食品貯藏過程中的真菌毒素控制與防護技術探析

摘 要：食品貯藏中的真菌毒素由霉菌在適宜環境下產生，并在多種食品中積累，對食品安全構成威脅。傳統儲藏方式難以有效抑制其生成或降解，而現代食品安全體系可依賴多層次控制與防護策略來降低風險。本文通過分析霉菌生長條件及毒素積累機制，探討物理、化學、生物控制策略對毒素合成的抑制作用，研究智能包裝、儲藏設施優化及在線檢測篩查在污染防護中的應用，并提出精準防控與智能化管理的技術方向，旨在提升食品儲藏安全水平并推動相關防控技術發展。

關鍵詞：食品貯藏；真菌毒素；污染控制；智能防護；在線檢測

Abstract： Fungal toxins in food storage are produced by fungi in suitable environments and accumulate in various foods， posing a threat to food safety. Traditional storage methods are difficult to effectively inhibit their generation or degradation， while modern food safety systems can rely on multi-level control and protection strategies to reduce risks. This article analyzes the growth conditions and toxin accumulation mechanisms of fungi， explores the inhibitory effects of physical， chemical， and biological control strategies on toxin synthesis， studies the application of intelligent packaging， storage facility optimization， and online detection screening in pollution prevention， and proposes technical directions for precise prevention and intelligent management， aiming to improve food storage safety and promote the development of related prevention and control technologies.

在食品貯藏過程中，真菌毒素污染問題對食品安全構成了嚴峻挑戰，不僅影響消費者健康，還制約了食品產業的發展[1]。真菌毒素是由特定霉菌在適宜環境下產生的次生代謝產物，具有較強的化學穩定性和環境耐受性，廣泛存在于谷物、堅果、乳制品等多種食品中。長期低劑量暴露于真菌毒素可能導致慢性毒性作用，誘發肝腎損害、免疫抑制及致癌風險。傳統防控手段難以完全抑制真菌生長或徹底降解毒素，因此需借助先進技術手段來提高控制與防護能力。本文基于食品貯藏過程中的污染特征，系統探討了真菌毒素的控制策略與防護措施，旨在構建更精準、高效的防控體系，以推動食品安全保障技術的發展。

1 真菌霉素概述

真菌毒素是由特定霉菌在適宜環境下代謝產生的次生代謝產物，具有較強的穩定性和生物毒性，對食品安全和人體健康構成嚴重威脅。已知真菌毒素種類眾多，其中黃曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏馬菌素、玉米赤霉烯酮和展青霉素在食品貯藏過程中最為常見，污染范圍涉及谷物、堅果、乳制品、果蔬及加工食品。不同毒素具有不同的生物學效應，如黃曲霉毒素以其強致癌性著稱，主要影響肝臟功能；赭曲霉毒素易導致腎臟損害；伏馬菌素可引發神經系統和心血管異常；而玉米赤霉烯酮則表現出類似雌激素的活性，對生殖系統造成影響[2]。霉菌在適宜溫濕度條件下生長繁殖，其代謝產物受環境因子、食品基質成分及微生物群落競爭作用的調控，溫度一般為15～35 ℃，相對濕度超過70%時毒素合成較為活躍，水分活度與氧分壓的變化同樣影響毒素積累。在儲藏過程中，溫濕度波動、氧化還原狀態失衡及食品基質成分變化均可能促進霉菌生長并加速毒素積累。部分霉菌可在極端環境下存活，傳統抑制手段難以完全阻斷毒素合成，因此需采用精準防控策略，結合多維調控技術降低污染風險，提高食品安全水平。

2 食品貯藏過程中的真菌毒素控制

2.1 物理控制技術

食品貯藏中的物理控制技術依賴環境調節與物理處理手段干預霉菌生長，減少真菌毒素的合成與積累。智能溫控系統利用多點傳感器網絡實時監測儲藏環境，并結合自適應調控算法維持低溫低濕狀態，使霉菌代謝受限，確保相對濕度穩定在65%以下。動態氣調儲藏系統通過調整氧氣、二氧化碳和氮氣濃度，形成低氧高二氧化碳環境，以抑制霉菌生長并降低毒素合成速率。等離子體處理技術利用高能電子、離子和自由基破壞霉菌細胞壁和膜蛋白，使其失活，并降解食品表面附著的真菌毒素。光譜輻射處理采用紫外線或電子束輻射作用于霉菌DNA分子，抑制基因表達并改變毒素化學結構。超高壓處理（Ultra-High Pressure Processing，UHP）施加500～600 MPa的瞬時高壓，使霉菌細胞膜不可逆破裂，干擾其代謝過程。納米材料涂層技術在包裝或儲藏容器表面形成高效屏障，減少霉菌附著，并釋放緩釋型抗菌因子，維持長期抑菌效果。物理控制技術結合環境感知、動態調控與智能反饋系統，實現精準化儲藏管理，顯著降低食品污染風險。

2.2 化學控制技術

利用食品級化學試劑或催化材料作用于霉菌代謝系統及毒素分子，可有效降低污染程度。食品防霉劑廣泛應用于食品表面或儲藏環境中，以干預霉菌細胞膜的通透性或胞內酶活性。食品級有機酸（如丙酸、山梨酸、苯甲酸）在食品表面形成酸性屏障，降低霉菌的生理活性，并影響細胞膜蛋白構象，阻止其正常生長。氧化性殺菌劑，如過氧化氫和臭氧，在氣相或液相狀態下釋放氧自由基，破壞霉菌細胞壁及核酸結構，降低存活率，并可降解部分毒素分子，削弱其生物活性。新型抗真菌肽可與霉菌細胞膜中的磷脂結合，引發膜電位變化，導致胞內環境失穩，從而影響霉菌的生存能力[3]。納米包裹抗菌劑采用微膠囊或載體技術，使活性抑菌成分緩慢釋放，維持持久抗菌效應，并減少對食品理化性質的影響。金屬氧化物催化技術在儲藏過程中引入TiO2、ZnO等納米材料，在光照或相應濕度條件下催化氧化真菌毒素，使其發生降解反應，降低毒性。生物炭基吸附劑利用其多孔結構和表面官能團，與毒素分子發生靜電吸附或氫鍵等分子間相互作用，使其失去活性，并可通過后續處理去除。

2.3 生物控制技術

生物控制技術利用微生物及其代謝產物干預霉菌生長或降解真菌毒素，提高食品貯藏的安全性。拮抗微生物能夠在食品表面形成優勢菌群，與霉菌競爭營養和附著位點，抑制其生長。同時，這些微生物還能分泌有機酸、過氧化物或抗菌蛋白等物質，破壞霉菌細胞膜結構。基因編輯微生物的應用提高了生物控制的精準度，如工程化乳酸菌和酵母菌可表達特異性降解酶，催化霉菌毒素的結構轉變，使其失去生物活性。具體而言，黃曲霉毒素氧化酶可破壞黃曲霉毒素B1的呋喃環，從而降低其毒性[4]。RNA干擾技術通過設計特定的小干擾RNA，靶向抑制霉菌毒素合成基因的轉錄，有效阻斷毒素積累。合成生物學則構建了人工菌群調控系統，使食品表面形成穩定的抗霉菌生態系統，增強其長效防控能力。蛋白酶與多酚氧化酶催化毒素降解，使毒素裂解為無毒小分子，減少食品表面的毒素殘留。

3 食品貯藏過程中的真菌毒素防護

3.1 包裝技術改進

包裝技術在食品貯藏過程中影響真菌毒素的二次污染風險。先進的包裝方案通過材料優化與環境調控，構建適應不同食品存儲需求的防護體系。智能包裝集成氣體感應材料，能夠調節包裝內部氣體成分，將氧氣濃度維持在霉菌代謝受限水平。高阻隔性納米復合薄膜由石墨烯、聚酰胺或金屬氧化物層組成，提高了氣密性，并減少水汽透過速率，從而有效控制包裝內濕度?；钚园b采用抗菌劑緩釋涂層，使食品表面維持抑菌狀態，減少霉菌附著與增殖。聚合物載體負載抗真菌肽、天然抗菌物質或納米銀顆粒，通過緩釋技術控制釋放速率，維持長期抑制效果[5]?？勺兩悄苤甘緲撕灲Y合光致變色與化學感應材料，實時反映包裝內部環境變化，實現儲藏條件的可視化監控。吸濕調節包裝結構嵌入分子篩或改性纖維素，主動吸收包裝內部過量水分，劣化霉菌生存條件。氣調包裝（Modified Atmosphere Packaging，MAP）采用自適應氣體交換膜，精確控制包裝內部氣體置換速率，維持食品表面微環境穩定性。食品接觸層優化采用等離子改性聚合物，形成超疏水表面，減少霉菌黏附，并結合靜電屏蔽層抑制帶電顆粒吸附，進一步提高抗菌能力。智能包裝與功能性包裝材料集成傳感、抑菌、調控功能，在食品貯藏過程中提供精準的環境調節能力。

3.2 貯藏設施優化

貯藏設施通過精細化環境管理，構建精準控制儲藏條件的防護體系，有效降低霉菌毒素污染的潛在風險。智能倉儲系統基于分布式傳感網絡，實時監測溫濕度、氣體成分及微生物動態，并結合環境反饋模型，動態調整儲藏參數。空氣凈化單元采用等離子體催化模塊，氧化分解空氣中的真菌孢子，減少空氣傳播污染源。納米涂層應用于倉儲內部結構，減少霉菌黏附能力，降低食品存儲表面污染風險。動態氣調控制結合儲藏單元內的自動氣體交換系統，使氧氣、二氧化碳及濕度在設定范圍內波動，抑制霉菌活性。區塊鏈追溯系統集成物聯網傳感數據，對儲藏環境變動進行溯源管理，提高儲藏過程的可視化程度。超聲波降濕系統基于高頻振動霧化裝置，使儲藏空間內濕度在微尺度內均勻分布，減少局部濕度積聚導致的霉菌滋生點。負離子環境調節模塊釋放高濃度負離子群，使空氣顆粒物帶電荷，減少霉菌孢子漂浮擴散，提高空氣過濾效能。儲藏環境采用智能分區管理，建立獨立微環境，使不同食品儲藏條件最優化，并減少交叉污染風險。

3.3 在線檢測篩查

在食品貯藏過程中，采用高靈敏度檢測系統進行在線檢測篩查，以實現對食品表面霉菌毒素的快速識別與精準控制。光譜分析系統基于高光譜成像技術，利用紫外-可見-近紅外光譜區域的吸收特征，實時監測食品表面的霉菌毒素分布，并結合機器學習算法識別不同類型毒素的光譜特征模式。表面增強拉曼光譜利用納米等離子體效應，增強微量毒素分子的信號，使低濃度污染物可被檢測。生物傳感芯片基于分子印跡聚合物或特異性抗體構建檢測界面，當霉菌毒素與傳感器表面結合時，產生可檢測的電化學、熒光或光干涉信號變化，實現快速定量分析。微流控芯片集成納米磁珠富集模塊，使食品表面毒素分子被磁性吸附，提高檢測靈敏度，并結合電化學檢測單元，實現自動化分析。石墨烯場效應晶體管（Graphene Field-Effect Transistor，GFET）檢測系統則利用霉菌毒素分子與石墨烯表面相互作用引發的電導率變化，構建超低濃度毒素檢測平臺。智能篩查系統結合大數據分析與人工智能算法，建立霉菌毒素污染模型，不僅使檢測數據能夠實時上傳至食品安全管理系統，還基于污染趨勢預測提供儲藏調整建議。食品貯藏過程中的在線檢測篩查技術集成多種高精度檢測手段，使霉菌毒素污染的精準識別與快速篩查更加高效，為食品安全防護體系提供了強大的實時監測能力。

4 結語

食品貯藏過程中的真菌毒素污染問題仍然是全球食品安全領域的技術難題。當前，通過物理、化學和生物控制技術的協同應用，在減少霉菌生長和毒素合成方面取得了突破。防護體系依托智能包裝、儲藏設施優化與在線檢測篩查，提高了污染防控的精準度。未來，人工智能、合成生物學、納米技術等先進手段將深度融合，實現食品貯藏過程中污染監測、環境調控與風險評估的智能化管理。自適應生物防護體系、智能微生物組調控、實時毒素降解平臺等新興策略有望推動精準防控模式升級。隨著食品安全監管體系的不斷完善與標準化，真菌毒素防護技術的應用將進一步落地，為食品產業提供更高效且可持續的防護方案。

參考文獻

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[4]胡益滔，欒玉靜，何洪源.生物樣品中真菌毒素及其代謝物檢測研究進展[J].刑事技術，2024，49（2）：160-170.

[5]崔杰，王志強，李衛東.安徽省2017—2021年谷物及其制品中真菌毒素污染現狀研究[J].安徽預防醫學雜志，2024，30（3）：195-199.

作者簡介：宋洪春（1981—），男，山東泰安人，本科，工程師。研究方向：食品藥品檢驗檢測，藥品不良反應。