乳酸菌吸附作用清除食品中有毒重金屬研究進(jìn)展

馬歡歡，白鳳翎*，勵(lì)建榮

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013）

乳酸菌吸附作用清除食品中有毒重金屬研究進(jìn)展

馬歡歡，白鳳翎*，勵(lì)建榮

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013）

重金屬污染是引起人們關(guān)注的食品安全熱點(diǎn)問題之一。本文在分析食品中汞、砷、鎘和鉛等重金屬的污染來源、存在形態(tài)及對(duì)人類產(chǎn)生的危害和清除污染食品中重金屬方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)歸納了利用乳酸菌清除食品中重金屬的菌株種類、清除作用機(jī)制及其在食品領(lǐng)域中應(yīng)用研究的最新進(jìn)展，為利用乳酸菌生物制劑清除食品中重金屬的研究與應(yīng)用提供借鑒與參考。

乳酸菌；生物吸附；清除；重金屬

馬歡歡, 白鳳翎, 勵(lì)建榮. 乳酸菌吸附作用清除食品中有毒重金屬研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(11): 301-307. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711047. http://www.spkx.net.cn

MA Huanhuan, BAI Fengling, LI Jianrong. Removal of heavy metals from foods by lactic acid bacteria biosorption: a review[J]. Food Science, 2017, 38(11): 301-307. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201711047. http://www.spkx.net.cn

近年來，重金屬污染引起的食品安全問題已成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)，食品中重金屬主要來源于工業(yè)“三廢”、交通運(yùn)輸和生活垃圾等污染[1]，受污染食品主要包括糧食、果蔬和水產(chǎn)品等。據(jù)環(huán)保部門估算，我國(guó)每年因重金屬污染的糧食高達(dá)1 200萬 t，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元[2]。

清除食品中重金屬的方法包括物理法、化學(xué)法和生物法。物理法通過清洗、浸泡或蒸煮等方式可有效清除糧食、牛乳等食品中重金屬，但因重金屬離子與水產(chǎn)品和肉類食品中大分子物質(zhì)結(jié)合緊密，故應(yīng)用物理法的清除顯現(xiàn)出不足。化學(xué)法通過化學(xué)物質(zhì)與重金屬螯合方式清除食品中重金屬，但存在化學(xué)物質(zhì)殘留的安全問題。生物法利用動(dòng)植物和微生物以生物吸附和修復(fù)方式與重金屬結(jié)合從而清除食品中重金屬。比較而言，生物法具有高效、無毒、環(huán)保的特點(diǎn)，逐漸成為食品安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在具有清除重金屬活性的原核生物中，乳酸菌可通過菌體表面吸附和體內(nèi)蓄積作用有效清除食品中有毒重金屬，有大量關(guān)于清除重金屬活性乳酸菌的篩選、清除機(jī)制和應(yīng)用方面的研究，乳酸菌作為潛在的重金屬生物清除劑具有較高的研究與應(yīng)用價(jià)值。

本文以汞、砷、鎘、鉛為研究對(duì)象，闡述了食品中重金屬的污染來源、存在形態(tài)及對(duì)人類的危害，重點(diǎn)分析和歸納了自然環(huán)境中篩選具有清除重金屬活性乳酸菌的種類、作用機(jī)制及在糧食、果蔬及水產(chǎn)等食品中的應(yīng)用研究，旨在為研發(fā)高效、綠色、環(huán)保食品中重金屬清除生物制劑提供借鑒與參考。

1 食品中重金屬

重金屬是指相對(duì)密度大于5.0的金屬元素，通過污染食品對(duì)人體產(chǎn)生危害的重金屬主要包括汞、鎘、鉛和類金屬砷。

1.1 食品中重金屬的污染來源

食品中重金屬元素主要來源于天然釋放和人為污染。天然釋放包括地?zé)峄顒?dòng)、巖石風(fēng)化和火山噴發(fā)等，人為污染主要包括工業(yè)“三廢”、交通運(yùn)輸、生活垃圾。受污染水、土壤和大氣等自然環(huán)境中的有毒重金屬通過植物的表面吸附和滲透作用以及食物鏈的生物蓄積作用污染食品[3]。食品中的汞主要來源于火山、地?zé)岷蛶r石風(fēng)化等天然釋放，含汞農(nóng)藥和肥料的使用，污水灌溉和工業(yè)廢料中的釋放，污染土壤、水和空氣等環(huán)境的汞直接或通過食物鏈進(jìn)入各種農(nóng)產(chǎn)品中。食品中的砷主要來源于砷礦冶煉、工業(yè)“三廢”的污染和含砷農(nóng)藥的使用，受污染的土壤、水和大氣通過吸附和滲透作用將砷轉(zhuǎn)移到農(nóng)產(chǎn)品中。此外，在食品加工過程中砷也可通過直接或間接方式污染食品。食品中的鎘主要來源于采礦廢水、電鍍和電池的工業(yè)污水，施用含有鎘元素的肥料和含有鎘污染的工業(yè)廢氣經(jīng)雨淋和自然沉降等方式進(jìn)入土壤。土壤的鎘通過植被根部吸收作用進(jìn)入植物性食品，也可經(jīng)過食物鏈生物富集方式進(jìn)入動(dòng)物性食品。鉛的污染主要來源自然環(huán)境污染和食品加工環(huán)節(jié)，自然環(huán)境中的鉛來源于金屬冶煉、汽車尾氣、工業(yè)“三廢”和含鉛農(nóng)藥，食品加工中的鉛主要來自源于包裝材料和食品容器。

1.2 食品中重金屬存在形態(tài)

食品中重金屬以無機(jī)態(tài)、有機(jī)態(tài)和絡(luò)合態(tài)3 種形式存在。無機(jī)態(tài)包括游離態(tài)和化合態(tài)，有機(jī)態(tài)是有機(jī)金屬化合物的形式，絡(luò)合態(tài)是與食品中蛋白質(zhì)、核酸、糖類等大分子形成的大分子有機(jī)物，也可是與核苷酸、氨基酸和卟啉等小分子有機(jī)物絡(luò)合而成的產(chǎn)物。

1.2.1 汞

食品中存在汞（Hg）化合物和烷基汞兩種形態(tài)，以甲基汞等烷基汞為主[4-5]。Harris等[6]研究表明，動(dòng)物肌肉中主要以甲基汞-半胱氨酸結(jié)合體的形式存在。Park等[7]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，金槍魚罐頭、馬哈魚和鱈魚體內(nèi)主要以甲基汞形態(tài)存在，總汞含量分別為0.001～2.581、0.012～2.529 mg/kg和0.021～0.507 mg/kg，甲基汞含量占總汞含量的50%以上。程柳等[8]采用乙基化衍生-氣相色譜-原子熒光光譜法研究發(fā)現(xiàn)，小浪底魚庫(kù)魚體中甲基汞的含量為10.77～265.23 mg/kg，至少超出我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)20 倍[9]。

1.2.2 砷

食品中砷（As）呈現(xiàn)多種存在形態(tài)，主要包括一甲基砷酸（mono-methylarsonic acid，MMA）、二甲基砷酸（dimethylarsinic acid，DMA）、三甲基砷（trimethylarsine，TMA）、三甲基砷氧化物（trimethylarsine oxide，TMAO）、亞砷酸鹽（As（Ⅲ））、砷酸鹽（As（Ⅴ））、四甲基砷離子（tetramethylarsonium ion，TETRA）、砷甜菜堿（arsenobetaine，AsB）、砷膽堿（arsenocholine，AsC）和砷糖（arsenic sugar，AsS）等[10-11]。Martin等[12]研究發(fā)現(xiàn)，海藻中砷的存在形態(tài)主要以AsB和無機(jī)砷兩種形態(tài)存在。植物食品中主要以As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA、DMA和AsB 5 種形式存在。動(dòng)物食品中主要以AsB、DMA和As（Ⅴ）3 種形態(tài)存在[13]。Brisbin等[14]研究表明，龍蝦中存在AsB、AsC、As（V）、As（Ⅲ）、DMA和MMA 6 種不同形態(tài)。李祎等[15]研究發(fā)現(xiàn)砷在魷魚絲、蝦皮、魷魚干、章魚干和鱈魚脆皮等海鮮干制品中主要以AsB、As（Ⅲ）、As（Ⅴ）、MMA和DMA等形態(tài)存在。

1.2.3 鎘

食品中鎘（Cd）的存在形態(tài)主要是與蛋白質(zhì)、脂類和多糖等形成螯合配體。Isaure[16]、Kaneta[17]等研究表明植物中的鎘與硫蛋白、含氧/氮配體和含硫配體相結(jié)合形成螯合物，與硫蛋白的結(jié)合量為12 mg/g。Sasaki等[18]采用掃描電子顯微鏡和X射線光譜研究發(fā)現(xiàn)，在新鮮魚醬油中的鎘與蛋白質(zhì)相結(jié)合形成螯合物，以螯合配體形態(tài)存在。

1.2.4 鉛

鉛（Pb）在食品中主要以無機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)存在，植物性食品中以硝酸鉛、草酸鉛、氯化鉛和砷酸鉛等多種無機(jī)態(tài)存在，如水果表面存在的砷酸鉛[19]。動(dòng)物性食品中存在無機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)兩種形式，例如中國(guó)傳統(tǒng)皮蛋中以無機(jī)態(tài)的氧化鉛存在，而在加拿大哈利法克斯魚體中，檢測(cè)出的是有機(jī)態(tài)四烷基鉛。Chang Lanfang等[20]使用反相高效液相色譜-電感耦合等離子體-質(zhì)譜聯(lián)用（reversed phase high-performance liquid chromatographyinductively coupled plasma-mass spectrometry，RP-HPLCICP-MS）技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，旗魚的肌肉中鉛以Pb2+、四乙基鉛和四甲基鉛3 種形態(tài)存在。

1.3 食品中重金屬的危害

食品重金屬通過消化道進(jìn)入機(jī)體，在體內(nèi)蓄積后主要對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和骨骼系統(tǒng)等具有毒性作用，同時(shí)還有致癌、致畸、致突變“三致”的危害[21]。食品中重金屬以汞毒性最大，其次是鎘、鉛和砷。

食品中有機(jī)汞的毒性遠(yuǎn)大于無機(jī)汞，甲基汞的毒性主要是由于與含硫醇基如半胱氨酸、谷胱甘肽、半胱氨酸白蛋白等相結(jié)合，導(dǎo)致人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷[22]。砷元素的毒性極低，但砷化合物均有劇毒，其中以As3＋的化合物毒性最強(qiáng)。砷的毒性主要表現(xiàn)在與機(jī)體細(xì)胞酶系統(tǒng)結(jié)合，導(dǎo)致酶失活。砷通過食物進(jìn)入機(jī)體，在肝、腎、骨骼和肌肉等組織器官中蓄積，引起慢性砷中毒。砷還具有致癌和致畸作用，能引起皮膚癌和誘發(fā)畸胎[23]。鎘通過食物進(jìn)入人體后，與低分子硫蛋白結(jié)合形成金屬硫蛋白蓄積在肝腎等器官中，對(duì)巰基酶活性具有較強(qiáng)的抑制作用，主要損害肝腎、骨骼和消化系統(tǒng)。同時(shí)，鎘化合物對(duì)動(dòng)物和人具有一定的“三致”作用。鉛進(jìn)入人體后可與含氮、氧、硫基團(tuán)有機(jī)物相結(jié)合形成大分子復(fù)合物，還可與線粒體及線粒體膜、細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)相結(jié)合，抑制ATP酶合成，影響能量的形成[24]。對(duì)機(jī)體的肝、腎、腦組織等產(chǎn)生毒作用，并干擾免疫系統(tǒng)的功能。

2 食品中重金屬的清除方法

2.1 物理法

物理法應(yīng)用低頻超聲波、冷熱水交換和吸附等技術(shù)，并輔助以拋光去表皮、清洗和漂洗等處理手段清除谷物和牛乳中的重金屬。家庭烹飪方法如蒸、煮、煎、炸等也可清除食品的一些重金屬[25]。Porova等[26]研究低頻超聲波（20 kHz）處理可有效地清除牛乳中殘留的鉛、砷、汞，且對(duì)牛乳的品質(zhì)沒有顯著影響。Mihuca等[27]利用冷水和熱水（6∶1）反復(fù)交替清洗大米，可有效清除大米中的亞砷酸鹽。Carey等[28]利用水和米比例為12∶1進(jìn)行蒸煮，能夠清除大米中57%的砷，而應(yīng)用過濾式咖啡壺煮米飯，能夠清除60%～70%的砷。由于食品種類不同，水產(chǎn)和肉類等食品對(duì)重金屬離子的結(jié)合能力不同，物理法的清除能力有限。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)法應(yīng)用樹脂、單寧、檸檬酸鈉和草酸鈉等試劑通過有機(jī)離子捕獲、等離子交換、形成絡(luò)合物、螯合作用和微量沉淀等方法除去食品中的重金屬[29-30]。Hajeb等[31]應(yīng)用半胱氨酸、乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）、NaCl和HCl復(fù)合液清除鯖魚片中汞，結(jié)果表明pH 3.75、1.25%半胱氨酸、275 mg/L EDTA和0.5% NaCl復(fù)合處理18 min，能有效除去魚片中91%的汞。Sele等[32]應(yīng)用脫臭的蒸汽凈化水產(chǎn)品中的砷，凈化后的沙鰻和鯡魚油中砷的總含量分別降低了10%和23%。Azelee等[33]采用檸檬酸鈉、草酸鈉和醋酸鈉3 種螯合劑處理翡翠貽貝中砷、鉛和鎘等重金屬，結(jié)果表明醋酸鈉的去除率分別為：砷59.50%、鉛88.57%、鎘68.01%；草酸鈉的去除率分別為：砷46.89%、鉛85.46%、鎘60.41%；檸檬酸鈉的清除率分別為：砷38.13%、鉛68.90%、鎘70.49%。Sasaki等[18]利用螯合樹脂與單寧結(jié)合法能夠有效地降低魚油中16 倍的鎘。王成等[34]利用碳羥基磷灰石（carbon hydroxyapatite，CHAP）脫除海鮮汁中的重金屬Cd2+，通過優(yōu)化的工藝參數(shù)：32.5 g/L CHAP、pH 5.4、50.0 ℃對(duì)海鮮汁中Cd2+清除率高達(dá)93.1%。但一些有毒化學(xué)試劑的使用可能會(huì)在食品中形成殘留危害人類健康。

2.3 生物法

生物法主要是通過植物及其提取物、真菌和細(xì)菌等微生物的吸附或蓄積作用清除食品中的重金屬，其中包括茶葉、咖啡、殼聚糖、絲狀真菌和乳酸菌等。Ouédraogo等[35]研究表明，茶葉使生鯊魚肉和鯖魚中汞的含量降低50%～60%，生金槍魚肉降低35%；咖啡使生鯖魚中汞的含量降低50%，金槍魚和生鯊魚降低10%～30%；加入160 mg咖啡后熟金槍魚中汞的含量降低5%～25%。Ibrahim等[36]報(bào)道Lactobacillus rhamnosus LC-705對(duì)混合后鎘和鉛具有吸附作用，研究表明乳酸菌通過吸附蛋白或細(xì)胞表面離子的吸附作用，成為潛在的重金屬生物吸附劑。生物法具有安全、無殘留、無污染的優(yōu)勢(shì)，適用于肉類、水產(chǎn)等食品。

3 乳酸菌降解食品中重金屬的研究進(jìn)展

對(duì)食品中重金屬具有清除作用的微生物主要包括真菌和細(xì)菌兩大類，真菌主要包括青霉、曲霉、木霉、酵母和木耳等，細(xì)菌包括假單胞菌屬、葡萄球菌屬、芽孢桿菌屬、腸桿菌科和乳酸菌等[37-40]。乳酸菌是一類能夠發(fā)酵糖類形成乳酸的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的統(tǒng)稱，廣泛存在于傳統(tǒng)發(fā)酵食品、動(dòng)物腸道、飼料等中，大量研究表明乳酸菌具有清除食品中重金屬的作用。

表1是不同來源乳酸菌和一些標(biāo)準(zhǔn)菌株清除不同重金屬的作用及效果，從中可以看出，來源于發(fā)酵食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的淤泥、動(dòng)物腸道等生態(tài)環(huán)境的乳酸菌包括：Weissella、Lactobacillus、Streptococcus、Pediococcus、Enterococcus和Bifidobacterium等屬。對(duì)稻米、果蔬、牛乳、魚腸道、緩沖液中重金屬污染物具有較好的清除作用，不同菌株對(duì)不同重金屬的清除率存在一定差異，Weissella viridescens MYU 205和Lactobacillus sakei MYU 10對(duì)汞清除率分別為80%和99.1%。Lactobacillus bulgaricus和Streptococcus thermophilus兩種乳酸菌復(fù)合后對(duì)砷的清除效果顯著增強(qiáng)，清除率達(dá)到97.8%。Enterococcus faecium EF031和E. faecium M74對(duì)水中鎘的清除效果較好，清除率達(dá)到53.5%～98.1%。E. faecium EF031和E. faecium M74對(duì)鉛清除作用較強(qiáng)，清除率達(dá)42.9%～98.9%。Lactobacillus reuteri Pb71-1對(duì)MRS培養(yǎng)基中鉛的清除率為59%，效果較好。

表1 清除重金屬的乳酸菌種類及作用效果Table 1 Lactic acid bacterial species able to remove heavy metals

3.1 乳酸菌清除食品中重金屬的作用機(jī)制

乳酸菌主要依靠細(xì)胞表面吸附作用將未經(jīng)代謝的游離重金屬離子通過正負(fù)電荷結(jié)合到細(xì)胞壁表面，細(xì)胞壁主要由肽聚糖、磷壁酸和中性多糖等組成，磷壁酸和多糖形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有利于黏著和吸附重金屬[54]。乳酸菌細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)擁有大量帶負(fù)電荷的官能團(tuán)，能夠有效結(jié)合金屬陽(yáng)離子。乳酸菌代謝產(chǎn)生的乳酸所形成的酸性環(huán)境對(duì)重金屬絡(luò)合物具有增溶作用，乳酸菌代謝形成的多糖、多肽和核酸等大分子物質(zhì)表面帶有COO－、HPO4－和OH－等基團(tuán)，可與金屬離子發(fā)生靜電吸附作用[55-56]。Avall-J??skel?inen等[54]研究發(fā)現(xiàn)Lactobacillus brevis細(xì)胞表面的S-Layer蛋白具有結(jié)合Cd2+的能力。

3.2 乳酸菌清除食品中重金屬的作用效果

3.2.1 汞

Lactobacillus和Weissella等通過細(xì)胞表面吸附方式對(duì)食品中汞具有清除作用。Kinoshita等[41]從日本泡菜和韓國(guó)泡菜、牛和豬腸道、清酒和乳酪等中分離篩選獲得11 株乳酸菌，對(duì)MRS培養(yǎng)基中汞的吸附效果分析，結(jié)果表明，Lb. sakei MYU 10和W. viridescens MYU 205可有效清除MRS培養(yǎng)基中0.852 ?g/mL和0.459 ?g/mL的汞（Ⅱ），平均每個(gè)細(xì)胞吸附0.198 pg和0.052 pg汞。Kinoshita等[42]后續(xù)應(yīng)用已知菌株W. viridescens MYU 205對(duì)MRS培養(yǎng)基中汞清除作用研究，結(jié)果表明W. viridescens MYU 205對(duì)汞的親和力較高，可有效清除80%的Hg2＋。

3.2.2 砷

清除砷的乳酸菌菌屬主要包括Lactobacillus、Streptococcus和Pediococcus，主要對(duì)細(xì)菌細(xì)胞表面帶有負(fù)電荷的有機(jī)分子胺基化，胺基化的細(xì)胞表面帶正電荷，可通過靜電吸附作用清除帶負(fù)電荷的砷化合物。Halttunen等[43]采用被胺基化的菌株Lactobacillus acidophilus NCFM、Lactobacillus casei DSM20011和Lactobacillus crispatus DSM20584等吸附水中帶負(fù)電荷的As（V），研究發(fā)現(xiàn)Lb. casei DSM20011在pH 7.0、22 ℃條件下孵育5 min可移除38.1%的1.0 mg/L As（Ⅴ）。Bhakta等[44]從越南和日本被廢水污染的運(yùn)河、印度污水處理廠的泥漿和污泥中共分離103 株乳酸菌，篩選出對(duì)水中砷的清除效果較好的菌株P(guān)ediococcus acidilactici As102-4、P. acidilactici As105-7和P. acidilactici As112-9，分別能清除0.006、0.13、0.76 ?g/（h?mg）（以細(xì)胞鮮質(zhì)量計(jì)）。Chang等[45]應(yīng)用來自日本生物資源中心的標(biāo)準(zhǔn)菌株Lb. bulgaricus和S. thermophilus復(fù)合能有效清除鳳梨木中97.8%的砷。

3.2.3 鎘

乳酸菌對(duì)水、糧食、水果和蔬菜等食品中的鎘具有清除作用，主要包括Weissella、Lactobacillus、Pediococcus、Enterococcus和Bifidobacterium等屬。Bhakta等[46]從魚腸道中篩選出具有良好黏著力菌株Lb. reuteri Cd70-13，對(duì)MRS培養(yǎng)基中的鎘清除率為25%。Zhai Qixiao等[47]利用菌株Lactobacillus plantarum CCFM8610可有效清除初質(zhì)量濃度5 mg/L鎘-水溶液中31.34%的鎘。Halttunen等[43]研究發(fā)現(xiàn)菌株Bif i dobacterium longum 46能夠清除水中54.7 mg/g（以干質(zhì)量計(jì)）的鎘。Topcu等[48]研究表明菌株E. faecium EF031和E. faecium M74能有效清除水中鎘，清除范圍分別為77.3%～98.1%和53.5%～91.0%。Halttunen等[49]研究發(fā)現(xiàn)菌株Lactobacillus rhamnosus GG通過細(xì)胞表面靜電吸附作用清除PBS中22.1%～49.1%的鎘。Kinoshita等[42]從牛腸道環(huán)境中分離獲得菌株W. viridescens MYU 205能有效降低pH 6.0檸檬酸緩沖液中10.46 μg鎘（Ⅱ）Cd(NO3)2，平均每個(gè)細(xì)胞吸附5.25 fg鎘（Ⅱ）。Fu Yaping等[50]應(yīng)用Lb. plantarum和Pediococcus pentosaceus按2∶1混合后，以3%接種量，在40.8 ℃條件下發(fā)酵23.4 h可有效除去大米中85.73%的鎘。Zhai Qixiao等[51]應(yīng)用Lb. plantarum CCFM8610對(duì)水果和蔬菜汁中鎘清除效果研究，結(jié)果表明Lb. plantarum CCFM8610處理后對(duì)蘋果、西紅柿和黃瓜汁鎘的清除率分別為82.28%、74.59%和82.87%。

3.2.4 鉛

Lactobacillus、Enterococcus和Bifidobacterium等乳酸菌對(duì)MRS培養(yǎng)基、水、PBS和魚腸道中鉛均有清除作用。Bhakta等[46]從魚腸道中分離篩選出菌株Lb. reuteri Pb71-1，對(duì)MRS培養(yǎng)基中鉛的清除效果較好，清除率達(dá)59%。Topcu等[48]應(yīng)用菌株E. faecium M74和E. faecium EF031對(duì)水介質(zhì)中鉛去除率范圍分別為42.9%～93.1%和66.9%～98.9%。Halttunen等[43]利用菌株B. longum 46可清除PBS中175.7 mg/g的鉛。Halttunen等[49]研究發(fā)現(xiàn)菌株B. longum 46和Lactobacillus fermentum ME3通過靜電作用在細(xì)胞表面吸附大量的鉛顆粒，對(duì)PBS中鉛的吸附能力分別為0.33 mmol/g和0.45 mmol/g。Feng Meiqin等[52]從中國(guó)傳統(tǒng)泡菜中分離出菌株Lb. plantarum 70810 EPS，其在pH 5.0、30 ℃條件下6 h對(duì)魚腸道鉛的吸附效率高達(dá)160.62 mg/g，通過掃描電子顯微鏡觀察Lb. plantarum 70810 EPS細(xì)胞表面吸附了大量鉛（Ⅱ）粒子，傅里葉變換紅外光譜分析表明參與吸附的官能團(tuán)有—OH、—NH、—CH2、C＝O、C—N和COO—等。Bhakta等[53]從沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的沉淀物中分離篩選出具有抗重金屬的乳酸菌E. faecium Pb12，它對(duì)鉛的最大耐性質(zhì)量濃度為8 000 mg/L，通過細(xì)胞的表面吸附作用能夠有效清除魚腸道內(nèi)0.046 mg/（h?g）鉛。

4 結(jié) 語(yǔ)

近些年來，由于環(huán)境污染的加劇，空氣、水和土壤中有毒重金屬通過食物鏈的生物富集作用進(jìn)入糧食、果蔬、水產(chǎn)等農(nóng)產(chǎn)品中，導(dǎo)致食品中重金屬殘留的安全問題，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且給消費(fèi)者帶來食品安全風(fēng)險(xiǎn)。利用微生物技術(shù)清除食品中重金屬殘留具有成本低、無殘留、安全高效等特點(diǎn)。目前，已從傳統(tǒng)發(fā)酵食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖和動(dòng)物腸道等生態(tài)環(huán)境中篩選出Weissella、Lactobacillus、Streptococcus、Pediococcus、Enterococcus和Bifidobacterium等乳酸菌類群，其通過細(xì)胞表面吸附作用對(duì)食品中汞、砷、鎘和鉛等重金屬具有良好的吸附和清除作用，大量研究表明，作為公認(rèn)安全（generally recognized as safe，GRAS）級(jí)生物制劑，乳酸菌在清除食品重金屬殘留方面具有突出的作用。然而，現(xiàn)階段乳酸菌清除食品中重金屬研究正處于起步階段，主要開展的活性乳酸菌的篩選、作用機(jī)制的探究，對(duì)食品中的應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模水平。乳酸菌來源廣泛且種類繁多，清除作用機(jī)制復(fù)雜而多樣，因此，仍要進(jìn)一步挖掘清除作用強(qiáng)且適用性廣的乳酸菌菌株，深入探究乳酸菌清除食品中重金屬的作用機(jī)制，從實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模研究逐漸拓展到規(guī)?；瘜?shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

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Removal of Heavy Metals from Foods by Lactic Acid Bacteria Biosorption: A Review

MA Huanhuan, BAI Fengling*, LI Jianrong
(National & Local Joint Engineering Research Center of Storage, Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products, Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province, College of Food Science and Engineering, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

Heavy metal pollution is one of the hot topics in food safety, which has become a problem of increasing concern. The sources of heavy metal pollutants such as mercury, arsenic, cadmium and lead in foods and their chemical forms and harms to human beings, as well as removal methods are discussed in this article. Meanwhile, we review recent progress in the discovery of lactic acid bacterial species able to remove heavy metals from foods and the underlying mechanism as well as their applications in the food field, which will provide references and guidance for the removal of heavy metals from foods using lactic acid bacteria biosorption.

lactic acid bacteria; biosorption; removal; heavy metals

10.7506/spkx1002-6630-201711047

TS201.3

A

1002-6630（2017）11-0301-07引文格式：

2016-05-20

遼寧省科技廳攻關(guān)項(xiàng)目（2015103020）

馬歡歡（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称钒踩c質(zhì)量控制。E-mail：mahuanhuan14@163.com

*通信作者：白鳳翎（1964—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称钒踩c質(zhì)量控制和食品微生物學(xué)。E-mail：baifling@163.com