中國谷物真菌毒素污染研究現(xiàn)狀

李雅靜 秦 曙 楊艷梅 孫紅霞 喬雄梧 李晉棟

(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測研究所； 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(太原)，太原 030031)

真菌毒素(Mycotoxin)是一類由絲狀真菌產(chǎn)生的有毒次級(jí)代謝產(chǎn)物[1，2]，在谷物中的污染十分普遍，不僅給人畜健康帶來巨大威脅，也會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[3]。水稻、小麥和玉米是我國主要的糧食作物，其中玉米也是家畜飼料的主要原料，具有十分龐大的消費(fèi)量，因此國內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作大多集中于此三者。小雜糧因具有營養(yǎng)豐富、熱量低等優(yōu)勢以及多種調(diào)節(jié)機(jī)體代謝和免疫的活性功能而受到人們重視，雜糧產(chǎn)業(yè)不僅是我國的優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)，其對(duì)于優(yōu)化居民膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)全民體質(zhì)也發(fā)揮重要作用[4]。但目前，國內(nèi)關(guān)于雜糧作物中真菌毒素污染狀況的研究較為少見，而國外已有不少關(guān)于小米、高粱以及燕麥的相關(guān)報(bào)道[5，6]。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，谷物產(chǎn)量居世界各國之首，明確谷物產(chǎn)品中真菌毒素污染特征和風(fēng)險(xiǎn)隱患，對(duì)于促進(jìn)其精準(zhǔn)監(jiān)管和科學(xué)防治，推動(dòng)糧食產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與綠色發(fā)展，保障我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。本文概述了主要真菌毒素的毒性特征和相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)制定情況，并統(tǒng)計(jì)分析了2009年初至2019年6月我國水稻、小麥、玉米及小宗雜糧作物產(chǎn)品中真菌毒素的污染現(xiàn)狀，以期為我國谷物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)管控提供參考。

1 真菌毒素概況

真菌毒素種類繁多，目前監(jiān)管和研究工作主要集中在黃曲霉毒素(AFT)，赭曲霉毒素(OT)，伏馬毒素(FUM)，玉米赤霉烯酮(ZEN)以及脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)等。其中，黃曲霉毒素B1(AFB1)分布最廣且毒性最強(qiáng)，其致癌、致突變、致畸性均居首位，屬于1類致癌物[7]；赭曲霉毒素A(OTA)則具有較強(qiáng)的肝毒性和腎毒性，為2B類致癌物[3, 7]；FUM種類繁多，其中伏馬菌素B1(FB1)和B2(FB2)的污染最為廣泛，屬2B類致癌物[7，8]；ZEN又稱F-2毒素，是人體的內(nèi)分泌干擾物[9]；DON則是B族單端孢霉烯族毒素的一種，其靶標(biāo)器官是胃腸道系統(tǒng)[10]；單端孢霉烯族毒素還包括T-2、HT-2、雪腐鐮刀菌烯醇(NIV)及鐮刀菌烯酮(FUS-X)等，其中T-2毒性最強(qiáng)，HT-2則是其在動(dòng)物體內(nèi)最主要的代謝物[1, 10]。這些真菌毒素除FUM外均具有脂溶性，不僅廣泛污染谷物，還可通過污染谷物制成的飼料傳遞給牲畜，因此也存在于肉、蛋、奶等動(dòng)物產(chǎn)品中[5]。各毒素的每日最大耐受攝入量及中國和歐盟制定的食品中的相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)見表1。此外，飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 13078—2017也作出除HT-2外表1中所有毒素在飼用谷物及其制品中的相關(guān)限量規(guī)定[11]。

表1 真菌毒素的每日最大耐受攝入量及其在谷物及 谷物制品中的限量標(biāo)準(zhǔn)

注：JECFA：食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)；PMTDI：暫定每日最大耐受攝入量。

隨著檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，一些新興真菌毒素和隱蔽型真菌毒素逐漸引起人們的關(guān)注，因缺乏合適的分析方法和系統(tǒng)充足的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)，鮮見相關(guān)法規(guī)與限量標(biāo)準(zhǔn)。谷物中主要的新興真菌毒素包括白僵菌素(BEA)、恩鐮孢素(ENN)、Fusaproliferin(FUS)、串珠鐮刀菌素(MON)、桔霉素(CIT)、雜色曲霉毒素(STC)、環(huán)匹阿尼酸(CPA)及鏈格孢毒素等[12]。其中，MON的毒性很強(qiáng)，與T-2相當(dāng)，主要靶標(biāo)器官是心臟[13]；CIT常與OTA共存增強(qiáng)其致癌性[14]；STC是AFB1合成的前體化合物，被歸為2B類致癌物[15]。隱蔽型真菌毒素則是動(dòng)植物體在受到外源毒素侵害時(shí)，將母體毒素與糖、氨基酸及硫酸鹽等結(jié)合生成的衍生物[16]；此外一些食品加工過程如發(fā)酵及熱處理也可以提高隱蔽型毒素的含量[17]。目前，谷物中檢測到的隱蔽型真菌毒素主要有DON的葡萄糖苷衍生物(DON-3G，DON-15G)，ZEN的葡糖苷衍生物(ZEN-14G)以及硫酸鹽衍生物(ZEN-14S)等[18]。隱蔽型毒素通常具有與其母體相似或較低的毒性作用，但當(dāng)其生物利用率更高時(shí)則會(huì)表現(xiàn)出比母體更強(qiáng)的毒性作用[18]。

2 中國主要谷物中真菌毒素污染現(xiàn)狀

2.1 水稻

匯總發(fā)現(xiàn)(表2)，水稻中最主要的真菌毒素污染物為AFB1和ZEN。其中AFB1在各省市樣品中的檢出率較高，但極少超過國家限量。我國還未制定稻谷、糙米以及大米中ZEN的限量標(biāo)準(zhǔn)，但ZEN毒素在我國南方部分地區(qū)水稻樣品中的污染水平均存在超過60 μg·kg-1(我國針對(duì)小麥玉米設(shè)定的限量標(biāo)準(zhǔn))[19]的情況。這與南方地區(qū)的一些水稻種植區(qū)在雨季極度潮濕，十分利于真菌繁殖與毒素產(chǎn)生有關(guān)[23]。此外，研究指出水稻穎殼和米糠中的毒素含量通常高于胚乳，因此礱谷及碾米等加工工藝可以降低毒素的污染水平[23，24]，如2016年全國184份儲(chǔ)藏稻谷在脫除穎殼后的糙米樣品的AFB1水平無一例超標(biāo)現(xiàn)象[25]。雖然加工后的糙米或精米中毒素污染程度會(huì)有所降低，但匯總發(fā)現(xiàn)AFB1超標(biāo)樣品均為儲(chǔ)藏或市售的糙米和大米[26，27]，這可能是由當(dāng)?shù)剡m宜的氣候環(huán)境及儲(chǔ)運(yùn)條件不當(dāng)所致。因此，加工后直接用于消費(fèi)的糙米或大米產(chǎn)品的適當(dāng)儲(chǔ)存對(duì)確保其安全尤為重要。通常，儲(chǔ)藏環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)保持在70%以下，稻谷的含水量應(yīng)在14%以下，理想的儲(chǔ)藏溫度為1～4 ℃；夏季可保持在10～15 ℃，其中控制水分是防止稻谷儲(chǔ)藏過程中真菌繁殖與毒素積累的關(guān)鍵[5,28]。

表2 水稻真菌毒素污染情況

注1：LOD：檢出限； LOQ：定量限；-：未知；：GB 2761—2017[19]中未做出相關(guān)限量規(guī)定，下同。2：平均濃度以檢出樣品計(jì)算，并對(duì)序號(hào)7的平均濃度以檢出樣品進(jìn)行重新計(jì)算。

2.2 小麥

小麥?zhǔn)侵袊鴥H次于水稻的第二大糧食作物，也是半數(shù)以上人口的主糧[33]。表3可見，污染小麥的真菌毒素主要為鐮刀菌毒素和鏈格孢毒素，如ZEN、DON及其衍生物、NIV、恩鐮孢素B(ENB)、騰毒素(TEN)、交鏈孢酚單甲醚(AME)以及交鏈孢菌酮酸(TeA)等，其中DON和ZEN的污染程度最高。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，不論田間采集的小麥籽粒還是流通環(huán)節(jié)的小麥粉樣品均普遍存在DON及ZEN超標(biāo)的現(xiàn)象。有研究表明真菌毒素的污染通常更多存在于小麥的麩皮中，且籽粒研磨過程可以將部分DON、ZEN等轉(zhuǎn)化為其衍生物而降低含量，因此小麥制粉工藝可以降低毒素污染水平[34，35]。但統(tǒng)計(jì)結(jié)果中個(gè)別省份小麥粉的污染情況甚至更為嚴(yán)重，這與原小麥籽粒中的污染水平及小麥粉的加工、儲(chǔ)運(yùn)條件密切相關(guān)。陜西省2013—2016年間采集的市售小麥粉及其制品中DON的平均含量及超標(biāo)率均較低，且ZEN在504份樣品中僅1份有檢出，這可能與陜西省干燥的氣候條件有關(guān)[32]。多項(xiàng)研究也表明，濕潤的氣候條件十分利于鐮刀菌毒素的產(chǎn)生，如2010—2012年間對(duì)江蘇省小麥籽粒中真菌毒素污染的研究[36]以及2011—2013年間對(duì)河北省小麥粉的研究[37]均指出樣品中DON和ZEN的污染程度與當(dāng)年的降雨量成正比。史建榮等[33]指出小麥開花前后的空氣濕度對(duì)DON的積累十分關(guān)鍵，Ji等[38]也在研究中指出小麥開花后的降雨會(huì)大大增加ZEN的產(chǎn)生。

表3 中國小麥真菌毒素污染情況

注：平均濃度以檢出樣品計(jì)算，并對(duì)序號(hào)9、序號(hào)10的平均濃度以檢出樣品進(jìn)行重新計(jì)算。

新興真菌毒素鏈格孢毒素是由鏈格孢霉產(chǎn)生的一系列毒素。有關(guān)河南、安徽、山東、北京以及吉林地區(qū)流通環(huán)節(jié)小麥粉中TeA、交鏈孢酚(AOH)、TEN以及AME毒素污染情況(未列于表3)的研究顯示，TeA、TEN以及AME檢出率多數(shù)年份在80%以上，其中TeA的污染水平最高[39，40]，也是鏈格孢菌毒素中急性毒性最強(qiáng)的毒素[41]。因此，需對(duì)小麥中該類毒素的污染引起重視。

不論田間收獲的小麥籽粒，還是加工后供人們直接消費(fèi)的小麥粉，DON和ZEN的污染情況都不容樂觀，小麥中此兩種真菌毒素的監(jiān)管與防控仍是日后工作的重中之重。鐮刀菌毒素的防控要注重對(duì)小麥田間種植階段赤霉病的防治，如采用抗病品種、輪作、作物殘留物的及時(shí)清理、耕翻及開花期避免灌溉等；同時(shí)，還要保證籽粒成熟后在適宜條件下采用合適的機(jī)械收獲、分揀以減少污染籽粒的比例，以及采用合適的干燥、儲(chǔ)運(yùn)程序，來避免鐮刀菌進(jìn)一步繁殖、產(chǎn)毒[33, 42]。

2.3 玉米

我國玉米年產(chǎn)量居糧食作物之首，其中約70%用作家畜飼料。雖然大部分玉米作為飼料原料不直接被人類消費(fèi)，但不應(yīng)忽視真菌毒素向人類遷移的潛在風(fēng)險(xiǎn)。表4可見，玉米中真菌毒素污染物種類較多，主要包括AFTs、ZEN、DON、FUM等。除FUM外，我國食品安全標(biāo)準(zhǔn)已就前三種毒素規(guī)定了玉米及其制品中的相關(guān)限量[19]。但統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)多數(shù)地區(qū)田間采集玉米的FUM檢出率較高，且所有地區(qū)均存在樣品中FB1加FB2超過1 000 μg·kg-1(歐盟在供人類直接食用的玉米及其制品中的最高限量標(biāo)準(zhǔn))的情況[21]。玉米中AFTs、ZEN、DON的污染也相較普遍，但只有小部分省市存在個(gè)別樣品超標(biāo)的情況。

表4 中國玉米真菌毒素污染情況

注：平均濃度以全部樣品計(jì)算，未檢出樣品均以濃度為0帶入計(jì)算；并對(duì)序號(hào)5的平均濃度以全部樣品進(jìn)行重新計(jì)算。

數(shù)據(jù)顯示，真菌毒素污染相對(duì)較重的樣品主要為儲(chǔ)藏玉米[47，48]，而采自超市的玉米及其制品的真菌毒素污染水平相對(duì)較低，鮮見超標(biāo)現(xiàn)象。王燕等[47]關(guān)于2013及2014年山東省玉米的研究同樣表明，儲(chǔ)藏期玉米樣品中AFTs、FUM、DON以及ZEN的檢出率和含量均高于收獲期樣品。此外，上述研究中FB1在2014年山東省儲(chǔ)藏期及采收期玉米中的平均含量(1 614.92 μg·kg-1；747.62 μg·kg-1)顯著高于LI等[46]報(bào)道的同年山東省市售玉米制品中的含量(268.3 μg·kg-1)。一方面，我國農(nóng)戶或飼料廠儲(chǔ)存玉米的糧倉結(jié)構(gòu)比較簡單，通常難以控制溫度和環(huán)境濕度，玉米中真菌毒素的積累會(huì)隨著儲(chǔ)存時(shí)間而增加；另一方面，市售的玉米制品在經(jīng)過一系列加工工藝后可脫除部分真菌毒素[17, 49]。

我國多數(shù)地區(qū)農(nóng)民在玉米收獲后采用晾干等慢干方式，且糧倉結(jié)構(gòu)簡單，儲(chǔ)藏條件不可控。Liu等[48]于2014年對(duì)河北省傳統(tǒng)的玉米生產(chǎn)和飼料加工方法調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，超過75.0%的農(nóng)民會(huì)遵循良好農(nóng)業(yè)規(guī)范，但只有38.1%的農(nóng)民關(guān)心存儲(chǔ)條件，有一半以上的農(nóng)民指出玉米在儲(chǔ)藏半年后甚至?xí)霈F(xiàn)發(fā)霉的情況，此外多數(shù)飼料廠也存在不合適的儲(chǔ)藏條件與加工操作。因此，選擇優(yōu)良的干燥設(shè)備以及構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、條件可控的倉儲(chǔ)設(shè)施對(duì)減少玉米真菌毒素污染十分關(guān)鍵。

2.4 小雜糧

中國素有“雜糧王國”之稱，主要的雜糧作物包括谷子、高粱、蕎麥、燕麥、大麥、糜子、薏米、綠豆、小豆、豌豆和蠶豆等，然而國內(nèi)對(duì)于雜糧作物中真菌毒素污染狀況的研究目前僅集中于薏米、燕麥、小米和高粱等。Kong等[54]對(duì)采自云南、福建及貴州的薏米仁中AFT、ZEN及其衍生物進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)ZEN是其主要污染毒素，在多數(shù)樣品中的污染水平超過對(duì)小麥玉米設(shè)置的60 μg·kg-1的限量[19]，AFB1雖在所有樣品中檢出，但含量較低。石慶楠[55]對(duì)采自貴州11個(gè)薏米加工企業(yè)的薏米糙米、精米及熟化米中T-2、DON、ZEN和AFB1毒素進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示后三者毒素均有檢出，而最主要的真菌毒素同樣為ZEN，其檢出率高達(dá)100%。此外，該項(xiàng)研究指出ZEN的最高污染水平(626.84 μg·kg-1)來自長期儲(chǔ)藏的糙薏米，而糙薏米的拋光及預(yù)熟化等加工工藝可顯著降低毒素污染水平，且在熟化米樣品中均未有DON和AFB1檢出，ZEN也保持在安全水平。胡佳薇等[32]學(xué)者對(duì)2013—2016年采自陜西省的55份燕麥中DON及其衍生物的含量進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)3A-DON是最主要污染毒素，其檢出率高達(dá)90.9%，平均污染水平52.1 μg·kg-1；其次為DON的10.9%，6.9 μg·kg-1。李毅方等[56]對(duì)2014年在咸陽市隨機(jī)抽取的12份市售燕麥樣品的檢測發(fā)現(xiàn)，最主要污染毒素同樣為3-A-DON，其次為DON。李杉等[53]對(duì)2013—2014年在河南省超市、農(nóng)貿(mào)市場等流通環(huán)節(jié)采集的68份小米樣品中的ZEN和FUM進(jìn)行了測定，均未有檢出。楊延友等[57]對(duì)濟(jì)南市售的100份小米樣品中OTA的測定顯示其檢出率在41%。林丹等[58]對(duì)2015—2016年間于廣東地區(qū)采集的高粱樣品中的AFB1、ZEN、DON及OTA進(jìn)行了測定，結(jié)果顯示DON及AFB1未有檢出，而ZEN和OTA的平均污染水平分別為216.80 μg·kg-1和8.43 μg·kg-1。匯總表明，雜糧作物也受到不同程度的真菌毒素污染，但因研究數(shù)據(jù)十分有限，無法做出全面并具有代表性的分析。

3 我國谷物中真菌毒素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系構(gòu)建與管理現(xiàn)狀

我國對(duì)于食品中真菌毒素的標(biāo)準(zhǔn)制訂最早可追溯到1981年(GB 2761—1981)，此后隨著檢測技術(shù)的提升、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系的建立，以及不斷細(xì)化、完善所涉食品類別和改進(jìn)應(yīng)用原則等內(nèi)容，經(jīng)兩次改版，于2017年最新修訂了食品中AFB1、AFM1、DON、PTA、OTA的國家限量標(biāo)準(zhǔn)(GB 2761—2017)[19]。真菌毒素的國家限量標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂為我國進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了準(zhǔn)則。

我國于2003年開始引入農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，之后正式將其納入《中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》。在我國，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一項(xiàng)基本制度，是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)控制和質(zhì)量安全科學(xué)監(jiān)管不可或缺的重要技術(shù)性、基礎(chǔ)性工作。農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估先后被中央財(cái)政設(shè)立為國家財(cái)政專項(xiàng)和國家重大專項(xiàng)[59]。在農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管局統(tǒng)籌下，農(nóng)業(yè)部油料產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(武漢)牽頭組建了首批國家糧油作物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估團(tuán)隊(duì)[60]。從原農(nóng)業(yè)部(現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部)組織實(shí)施的國家糧油作物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估項(xiàng)目來看，我國越來越重視對(duì)谷物中真菌毒素污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。近幾年我國針對(duì)水稻、小麥、玉米以及青稞的真菌毒素污染情況開展了風(fēng)險(xiǎn)排查與安全性評(píng)估工作。除了每年固定對(duì)主產(chǎn)區(qū)水稻、小麥以及玉米開展安全性評(píng)估外，我國對(duì)重要的雜糧作物如大麥、高粱、青稞以及部分小品種糧豆也陸續(xù)開展了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。我國正不斷從代表性真菌毒素的風(fēng)險(xiǎn)隱患摸底排查向更具針對(duì)性的未知真菌毒素識(shí)別、關(guān)鍵控制點(diǎn)鎖定和關(guān)鍵控制技術(shù)實(shí)施效果評(píng)估轉(zhuǎn)變，雖然開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作較晚，但可以切實(shí)看到政府做出的努力與進(jìn)步。

4 展望

我國為促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全付出了不懈努力。為大力推進(jìn)谷類作物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，明確谷物質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)隱患與關(guān)鍵控制點(diǎn)以降低真菌毒素污染風(fēng)險(xiǎn)，還需繼續(xù)從以下幾方面開展工作。

第一，國內(nèi)多數(shù)研究集中在少數(shù)幾種真菌毒素的檢測，并不能提供其樣品中全面可靠的真菌毒素污染情況。因此，需要建立起主要真菌毒素、重要新興毒素和隱蔽型真菌毒素的多組分檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)谷物中真菌毒素更全面的篩查；第二，雜糧作物真菌毒素相關(guān)研究十分欠缺，需進(jìn)一步加強(qiáng)重要雜糧作物中真菌毒素的科學(xué)、系統(tǒng)的監(jiān)管工作，政策推進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域研究；第三，中國小麥和玉米的真菌毒素污染情況不容樂觀，應(yīng)著重開展小麥和玉米的真菌毒素關(guān)鍵控制點(diǎn)的調(diào)查研究，不斷推進(jìn)相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，在相應(yīng)環(huán)節(jié)實(shí)施針對(duì)性、有效性措施來減輕污染；第四，加快從田間種植、收獲、儲(chǔ)藏到谷物加工等環(huán)節(jié)真菌毒素防控標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)綠色、安全農(nóng)產(chǎn)品的統(tǒng)一規(guī)范化生產(chǎn)；第五，面向農(nóng)戶開展以儲(chǔ)藏條件控制為重點(diǎn)的真菌毒素防控意識(shí)與技術(shù)培訓(xùn)。