肉桂醛抑制黃曲霉素作用機理的研究現(xiàn)狀
目前對于黃曲霉素的污染，主要通過兩種方式：其一，抑制黃曲霉等有害真菌的生長和繁殖，減少真菌毒素的產(chǎn)生。例如吡咯苯類、咪唑類、硫氰酸類等人工合成殺菌劑能有效控制糧食作物采后霉變，但由于這些化學合成殺菌劑在后期加工中有顯著殘留且降解周期長，并有致癌和致畸等副作用，因此實際生產(chǎn)中已廣泛限制其使用。其二，通過物理、化學和生物等方法對糧食、飼料和農(nóng)副產(chǎn)品中真菌毒素進行脫毒處理，降低毒素殘留。目前這些方法在實驗室條件下已經(jīng)取得良好的脫毒效果，但仍有諸多問題尚待解決，例如輻照法和氨氣熏蒸法在一定程度上會導致糧油制品營養(yǎng)價值和食用品質(zhì)下降，次氯酸鈉法處理產(chǎn)物存在毒性殘留，而吸附法還難以實現(xiàn)對霉變糧食的大規(guī)模處理等。
圖2 不同濃度肉桂醛處理前后對黃曲霉菌絲細胞超微結(jié)構(gòu)的影響
圖3 肉桂醛處理120h后對液體培養(yǎng)條件下產(chǎn)毒黃曲霉菌生長情況的影響，其中（A）為對照組，（B）為0.6mmol/L肉桂醛處理組，（C）為0.8 mmol/L肉桂醛處理組
在眾多植物精油中，肉桂醛以其來源天然、抑菌活性強、生物毒性小和環(huán)境友好等特點而引起人們的廣泛關(guān)注。肉桂醛在發(fā)揮抗霉作用時，表現(xiàn)出非常不錯的效果。肉桂醛作用菌體細胞后，黃曲霉菌中細胞質(zhì)致密程度下降，意味著細胞質(zhì)發(fā)生流失，并且隨著肉桂醛濃度的增加細胞質(zhì)流失程度進一步加劇，且胞漿出現(xiàn)聚集現(xiàn)象（圖2.B/C）。與此同時，細胞核、線粒體等細胞器出現(xiàn)明顯變形甚至溶解。對照組中細胞質(zhì)呈致密均勻狀態(tài)，線粒體、細胞核等細胞器形態(tài)完整并清晰可見（圖2.A）。
圖2 不同濃度肉桂醛處理前后對黃曲霉菌絲細胞超微結(jié)構(gòu)的影響
圖3 肉桂醛處理120h后對液體培養(yǎng)條件下產(chǎn)毒黃曲霉菌生長情況的影響，其中（A）為對照組，（B）為0.6mmol/L肉桂醛處理組，（C）為0.8 mmol/L肉桂醛處理組
中國農(nóng)業(yè)科學院孫琦博士針對肉桂醛的抗霉作用進行了深入的研究，他發(fā)現(xiàn)肉桂醛對抗霉菌和霉菌毒素的機理有以下幾個方面：
1、肉桂醛對黃曲霉菌的作用過程包括瞬時刺激、短時刺激和長時刺激三個階段，不同作用時期伴隨有菌絲細胞內(nèi)和細胞外ROS含量的不同變化。其中肉桂醛瞬時刺激導致黃曲霉菌細胞內(nèi)ROS含量下降，而胞外超氧陰離子和一氧化氮（NO）水平增加，并表現(xiàn)為濃度梯度正效應(yīng)；肉桂醛短時刺激使得黃曲霉菌細胞內(nèi)和細胞外ROS水平均有所降低，并隨著肉桂醛濃度的提高和黃曲霉菌再培養(yǎng)時間的延長，ROS水平下降幅度愈加明顯；肉桂醛長時刺激則使得黃曲霉菌細胞內(nèi)ROS含量顯著增加，細胞外釋放NO水平明顯升高，與精油作用濃度和時間具有正向關(guān)系。
2、肉桂醛對黃曲霉菌生長和產(chǎn)毒的抑制作用包括短時脅迫效應(yīng)和長時脅迫效應(yīng)。其中肉桂醛短時脅迫作用后，黃曲霉菌中ROS含量的減少和氧化應(yīng)激反應(yīng)程度下降是導致其生理代謝速率減緩的主要原因。一方面，肉桂醛短時脅迫能夠提高黃曲霉中總超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶活力，促使黃曲霉菌中總抗氧化能力增加；另一方面，ROS 水平的下降會進一步影響與黃曲霉菌生長代謝等密切關(guān)聯(lián)基因的轉(zhuǎn)錄與表達，導致黃曲霉菌生長繁殖和AFB1毒素代謝受阻。
1、肉桂醛對黃曲霉菌的作用過程包括瞬時刺激、短時刺激和長時刺激三個階段，不同作用時期伴隨有菌絲細胞內(nèi)和細胞外ROS含量的不同變化。其中肉桂醛瞬時刺激導致黃曲霉菌細胞內(nèi)ROS含量下降，而胞外超氧陰離子和一氧化氮（NO）水平增加，并表現(xiàn)為濃度梯度正效應(yīng)；肉桂醛短時刺激使得黃曲霉菌細胞內(nèi)和細胞外ROS水平均有所降低，并隨著肉桂醛濃度的提高和黃曲霉菌再培養(yǎng)時間的延長，ROS水平下降幅度愈加明顯；肉桂醛長時刺激則使得黃曲霉菌細胞內(nèi)ROS含量顯著增加，細胞外釋放NO水平明顯升高，與精油作用濃度和時間具有正向關(guān)系。
2、肉桂醛對黃曲霉菌生長和產(chǎn)毒的抑制作用包括短時脅迫效應(yīng)和長時脅迫效應(yīng)。其中肉桂醛短時脅迫作用后，黃曲霉菌中ROS含量的減少和氧化應(yīng)激反應(yīng)程度下降是導致其生理代謝速率減緩的主要原因。一方面，肉桂醛短時脅迫能夠提高黃曲霉中總超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶活力，促使黃曲霉菌中總抗氧化能力增加；另一方面，ROS 水平的下降會進一步影響與黃曲霉菌生長代謝等密切關(guān)聯(lián)基因的轉(zhuǎn)錄與表達，導致黃曲霉菌生長繁殖和AFB1毒素代謝受阻。
3、肉桂醛長時脅迫作用黃曲霉菌后，細胞中ROS含量的增加所引起的氧化損傷是導致絲狀真菌生理代謝活動受阻的主要原因。一方面，黃曲霉菌中自身抗氧化體系不足以消除因肉桂醛長時脅迫所產(chǎn)生的過多ROS，致使菌絲細胞中脂質(zhì)氧化損傷、細胞膜通透性增加；另一方面，菌體中氧化還原平衡的破壞會干擾細胞信號通路轉(zhuǎn)導，影響關(guān)鍵基因的正常轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成，進而抑制黃曲霉菌生長和AFB1毒素產(chǎn)生。
圖5 肉桂醛瞬時刺激對黃曲霉菌體胞內(nèi)活性氧水平的影響
以上就是孫琦博士研究的肉桂醛對于霉菌以及霉菌毒素發(fā)揮抑制作用的研究。肉桂醛能夠在霉菌感染不同的階段，不同的部位起到針對性的作用，為臨床使用肉桂醛的抗霉作用提供理論基礎(chǔ)。
參考資料：孫琦. 肉桂醛對黃曲霉菌生長和產(chǎn)毒的影響機制研究[D].中國農(nóng)業(yè)科學院,2016.
