扩展青霉中的次级代谢物：棒曲霉素的最新研究进展
摘要：植物致病菌中的扩展青霉由于其出现范围广并且能产生多种真菌毒素而成为世界食品生产中的主要危害，其中最重要的是棒曲霉素。相比于其他食源性真菌毒素，棒曲霉素的相关研究较少。棒曲霉素是造成蔬菜水果经济损失的主要因素之一。此外 ，棒曲霉素会对身体健康造成短期以及长期的危害。这篇综述介绍了扩展青霉中次级代谢物的生物合成机制，尤其是棒曲霉素的生物合成。本文对产生棒曲霉素的非生物因素以及减少或预防棒曲霉素污染的策略进行了全面探讨。本综述所总结的研究结果将有助于今后扩展青霉次级代谢物的研究发展。
关键词：扩展青霉； 次级代谢物； 棒曲霉素； 生物合成； 致病因子； 苹果
苹果（Malusdomestica）属蔷薇科苹果属，是一种非常重要的温带水果。由于苹果的生态适应性强，贮藏性好，营养物质丰富，供应时间长，所以世界上很多国家将其列为主要的消费果品。作为最常见的水果，苹果富含纤维素、维生素、蛋白质和类黄酮等物质，被评为世界四大水果（苹果、葡萄、柑橘和香蕉）之冠。中医认为苹果具有生津止渴、健脾益胃、润肠、润肺等功效，常食苹果还能防癌，防铅中毒等。然而苹果在贮藏期间易感染青霉病，导致苹果品质严重下降，果肉腐烂湿软，具有很强的霉味，并且还会产生次级代谢物:棒曲霉素。棒曲霉素是一种神经毒性真菌毒素，对生物系统有很强的毒性，对动物细胞有潜在的致癌性和诱变性，人摄入后可引起呕吐和胃刺激症状。从水果的污染以及对人畜类的毒性考虑，棒曲霉素的相关研究具有重要的卫生学意义。
一、减少棒曲霉素污染的方法和策略
水果中发生物理破坏以及冷冻损伤被视为是扩展青霉以及其他产生棒曲霉素的微生物进入水果的主要途径。因此，水果质量（主要取决于收获水果的方法）是控制棒曲霉素水平含量的首要要求。Jackson 等人的研究表明：由七种不同品种来源的新鲜苹果酿造而成的苹果酒中未检测到棒曲霉素，但是由四种不同来源的苹果经打浆之后酿造的苹果酒中检测到棒曲霉素浓度范围是40.2～374 mg/L。其他收获后的处理，包括高压水洗和水果分类都被广泛的证明可以有效地抵抗真菌污染以及棒曲霉素的产生。最近Syamaladevi等人的研究表明紫外照射能降低新鲜水果收获后被扩展青霉侵害的损失，这也是一种很有前景的物理方法。然而，这种处理方法的有效性取决于水果表皮形态以及表皮疏水性。
化学方法控制棒曲霉素的产生同样也被广泛应用。杀菌剂的应用中如苯并咪唑在苹果储存过程中能有效地减少腐烂，这样就很大程度的降低了棒曲霉素的增加。然而，过多不被推荐的化学杀菌剂的过度使用导致了耐药的青霉扩展菌株产生。一篇最近的研究揭示了外源性的亚磷酸钾治疗可以很显著地抑制扩展青霉菌的生长和棒曲霉素的产生，同时在控制苹果上的青霉上也产生了作用。当今在很多国家，其政府机构呼吁限制使用杀菌剂以及其他的化学制剂，因为这些物质的使用对环境和人类健康会产生危害。因此，使用安全的化学制剂以及天然的抗真菌物质就成了另外的选择，同时它们在控制产生棒曲霉素的方面也展现了卓越的作用。一项联合sodium hypochlorite(NaClO)、hydrogen peroxide(H2O2)、和copper sulfate(CuSO4)的氧化处理措施可以完全抑制苹果中扩展青霉的生长、分生孢子的萌发以及真菌的传染。最近，一种由蜜蜂产生的树脂蜂胶作为一种天然的抗真菌物质被成功地应用于抑制扩展青霉的生长以及防止棒曲霉素的产生。
除了上面描述的可以直接应用于抑制棒曲霉素产生源的预防性措施之外，其他非直接抑制的方法也得到了发展。数学模型也作为一个有利的工具来预测在不同理化因素的情况下能产棒曲霉素的生物的行为。扩展青霉的生长率以及棒曲霉素的产量可以通过一种函数模型的计算方式计算出来，这种函数模型包括多种内在和外在变量。最近，Tannous等人建立的一项数学模型用来分析三种主要因素（温度、水分活度、pH）对扩展青霉生长率的影响。在相同的研究中，这些模型的应用性在不同的苹果中被成功地检测应用。因此，这项工具可以被苹果种植者以及生产果汁的工厂用来预测扩展青霉在储存期间以及苹果采摘时的生长情况。
早期被应用于检测棒曲霉素的分子工具也在预防食源性毒素真菌的方面展现了有效性。在这一点上，基于异环氧菌素脱氢酶patN（idh）基因参与棒曲霉素的生物合成，一些PCR和实时定量荧光PCR系统被应用于检测棒曲霉素生物，然而，这些检测工具无法保证棒曲霉素源的特异性。近年来扩展青霉中棒曲霉素基因序列的确定除了广泛使用的idh基因外，还有更多的更具有优势的基因可供使用。最近，一项基于patF基因的实时荧光定量PCR分析用于定量和特异性检测苹果中扩展青霉的菌种。Blast分析证实这些基因的出现仅限于检测产棒曲霉素的菌种以及另外两种菌种：蓝莓枝枯病菌以及菜豆壳球孢菌。另外，本篇综述还描述了一种简单有效的实验计划来直接从苹果组织中分离扩展青霉的DNA。这种新建立的从苹果中提取真菌DNA以及在琼脂糖平板基分离和培养的方法与之前的实践相比节约了时间。
