糧食全鏈條真菌毒素防控策略

劉曉萌 王壽南 張曉琳

摘 要：真菌毒素是威脅我國糧食安全的主要危害因子，每年因真菌毒素污染造成大量的糧食損失和浪費(fèi)，對其預(yù)防和控制是當(dāng)今世界性難題。通過對糧食生產(chǎn)到加工全鏈條包括種植、收儲、加工以及綜合安全利用等環(huán)節(jié)的真菌毒素進(jìn)行綜合控制，可降低真菌毒素污染的發(fā)生，減少糧食污染損失。科學(xué)處理污染糧食，提高糧食資源的安全利用，推進(jìn)節(jié)糧減損，對于保障國家糧食安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：真菌毒素；節(jié)糧減損；糧食安全

Abstract： Mycotoxins contamination is one of the important factors threatening food security. Mycotoxins pollution causes a large amount of food loss every year， and its prevention and control is a worldwide problem. Comprehensive control of mycotoxins was carried out through the whole chain from grain production to processing， including planting， storage， processing and comprehensive safe utilization， which could reduce the occurrence of mycotoxin pollution and loss of grain. It is of great significance for national food safety protection to deal with the contaminated grain scientifically， improve the safe utilization of grain and promote the grain saving and impairment.

Keywords： mycotoxin; grain saving and impairment; food security

糧食安全不僅關(guān)系到人們的生存問題，也影響到我國在國際社會中的政治和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。雖然我國糧食連年增產(chǎn)，但糧食需求仍然呈剛性增長態(tài)勢，結(jié)構(gòu)性矛盾依舊突出，能源資源和生態(tài)環(huán)境問題日益緊逼，糧食供求緊平衡的格局短時間內(nèi)難以改變。黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視節(jié)糧減損工作和糧食安全，樹立了“谷物基本自給、口糧絕對安全”的新糧食安全觀，糧食安全這根弦要始終緊繃，牢把糧食安全主動權(quán)，強(qiáng)調(diào)要采取一系列舉措減少糧食損失浪費(fèi)，從糧食生產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈開源節(jié)流，確保我國糧食安全。

真菌毒素是威脅我國糧食安全和食品質(zhì)量安全的主要危害因子，我國真菌毒素源頭污染嚴(yán)重，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國因真菌毒素污染損失的糧食達(dá)3 100萬t/年，約占糧食年總產(chǎn)量的6.2%，相當(dāng)于近0.7億人一年的口糧。實(shí)現(xiàn)糧食真菌毒素污染的有效防控，安全合理利用糧食資源，是保障國家糧食安全、確保人們“舌尖上安全”的迫切需求。

1 糧食中常見的真菌毒素及其危害

真菌毒素是由絲狀真菌在適宜溫度和濕度等條件下產(chǎn)生的一類分子量小、具有毒害作用的次級代謝產(chǎn)物。目前已知的真菌毒素有400余種，當(dāng)前我國糧食中污染較廣泛的真菌毒素主要有玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）、黃曲霉毒素（Aflatoxins，AFs）、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）和煙曲霉毒素（Fumonisin，F(xiàn)B）[1]。

黃曲霉毒素是毒性作用最大的一類真菌毒素，具有較強(qiáng)的致突變性、抑制免疫和致癌性，其作用的靶器官是肝臟。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20余種黃曲霉毒素衍生物，包括AFB1、AFB2、AFM1、AFM2、AFG1和AFP1等，其中AFB1毒性最強(qiáng)，其毒性是氰化鉀的10倍，砒霜的68倍，被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為1類致癌物（肯定致癌）[2]。玉米赤霉烯酮，又稱F-2毒素，是污染最為廣泛的一種真菌毒素，具有類雌激素的作用，表現(xiàn)出生殖毒性、免疫毒性和肝臟毒性，同時還具有一定的致腫瘤毒性，被列為3類致癌物[3]。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，因其能夠引起嘔吐癥狀，故又稱為嘔吐毒素，其污染水平居真菌毒素之首。嘔吐毒素的致毒作用主要表現(xiàn)為細(xì)胞毒性和免疫系統(tǒng)毒性，被列為3類致癌物[4]。煙曲霉毒素，又稱伏馬毒素，廣泛污染玉米及其制品。到目前為止，已鑒定的伏馬毒素類似物有20余種，其中伏馬毒素B1的污染最為廣泛且毒性最強(qiáng)，具有免疫毒性、神經(jīng)毒性、器官毒性和胚胎毒性；此外，伏馬毒素B1還會誘導(dǎo)人的細(xì)胞凋亡、食管癌和神經(jīng)管缺陷等癥狀，已被列為2B類致癌物（可能致癌物）[5]。

研究發(fā)現(xiàn)，不同的鐮刀菌屬可能會產(chǎn)生同一種真菌毒素，同一種鐮刀菌屬也可能產(chǎn)生多種真菌毒素。調(diào)查表明，糧食中真菌毒素聯(lián)合污染現(xiàn)象比較普遍，這導(dǎo)致人類和動物可能暴露在多種真菌毒素下，而且不同真菌毒素間的協(xié)同、累積作用將會增強(qiáng)毒性效益[6]。同時，真菌毒素及其代謝物會在動物體內(nèi)殘留蓄積，通過食物鏈最終進(jìn)入人體，危害人類健康，必須引起高度重視。

2 真菌毒素的來源

產(chǎn)毒真菌在自然界中分布廣泛，存活于土壤、水、空氣等不同環(huán)境中，能夠通過雨水、空氣、昆蟲、鳥類、農(nóng)用工具等途徑進(jìn)行傳播。糧食農(nóng)作物是真菌的良好宿主，在其種植、干燥儲存，以及加工等環(huán)節(jié)均可能受到真菌侵染和真菌毒素污染[7]。

2.1 種植環(huán)節(jié)

真菌在田間傳播，農(nóng)作物在生長過程中，特別是當(dāng)其受到機(jī)械損傷、昆蟲/鳥的破壞時，極易受到真菌毒素的污染，真菌通過土壤和莖葉感染糧食作物。田間真菌最適生長溫度為15～30 ℃，尤其在我國南方地區(qū)，地處亞熱帶，溫暖潮濕天氣更利于真菌生長、繁殖和產(chǎn)毒。另外，在農(nóng)作物收獲前，高溫和干旱條件能促進(jìn)感染真菌的生長及真菌毒素的產(chǎn)生[8]。在黃曲霉毒素產(chǎn)生菌的最適生長溫度下，如果農(nóng)作物受到干旱脅迫，其籽粒含水量下降至17%左右時，產(chǎn)毒真菌更易生長并合成真菌毒素。玉米和小麥在田間生長時期，尤其在開花時最易感染鐮刀菌，鐮刀屬真菌會合成玉米赤霉烯酮或嘔吐毒素，玉米和小麥常被這兩種毒素污染。

2.2 收儲環(huán)節(jié)

糧食收獲后，部分籽粒上會攜帶真菌菌絲體或孢子。雖然烘干晾曬過程會破壞真菌菌絲體，但是其孢子抗逆性強(qiáng)，能夠抵抗干燥、高溫等不良環(huán)境，一旦萌發(fā)條件適宜，便可快速生長。我國糧食的主要干燥方式為自然晾干和機(jī)器烘干。自然晾干周期較長，若遇到陰雨天氣，真菌易生長繁殖并產(chǎn)生真菌毒素。

我國糧食貯存期長，若儲存不當(dāng)，糧倉內(nèi)濕熱的空氣流動會導(dǎo)致糧堆水分遷移，局部水分發(fā)生變化，產(chǎn)生自由水，產(chǎn)毒真菌在水分含量高于14%時會產(chǎn)生真菌毒素；而且，貯存過程中的蟲害及物理破壞也會加劇真菌毒素的污染。

2.3 加工環(huán)節(jié)

在加工過程中，糧食可能會接觸機(jī)械設(shè)備上的谷物殘留物，陳舊的殘留物往往會滋生產(chǎn)毒真菌，進(jìn)而引入真菌毒素。同時，糧食粉碎、磨粉等過程導(dǎo)致溫度局部過熱，水分發(fā)生遷移，促進(jìn)產(chǎn)毒真菌的生長繁殖，引發(fā)真菌毒素的產(chǎn)生。

3 糧食中真菌毒素污染的防控策略

真菌毒素污染具有連鎖效應(yīng)，起初產(chǎn)毒真菌在田間侵染，其后在收獲、干燥和貯存過程逐步增加。因此，糧食中真菌毒素污染防控包括產(chǎn)前預(yù)防和產(chǎn)后消減的聯(lián)合作用，從根本上減少因真菌毒素污染造成的糧食損失和浪費(fèi)，需要在種植、倉儲和加工等過程進(jìn)行預(yù)防和控制。

3.1 糧食收獲前田間防控

通過抑制產(chǎn)毒真菌生長繁殖或毒素生物合成的手段來控制真菌毒素，根據(jù)不同區(qū)域的風(fēng)險情況，從選育抗性品種、田間管理、農(nóng)藥使用、收獲管理等方面，針對性地采取防治措施，對真菌毒素田間污染全面防控，最大限度減少真菌侵染及其合成的毒素污染。①通過雜交育種和轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗真菌的農(nóng)作物品種，提高其對環(huán)境的適應(yīng)能力，從而降低真菌的侵染和真菌毒素的產(chǎn)生。我國通過育種技術(shù)已培育出抗禾谷鐮刀菌的小麥品系，可種植于高污染風(fēng)險地區(qū)[9-10]。②良好的田間管理可以有效降低糧食作物中真菌毒素的污染水平，通過耕作和輪作、灌溉和施肥、適當(dāng)降低種植密度、增加通風(fēng)等方式可以降低作物感染產(chǎn)毒真菌[11]。③使用殺真菌劑與殺蟲劑等農(nóng)藥也是傳統(tǒng)的防控真菌毒素污染的方法，使用經(jīng)批準(zhǔn)的殺真菌劑在揚(yáng)花期前后進(jìn)行噴灑，也可以減少糧食被真菌毒素污染的風(fēng)險[12]。④通過調(diào)整種植和收獲等關(guān)鍵時期，避免揚(yáng)花期、收割期出現(xiàn)雨季而利于真菌的生長和產(chǎn)毒，減少天氣因素對糧食中真菌毒素產(chǎn)生的影響。

3.2 糧食收獲后倉儲防控

儲藏過程中，糧食水分濕度、環(huán)境溫度和濕度是影響糧食中真菌毒素污染發(fā)生的重要因素。真菌的生長條件要求水分活度高于0.65，因此，收獲的谷物必須經(jīng)過干燥環(huán)節(jié)（通風(fēng)干燥或熱風(fēng)干燥）將水分降至14.5%及以下[13]。選擇具有控溫且防雨功效的糧倉，確保糧倉相對濕度控制在70%，溫度波動盡可能小。同時，為避免糧食儲藏過程中真菌毒素發(fā)生變化，可以采用傳感器定期檢測糧倉內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳，加強(qiáng)糧倉污染防控。

灰塵、碎屑及干癟的谷物籽粒中真菌毒素含量普遍較高，通過前期的清理和分選也能夠有效減少糧食中真菌毒素污染。此外，顆粒受損、不完善籽粒會增加真菌毒素污染的風(fēng)險，儲藏過程中要確保糧食不受害蟲及嚙齒類動物的入侵，定期觀察，必要時可使用適當(dāng)劑量的生物農(nóng)藥或化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，也可采用氮?dú)?二氧化碳?xì)庹{(diào)儲糧進(jìn)行物理防治。

對于存在高污染風(fēng)險的作物，收獲后利用真菌毒素快速檢測儀、近紅外分析儀及微型光譜儀等設(shè)備盡快進(jìn)行檢測，將真菌毒素污染的糧食進(jìn)行分離剔除，或分類儲藏，避免引起真菌毒素污染大面積發(fā)生。

3.3 糧食加工環(huán)節(jié)防控及綜合安全利用

由于真菌毒素是分布不均勻，在谷物加工過程中，利用光譜智能分級分選設(shè)備，將谷物分成不同等級，即食品級（真菌毒素污染水平符合國家標(biāo)準(zhǔn)）、飼料級（真菌毒素污染中等）和工業(yè)級（真菌毒素污染嚴(yán)重）。研究表明，真菌生長主要限于谷物的外層，但產(chǎn)生的真菌毒素能夠擴(kuò)散到胚乳中，可以通過柔性脫皮、提胚等工藝將籽粒中真菌毒素含量高的部分（種皮和胚乳）去除，經(jīng)過處理后的部分直接加工成食品或飼料。

此外，研磨、浸提等工藝中，真菌毒素可能會發(fā)生降解或遷移。小麥經(jīng)過制粉工藝，碾磨成面粉和麥麩后，大部分真菌毒素存在麥麩中；小麥經(jīng)浸泡后，真菌毒素主要存在于可溶部分中，通過分離方式將其去除，不溶物用于生產(chǎn)谷朊粉和小麥淀粉等。玉米干磨能夠去除種皮，產(chǎn)生玉米糝、胚乳和胚芽等部分，真菌毒素污染水平發(fā)生變化；玉米濕磨過程經(jīng)過浸泡工藝，能夠降低玉米粒中真菌毒素的含量，大約40%的初始含量進(jìn)入漿水中。

為了減少損失和浪費(fèi)，提高糧食的利用率，對于真菌毒素超標(biāo)但污染水平低的玉米、小麥及其副產(chǎn)物，經(jīng)過微生物固態(tài)發(fā)酵、生物酶解或物理吸附作用，降低真菌毒素的污染水平，使其符合飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，再將其加工成飼料；對于真菌毒素污染嚴(yán)重的玉米、小麥及其副產(chǎn)物，可以將其用于燃料乙醇的生產(chǎn)。

4 結(jié)語

真菌毒素污染是威脅我國糧食安全的重要因素之一。通過對農(nóng)作物種植管理、收獲儲存和加工等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，可最大限度地減少糧食中真菌毒素污染風(fēng)險的發(fā)生（圖1）。田間種植過程中，通過抗性品種選育結(jié)合田間管理，降低真菌毒素污染的發(fā)生；儲存過程中，結(jié)合快速檢測，進(jìn)行分類儲藏，避免混合儲存導(dǎo)致污染范圍擴(kuò)大，同時加強(qiáng)糧庫污染防控；加工過程中，結(jié)合真菌毒素的分布遷移規(guī)律，采用合理的加工工藝，減少由于加工不當(dāng)引起的食品和飼料中真菌毒素污染。本文從田間到餐桌全鏈條進(jìn)行真菌毒素污染防控，減少糧食污染損失，科學(xué)處理污染糧食，安全合理利用糧食資源，對于保障國家糧食安全，推進(jìn)節(jié)糧減損工作實(shí)施具有重要意義。

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