小麥DON成因分析及防控措施

張珂嘉 劉 琴

(1 南京中儲(chǔ)糧糧油質(zhì)監(jiān)中心有限公司 211151) (2 南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品工程學(xué)院 210023)

1 DON研究概述

1.1 研究意義

習(xí)近平總書記指出，糧食安全要“堅(jiān)持?jǐn)?shù)量質(zhì)量并重”。隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化升級(jí)，居民膳食結(jié)構(gòu)逐漸由數(shù)量溫飽型向質(zhì)量營(yíng)養(yǎng)型轉(zhuǎn)變，糧油質(zhì)量安全是食品安全的重中之重，直接關(guān)系到人民群眾身體健康，影響到老百姓的獲得感、舒適感和幸福感。隨著人們生活水平的不斷提高，從“吃得飽”向“吃得好”“吃得放心”“吃得安全”和“吃得健康”轉(zhuǎn)變。

目前，中國(guó)小麥產(chǎn)量、種植面積和庫(kù)存量均為世界第一，早在2013年國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)計(jì)劃已將小麥和面粉中嘔吐毒素含量檢測(cè)列為重點(diǎn)。我國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了小麥及制品中嘔吐毒素的限量標(biāo)準(zhǔn)為1000 μg/kg，超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)的小麥，不得流入口糧市場(chǎng)，加工企業(yè)不能用于面粉生產(chǎn)。

1.2 DON概念及特性

嘔吐毒素(vomitoxin)學(xué)名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol,以下簡(jiǎn)稱DON),是由禾谷鐮刀菌和黃色鐮刀菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，屬于B型單端孢霉烯族化合物。DON易溶于水、乙醇等溶劑，具有較強(qiáng)的耐酸性，堿性環(huán)境中毒性降低。有試驗(yàn)表明，DON具有較強(qiáng)的熱抵抗力，121℃高壓加熱25 min僅有少量被破壞。

DON常出現(xiàn)在小麥赤霉病上，在適宜的氣溫和濕度等條件下繁殖并產(chǎn)毒，從小麥中DON生長(zhǎng)部位來(lái)看，主要存在于外部果皮之中。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)已將DON列為三類致癌物之一。我國(guó)小麥赤霉病的流行區(qū)域較廣，主要分布于長(zhǎng)江中下游區(qū)域。小麥DON的產(chǎn)生與小麥赤霉病發(fā)病過(guò)程緊密相關(guān)，暖濕氣候也是影響DON發(fā)生程度的主要因素。

DON毒素的主要作用機(jī)理是抑制粒狀單核細(xì)胞增殖，具有明顯的細(xì)胞毒性，表現(xiàn)為抑制蛋白質(zhì)、DNA和RNA的合成。DON能夠干擾免疫系統(tǒng)，表現(xiàn)為血液中免疫球蛋白數(shù)量的變化。人和動(dòng)物攝取被DON污染了的小麥及其制品，易引起食欲下降、腹瀉、嘔吐、體重減輕、代謝紊亂、反應(yīng)遲鈍、流產(chǎn)、死胎等中毒癥狀，DON為一種嚴(yán)重的“三致”(致癌、致畸、致突變)毒素，嚴(yán)重時(shí)甚至可能損害造血系統(tǒng)而導(dǎo)致死亡[1]。

通過(guò)我們近兩年大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同生霉粒含量的小麥中DON含量雖然不同，但生霉粒百分比與DON含量并不一定成線性關(guān)系，即生霉粒百分比高的小麥DON含量不一定高，生霉粒百分比低的小麥DON含量不一定低。孫寶勝研究表明：DON與不完善粒之間存在正相關(guān)性，DON與赤霉病粒存在顯著線性關(guān)系[2]。王慧芳等人研究海拉爾地區(qū)小麥麩中DON的含量明顯高于皮粉和心粉，在皮層呈現(xiàn)明顯的富集現(xiàn)象，含量由外層向內(nèi)層呈遞減趨勢(shì)，但并不是嚴(yán)格的層層遞減[3]。

1.3 DON的檢測(cè)方法

DON國(guó)標(biāo)檢測(cè)方法包括：GB/T 23503-2009《食品中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的測(cè)定 免疫親和層析凈化高效液相色譜法》；DON行標(biāo)檢測(cè)方法LS/T 6113-2015《糧油檢測(cè) 糧食中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇測(cè)定 快速定量法》；DON商檢推薦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 1571-2005《進(jìn)出口糧谷中嘔吐毒素檢驗(yàn)方法 液相色譜法》。目前DON常用的檢測(cè)方法主要有：高效液相色譜法、酶聯(lián)免疫法和膠體金快檢法。

表1 DON常用的檢測(cè)方法

1.3.1 酶聯(lián)免疫法 依據(jù)該方法開發(fā)出DON檢測(cè)試劑盒，可以定量檢測(cè)樣品中DON的含量，但操作步驟較多，對(duì)檢驗(yàn)人員的操作熟練程度及環(huán)境要求較高，準(zhǔn)確度一般，但價(jià)格最低，靈敏度較高。

1.3.2 膠體金法 DON最簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法，檢測(cè)不需配套儀器，樣品處理簡(jiǎn)單，5 min～10 min就可以看到檢測(cè)結(jié)果?？梢愿鶕?jù)G、T線，初步確定所測(cè)樣本嘔吐毒素含量，但檢測(cè)結(jié)果往往誤差較大，易產(chǎn)生假陽(yáng)性和假陰性。

1.3.3 高效液相色譜法 高效液相色譜法(HPLC)是目前最成熟、也最常用的DON檢測(cè)分析方法。高效液相色譜法可以有效避免樣品檢測(cè)假陽(yáng)性反應(yīng)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度較高等特點(diǎn)。但用時(shí)較長(zhǎng)，檢測(cè)成本、儀器維護(hù)成本較高。一般作為各級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和中心庫(kù)點(diǎn)檢化驗(yàn)室的判定方法。

1.4 DON限量標(biāo)準(zhǔn)

目前，全世界37個(gè)國(guó)家針對(duì)食品或谷物中的DON有相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)。按照谷物形態(tài)種類和加工用途分類進(jìn)行了規(guī)定，如歐盟規(guī)定的DON限量范圍為200 μg/kg～1750 μg/kg，美國(guó)1000 μg/kg，加拿大600 μg/kg～2000 μg/kg，日本1100 μg/kg等。2015年國(guó)際食品法典委員會(huì)首次頒布了DON限量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定未加工的谷物中DON限量為2000 μg/kg，谷物制品中限量為1000 μg/kg，嬰幼兒食品中限量為200 μg/kg。

我國(guó)的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中真菌毒素限量》(GB 2761-2011)中規(guī)定了谷物及其制品中DON的限量為1000 μg/kg。根據(jù)最新發(fā)布的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中真菌毒素限量》(征求意見稿)中，對(duì)食品DON提出了新的限量建議，其中對(duì)原糧與成品糧分別制定DON限量指標(biāo)。小麥中DON限量為2000 μg/kg；小麥粉中DON限量仍維持1000 μg/kg。這一限量建議基本與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。

2 DON的成因分析及防控措施

世界范圍內(nèi)小麥DON污染多發(fā)易發(fā)、相當(dāng)廣泛，主要原因是小麥在田間經(jīng)常受到導(dǎo)致小麥赤霉病的禾谷鐮刀菌等真菌污染，在適宜的溫濕度條件下繁殖并產(chǎn)生毒素。當(dāng)然，小麥及其制品在生長(zhǎng)、收割、入庫(kù)、儲(chǔ)存、加工、運(yùn)輸、銷售等諸多環(huán)節(jié)均有可能發(fā)生霉變從而產(chǎn)生DON。小麥DON遍布全國(guó)各地，其中以長(zhǎng)江中下游一帶發(fā)生相對(duì)較為嚴(yán)重。長(zhǎng)江中下游地區(qū)冬小麥生長(zhǎng)期在4～6月雨水較多，容易引起赤霉病的流行，不僅造成小麥減產(chǎn)，而且會(huì)造成小麥DON含量大幅增加。DON對(duì)動(dòng)物和人類健康有重大危害，要嚴(yán)防超限量DON小麥及制品流入口糧市場(chǎng)和飼料市場(chǎng)。

2.1 小麥DON生長(zhǎng)期產(chǎn)生及防控

小麥DON更多的產(chǎn)生于開花后至成熟期，并逐步在籽粒中累積。據(jù)資料顯示：一般抽穗前與開花前小麥發(fā)病較少，而開花期、開花后的發(fā)病率顯著增加，當(dāng)小麥水分含量、濕度和溫度較高時(shí)，可能產(chǎn)生大量的DON。

小麥?zhǔn)墙K省第二大糧食作物，僅次于水稻，產(chǎn)量250億斤左右，是全國(guó)最大的弱筋小麥主產(chǎn)省份和稻麥輪作區(qū)，全國(guó)50%以上的優(yōu)質(zhì)弱筋小麥依賴于江蘇。江蘇小麥抽穗揚(yáng)花期一般在4月中旬至5月上旬。小麥生長(zhǎng)期尤其是抽穗、揚(yáng)花、灌漿階段是DON產(chǎn)生、發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。小麥抽穗揚(yáng)花期間若遇連續(xù)陰雨，赤霉病將很可能大流行。2012～2016年連續(xù)5年小麥赤霉病在江蘇呈中等偏重流行。近3年情況來(lái)看，總體生長(zhǎng)情況和品質(zhì)質(zhì)量相對(duì)較好。其中，2017年江蘇小麥品質(zhì)從容重、蛋白質(zhì)到穩(wěn)定時(shí)間等各項(xiàng)指標(biāo)均好于往年，主要緣于當(dāng)年良好的天氣條件，尤其是灌漿乳熟到收獲期未出現(xiàn)連陰雨天氣；2018年，江蘇局部地區(qū)遭受連續(xù)陰雨小麥質(zhì)量較差，絕大部分地區(qū)小麥質(zhì)量較好；2019年前期苗情一般，但4月開始小麥揚(yáng)花、灌漿和收獲期等各個(gè)關(guān)鍵生長(zhǎng)階段總體長(zhǎng)勢(shì)良好，加上農(nóng)業(yè)部門措施有力、管控及時(shí)，未發(fā)生赤霉病的流行，所以今年江蘇小麥產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、質(zhì)量好，經(jīng)有關(guān)部門測(cè)算，最高單產(chǎn)達(dá)733 kg/畝，創(chuàng)歷史最高水平。

小麥DON生長(zhǎng)期的防控。小麥?zhǔn)斋@前DON的控制重點(diǎn)是利用赤霉病的綜合治理技術(shù)，如藥劑噴霧防治是小麥DON產(chǎn)生和累積控制的關(guān)鍵措施。需要注意的是，有研究表明，殺菌劑嘧菌酯雖然可以有效防治小麥赤霉病，但該類藥劑有可能刺激DON毒素的產(chǎn)生與累積。實(shí)踐證明，采取殺菌劑混用或交替使用各類藥劑是較為有效的防控措施[4]。

2.2 嚴(yán)把小麥?zhǔn)召?gòu)入庫(kù)關(guān)

有效控制入庫(kù)質(zhì)量，就要未雨綢繆，做好產(chǎn)前調(diào)查，加強(qiáng)收購(gòu)過(guò)程質(zhì)量管控，采取措施，嚴(yán)把糧食入庫(kù)質(zhì)量關(guān)，確?！笆蘸眉Z”。

首先要做好產(chǎn)前調(diào)查。近幾年，我們一般從4月開始，調(diào)查小麥種植、生長(zhǎng)、收獲等情況，及時(shí)對(duì)病蟲害防治、天氣狀況提前預(yù)警，進(jìn)入成熟期，聯(lián)合省統(tǒng)計(jì)局和調(diào)查總隊(duì)對(duì)田間小麥開展實(shí)割實(shí)測(cè)，及時(shí)掌握質(zhì)量狀況。收購(gòu)入庫(kù)期間，通過(guò)烘干、清選、過(guò)程檢測(cè)等把控入庫(kù)質(zhì)量。經(jīng)過(guò)整曬或烘干控制好入庫(kù)小麥水分；選用合適的真菌毒素快檢設(shè)備加強(qiáng)入庫(kù)糧食的檢測(cè)頻次，分級(jí)存儲(chǔ)；發(fā)現(xiàn)有赤霉病粒，可通過(guò)比重篩等儀器做好糧食入庫(kù)前的篩選，選出赤霉病粒，降低糧食中DON含量[5]。嚴(yán)格入庫(kù)驗(yàn)收。在整倉(cāng)收購(gòu)?fù)瓿珊?，可用高效液相色譜法測(cè)定嘔吐毒素含量，作為入庫(kù)驗(yàn)收的憑證。同時(shí)，建立處置機(jī)制，及時(shí)處理整倉(cāng)驗(yàn)收DON超標(biāo)的小麥。

2.3 探討小麥DON儲(chǔ)存期變化規(guī)律

在淮安庫(kù)、鎮(zhèn)江庫(kù)、南京庫(kù)、泰州庫(kù)四個(gè)庫(kù)中隨機(jī)選取高大平房倉(cāng)進(jìn)行小麥樣品(2018年產(chǎn))的跟蹤取樣，取樣時(shí)間點(diǎn)從2018年7月至2019年6月，每月取一次樣(熏蒸期除外)。小麥樣品的嘔吐毒素含量采用HPLC法進(jìn)行測(cè)定，圖1為檢測(cè)得到的DON液相色譜圖，出峰時(shí)間為5.6 min。

以DON的濃度為橫坐標(biāo)，峰面積積分值為縱坐標(biāo)，進(jìn)行回歸分析，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2。

圖1 DON液相色譜圖

圖2 DON的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖3～圖6分別為泰州庫(kù)、淮安庫(kù)、南京庫(kù)和鎮(zhèn)江庫(kù)2018年產(chǎn)小麥儲(chǔ)藏過(guò)程中DON含量的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。整體上看，從2018年7月小麥進(jìn)倉(cāng)到2019年6月期間，所選試驗(yàn)倉(cāng)內(nèi)小麥DON含量隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，其中DON含量在7月～10月比較穩(wěn)定，這可能是由于這段時(shí)間為糧庫(kù)熏蒸期，熏蒸中的磷化氫對(duì)產(chǎn)DON菌株禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)有一定的抑制作用。10月～12月DON含量有顯著增加，一方面可能是由于熏蒸散氣后藥效減弱所致；另一方面，通風(fēng)散氣倉(cāng)內(nèi)溫濕度有所回升，產(chǎn)DON菌類生物活性增強(qiáng)，易于繁殖代謝。12月至次年6月期間，DON含量又逐漸趨于穩(wěn)定，可能是天氣溫度經(jīng)歷了一個(gè)大幅降低而后緩慢回升的過(guò)程，對(duì)應(yīng)倉(cāng)溫下降使得微生物活性下降，進(jìn)而代謝生成DON的水平大幅降低。

圖3 泰州13號(hào)倉(cāng)內(nèi)小麥儲(chǔ)藏過(guò)程中DON含量變化情況

a 1號(hào)倉(cāng)

b 2號(hào)倉(cāng)

a 24號(hào)倉(cāng)

b 34號(hào)倉(cāng)

圖4可以看出，淮安1號(hào)倉(cāng)2月取的下層樣品DON含量相比1月顯著增加，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該倉(cāng)糧食下層邊角取樣點(diǎn)處于雜質(zhì)聚集區(qū)，個(gè)別取樣點(diǎn)略微發(fā)熱、結(jié)露，溫度、濕度高于平均倉(cāng)溫、倉(cāng)濕，可能是溫度、濕度原因使得DON含量顯著增高，因而我們推斷糧堆溫度、濕度是影響倉(cāng)內(nèi)小麥DON含量變化的主要因素。而后庫(kù)點(diǎn)人員及時(shí)對(duì)異常取樣點(diǎn)通風(fēng)散熱，后面幾個(gè)月該倉(cāng)小麥的DON含量又趨于穩(wěn)定。

a 4號(hào)倉(cāng)

b 5號(hào)倉(cāng)

2.4 加工銷售環(huán)節(jié)DON的防控

由于小麥DON穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、較強(qiáng)的熱抵抗力、耐壓、耐酸性，在加工過(guò)程中很難被除去，一直成為面粉加工企業(yè)的難題。小麥粉的DON來(lái)源主要有兩個(gè)方面：一是小麥生產(chǎn)加工面粉后DON未能除去的部分；二是小麥加工成面粉后自身存儲(chǔ)不當(dāng)引起的霉變產(chǎn)生DON[6]。研究發(fā)現(xiàn)，小麥制粉后DON含量顯著降低，麩皮中DON含量顯著升高。DON在小麥籽粒內(nèi)外不同粉層之間存在差異，越往籽粒內(nèi)層其DON含量越低。

嚴(yán)禁DON超標(biāo)小麥流入口糧市場(chǎng)。對(duì)于超期儲(chǔ)存或食品衛(wèi)生指標(biāo)不符合要求的庫(kù)存小麥，在糧食銷售出庫(kù)時(shí)，必須按照食品安全標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)并出具檢驗(yàn)報(bào)告，銷售公示的糧食質(zhì)量應(yīng)當(dāng)與檢驗(yàn)報(bào)告相一致；檢驗(yàn)報(bào)告隨貨同行；檢驗(yàn)報(bào)告有效期為3個(gè)月，超過(guò)有效期的，應(yīng)當(dāng)重新檢驗(yàn)并出具檢驗(yàn)報(bào)告，嚴(yán)禁食品衛(wèi)生指標(biāo)超標(biāo)的糧食流入口糧市場(chǎng)。

小麥的副產(chǎn)品麩皮作為飼料，如嘔吐毒素超標(biāo)對(duì)動(dòng)物危害很大。DON對(duì)動(dòng)物的毒性效應(yīng)包括嘔吐、不想進(jìn)食、胃腸炎、腹瀉和免疫抑制，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致這些動(dòng)物喪失它們的生命[7]。

3 總結(jié)及防控建議

本文對(duì)小麥生產(chǎn)、收儲(chǔ)及加工銷售過(guò)程中的DON成因及其變化規(guī)律，重點(diǎn)研究小麥儲(chǔ)存期間DON變化情況，選取長(zhǎng)江中下游地區(qū)四個(gè)代表性糧庫(kù)中的小麥進(jìn)行跟蹤采樣，取樣時(shí)間點(diǎn)從2018年7月至2019年6月，測(cè)定小麥樣品的DON并分析儲(chǔ)藏過(guò)程中DON含量的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。得出初步結(jié)果：新小麥儲(chǔ)藏期間，7月至10月小麥的DON含量相對(duì)穩(wěn)定，10月至12月小麥的DON含量有顯著性增長(zhǎng)，次年1月至6月小麥的DON含量又趨于穩(wěn)定，溫濕度變化和熏蒸藥劑的使用可能是影響這種演變規(guī)律的主要原因。磷化氫作為一種普遍的熏蒸劑，可能對(duì)產(chǎn)DON菌株的活性有一定的抑制作用，這一點(diǎn)還需要我們進(jìn)行深入跟蹤研究分析與論證。下面提幾點(diǎn)建議：

3.1 研究推廣抗菌能力強(qiáng)的品種，是小麥產(chǎn)量和品質(zhì)質(zhì)量穩(wěn)定的保障

品種抗性理論上說(shuō)是最為經(jīng)濟(jì)、最為有效的防治措施，利用基因工程技術(shù)培育抗赤霉病的小麥新品種，可以從源頭上減少DON危害。

3.2 強(qiáng)化質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)能力建設(shè)，是收好糧、儲(chǔ)好糧、賣好糧的手段

加強(qiáng)質(zhì)監(jiān)體系建設(shè)，統(tǒng)一配置衛(wèi)生項(xiàng)目檢驗(yàn)儀器設(shè)備，加快質(zhì)監(jiān)骨干培養(yǎng)，所有收儲(chǔ)庫(kù)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)指標(biāo)檢測(cè)能力，檢驗(yàn)過(guò)程要實(shí)行扦樣、檢驗(yàn)分離和盲樣檢測(cè)，維護(hù)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立性、客觀性和權(quán)威性。

要嚴(yán)把糧食入庫(kù)質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)產(chǎn)前調(diào)查和收購(gòu)過(guò)程管控，確?！笆蘸眉Z”；開展質(zhì)量驗(yàn)收工作，杜絕食品安全指標(biāo)超標(biāo)糧進(jìn)入儲(chǔ)備，做到“驗(yàn)好糧”；落實(shí)質(zhì)量普查制度、提高科技儲(chǔ)糧水平，實(shí)現(xiàn)“儲(chǔ)好糧”；落實(shí)出庫(kù)檢驗(yàn)制度，依質(zhì)論價(jià)、好糧好價(jià)，努力“賣好糧”。

3.3 完善質(zhì)量追溯過(guò)程管控體系，是食品安全戰(zhàn)略落地的根本性措施

加強(qiáng)“從田間到加工銷售過(guò)程”的全產(chǎn)業(yè)質(zhì)量控制，探索運(yùn)用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的糧油質(zhì)量安全可追溯的供應(yīng)鏈體系。建立健全糧食入庫(kù)、儲(chǔ)存和出庫(kù)檢驗(yàn)記錄制度，規(guī)范糧食質(zhì)量檔案，根據(jù)糧食質(zhì)量檔案和質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告等線索追查糧食來(lái)源及流向，從而形成較為完善的糧食質(zhì)量監(jiān)測(cè)、追溯管控體系。同時(shí)，建立重大涉糧案件處置快速響應(yīng)機(jī)制。