淺析糧油加工副產(chǎn)物中真菌毒素消減技術(shù)研究進(jìn)展

李娜 陳郝

黃曲霉毒素、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮等真菌毒素會對糧油加工副產(chǎn)物帶來許多影響，在嚴(yán)重威脅人體健康的同時，還會導(dǎo)致飼料產(chǎn)生色澤變化、營養(yǎng)成分丟失等影響口感的情況，使畜禽出現(xiàn)采食欲望降低、免疫能力減退、神經(jīng)功能障礙等問題，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確認(rèn)知糧油加工副產(chǎn)物中真菌毒素消除技術(shù)，成為迫切需要重視的內(nèi)容。

一、研究背景分析

真菌毒素這一次級代謝產(chǎn)物是真菌在合適溫濕度下出現(xiàn)的，具備生物活性，其在糧食領(lǐng)域和飼料衛(wèi)生學(xué)領(lǐng)域的別稱是霉菌毒素?，F(xiàn)階段已知的真菌毒素種類超過300種，從污染范圍角度來說，除黃曲霉毒素和伏馬毒素之外，還有脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及玉米赤霉烯酮。據(jù)聯(lián)合國的糧食和衛(wèi)生組織估計，在世界范圍內(nèi)，被真菌毒素污染的谷物在谷物總量中占比25%，在霉變影響下喪失營養(yǎng)價值及經(jīng)濟(jì)價值的農(nóng)產(chǎn)品在總量中占比達(dá)到2%，給農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重影響。

在我國，糧油的主要原料是水稻、小麥、玉米與大豆，就糧油原料加工時出現(xiàn)的副產(chǎn)物來說，除了玉米加工副產(chǎn)物、胚芽、豆渣之外，還有麩皮和麩質(zhì)等，其重要的使用途徑是飼料。糧油原料如果被真菌毒素所污染，不但很難通過工業(yè)生產(chǎn)而破壞和分解，而且在濃縮干燥深加工過程與精加工時有很高的概率會導(dǎo)致真菌毒素伴隨清液富集于副產(chǎn)物內(nèi)部。飼料遭到真菌毒素污染之后，適口性會不斷降低，導(dǎo)致動物采食量持續(xù)降低，對動物的生長性能造成顯著影響。真菌毒素能夠?qū)е聞游锏姆敝彻δ苤饾u紊亂，使其繁殖性能不斷下降。真菌毒素會使機(jī)體免疫細(xì)胞的活性有所下降，引發(fā)免疫抑制問題，阻止蛋白質(zhì)與酶進(jìn)行合成，對組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成破壞，不但傷害動物的肝臟和腸道，還會使其神經(jīng)受到損傷。除動物外，飼料內(nèi)部的真菌毒素能夠利用食物鏈存在于動物產(chǎn)品內(nèi)部，人類在長時間食用之后，其健康情況也將受到危害。

二、真菌毒素限量控制標(biāo)準(zhǔn)

在國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中，不但規(guī)定了玉米、玉米加工制品、小麥、小麥加工制品、大豆、大豆加工制品的真菌毒素限量控制標(biāo)準(zhǔn)，而且規(guī)定了稻谷、稻谷加工制品、花生、花生加工制品的真菌毒素限量控制標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，針對飼料真菌霉素允許量和原料真菌毒素允許量制定限制標(biāo)準(zhǔn)。在最新標(biāo)準(zhǔn)中，飼料原料和產(chǎn)品的毒素限量得到細(xì)化，除使用環(huán)節(jié)外，此標(biāo)準(zhǔn)能夠使原料管控工作具有法律依據(jù)。以玉米深加工的副產(chǎn)物為例，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在考慮具體加工時的濃縮效應(yīng)之后，除了使玉米皮和噴漿玉米皮產(chǎn)品中的玉米赤霉烯酮限量增長到玉米原料3倍外，還令玉米漿干粉和玉米酒糟產(chǎn)品的玉米赤霉烯酮增加到玉米原料的3倍，在每千克玉米原料中，玉米赤霉烯酮含量不得超過1.5毫克。

三、糧油加工副產(chǎn)物

的真菌毒素消減技術(shù)研究

就具體生產(chǎn)來說，糧油加工副產(chǎn)物的真菌毒素含量經(jīng)常會高過我國的限量標(biāo)準(zhǔn)，所以相關(guān)學(xué)者在糧油加工副產(chǎn)物相應(yīng)真菌毒素消減技術(shù)方面投入了很多的精力?，F(xiàn)階段，人們主要使用的真菌毒素消減方法包括生物法、化學(xué)法和物理法等。

1.生物法。生物法利用微生物毒株清除和降解真菌毒素，使得糧油加工副產(chǎn)物中的真菌毒素能夠得到有效控制。生物法是以微生物毒株作為主要媒介，在消減真菌毒素方面效果良好，效率也比較高，但是由于目前糧油加工副產(chǎn)物中的已知真菌毒素在300種以上，必須不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與完善，這樣才能達(dá)到應(yīng)對多種真菌毒素的目的。

生物法主要分為生物吸附與生物降解兩種類型，其中生物吸附是利用特定的菌體將真菌毒素進(jìn)行針對性吸附，從而形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且不易發(fā)生反應(yīng)的復(fù)合物。比如在處理黃曲霉毒素B1時，想要達(dá)到充分吸附的目的，乳酸菌、雙歧桿菌等是較好的選擇，能夠顯著降低真菌毒素產(chǎn)生的影響。生物降解主要依賴降解菌、降解酶和生物發(fā)酵液，通過去乙?；?、環(huán)氧化、脫酸、脫氨等方式來達(dá)到降解真菌毒素的目的，在具體應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況采取針對性策略。比如，真菌毒素不僅會影響畜禽的采食欲望，還會引發(fā)腸胃、神經(jīng)系統(tǒng)等方面的疾病，此時可利用降解菌來解決，詳細(xì)方法是在畜禽采食前將已經(jīng)選擇的微生物放入飼料中，畜禽進(jìn)食后，這些具備代謝真菌毒素能力的微生物能夠憑借自身特性發(fā)生降解反應(yīng)并形成可以排出體外的無毒代謝物。以厭氧優(yōu)桿菌屬細(xì)菌BBSH797為例，可以在畜禽進(jìn)食后有效降解消化道內(nèi)的DON真菌毒素、單端孢霉烯族類真菌毒素，并形成DOM-1等無毒代謝產(chǎn)物。利用降解酶降解真菌毒素時，往往對酶有著較高的要求，主要原因是真菌毒素種類繁多，而且降解酶易受溫度影響，高溫制粒時發(fā)生失活的概率較高，因此，降解酶的方法仍然存在較大的提升空間。生物發(fā)酵液是將融入微生物的飼料置于特定生長環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵，待達(dá)到發(fā)酵反應(yīng)后，真菌毒素便會被降解為無毒或者毒性較低的代謝物。

2.化學(xué)法?；瘜W(xué)法將化學(xué)試劑和毒素分子在指定條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將毒素分子的特定官能團(tuán)和指定化學(xué)鍵去除，還可以將指定官能團(tuán)添加到毒素分子中，從而降低或去除毒素分子的生物毒性。除臭氧和氨之外，亞硫酸和雙氧水均為研究比較頻繁的化學(xué)試劑。

（1）酸堿處理。酸堿處理是最常用的化學(xué)消減真菌毒素的方法，能夠促使真菌毒素的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化并轉(zhuǎn)化為毒性較低或無毒的物質(zhì)。例如，可以利用堿性處理的方式來清除黃曲霉毒素，具體原理是堿處理時所使用的無機(jī)堿能夠充分破壞AFT的內(nèi)酯環(huán)，促使其發(fā)生水解，形成能夠與皂腳共同分離出去的鄰位香豆素鈉鹽，該物質(zhì)具備較好的水溶性且無毒，處理后再進(jìn)行清洗便可完全清除?；ㄉ椭泻休^多的AFB1，極易在提煉過程中攜帶相應(yīng)的真菌毒素，此時可以利用堿處理的方法予以清除。經(jīng)研究，花生毛油中的AFB1初始含量在812μg/kg時，堿處理后的含量僅剩14μg/kg，堿處理去除真菌毒素的效果可以達(dá)到98%以上。然而，酸堿處理也存在許多弊端且易受許多因素影響，比如，上述針對花生毛油的消除方法中，若運(yùn)用環(huán)境為酸性，無機(jī)堿對內(nèi)酯環(huán)的破壞也會引起新的問題，即被破壞的內(nèi)酯環(huán)會在酸性條件下關(guān)閉，再次產(chǎn)生真菌毒素AFB1。另外，在利用堿性電解水處理花生油時，雖然堿性電解水能夠在較短時間內(nèi)完成脫毒處理，但是能否達(dá)到最終目的，還需要提高對堿性電解水的體積、特性等方面的關(guān)注，并根據(jù)實際情況進(jìn)行針對性的優(yōu)化。

（2）乙醇提取法。乙醇提取法主要是利用乙醇良好的溶解性來達(dá)到溶解、分離、提純的目的。以提取花生油中的AFT為例，可以利用不同的乙醇來實現(xiàn)。當(dāng)花生油的比例為13時，利用海地產(chǎn)乙醇能夠?qū)ⅫS曲霉毒素的含量從185μg/kg降低到11μg/kg，真菌毒素的消減率可在94%以上;若油品比例為15時，消減率也能不低于93%。如果類型為無水乙醇時，真菌毒素消減率能達(dá)到91%以上。雖然運(yùn)用乙醇提取法脫毒能夠取得較好的效果，但該方法也存在較多的問題，比如不同類型的乙醇應(yīng)用成本較高且回收再利用的難度較大，資源浪費(fèi)情況比較嚴(yán)重。

3.物理法。（1）吸附法。吸附法主要是利用活性炭、有機(jī)物類和硅鋁酸鹽類等吸附劑來達(dá)到吸附真菌毒素的目的。其中，活性炭是將木屑、谷殼等物質(zhì)經(jīng)過碳化、物理活化和化學(xué)等方法處理后，成為一種具備較強(qiáng)吸附作用的吸附劑。經(jīng)過處理形成的活性炭比表面積大，孔隙明顯，整體吸附容量可以得到顯著提升，實際應(yīng)用時可以將活性炭加入到畜禽的飼料中，消化吸收后通過血液檢測可以發(fā)現(xiàn)畜禽體內(nèi)的伏馬毒素等含量均已控制在限量范圍內(nèi)，甚至已經(jīng)檢測不到各類真菌毒素的存在。在處理玉米毛油時，可以運(yùn)用油重2%的活性炭來消除AFB1毒素，經(jīng)研究，具體毒性數(shù)值已經(jīng)由39.28μg/kg下降至1.68μg/kg，達(dá)到國家規(guī)定的限量標(biāo)準(zhǔn)。不過，活性炭在處理T-2毒素時，其自身特性和效果相對較低，最重要的是，活性炭的吸附功能不具備可選擇性，極易在脫毒過程中同時吸附飼料中的有益成分等，因此應(yīng)當(dāng)對活性炭的功能進(jìn)行合理改進(jìn)，提高吸附法的應(yīng)用范圍和質(zhì)量。有機(jī)物類吸附劑的主要原理是將多糖吸附中心與離子鍵、氫鍵等相互結(jié)合，達(dá)到非特異性吸附的目的，此類吸附劑主要包括果膠、交聯(lián)聚維酮、甘露聚糖等。硅鋁酸鹽類吸附劑主要由氧化鋁、二氧化硅的礦物質(zhì)組成，具備孔隙結(jié)構(gòu)良好、化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特性，能夠在脫毒方面發(fā)揮良好的作用。硅鋁酸鹽類吸附劑以吸附AFT等高極性基團(tuán)毒素為主，對于ZEN等低極性基團(tuán)毒素的吸附效果并不明顯。常見的硅鋁酸鹽類吸附劑包括沸石、蒙脫土和硅藻土等。

（2）光催化法。光催化法是利用微波、電子束、紫外線等不同類型的光波來達(dá)到降解真菌毒素的目的，主要原理是利用各類光波的波長來改變真菌毒素的結(jié)構(gòu)，即真菌毒素也具有吸收光波波長的特性，但只有部分波長能夠被吸收，剩余部分會促使真菌毒素出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，整體結(jié)構(gòu)也會隨之破壞，當(dāng)光波引起的反應(yīng)消失時，毒性也會被清除。例如，經(jīng)過輻照的花生油能夠在較短的照射時間內(nèi)將真菌毒素清除，脫毒率可達(dá)99%以上。

（3）其他方法。利用重力分選的方法可以清除小麥籽粒中的赤霉病，具體環(huán)節(jié)主要依賴于重力分選設(shè)備。經(jīng)研究，原始小麥中DON毒素含量達(dá)到1448μg/kg時，經(jīng)過重力分選后，毒素比例下降67.5%，含量僅有470μg/kg。熱降解也是能夠取得較好效果的脫毒方法，以消除植物油中的AFT為例，由于其只有在237℃-306℃的環(huán)境下才能被充分分解，可以通過灌入水蒸汽蒸餾的方法進(jìn)行脫臭處理。

4.復(fù)合脫毒法。復(fù)合脫毒法是指配合使用不止一種脫毒劑和脫毒辦法。比如，除了將防霉劑、免疫增強(qiáng)劑和降解菌增添至飼料之中，還可將鋁硅酸鹽和真菌毒素的降解酶增添到飼料之中，上述原料經(jīng)過合理復(fù)配和有效的工藝處理，能夠使脫毒效果具有高效、穩(wěn)定和廣譜的特點。因此，復(fù)合脫毒劑同樣擁有較為廣泛的應(yīng)用范圍。

作者簡介：李娜（1989-），女，漢族，湖北襄陽人，講師，大學(xué)本科，研究方向為植物油脂及蛋白。