我國玉米生物毒素污染現(xiàn)狀及預(yù)防措施

蘭靜 趙琳 孫向東

摘要 在特定的溫濕度環(huán)境條件下，霉菌易產(chǎn)生霉菌毒素。玉米在生長、收獲、儲藏、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)均易感染霉菌，污染的玉米常常含有超過一種生物毒素。霉菌毒素是引起玉米霉變的主要風(fēng)險(xiǎn)因子，我國玉米飼料存在多種霉菌毒素污染隱患。介紹了玉米生物毒素污染產(chǎn)生原因和類型，并提出了預(yù)防玉米生物毒素產(chǎn)生的措施，以降低玉米和玉米飼料霉菌感染的程度。

關(guān)鍵詞 玉米;生物毒素;污染;預(yù)防措施

中圖分類號 TS201.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）19-0183-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.19.053

Abstract Under the condition of specific temperature and humidity，mold is prone to produce mycotoxins.Maize is prone to be infected by mold during growth，harvest，storage and transportation，etc.Mold contaminated maize often contains more than one kind of toxin.Mold toxin is the main risk factor of corn mildew.Multiple mycotoxins contamination risk exists in corn feed in China.The causes and types of maize mycotoxin pollution were introduced，and measures to prevent the production of maize mycotoxin were proposed，in order to reduce the extent of fungal infection in maize and maize feed.

Key words Maize;Mycotoxin;Pollution;Preventive measure

2017年我國玉米總產(chǎn)量約為21 589萬t，居糧食作物之首。飼料消費(fèi)占60%左右，80%～90%玉米消費(fèi)與人和動物有關(guān)，因此玉米質(zhì)量安全至關(guān)重要。

玉米作物真菌毒素問題首次由印度Bilgrami提出 [1]。玉米屬于不耐儲品種，在儲藏期間會受到各種微生物特別是霉菌的危害，霉菌感染糧谷作物后，在高溫高濕的環(huán)境下生長旺盛，分泌的毒素對人體有很強(qiáng)的致癌作用。

Lichtwardt等[2]對儲糧真菌進(jìn)行了調(diào)查和分類，得出危害玉米的主要微生物是霉菌，發(fā)現(xiàn)灰綠曲霉和白曲霉是引起儲糧劣變的主要真菌。Ayerst等[3]研究了主要儲糧真菌的生長條件，得出多數(shù)霉菌生長的最適溫度是25～30 ℃，繁殖所需最低含水量一般為13%～18%。唐芳等[4]采用孢子計(jì)數(shù)法檢測，當(dāng)玉米水分含量在16%以下時，灰綠曲霉是優(yōu)勢菌，當(dāng)水分含量高于16%時，灰綠曲霉生長緩慢，被其他菌所替代;白曲霉在低水分區(qū)生長緩慢，在17%～18%水分時為優(yōu)勢菌。

霉菌毒素污染是全球性的，北美及東亞是真菌毒素污染最嚴(yán)重的區(qū)域。全球72個國家的18 757個農(nóng)產(chǎn)品樣品受到霉菌毒素污染，我國除T-2毒素外，嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、黃曲霉毒素、伏馬毒素、赭曲霉毒素等檢出率均超過25%，混合污染是主要形式[5]。開展玉米中真菌毒素產(chǎn)生條件、發(fā)生規(guī)律、含量水平的研究并建立相應(yīng)的控制體系和措施，逐步實(shí)現(xiàn)從田間到餐桌的全過程質(zhì)量監(jiān)控，對保障農(nóng)民增收、企業(yè)增效及玉米產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 玉米生物毒素污染產(chǎn)生原因

1.1 玉米生長期的生物毒素污染

1.1.1 穗腐病與玉米生物毒素含量間關(guān)系。

穗腐病是發(fā)生在玉米生長后期的主要病害之一，引起玉米穗腐病的病原菌有 20 余種，各國或各地報(bào)道的優(yōu)勢種類不完全相同。玉米穗腐病的發(fā)生受多種因素控制，通常早熟品種發(fā)病重于中晚熟品種;相同條件下，春播玉米發(fā)病率高于夏播玉米，而且春玉米播期越早發(fā)病越重。玉米乳熟期—蠟熟期是玉米穗腐病發(fā)病的關(guān)鍵時期。玉米穗腐病發(fā)生程度與生長季降水量呈正相關(guān)，在相同害蟲危害情況下，降水量高和相對濕度大更適合玉米穗腐病的發(fā)生。玉米田間感染生物毒素，在后期儲藏過程中真菌毒素生長與活力不會降低[6]。

玉米穗腐病的病原真菌在適當(dāng)條件下可以產(chǎn)生霉菌毒素，并在玉米籽粒中積累。不同的病原真菌產(chǎn)生的霉菌毒素種類不同，相同病原真菌有時亦能產(chǎn)生多種不同的霉菌毒素。病害發(fā)生程度的差異常會導(dǎo)致玉米籽粒中霉菌毒素積累量的差異。

病原菌可通過3種方式感染玉米穗，即種子、玉米須和由昆蟲、鳥等引起的傷口[7]。鐮孢菌穗腐病病原為串珠鐮孢（刀）菌（Fusarium moniliforme）、層出鐮孢菌（Fusarium proliferatum）和亞粘團(tuán)鐮孢霉（Fusarium subglutinans），是玉米生長過程中常見病害，肉眼可見白色或深灰色菌落，或者在籽粒之間可見粉色或三文魚色物質(zhì)。感染籽實(shí)變?yōu)榛疑磷厣?，或帶有白色條紋。在各種溫度和濕度條件下，這些霉菌都能夠生長。已有研究表明，鐮孢菌穗腐病在干燥的年份最嚴(yán)重，作物受害蟲影響程度對鐮孢菌穗腐病發(fā)病程度影響最大，冰雹損害也會加重霉菌與霉菌毒素問題。

1.1.2 蟲害與玉米生物毒素含量間關(guān)系。

亞洲玉米螟是造成我國玉米穗腐病的一個主要原因。亞洲玉米螟為害造成的機(jī)械損傷加重了玉米穗腐病的發(fā)生。玉米螟為害也會導(dǎo)致穗腐病發(fā)生嚴(yán)重[8]。伴隨昆蟲腐蝕污染鐮刀菌的玉米穗呈現(xiàn)藍(lán)-綠色或黃色[9]。在氣候溫和地區(qū)，玉米串珠鐮刀菌與昆蟲損壞關(guān)系密切，是最重要的霉菌感染途徑[10]。第二代歐洲玉米螟幼蟲是串珠鐮刀菌的載體，伏馬毒素的產(chǎn)生與歐洲玉米螟損害有關(guān)[11-13]。另外，昆蟲危害水平與穗腐病感病程度高度相關(guān)[14]。

1.2 玉米儲藏環(huán)節(jié)的生物毒素污染

玉米收獲后，儲藏條件（包括儲藏環(huán)境溫度、濕度和儲藏用具等）變化導(dǎo)致生物毒素產(chǎn)生。高溫高濕環(huán)境條件是玉米生物毒素污染的主要因素。

1.2.1 環(huán)境條件對玉米生物毒素的影響。

玉米水分、儲存的環(huán)境溫度和氣體成分是影響玉米脂肪酸值變化即玉米品質(zhì)劣變程度的重要因素。密閉儲藏技術(shù)和膜下環(huán)流技術(shù)是保持玉米堆低溫條件和調(diào)節(jié)糧堆氣體成分常用的方法，對保持玉米良好品質(zhì)效果明顯。采用機(jī)械通風(fēng)、糧面壓蓋、就倉（垛） 干燥等儲糧技術(shù)來降低玉米水分、控制玉米堆溫度、調(diào)節(jié)玉米堆氣體成分是常用的儲糧技術(shù)。

李聽聽等[15]研究表明，在不同儲藏環(huán)境下，玉米中霉菌的生長受環(huán)境濕度和玉米本身水分含量的雙重影響。隨著環(huán)境濕度和水分含量的增加，霉菌數(shù)量也增加，但玉米本身水分含量對霉菌生長影響更顯著。在溫度30 ℃、相對濕度75%～84%時，玉米上黃曲霉和黑曲霉總數(shù)均與黃曲霉毒素B1呈極顯著和顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為0.997，0.921）。在中、高濕度（92%）的環(huán)境下，玉米上的黃曲霉毒素B1與黃曲霉總數(shù)間的相關(guān)性不顯著，即受其他霉菌的影響越來越顯著。Prakash等[16]報(bào)道玉米籽粒在正常日照、100%相對濕度和25 ℃下接種12 d，黃曲霉毒素B1含量最高。潮濕環(huán)境下真菌污染的玉米變棕或粉-紅色[17]。

李瑞芳等[18]通過控制培養(yǎng)箱溫度和相對濕度，建立了黃曲霉生長模型。研究表明，黃曲霉在水活度低于0.90、溫度低于或接近15 ℃時不生長;當(dāng)環(huán)境溫度在20～30 ℃、相對濕度低于90%時，可抑制黃曲霉的生長;當(dāng)環(huán)境溫度高于30 ℃時，儲藏環(huán)境相對濕度要低于80%，才能實(shí)現(xiàn)抑制產(chǎn)毒黃曲霉的生長，從而保證玉米的儲藏質(zhì)量。

1.2.2 玉米品種對生物毒素的影響。

玉米原始水分含量高、成熟度不均勻、未熟粒和破損粒較多時，極易遭受蟲霉侵害。玉米胚部占整個籽粒面積較大，吸濕性強(qiáng)，正常玉米的呼吸強(qiáng)度比正常小麥的呼吸強(qiáng)度大8～11倍;玉米胚部含脂肪較多，容易酸敗，在儲藏期間胚部極易遭受蟲霉侵害;玉米胚部帶菌量較大，在適宜的溫度下，霉菌大量生長繁殖導(dǎo)致霉變，玉米耐儲性變差。

當(dāng)玉米的水分含量超過14.3%，串珠鐮刀菌數(shù)量大幅度增加，而玉米赤霉烯酮ZEA積累量開始逐漸下降。一是此時環(huán)境不適合玉米赤霉烯酮的產(chǎn)生，即產(chǎn)毒菌株玉米赤霉烯酮的能力下降;二是霉菌中其他菌尤其是木霉均能通過細(xì)胞壁吸附、產(chǎn)生某種降解玉米赤霉烯酮的物質(zhì)和營養(yǎng)競爭作用等多種方式抑制鐮刀菌生長、產(chǎn)毒及增強(qiáng)玉米上毒素的降解能力。進(jìn)一步說明，并不是鐮刀菌的數(shù)量越多，產(chǎn)生毒素的量就越多，鐮刀菌產(chǎn)毒是多種因素共同作用的結(jié)果[15]。

2 玉米飼料生物毒素污染現(xiàn)狀

玉米是我國主要的飼用原料，玉米穗腐病的發(fā)生增加了霉菌毒素在玉米籽粒中的積累量。霉菌毒素污染已成為影響?zhàn)B殖業(yè)和飼料業(yè)發(fā)展的主要因素之一。傲志剛等[19]報(bào)道，我國飼料原料和全價飼料產(chǎn)品多種霉菌毒素同時存在;黃曲霉毒素超標(biāo)率和檢出水平均比較低;玉米赤霉烯酮、伏馬毒素和嘔吐毒素超標(biāo)率和檢出水平較高。單安山等[20]采用酶聯(lián)免疫吸附法測定了黑龍江省和吉林省玉米、玉米酒糟蛋白飼料、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米蛋白飼料等116份樣品中的黃曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素、伏馬毒素、赭曲霉毒素A、T-2這六大毒素含量。結(jié)果表明，除玉米胚芽粕外，玉米酒糟蛋白飼料、玉米蛋白粉和玉米蛋白飼料中各種霉菌毒素檢出率和含量均高于玉米。副產(chǎn)物中霉菌毒素污染程度比玉米本身更嚴(yán)重，污染較嚴(yán)重的霉菌毒素為玉米赤霉烯酮、嘔吐毒素和伏馬毒素。

王金勇等[21]調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在玉米副產(chǎn)品中，玉米酒糟蛋白飼料 和其他玉米副產(chǎn)品（如玉米皮、胚芽粕和蛋白粉等）霉菌毒素污染主要類型是嘔吐毒素、伏馬毒素和玉米赤霉烯酮。

玉米油糟蛋白、玉米皮蛋白粉和胚芽粕等都是高嘔吐毒素、伏馬毒素和玉米赤霉烯酮的原料。目前大型奶企飼料與原料中黃曲霉毒素已經(jīng)得到有效控制，當(dāng)前應(yīng)重點(diǎn)防控嘔吐毒素與玉米赤霉烯酮。

3 預(yù)防玉米生物毒素產(chǎn)生的措施

通過各種有效的農(nóng)藝措施可以減輕玉米收獲前真菌毒素的污染[22]，但尚無法根除。培育和種植玉米抗病品種是解決毒素污染問題最為經(jīng)濟(jì)有效的措施。

3.1 玉米生長期生物毒素的預(yù)防措施

3.1.1 選用抗性品種。

玉米種皮在抵御霉菌侵染中有重要作用[23]。前人研究表明，種皮厚度與硬度與玉米抗穗腐病的能力有關(guān)[24]。種皮的細(xì)胞壁、表皮細(xì)胞間緊密程度、柵欄細(xì)胞層、裂縫和氣孔、蠟質(zhì)層以及種皮滲透性的強(qiáng)弱、耐破損程度等都與玉米抵抗黃曲霉菌侵染有關(guān)[25-26]。

玉米在田間生長后期具有抵抗真菌侵染或產(chǎn)毒的特性，取決于果穗苞葉的完整性和特有生化成分，稱為收獲前污染抗性?？骨秩臼怯衩追N皮的完整性及特殊的生化成分抵御真菌毒素的侵染和定殖，以阻止或降低毒素污染的特性;抗產(chǎn)毒是玉米在受到真菌侵染后不產(chǎn)生真菌毒素或產(chǎn)毒量低的特性。

玉米品種本身對病蟲的抗性也是影響穗腐病發(fā)生的因素之一。研究表明，采用抗穗腐病品種，在長期陰雨的天氣中，病原菌在最敏感時期、最佳部位、最佳條件下超菌量接種，最多造成20%左右的嚴(yán)重?fù)p失;而采用感穗腐病品種，則在病原菌和氣候條件都適合侵染情況下，產(chǎn)量損失可高達(dá)80%以上。

3.1.2 調(diào)節(jié)田間土壤濕度和溫度。

在收獲前21～35 d內(nèi)適當(dāng)灌溉，防止作物遭受干旱脅迫，可以起到降低收獲前毒素污染的作用。灌水不僅可降低干旱脅迫，還可降低土壤溫度。在沒有灌溉條件的田塊，可以通過調(diào)整生育期、增施鈣素（如石灰） 和適時收獲等措施減輕作物收獲前黃曲霉毒素的污染[27]。

3.1.3 防治病蟲害。玉米生長過程中，為防止玉米螟、棉鈴蟲、黏蟲和蝗蟲等害蟲對籽粒的破壞，采取各種措施將作物田間的害蟲數(shù)量減少到最低水平，可有效降低毒素污染。目前廣泛采用生物技術(shù)防治作物病蟲害，減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染[28]。對玉米二代玉米螟幼蟲可應(yīng)用菊酯類和有機(jī)磷農(nóng)藥等進(jìn)行化學(xué)防治[29]。

3.1.4 適時播種。播種時期對降低病原真菌起到很大作用，研究表明[30-32]，適時播種在防治霉菌對玉米的感染時具有重要作用。①玉米延遲種植后，玉米螟幼蟲對玉米幼穗蠶食率增大，玉米受害嚴(yán)重[33-34]，伏馬毒素含量增多[34]。②嚴(yán)格按照玉米不同品種的特性要求，適時播種，合理密植，提高植株的抗逆抗病能力，采用有效措施避開高溫干旱，提防低溫冷害，促進(jìn)玉米充分成熟，降低含水量。

3.1.5 防止玉米果穗和種子的破損。收獲前黃曲霉菌可通過昆蟲或機(jī)械引起的傷口侵染玉米果穗而造成毒素污染。在籽粒發(fā)育過程中應(yīng)盡可能避免機(jī)械損傷和病蟲害發(fā)生造成破損，防止外界因素和人為措施對果穗和種子的損傷。

3.2 玉米收獲期生物毒素的預(yù)防措施

①早種植和早收獲可減少串珠鐮刀菌和伏馬毒素污染[35]。掌握玉米生長發(fā)育特性，明確其成熟期特征，適時收獲。②采用良好的收獲方式，防止玉米在收獲時受損或破裂。選擇適宜的收獲日期，避免在陰雨天收獲。③對剛收獲的玉米果穗應(yīng)避免堆放，要攤開晾曬，將含水量迅速降至安全水分。如收獲遇持續(xù)陰雨天氣，有條件的地區(qū)，應(yīng)采用干燥設(shè)備及時處理[36-37]。④延遲收獲，玉米在田間長期存留，真菌毒素污染風(fēng)險(xiǎn)增高[38-40]。

3.3 玉米儲藏期生物毒素的預(yù)防措施

玉米儲藏與運(yùn)輸過程中易受到害蟲和霉菌的污染，每年因儲糧蟲霉造成的損失高達(dá) 200億～300 億元，挽回這些糧食損失就相當(dāng)于開墾了數(shù)十萬頃“無形良田”。目前，國內(nèi)外主要利用化學(xué)藥劑防治儲糧害蟲和霉菌，常用的主要有防蟲磷（馬拉硫磷）、殺蟲松（甲基嘧啶硫磷）和凱安保（溴氰菊酯）等。

①玉米收獲后要及時曬干，有條件的采用烘干設(shè)備進(jìn)行烘干，控制玉米含水量17%以下及時售出。

②盡量采用儲糧倉儲藏玉米，并對儲糧倉進(jìn)行殺菌消毒，減少“地扒糧”。③從玉米中清除碎渣和病粒，因?yàn)槠扑楹兔棺兊挠衩琢γ咕母腥撅L(fēng)險(xiǎn)比正常玉米粒高3～4倍。

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