面粉中嘔吐毒素污染及相關(guān)降解研究

◎ 趙志龍，李春曉，牛亞飛，門建忠，王 娟

（1.河南億德制粉工程技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450001；2.鄭州新智信糧食工程科技有限公司，河南 鄭州 450000；3.內(nèi)蒙古恒豐糧油集團(tuán)，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

嘔吐毒素，又稱脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），屬于單端孢霉烯族化合物中最重要的一種毒素，主要由禾谷鐮刀菌、尖孢鐮刀菌、串珠鐮刀菌、擬枝孢鐮刀菌、粉紅鐮刀菌和雪腐鐮刀菌等鐮刀菌產(chǎn)生，尤其是禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）和黃色鐮刀菌（Fusarium culmorum）[1-2]。由于它可以引起豬的嘔吐，故名嘔吐毒素。當(dāng)人攝入了被嘔吐毒素污染的食物后，會導(dǎo)致厭食、嘔吐、腹瀉、發(fā)燒、站立不穩(wěn)和反應(yīng)遲鈍等急性中毒癥狀，嚴(yán)重時(shí)損害造血系統(tǒng)造成死亡[3-5]。

1 小麥赤霉病流行現(xiàn)狀

小麥赤霉病是由禾谷鐮刀菌、黃色鐮刀菌等真菌引起的一種世界性小麥病害，多發(fā)生在氣候溫濕多雨的國家和地區(qū)（如亞洲、北美洲等），會造成小麥減產(chǎn)、品質(zhì)劣變、籽粒毒素（嘔吐毒素）污染[6]。

據(jù)報(bào)道，2016年夏季麥?zhǔn)占竟?jié)，江蘇、安徽、湖北等地連續(xù)陰雨，赤霉病發(fā)生情況嚴(yán)重，如江蘇徐州預(yù)計(jì)減產(chǎn)20%，赤霉病嚴(yán)重，不完善粒預(yù)計(jì)在25%左右；湖北隨縣的不完善粒超標(biāo)，赤霉病發(fā)生；蘇南蘇中的赤霉病發(fā)生、芽麥可達(dá)20%～30%。

2 食物鏈中的嘔吐毒素及限量標(biāo)準(zhǔn)

2.1 食物鏈中的嘔吐毒素

2.1.1 小麥制品中的嘔吐毒素

嘔吐毒素主要分布在小麥籽粒中的皮層部位，小麥經(jīng)過初期加工后，毒素主要轉(zhuǎn)移至麩皮中，因此麩皮成為小麥初加工產(chǎn)品中最易被嘔吐毒素污染的基質(zhì)；雖然面粉中嘔吐毒素的含量低，但污染范圍廣。百奧明飼料公司對2012年市場中31份麩皮樣品分析，發(fā)現(xiàn)其中嘔吐毒素含量最高達(dá)5 777 μg/kg，平均含量為997 μg/kg。

王淞等[7]對我國山東、河北、吉林等10個(gè)地區(qū)小麥粉中嘔吐毒素污染情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)樣品嘔吐毒素檢出率為30%，最高含量為862 μg/kg，未超過國家標(biāo)準(zhǔn)限量規(guī)定。

2.1.2 面條中的嘔吐毒素

朱惠揚(yáng)[8]對廣州市農(nóng)貿(mào)市場和超市中面粉及其加工食品進(jìn)行采樣檢測。100份樣品的結(jié)果檢測：嘔吐毒素總檢出率為71%，平均含量為49.5 μg/kg；其中面條中嘔吐毒素最高含量達(dá)920.1 μg/kg，存在較高膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 小麥及其制品嘔吐毒素限量標(biāo)準(zhǔn)

世界各國小麥及其制品的嘔吐毒素限值規(guī)定如表1。

表1 世界各國小麥及其制品的嘔吐毒素限值規(guī)定表

3 嘔吐毒素的產(chǎn)生及其毒性與危害

3.1 嘔吐毒素的產(chǎn)生

3.1.1 田間種植階段毒素的產(chǎn)生

田間鐮刀菌毒素的產(chǎn)生主要受氣候條件的影響，包括溫度、濕度、干旱、降水等，當(dāng)小麥揚(yáng)花抽穗期遇到濕冷天氣，赤霉病就會流行，病穗率達(dá)5%～15%。

3.1.2 糧食收獲階段毒素的產(chǎn)生

谷物收割階段溫濕度對毒素含量有著較大影響。每年在我國小麥的收獲季節(jié)，由于連續(xù)陰雨天氣的影響，都會產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇超標(biāo)小麥。

3.1.3 糧食儲藏階段毒素含量的變化

糧食儲藏階段的溫濕度是產(chǎn)生毒素的主要原因，糧食儲藏的溫濕度適宜也促進(jìn)了病菌在谷物上繼續(xù)繁殖蔓延，加重谷物毒素污染。

3.2 嘔吐毒素的毒性

3.2.1 嘔吐毒素的一般毒性

嘔吐毒素急性中毒癥狀一般表現(xiàn)為站立不穩(wěn)、反應(yīng)遲鈍、嗜睡、食欲喪失、嘔吐和腹瀉等，慢性毒性則表現(xiàn)為肝臟、腎臟、胃腸道等臟器損傷、體重嚴(yán)重下降、免疫功能障礙和生殖功能障礙。嘔吐是人和動物嘔吐毒素中毒最主要的癥狀，其中豬的致吐作用最明顯，為其他動物的100～200倍；致吐機(jī)理主要是嘔吐毒素對黏膜以及神經(jīng)系統(tǒng)的刺激作用。

3.2.2 嘔吐毒素的免疫毒性和“三致”作用

嘔吐毒素通過改變宿主抵抗力和體液細(xì)胞調(diào)解反應(yīng)，改變血清IgA水平、細(xì)胞因子表達(dá)，引起淋巴組織的細(xì)胞凋亡。

當(dāng)前，國內(nèi)外對嘔吐毒素致突變、致畸和致癌作用的研究結(jié)果并不一致，大多數(shù)研究結(jié)果表明該毒素具有胚胎毒性和致畸性，可能是一種潛在的致癌物質(zhì)。1993年，國際癌癥研究中心（IARC）認(rèn)為“目前還沒有充分的動物實(shí)驗(yàn)證據(jù)說明嘔吐毒素具有致癌性”，因此將其歸為第三組即“對人類不產(chǎn)生致癌性”。

3.3 嘔吐毒素的危害

①對谷物的危害。造成谷物產(chǎn)量嚴(yán)重下降、品質(zhì)下降、毒素污染。②對人和動物的危害。人誤食含有嘔吐毒素的食物后，常會引起四肢無力、頭昏、發(fā)熱、腹脹、腹瀉和嘔吐等癥狀；動物對嘔吐毒素的敏感性：豬＞小鼠＞大鼠＞家禽≈反芻動物；雄性＞雌性；幼畜＞成年畜。

4 嘔吐毒素消減技術(shù)與預(yù)防

4.1 物理消減法

4.1.1 谷物加工設(shè)備處理

①谷物清理。去雜去石、風(fēng)選、色選、比重分選、漂洗與浸泡。②谷物加工。堿性溶液潤麥、分層碾磨、制粉。③面制品加工。堿水和面、高溫蒸煮、面包烘焙或煎炸。

4.1.2 電子束輻照

電子束輻照是利用電子加速器產(chǎn)生的低能或高能電子束射線對物質(zhì)進(jìn)行處理的方法。其作用方式有2種：①通過高能脈沖直接穿透對象，破壞活體生物細(xì)胞內(nèi)DNA，如利用電子束射線殺滅谷物中的微生物或病蟲。②利用發(fā)出的射線間接與水分子反應(yīng)，產(chǎn)生H?、?OH等活性自由基，自由基再與對象發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

4.1.3 熱處理

加熱處理是一種比較常見的殺菌脫毒方法，包括烘烤、油炸、過熱蒸汽處理、擠壓和微波處理等。Pronyk[9]采用過熱蒸汽經(jīng)過185 ℃處理6 min可使小麥中嘔吐毒素含量降低52%；Samar等[10]的研究表明受真菌毒素污染的小麥面團(tuán)在169、205和243 ℃3個(gè)溫度下油炸后，嘔吐毒素DON的含量分別降低28%、21%和20%，其降低的程度取決于油炸溫度。

4.2 化學(xué)消減法

4.2.1 化學(xué)試劑

碳酸鈉（Na2CO3）、碳酸氫鈉（NaHCO3）、亞硫酸氫鈉（NaHSO3）和焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）等化學(xué)試劑可以降解DON，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；如NaHSO3和Na2S2O5可以將DON轉(zhuǎn)化成毒性較低的磺化-DON。

謝茂昌等[11]對Na2CO3、NaHSO3、H2O2等化學(xué)試劑的嘔吐毒素脫除效果進(jìn)行了比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對麥粒的脫毒效果以0.1 mol/L的Na2CO3為最好，毒素去除率平均為83.9%；其次是1%的NaHSO3，毒素去除率平均為69.9%；4% H2O2的毒素去除率最低，平均為45.1%。

4.2.2 臭氧

臭氧可以氧化降解嘔吐毒素，改變其分子結(jié)構(gòu)，從而降低其毒性。臭氧首先在嘔吐毒素結(jié)構(gòu)中的C-9和C-10雙鍵上加入3個(gè)氧原子，生成過氧化物，過氧化物不穩(wěn)定，發(fā)生異構(gòu)化生成五元環(huán)化合物，然后在Zn的作用下發(fā)生水解，五元環(huán)化合物的C-O鍵和O-O鍵斷裂，最后在C-9和C-10位上分別形成醛基和羰基，分子的其他部分沒有改變。

5 結(jié)論與展望

小麥赤霉病的發(fā)生和面粉中毒素的產(chǎn)生是不可避免的，但通過一些合理的措施可以將其降低到一定的范圍內(nèi)，比如在小麥育種生長和儲存階段赤霉病的預(yù)防；制粉過程各環(huán)節(jié)中控制毒素產(chǎn)生。此外，對于成品面粉中無法消減的毒素，檢測手段又顯得格外重要。但總的來說，過程控制永遠(yuǎn)應(yīng)該是第一位的。面粉生產(chǎn)無法對小麥生長階段有所干預(yù)，只有在驗(yàn)收原糧和制粉方面減少毒素的產(chǎn)生。新的檢測手段研究方向可注重對面粉在線粉流毒素量的檢測，實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，迅速整改。