低温氮等离子体优化：降低玉米真菌与黄曲霉毒素暴露风险的新策略

《Scientific Reports》：Optimization of low-temperature nitrogen plasma in reducing fungi and aflatoxin human exposure through maize

为解决玉米中黄曲霉毒素污染问题，研究人员开展了低温氮等离子体（LTNP）优化及功效研究。结果显示，LTNP 能有效降低真菌负荷和黄曲霉毒素含量，优化参数可减少暴露风险，对保障食品安全和贸易意义重大。

　　在全球粮食安全的大舞台上，玉米作为重要的粮食作物，却长期遭受着黄曲霉毒素污染的困扰。黄曲霉毒素由产毒真菌产生，像肯尼亚等地就曾多次因黄曲霉毒素污染引发严重的健康危机，不仅威胁人们的生命健康，导致肝硬化、癌症等疾病，还造成了巨大的经济损失。现有的物理、化学和生物去污染方法都存在一定缺陷，比如物理方法难以彻底清除毒素，化学方法易引入化学残留，生物方法的应用范围和效果还有待提升。而低温等离子体（LTP）作为新兴技术，虽有潜力，但此前缺乏针对其在玉米中应用的优化研究。

在此背景下，肯尼亚工业研究与发展研究所、内罗毕大学等机构的研究人员展开了深入研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为解决玉米黄曲霉毒素污染问题带来了新的希望。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过响应面法（RSM）中的 Box-Behnken 设计（BBD），设计了 17 组实验，将暴露时间、压力和电离密度作为自变量，研究其对真菌负荷和黄曲霉毒素含量的影响。然后，运用蒙特卡罗模拟进行定量暴露评估，并开展敏感性和情景分析。

实验结果

1. 黄曲霉毒素和真菌减少情况：经 RSM 实验设计，17 组实验中不同的因子组合产生了不同的真菌负荷和黄曲霉毒素含量减少率。
2. 优化参数确定：线性模型是拟合效果最佳的模型。分析表明，只有暴露时间对黄曲霉毒素和真菌含量的减少有显著影响。随着暴露时间和电离功率增加，黄曲霉毒素和真菌负荷减少率上升；压力与二者减少率呈负相关，但影响不显著。优化后得到最佳参数：暴露时间 1793.4s，压力 0.1 帕斯卡，电离功率 189.8 瓦。在此参数下，黄曲霉毒素含量可降低 82.6%，真菌负荷降低 96.9% 。
3. 处理前后浓度变化：处理前，玉米样本中的黄曲霉毒素和真菌浓度较高，均超过国际标准限值。经等离子体处理后，黄曲霉毒素浓度中位数降至 2.5（IQR: 2.2 - 3.4）μg/kg，真菌浓度中位数降至 32.1（IQR: 6 - 30）cfu/g，均低于肯尼亚、美国、欧盟和食品法典委员会的限值。
4. 膳食暴露评估：通过蒙特卡罗模拟，得出每日膳食中黄曲霉毒素的暴露中位数为 1056.7（IQR: 814.4 - 1337.5）ng/kg bw/day。敏感性分析发现，午餐和晚餐的玉米摄入量对消费者黄曲霉毒素暴露变异性影响最大，体重与暴露呈负相关，即体重越低暴露越高。不同等离子体处理组合可降低黄曲霉毒素暴露水平，其中第四种组合效果最佳，可使暴露中位数降至 29.9（IQR: 22.5 - 38.7）ng/kg 。

研究结论与讨论

研究表明，利用 RSM 优化的 LTNP 能有效降低自然污染玉米中的真菌负荷和黄曲霉毒素含量，使其达到安全标准。暴露时间是影响处理效果的关键因素。与现有技术相比，优化后的 LTNP 降低黄曲霉毒素暴露的效果相当，但变异性更小。同时，研究发现高黄曲霉毒素暴露与高消费、低体重相关，凸显了降低玉米中黄曲霉毒素浓度的重要性。

该研究为保障食品安全、减少黄曲霉毒素对公众健康的危害提供了新途径，也为玉米贸易的顺利开展提供了技术支持。不过，研究也指出未来还需进一步优化，纳入温度、处理体积等因素，并关注处理后食品的感官、物理和化学变化，通过扩大规模和试点研究，完善玉米解毒参数，推动该技术的实际应用。