引言

    啤酒中真菌毒素给公共卫生带来的危险还不确定，而真菌毒素对宠物和家畜的危害已经得到证实。啤酒中真菌毒素主要来自制麦和啤酒酿造过程中污染的麦芽或辅料。

    Scott在1996年讨论了制麦和啤酒酿造过程中的真菌毒素问题，并公布了从不同国家进口到加拿大的啤酒样品中真菌毒素含量的调查结果。Wolf-Hall及Schwarz于2002年发表了真菌和真菌毒素对啤酒质量及安全影响的综述。Dupire 2003年、Melotte 2004年及Boivin 2005年重点对欧洲制麦和酿酒行业中的真菌毒素问题予以关注。南非的odhav在2005年也对这个课题进行了综述，探讨了控制啤酒中真菌毒素研究的物理、化学及生物学信息。其他人如Castro年对啤酒中的赭曲霉素A进行了综述。本综述将主要关注镰刀霉真菌毒素。

    1、大麦中的真菌毒素

    大麦生长过程中受到植物镰刀霉头枯萎病也叫疮痴病的严重影响。来自于美国中西部赤霉病感染的大麦中检出单端孢霉烯，真菌毒素，包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON或致吐毒素黄热毒)、雪腐镰刀菌烯醇、T-2毒素、HT-2毒素、二醋酸麃草镰刀菌烯醇(DAS)以及雌激素样的真菌毒素，玉米烯酮。其中赤霉病感染的谷物中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)是检出量最大的真菌毒素。在啤酒中检出了痕量的(ppb)脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、雪腐镰刀菌烯醇、T-2毒素、HT-2毒素、二醋酸麃草镰刀菌烯醇(DAS)、玉米赤霉烯酮、黄曲霉毒素、储曲霉毒素A和伏马菌素。同时在制麦及酿造过程的副产物中真菌毒素也倍受关注。

    2、制麦

    镰刀霉在发芽过程中会继续生长，并产生真菌毒素。浸渍时，由于溶解和排水有一定损失，脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的浓度降低，使之接近或低于检出限。而发芽5天后，真菌的生长导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的浓度增加18%～114 %。在发芽2～3天时可以观察到麦角固醇的显著增长(真菌生物量的分子标准)，然后就是脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的增长。脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)在高达170℃的温度下仍很稳定，烘干时(DON)几乎没有变化。Wolf-Hall及Bullerman1998年发现镰刀霉在35℃下比在25℃下产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)及15-乙酰基脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)量多。

    在发芽过程中镰刀霉的生长影响到其他品质特性，包括麦芽、啤酒喷涌及啤酒颜色和风味的改变。赤霉病感染的大麦发芽率降低可能是由于菌丝体侵入胚芽和/或有抑制发芽的真菌毒素存在。颜色的改变可能是由于感染的真菌产生色素或是由于真菌对大麦蛋白质的酶解活性使麦芽中可溶性氨基氮的量增加造成的。

    3、酿造

    使用赤霉病感染的大麦麦芽在酿造的麦汁成分上就有所变化(可溶性氮和碳水化合物)，真菌产生的蛋白酶高于大麦蛋白酶的水解能力，这将影响成品啤酒的颜色，风味，质地和泡沫特性。Haikara在1983年指出其对发酵度和啤酒声都有增加的效果，这可能是由于酵母代谢的自由氨基氮增加并且单糖达到了更高的含量。酵母也可能受到真菌代谢物的影响，1981年Lafont等指出酵母在含有10～50μg/g T-2毒素的发酵液中发酵速率以58%～80%的速度增长。这说明可以用5～50μg/g的玉米烯酮，5～10μg/g的DAS及50μg/g的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)来表示生长率的影响，而μg/g的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON )则没有任何影响。Boeira等在1999年发现雪腐镰刀菌烯醇在低于50μg/g的浓度下对啤酒酵母菌株没有任何影响。Boeira等在2000年研究了脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、玉米烯酮及伏马菌素Bl的组合对酵母的交叉作用，他们发现脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON) 和玉米烯酮之间存在协同增效作用，但是仅在很高的浓度下。即使赤霉病感染的大麦用于酿酒，都不可能发现任何真菌毒素有这么高的浓度。

    研究表明酵母发酵期间脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)会增高。Böhm-Schraml等在1997年指出脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)在发酵的20h内增长，100h后开始降低。

    1989年从Whitehead及Flannigan发现通过增加接种密度能够降低二醋酸麃草镰刀菌烯醇对发酵的影响。他们提出某种酵母可以使真菌毒素解毒如T-2毒素，同时提出真菌毒素抗性酵母的发展将有巨大好处，因为尽管不能用于制啤酒麦芽或动物饲料，但真菌毒素重度污染的谷物仍然能够更好的利用。有一些微生物能够使单端孢霉烯解毒，这些微生物可以作为修饰乙醇产生菌的基因原材料。

    在酿造过程中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON )似乎很稳定，Niessen在1993年发现脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON )将继续存在于成品酒中。这项研究说明在糊化过程中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的浓度增长40%，这也表明脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)可以在糊化过程中从蛋白质鳌合物中释放出来。Wolf-Hall等在1999年发现从捻压过的锥形谷粒的水萃取物中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的回收率在萃取过程中能够改进26%，这可能是由于蛋白酶和淀粉酶的作用从感染的谷物中释放出更多的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)。

    Schwarz等在1995年用自然感染约1.8～17.2μg/g脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和1.6～4.8μg/g玉米烯酮的大麦麦芽酿制啤酒。结果表明成品酒中残存了脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的80%～93%，而在废麦糟中仅存在痕量。在成品中没有检出玉米烯酮，在废麦糟中回收到60%的玉米烯酮。现己提出玉米烯酮通过酵母代谢转化成玉米赤霉烯醇，但是使用GC/MS检测方法未检测出任何玉米烯酮。

    除了啤酒中镰刀霉真菌毒素的影响和存在，使用赤霉病感染的谷物还会影响其他的啤酒品质特性。开瓶时泡沫的喷涌与啤酒制造中使用赤霉病感染的谷物密切相关。啤酒喷涌是由啤酒中形成大量稳定的微泡造成的，这些微泡的晶核中心是谷物中真菌生长的产物，并且不仅是镰刀霉能够产生，其他诸如曲霉菌及青霉菌也能造成喷涌，而镰刀霉可能是最大的问题来源。啤酒喷涌由Casey在1996年进行了综述。Schwarz等在1997年提出镰刀霉的喷涌因素是由于真菌所产生的水溶性成分，并且能够用禾谷镰刀霉生长的蛋白陈水溶液诱导啤酒的喷涌。可能用脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的存在和量可以预测啤酒喷涌的倾向，但还需要更多的研究。

    4、控制

    目前控制与赤霉病感染大麦相关问题的最有效方法就是避免它的发生。美国的制麦公司对购买的谷物规定0.5ppm脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)或更小的标准。而这不总是可行的。目前无法在农田中控制赤霉病。已经开发出多种利用受到感染的谷物的技术，一般归属于以下三个领域：分离出受到感染的麦粒；净化或去除谷物中存在的毒素，预防或抑制真菌生长。

    小麦中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)可以通过分离出重度污染赤霉病的麦粒而显著降低，如翘曲缺陷麦粒，这些麦粒已经萎缩，变小，密度降低，可以用重选法除去。而大麦，如果感染发生在麦粒发育后期，麦粒的萎缩变小。筛选大麦也许不是降低脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)浓度的有效方法。大麦外壳似乎是真菌和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)浓度最高的地方，去壳破坏胚芽，降低发芽率，不是一个很实用的方法。

    处理结痴的谷粒减少脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的含量也是可用的。一些化学处理如亚硫酸钠，氯气，湿的臭氧和氨水都显示出可以减小脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的浓度。这些处理对于谷物质量都有严重影响，反应产物不稳定，不希望获得的残渣存在于谷物中。

    单端孢霉烯毒性可以在次氯酸钠碱性溶液中迅速破坏。Trenholm等在1992年发现赤霉病感染的大麦在1M碳酸钠中浸泡30min，再用蒸馏水漂洗30min 2次后脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和玉米烯酮分别减少74%和81%。脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)在碱性条件下不稳定。事实上麦芽制造的传统方法是浸渍时使用石灰水，而这一步对发芽期间对镰刀霉的生长和毒素的产生没有任何影响。培养可以降低真菌毒素的基因修饰酵母，有的微生物能够使某些单端孢霉烯解毒，这些微生物可以作为插人修饰乙醇生产菌的基因材料来源。

    防止或抑制真菌生长的方法包括物理法、化学法及生物技术。大麦的物理处理法如热处理的研究报道很少，用巴氏法给谷物灭菌杀死真菌后仍然可以发芽，Kottapalli等在2003年使用热水及放射处理以减少镰刀霉感染，还能保证大麦的充分发芽。Kottapalli等在2006年进一步评估了辐射控制麦芽制造，发现了6～8kCy的剂量就能控制麦芽中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)，而对麦芽质量影响最小。

    有一些资料显示化学法对大麦中的镰刀霉影响很大，包括甲醛、次氯酸盐及氯化汞。而这些，将不会为酿酒者们接受，他们不希望化学物质或者具有潜在害处的反应产物留在啤酒中。采用杀真菌剂可以预防初期的镰刀霉感染，可是这种处理费用昂贵，同时杀真菌剂只在一个很短的时期内有用。消毒剂如次氯酸钠能减少大麦种子中的镰刀霉黄色镰刀菌，去除谷物毒素。但需要高浓度的消毒剂，这些消毒剂会影响大麦中希望存在的竞争微生物。较高的消毒剂或副产物残留对发酵过程中的酵母是有害的，并可影响成品酒的质量。一个较新的方法就是使用臭氧，可以快速分解为氧气，可对大麦迅速消毒和解毒。臭氧可以去除黄曲霉毒素、环匹阿尼酸、赭曲霉素A、黑麦酮酸及玉米烯酮的毒性。Kottapalli等在2005年进行了对臭氧及过氧化氢对镰刀霉和大麦发芽的影响实验，得出这些处理是有效的化学控制方法。

    赤霉病抗性大麦植株的培育正在探索之中，但是仍需要许多时间才能实现这一目标。即使赤霉病抗性可以达到，这些新的培育植株也需要具有麦芽发芽的品质特性才行，目前没有真正的抗性大麦植株存在。

    使用竞争性菌株的微生物学控制方法可参考，如白地霉添加在浸渍过程中培养，Boivin及Malanda在1997年说明浸渍大麦中镰刀霉感染率从86%减少到0。铁皮石斛在大麦中并不典型，但是在麦芽中可以普遍发现。用铁皮石斛启动培养也需要对毒素的产量进行监视，因为某些菌株能够产生植物碱棒麦角素。

    乳酸菌具有产生抗真菌化合物的能力。Lowe及Arendt综述了在制麦和酿造过程中乳酸菌的使用和影响。沃恩等在2005年描述了使用乳酸菌和修饰过的酵母保持麦芽和啤酒质量的一些新方法。尽管微生物学控制方法很有前途，啤酒酿造和制麦工业还是一直在寻找快捷、理想的物理方法实现“在线”操作。

    对于任何一种预防真菌生长的方法，都需要对受到影响的微生物做一些实验来检测是否杀伤了真菌，如镰刀霉及真菌毒素的合成是否减少。化学药品的亚致命浓度或抑制浓度可以预防真菌的生长，但又刺激了真菌毒素的产生。杀真菌剂的应用增加了真菌毒素，山梨酸也可以刺激黄曲霉毒素Bl和T-2的产生，辐射对黄曲霉及寄生曲霉影响的研究说明残余的微生物具有增强产生黄曲霉毒素的能力，而这种情况在大麦中的镰刀霉就没有发现。

    5、结论

    感染的大麦在浸渍过程中，真菌毒素，如脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)，可能会减少，镰刀霉还能生长并且在浸渍、发芽和烘干时仍然会产生毒素。在麦芽发芽前谷物的脱毒可能并不实际，除非能防止真菌的进一步生长。辐射在麦芽发
芽时可以作为预防镰刀霉生长的方式，可是残余真菌产生真菌毒素的能力及对质量的影响就需要更进一步的研究。臭氧处理不会在啤酒中留下残余的化学物质也是可以采用的，最希望采用的还是生物控制法，可是尚需对质量的影响进行评估。通过生物技术手段，在酵母中插人具有去除毒性的基因也是可能的，这就使得麦汁脱毒时真菌生长不再是个问题。各种不同技术的发展可以帮助改进产品的安全性，例如由赤霉病感染的谷物酿造的啤酒。