肉桂醛抑制黃曲霉素作用機(jī)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(xué)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(shí)際生產(chǎn)中已廣泛限制其使用。其二，通過物理、化學(xué)和生物等方法對糧食、飼料和農(nóng)副產(chǎn)品中真菌毒素進(jìn)行脫毒處理，降低毒素殘留。目前這些方法在實(shí)驗(yàn)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(huì)導(dǎo)致糧油制品營養(yǎng)價(jià)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(shí)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(xì)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(qiáng)、生物毒性小和環(huán)境友好等特點(diǎn)而引起人們的廣泛關(guān)注。肉桂醛在發(fā)揮抗霉作用時(shí)，表現(xiàn)出非常不錯(cuò)的效果。肉桂醛作用菌體細(xì)胞后，黃曲霉菌中細(xì)胞質(zhì)致密程度下降，意味著細(xì)胞質(zhì)發(fā)生流失，并且隨著肉桂醛濃度的增加細(xì)胞質(zhì)流失程度進(jìn)一步加劇，且胞漿出現(xiàn)聚集現(xiàn)象（圖2.B/C）。與此同時(shí)，細(xì)胞核、線粒體等細(xì)胞器出現(xiàn)明顯變形甚至溶解。對照組中細(xì)胞質(zhì)呈致密均勻狀態(tài)，線粒體、細(xì)胞核等細(xì)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(xì)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(xué)院孫琦博士針對肉桂醛的抗霉作用進(jìn)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(jī)理有以下幾個(gè)方面：
1、肉桂醛對黃曲霉菌的作用過程包括瞬時(shí)刺激、短時(shí)刺激和長時(shí)刺激三個(gè)階段，不同作用時(shí)期伴隨有菌絲細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外ROS含量的不同變化。其中肉桂醛瞬時(shí)刺激導(dǎo)致黃曲霉菌細(xì)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(shí)刺激使得黃曲霉菌細(xì)胞內(nèi)和細(xì)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(shí)間的延長，ROS水平下降幅度愈加明顯；肉桂醛長時(shí)刺激則使得黃曲霉菌細(xì)胞內(nèi)ROS含量顯著增加，細(xì)胞外釋放NO水平明顯升高，與精油作用濃度和時(shí)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(shí)脅迫效應(yīng)和長時(shí)脅迫效應(yīng)。其中肉桂醛短時(shí)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(dǎo)致其生理代謝速率減緩的主要原因。一方面，肉桂醛短時(shí)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(huì)進(jìn)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(dá)，導(dǎo)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(shí)刺激、短時(shí)刺激和長時(shí)刺激三個(gè)階段，不同作用時(shí)期伴隨有菌絲細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外ROS含量的不同變化。其中肉桂醛瞬時(shí)刺激導(dǎo)致黃曲霉菌細(xì)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(shí)刺激使得黃曲霉菌細(xì)胞內(nèi)和細(xì)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(shí)間的延長，ROS水平下降幅度愈加明顯；肉桂醛長時(shí)刺激則使得黃曲霉菌細(xì)胞內(nèi)ROS含量顯著增加，細(xì)胞外釋放NO水平明顯升高，與精油作用濃度和時(shí)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(shí)脅迫效應(yīng)和長時(shí)脅迫效應(yīng)。其中肉桂醛短時(shí)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(dǎo)致其生理代謝速率減緩的主要原因。一方面，肉桂醛短時(shí)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(huì)進(jìn)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(dá)，導(dǎo)致黃曲霉菌生長繁殖和AFB1毒素代謝受阻。
3、肉桂醛長時(shí)脅迫作用黃曲霉菌后，細(xì)胞中ROS含量的增加所引起的氧化損傷是導(dǎo)致絲狀真菌生理代謝活動(dòng)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(shí)脅迫所產(chǎn)生的過多ROS，致使菌絲細(xì)胞中脂質(zhì)氧化損傷、細(xì)胞膜通透性增加；另一方面，菌體中氧化還原平衡的破壞會(huì)干擾細(xì)胞信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，影響關(guān)鍵基因的正常轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成，進(jìn)而抑制黃曲霉菌生長和AFB1毒素產(chǎn)生。
圖5 肉桂醛瞬時(shí)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(jī)制研究[D].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2016.
