综述：食品基质中新兴的霉菌毒素：联合毒性作用及生物传感器研发方面的最新进展

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Emerging Mycotoxins in Food Matrices: Recent Progress in Combined Toxicological Effects and Biosensor Development

　　张婷婷|徐军|王晓英 中国南京210009，东南大学公共卫生学院，教育部环境医学与工程重点实验室 摘要：背景 近年来，各种食品中频繁检测到新的霉菌毒素。研究表明，这些新出现的霉菌毒素与传统已受监管的霉菌毒素之间可能产生复杂的联合毒性作用，这已成为一个重大的公共卫生问题。由于具有极高的灵敏度和快速性，生物传感器在检测新型霉菌毒素方面受到了广泛关注并得到应用。研究范围与方法 鉴于共污染的紧迫性和严重性，本综述系统阐述了新型霉菌毒素之间以及新型霉菌毒素与传统霉菌毒素之间的相互作用模式。同时，首次全面总结了过去十年中关于新型霉菌毒素生物传感器的代表性研究。根据现有的检测技术，生物传感器可分为四大类、近20种不同类型。此外，还探讨了新型霉菌毒素生物传感器的当前局限性与未来发展趋势。主要发现与结论 不同的霉菌毒素可能对同一靶器官产生毒性作用，而且这些霉菌毒素之间存在叠加、拮抗和协同等毒性效应，呈现出高度复杂的网络特征。目前的新型霉菌毒素生物传感器可分为光学型、电化学型、压电型和双模式生物传感器。双模式生物传感器具有更高的准确性，但目前尚未有跨技术的双模式生物传感器被报道。未来，生物传感器获取的数据可以反馈到机制研究中，从而揭示未知的联合毒性作用。这两个方面相互促进，形成一个互补循环。同时，应大力推广这类生物传感器，用于食品中多种霉菌毒素的预警、监测和评估。引言 霉菌毒素污染对全球粮食安全和公共卫生构成了严重威胁。除了黄曲霉毒素、赭曲霉毒素和脱氧雪腐镰刀菌烯醇等受到严格监管的霉菌毒素外，一类“新兴霉菌毒素”正迅速成为食品安全研究的焦点。这类化合物通常指近年来在各种农产品中频繁被检测到，但其浓度水平和毒性数据仍较为有限的物质（Pavicich等人，2025年）。虽然交替单端霉素早在1953年就被发现，但“新兴霉菌毒素”的定义直到2008年才正式确立，二者在时间或地理上并无直接关联。它们的潜在风险至今仍未得到充分认识或有效控制。为保护公众健康，欧盟委员会于2019年为红曲米补充剂中的环己亚甲基咪唑制定了100微克/千克的最高限量。而在中国，环己亚甲基咪唑尚未纳入食品安全监管标准体系。同时，它也是目前唯一有最高限量规定的新兴霉菌毒素。从地域分布来看，研究活动存在明显差异。文献分析表明，非洲和欧洲是研究最为深入的地区，主要集中在恩尼阿汀、贝弗瑞辛和交替单端霉素等毒素上（de Sá等人，2021年）。相比之下，美洲和亚洲的系统研究报道相对较少。例如，在中国，现有研究主要集中于谷物中的链格孢毒素和贝弗瑞辛，整体覆盖范围不足。然而，新兴霉菌毒素的污染已不再是偶发现象，而演变为一种系统性、全球性的污染模式。其污染范围贯穿整个“从农田到餐桌”的链条，广泛存在于谷物、水果及其加工产品中。更隐蔽的是，污染还可能通过受污染的饲料传递到动物源性食品中，如牛奶和内脏。这种传递形成了多种且持续的膳食暴露途径。因此，人类长期处于低剂量、复合污染的环境中。混合污染的普遍存在进一步加剧了这一问题的严重性。新兴毒素往往与传统已受监管的毒素共同存在，形成复杂的污染体系。现有研究证实，这些毒素之间的毒性作用可能导致联合毒性效应，其强度远远超过各成分简单相加的结果。尽管已有研究报道了传统监管霉菌毒素之间的联合毒性效应，但关于新兴霉菌毒素之间以及新兴霉菌毒素与传统霉菌毒素之间联合毒性效应的研究仍然有限。因此，系统阐明它们的污染模式及联合毒性机制，为完善国际监管标准提供了科学依据。未来的研究亟需在整个供应链建立综合预警网络，并基于相互作用开发精确的风险表征模型，以应对这一日益严重的全球性挑战。此外，开发能够同时准确识别和定量多种新兴霉菌毒素的多残留分析技术，对于提升食品安全监测水平具有迫切需求，对保障全球粮食安全具有重要的战略意义。目前，关于食品中新兴霉菌毒素的污染状况和毒性作用的报道仍较为零散。例如，Alassane-Kpembi等人（2017年）阐明了霉菌毒素共污染的普遍性。他们指出，多种霉菌毒素常常以“混合物”的形式共存于食品和饲料中。此外，他们还指出，同时接触这些混合物可能导致联合毒性作用。该研究主要分析了黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、伏马菌素、玉米赤霉烯酮和镰刀菌毒素等传统监管霉菌毒素类别，也涉及了贝弗瑞辛、恩尼阿汀等少量新兴霉菌毒素。de Sá等人（2021年）系统总结了婴幼儿食品中新兴霉菌毒素的污染状况、毒性作用及健康风险，涵盖了最广泛的新兴毒素种类。不过，该综述并未涉及这些毒素的共存现象或联合毒性作用。尽管人们对新兴霉菌毒素共存的认识正在提高，但大多数关于霉菌毒素联合毒性作用的现有综述主要集中在传统监管霉菌毒素上。关于新兴霉菌毒素联合毒性作用的研究仍然有限。因此，目前仍缺乏从较全面的角度，系统阐述更多类别霉菌毒素之间（“传统监管-新兴”以及“新兴-新兴”霉菌毒素）相互作用的综述。在霉菌毒素检测领域，目前关于新兴霉菌毒素的综述大多侧重于传统方法（Farawahida等人，2022年；张等人，2021年；张等人，2026年；Bacha等人，2023年）。这些方法主要包括色谱-质谱法和免疫分析法。色谱-质谱法准确且稳定，但样品前处理繁琐且耗时；而免疫分析法快速简便，但稳定性和灵敏度不足。通常，张等人（2026年）将链格孢毒素的检测方法分为三大类。仪器分析方法主要包括高效液相色谱法和高效液相色谱-串联质谱法。基于抗体的快速检测方法主要包括酶联免疫吸附试验、免疫层析法和荧光偏振免疫分析法。基于适配体的快速检测方法主要包括光学波导生物传感器以及电化学/电化学发光双模式生物传感器。与传统方法相比，生物传感器具有更高的灵敏度和准确性，近年来在新兴霉菌毒素检测中得到了广泛应用。值得注意的是，目前尚无专门针对新兴霉菌毒素的生物传感器相关综述。因此，我们系统总结了新兴霉菌毒素与传统霉菌毒素之间，以及新兴霉菌毒素彼此之间的复杂相互作用。同时，首次对针对新兴霉菌毒素的生物传感器发展进行了全面而深入的概述。部分内容总结 联合毒性作用 霉菌毒素通常以微量存在于基质中，其化学结构稳定且难以去除，具有隐蔽性和积累性等特点。随着霉菌毒素检测方法的发展以及深入研究，越来越多的新兴霉菌毒素被发现并被频繁检测到。我们详细介绍了大多数新兴霉菌毒素以及几种常见的传统监管霉菌毒素（图1A）。全球食品中的新兴霉菌毒素污染 新兴霉菌毒素的检测方法 新兴霉菌毒素的主要检测方法包括色谱-质谱法、免疫分析法以及生物传感器。诸如高效液相色谱法、超高效液相色谱-串联质谱法之类的色谱-质谱法准确可靠，但样品前处理更为复杂，成本也更高（Huang等人，2025年）。以酶联免疫吸附试验为代表的免疫分析法灵敏且快速，但容易受到交叉反应和高非特异性结合的影响（Fan等人，2023年）。生物传感器则利用具有生物活性的识别元件。光学生物传感器 本节根据图2D中所涉及的各类光学检测方法，对光学生物传感器的当前研究进展进行了分类和阐述。具体包括荧光生物传感器、光纤光栅生物传感器、表面等离子体共振生物传感器、表面增强拉曼散射生物传感器、电容式生物传感器和化学发光生物传感器。其中，荧光生物传感器可进一步分为竞争性荧光生物传感器、FRET荧光生物传感器、RET荧光生物传感器、IFE荧光生物传感器和比率荧光生物传感器。一些经典的生物传感器示例如下所述（见表1）。电化学生物传感器 本节根据图2D中所展示的检测方法，对电化学生物传感器的最新进展进行了分类和阐述。所讨论的主要电化学技术包括动态光散射法、电容电压法、静电体积法、安培法、脉冲电化学法和电化学发光法。压电生物传感器 压电生物传感器基于压电效应，通过测量质量变化来检测目标物质。这类生物传感器通常由压电晶体组成，当施加电场时，这些晶体会在特定的共振频率下振荡。振荡频率受晶体质量和所施加电流频率的影响。当生物分子识别元件固定在压电晶体表面时，就可以识别目标物质。双模式生物传感器 与单模式分析检测方法相比，单信号输出更容易受到检测仪器波动和检测环境变化的影响。而双模式信号输出利用两种不同的检测机制，可实现相对独立的信号转导。这种对因环境差异导致的信号值变化的标准化处理，能有效消除系统干扰。单模式与双模式的详细比较 总结与展望 总的来说，关于新兴霉菌毒素毒性的研究已经从单独分析各种毒素，发展到研究它们在共同暴露条件下的联合毒性作用。本综述系统总结了目前关于新兴霉菌毒素与传统霉菌毒素之间，以及新兴霉菌毒素彼此之间联合毒性作用的研究进展，为理解复杂共污染环境中的毒性相互作用提供了系统的视角。未引用参考文献 Ceranic等人，2021年；Cui等人，2025年；Díaz Toro等人，2015年；Díaz Toro等人，2016年；Fazlia和Akbarzadeh-T，2022年；Hu等人，2021年；Hu和Wang，2022年；Hassan等人，2024年；Huang和Xu，2025年；Man等人，2020年；Ma等人，2024年；Shi等人，2024年；Springer等人，2025年；Toro等人，2015年；Toro等人，2016年；Yang等人，2020年；Zhang等人，2021年；Zhang等人，2022年；Zhang等人，2025年。数据可用性 数据将应要求提供。作者贡献 张婷婷：概念构建、研究、可视化、写作——初稿撰写、研究、验证。徐军：验证、方法学。王晓英：概念构建、方法学、写作——综述与编辑。利益冲突声明 作者声明没有竞争性财务利益。致谢 本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：82473687）的支持。