健康无公害，保护生态环境． 国内外从20 世纪70 年代开始就已投入大量资金研究，也已经开发出部分商品化的微生物防霉菌剂．
4 国内外现有商品化防霉剂开发
目前广泛应用的防霉菌剂还是以化学品为主，主要为酸、碱、盐化合物、氧化剂、氯化剂、羟基
苯甲酸酯类、噻苯咪唑类等化合物的合成，少部分微生物菌剂应用于作物、果树等防霉，一些国内外
商品化的防霉菌剂产品见表4．
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表4 国内外商品化的防霉菌剂产品 |
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5 结论与展望
霉菌的污染严重损害植物、人和动物健康，产品加工、生产和储存期间均需要预防控制霉菌污染．可综合运用物理化学和生物手段，低成本高效率地防止霉菌和毒素污染，关键环节在于开发经济上可行、效果显著、无公害的新型安全生物防治方法，尤其是研发新颖、绿色环保、高效持久的和经济的防霉菌剂． 例如，本课题组采用Lysobacter enzymogenes C3 菌株，利用农产品下脚料加工制备的高效生物防霉剂已取得成功，并在竹材防霉上成功应用［19］，对木材、纸张和花卉等亦呈现显著防霉效果．
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( 责任编辑: 余望)