玉米生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)飼料原料真菌毒素產(chǎn)生的影響途徑與對(duì)策

郭莊園，李 瑤，張翼飛，于 崧，吳庚錦，賈文寶，張亞鳳，陳 凱，郭鵬旭，李 淼，丁 寧

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)與作物種質(zhì)改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163319）

近年來(lái)，隨著玉米種植面積的不斷增加，全世界范圍內(nèi)玉米總產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量已穩(wěn)居糧食作物之首，成為全球第一大糧食作物，在保障全球糧食安全方面做出了重大貢獻(xiàn)。我國(guó)是全球第二大玉米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，玉米總產(chǎn)量占全球玉米總產(chǎn)量的20%以上，僅次于美國(guó)。由于玉米籽粒含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、微量元素和纖維素等，具有開發(fā)高營(yíng)養(yǎng)、高生物學(xué)功能食品的巨大潛力，可廣泛應(yīng)用于飼料工業(yè)、食品工業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用（王利敏等，2018；劉笑然，2001）。目前，玉米種植上以生產(chǎn)籽粒用玉米為主，其中籽粒用玉米總產(chǎn)量的10%左右用于口糧，20%以上用于工業(yè)加工原料，68%用于飼料行業(yè)（趙久然和劉月娥，2016）。玉米在生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生霉菌污染，不僅會(huì)引起籽粒顏色、味道和營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生變化，導(dǎo)致食用價(jià)值和飼用價(jià)值降低，更會(huì)產(chǎn)生黃曲霉毒素、伏馬毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、赤霉烯酮等多種真菌毒素，這些毒素通常具有致癌、致畸和致突變的作用，如周炳付和謝三星（1996）、羅自生等（2013）報(bào)道表明，畜禽飼喂黃曲霉毒素污染的飼料之后，會(huì)出現(xiàn)免疫功能下降、采食量減少、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、繁殖能力減弱等癥狀；黃曲霉毒素在人體內(nèi)吸收后對(duì)肝臟的損害最為明顯，可引發(fā)嘔吐、發(fā)熱、厭食等肝炎癥狀，小劑量攝入會(huì)導(dǎo)致慢性中毒，引發(fā)肝癌，一次性大劑量攝入會(huì)導(dǎo)致死亡（譚清華，2001）。金海濤等（2007）和王君等（2007）報(bào)道認(rèn)為，由于具有神經(jīng)毒性和致病性，攝入伏馬毒素后主要誘發(fā)馬大腦白質(zhì)軟化、運(yùn)動(dòng)失調(diào)及豬肺水腫、肝臟損傷等危害，嚴(yán)重的將導(dǎo)致死亡；伏馬毒素還會(huì)引起兒童發(fā)育不良（Sydenham等，1990）。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇可引起動(dòng)物嘔吐癥狀，雖然毒性較低，但普遍存在于小麥、大麥、燕麥、玉米等谷類作物中，極易引起中毒，對(duì)人類和動(dòng)物均構(gòu)成很大威脅；也有研究認(rèn)為，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇具有免疫系統(tǒng)毒性和細(xì)胞毒性（孫秀蘭，2007），且人類大骨節(jié)病、克山病、食管癌等與脫氧雪腐鐮刀菌有關(guān)（程亮等，2012）。此外，大多數(shù)真菌毒素具有耐熱性，不易分解，可通過(guò)在畜禽體內(nèi)富集而對(duì)人類健康構(gòu)成間接威脅。全球每年大約有25%的糧食產(chǎn)品受到真菌毒素污染，其中，我國(guó)玉米黃曲霉污染率達(dá)80%左右，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，不利于我國(guó)優(yōu)質(zhì)糧食供應(yīng)、畜牧業(yè)發(fā)展和國(guó)民健康。玉米籽粒生產(chǎn)過(guò)程中很多環(huán)節(jié)均可導(dǎo)致真菌毒素污染，其影響程度受真菌菌株的生長(zhǎng)速率、產(chǎn)毒能力及環(huán)境條件顯著影響。為此，本文分別從田間病蟲害發(fā)生、收獲過(guò)程、運(yùn)輸貯存等3方面進(jìn)行綜述，并從玉米品種選育、栽培技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)條件、檢測(cè)評(píng)價(jià)體系等角度針對(duì)玉米飼料原料真菌毒素污染發(fā)生問(wèn)題進(jìn)行對(duì)策解析，以期從玉米生產(chǎn)過(guò)程中高效控制真菌毒素發(fā)生，為提高我國(guó)玉米及其飼料制品質(zhì)量、保障玉米產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和人畜健康提供科學(xué)參考。

1 田間病蟲害發(fā)生

田間病蟲害的發(fā)生是真菌毒素產(chǎn)生的重要途徑之一。莖部和穗部是玉米螟主要危害部位，產(chǎn)生的蟲口在條件適宜情況下利于鐮孢菌種生長(zhǎng)，誘發(fā)伏馬毒素污染；同時(shí)，玉米青蟲危害較重時(shí)，籽粒霉菌感染亦較嚴(yán)重（馮義志，2011）。玉米粗縮病是由玉米粗縮病毒（MRDV）引起的一種玉米病毒病，借昆蟲傳播，灰飛虱為主要傳毒昆蟲，屬持久性傳播（Richard，2003），是我國(guó)北方玉米種植區(qū)域流行的主要病害，在玉米整個(gè)生育期均可感染發(fā)病。瘤黑粉病是我國(guó)玉米種植區(qū)常見的真菌病害，由玉米黑粉菌侵染所致，主要危害玉米穗部。與此同時(shí)，禾谷鐮刀菌等致病真菌引起的赤霉病，可引起苗枯、穗腐、莖基腐、稈腐和穗腐，玉米從幼苗到抽穗都可以受害，其中影響最為嚴(yán)重的是穗腐；莖基腐、稈腐發(fā)生后玉米易倒折，進(jìn)一步加重果穗霉變風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)量損失。這些病害及其間接引起的霉變，可以產(chǎn)生多種真菌毒素，包括玉米赤霉烯酮、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等（樊平聲等，2010）。部分病原菌如鐮刀菌種，生命力頑強(qiáng)，特別是在收獲季冷暖交替時(shí)產(chǎn)毒能力更強(qiáng)（錢利純和尹兆正，2005）。由此可見，病蟲害發(fā)生不僅使玉米籽粒產(chǎn)量下降，同時(shí)受病菌侵染籽粒中的真菌毒素含量也將不同程度增加，危害畜禽和人類的健康。

2 收獲過(guò)程

近年來(lái)，隨著緊湊型玉米密植增產(chǎn)栽培技術(shù)的大面積應(yīng)用，推動(dòng)區(qū)域玉米生產(chǎn)大發(fā)展，但在灌漿期至成熟期，如遇多雨寡照的氣象條件，籽粒脫水速率減緩，穗上發(fā)芽、霉變粒等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，極易引起伏馬毒素的產(chǎn)生（許漢英等，2003）。同時(shí)，收獲及堆積晾曬過(guò)程中影響真菌毒素產(chǎn)生的重要因素是環(huán)境條件，如溫度、相對(duì)濕度等。目前，我國(guó)玉米生產(chǎn)在收獲期，種植戶主要采用人工收獲和機(jī)械收穗兩種方式，收獲與晾曬過(guò)程所需要的操作時(shí)間均較長(zhǎng)，增加真菌毒素污染玉米籽粒的風(fēng)險(xiǎn)性，且污染程度也因玉米品種而異（Costa等，2018）。加之許多玉米產(chǎn)區(qū)收獲時(shí)玉米籽粒含水率通常在30%～40%，晾曬過(guò)程中，農(nóng)戶一般采取堆積形式，通常空間不夠大、散熱效果不佳，如在此條件下，晾曬持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，玉米發(fā)生霉變的概率越高，籽粒真菌毒素的產(chǎn)生量將越大。盡管我國(guó)少部分地區(qū)或生產(chǎn)單位，如黑龍江墾區(qū)及大型玉米專業(yè)種植合作社已推廣應(yīng)用了機(jī)械化籽粒直收技術(shù)，但由于收獲時(shí)籽粒含水率偏高、籽粒破碎率大，也極易發(fā)生霉變，最終影響玉米食用和飼用品質(zhì)。

3 運(yùn)輸貯存過(guò)程

玉米籽粒胚部較大，約占全部籽粒體積的30%左右，占籽粒重量的8%～15%，親水性和吸濕性較強(qiáng)，酶系反應(yīng)旺盛，具有較大的呼吸強(qiáng)度，籽粒霉變非常容易在運(yùn)輸和貯存過(guò)程中發(fā)生（劉萼華等，2012）。此外，玉米籽粒種皮和外胚乳很薄，組織松散，且70%以上的籽粒脂肪含量存在于胚部，因此，胚部除了容易遭受病蟲的侵蝕外，有害微生物也非常適宜于胚部快速生長(zhǎng)和繁殖，極易發(fā)生酸敗作用（陳銀基等，2013）。Ragai等（1954）研究表明，為了確保貯藏安全，谷物的含水率應(yīng)≤14%，在自然或低溫干燥條件下進(jìn)行貯藏，玉米籽粒含水率＞21%時(shí)容易引起籽粒霉變。王后苗和廖伯壽（2012）報(bào)道表明，溫度為25～30℃、相對(duì)濕度為80%～90%，是黃曲霉和寄生曲霉適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，其在籽粒含水率為17%左右時(shí)，最易生長(zhǎng)繁殖并產(chǎn)生毒素。為此，運(yùn)輸和貯存過(guò)程是黃曲霉毒素的高發(fā)期，如運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、雨水滲漏、相對(duì)濕度大、倉(cāng)儲(chǔ)量大通風(fēng)不暢等都有可能促使產(chǎn)毒真菌生長(zhǎng)繁殖。郭英（2018）選用3個(gè)玉米品種在不同水分條件下貯藏后，對(duì)黃曲霉毒素含量變化的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)3個(gè)月儲(chǔ)藏試驗(yàn)后，籽粒含水率在13.5%以下的樣品黃曲霉毒素B1產(chǎn)生速度較慢，而在水分含量達(dá)到14.3%以上時(shí)均超出了標(biāo)準(zhǔn)限量標(biāo)準(zhǔn)。

4 防控對(duì)策

總體來(lái)看，玉米制品原料的真菌毒素時(shí)有發(fā)生，主要在于玉米生產(chǎn)者及經(jīng)營(yíng)者對(duì)其發(fā)生規(guī)律及危害認(rèn)識(shí)不足，生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)性意識(shí)薄弱，鑒于此，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的宣傳與培訓(xùn)，大力加強(qiáng)玉米防災(zāi)減災(zāi)及籽粒霉變防范意識(shí)，積極從生產(chǎn)源頭上控制玉米及其飼料制品真菌毒素的發(fā)生。

4.1 選育推廣抗病蟲新品種，采取措施及時(shí)預(yù)防病蟲害 通過(guò)選育推廣豐產(chǎn)、廣適、多抗玉米新品種是保障玉米及飼料制品質(zhì)量安全的重要途徑。同時(shí)，玉米播種時(shí)結(jié)合種子處理技術(shù)，實(shí)施地下害蟲和土傳、種傳病害的防治，將有效抑制害蟲侵蝕和真菌侵染，促進(jìn)高產(chǎn)群體構(gòu)建和產(chǎn)量建成，提升玉米籽粒品質(zhì)。在生長(zhǎng)季全生育期做好玉米病蟲害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，預(yù)防為主、綜合防治，生物防治為主，化學(xué)防治為輔（趙久然和劉月娥，2016），如通過(guò)釋放赤眼蜂、應(yīng)用白僵菌等生物物理方法，結(jié)合噴霧機(jī)、飛機(jī)航化、無(wú)人機(jī)飛防等現(xiàn)代化先進(jìn)手段，實(shí)現(xiàn)高效綠色防控。此外，為了避免病蟲害發(fā)生、抑制真菌毒素污染對(duì)玉米籽粒質(zhì)量的不利影響，可依靠合理輪作、科學(xué)耕整地等技術(shù)措施對(duì)玉米生長(zhǎng)條件進(jìn)行改善。

4.2 精細(xì)化區(qū)域品種布局，推廣應(yīng)用玉米籽粒高效脫水技術(shù) 由于不同熟期和脫水類型品種的適宜播種及收獲時(shí)間存在明顯差異，不同玉米產(chǎn)區(qū)應(yīng)充分考慮品種特性，兼顧品種產(chǎn)量潛力和籽粒脫水特征，合理配置品種，做到早中晚熟品種優(yōu)化組合，通過(guò)精細(xì)化品種布局，科學(xué)確定播期，確保收獲時(shí)籽粒含水率達(dá)最佳水平（張萬(wàn)旭等，2018）。此外，應(yīng)積極推廣應(yīng)用促進(jìn)玉米籽粒高效脫水的農(nóng)藝措施，如基于不同生態(tài)區(qū)玉米生產(chǎn)發(fā)展實(shí)際，進(jìn)一步調(diào)優(yōu)玉米種植方式、種植密度、株行距、水肥管理等技術(shù)途徑，有效調(diào)控玉米生長(zhǎng)發(fā)育及群體建成規(guī)律，加速玉米脫水進(jìn)程，減少收獲作業(yè)時(shí)籽粒破碎度，降低籽粒霉變風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 科學(xué)統(tǒng)籌收獲時(shí)期 通過(guò)科學(xué)確定收獲時(shí)期，優(yōu)化作業(yè)流程，可通過(guò)降低玉米落穗率、倒伏率和籽粒破碎率，有效減少田間損失和籽粒霉變粒數(shù)量。在生理成熟以后進(jìn)行田間站稈脫水是促進(jìn)籽粒自然降水，控制籽粒真菌毒素發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的有效措施，條件允許的地區(qū)可實(shí)施冬收或翌年春收作業(yè)。延遲收獲期應(yīng)注意有些品種的落穗率、倒伏率會(huì)隨站稈晾曬時(shí)間的延長(zhǎng)而加重，且如遇連續(xù)高溫陰雨氣象條件，將增加籽粒霉變風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，籽粒水分田間散失量很少，可忽略不計(jì)，因此，可根據(jù)所種植品種特點(diǎn)、田間氣象條件及下茬作物整地質(zhì)量需求科學(xué)確定收獲期。也可以結(jié)合倒伏發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)、田間實(shí)際籽粒含水率等來(lái)實(shí)施適時(shí)收獲作業(yè)。已有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玉米籽粒含水率在26%～29%時(shí)，玉米自然落粒很少，僅為1%，而含水率低于25%時(shí)，自然落粒率將快速增加到10%左右（Piggott，2010）。玉米生產(chǎn)過(guò)程中也可依據(jù)籽粒生理成熟，用手推拉莖稈傾斜呈45°角或捏壓玉米基部第2、3節(jié)莖稈的方法，評(píng)價(jià)根系或莖稈質(zhì)量。如果莖稈推拉45°角時(shí)發(fā)生莖稈折斷或倒伏，基部第2、3節(jié)莖稈捏壓時(shí)感覺松軟（可能是莖基腐病菌侵染所致），說(shuō)明莖稈內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)受損，力學(xué)強(qiáng)度明顯下降，將增加倒伏發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)田間發(fā)生率達(dá)10%以上，應(yīng)提前進(jìn)行收獲作業(yè)（李少昆，2017）。

4.4 規(guī)范玉米籽粒晾曬、運(yùn)輸及貯存過(guò)程 由于霉菌易于侵染機(jī)械損傷部位，機(jī)械損失發(fā)生后將加重真菌毒素對(duì)玉米籽粒的污染水平，在玉米生產(chǎn)的運(yùn)輸、晾曬環(huán)節(jié)中應(yīng)盡可能避免果穗或籽粒破損，且在玉米晾曬、運(yùn)輸和貯存過(guò)程中，應(yīng)保證環(huán)境清潔、通風(fēng)，從而有效降低雜質(zhì)的摻入和霉變現(xiàn)象發(fā)生，最終控制真菌毒素的污染。其次，嚴(yán)格控制玉米貯存時(shí)的籽粒含水率也是關(guān)鍵性措施，一般情況下，玉米貯存時(shí)的籽粒含水率必須小于14%。規(guī)模較大的玉米種植戶或經(jīng)營(yíng)者，應(yīng)建設(shè)完善且適宜大量?jī)?chǔ)藏的設(shè)施結(jié)構(gòu)類型，規(guī)模較小的農(nóng)戶應(yīng)依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模酌情建設(shè)簡(jiǎn)易、通風(fēng)透氣良好的玉米穗臨時(shí)儲(chǔ)藏設(shè)施，確?！跋赂舻孛嫱L(fēng)、上防雨雪滲漏”（矯江等，2014）。同時(shí)應(yīng)加快完善烘干脫水等社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)，在玉米烘干作業(yè)時(shí)，設(shè)備介質(zhì)溫度應(yīng)小于140℃，籽粒加熱烘干環(huán)境的溫度不宜大于50℃（劉玉華，2009），烘干溫度過(guò)高易產(chǎn)生玉米焦糊粒和爆腰現(xiàn)象。

4.5 加強(qiáng)玉米及飼料原料真菌毒素快速檢測(cè)手段和質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)完善 鑒于真菌毒素具有極強(qiáng)的致病性，對(duì)人畜健康造成極大傷害，加強(qiáng)玉米籽粒生產(chǎn)源頭的監(jiān)測(cè)是關(guān)鍵，在不斷提高快速、高效、高準(zhǔn)確性檢測(cè)、識(shí)別技術(shù)手段研發(fā)的基礎(chǔ)上，通過(guò)制定科學(xué)有效的真菌毒素限量標(biāo)準(zhǔn)，將其作為糧食或飼料原料品質(zhì)檢測(cè)與評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，規(guī)范玉米籽粒質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮“好糧好價(jià)、差糧差價(jià)”的市場(chǎng)引領(lǐng)機(jī)制。并積極建立完善的相關(guān)法律法規(guī)，實(shí)施嚴(yán)格限定與管控，杜絕真菌毒素污染超標(biāo)玉米籽粒進(jìn)入飼料生產(chǎn)和人類餐桌環(huán)節(jié)，確保人民群眾“舌尖上的安全”。