糧食全鏈條真菌毒素防控策略

劉曉萌，王壽南，張曉琳

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，北京市畜產(chǎn)品質(zhì)量安全源頭控制工程技術(shù)研究中心，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209；2.南京財經(jīng)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210023）

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)，強調(diào)要采取一系列舉措減少糧食損失浪費，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重，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國因真菌毒素污染損失的糧食達3 100 萬t/年，約占糧食年總產(chǎn)量的6.2%，相當于近0.7 億人一年的口糧。實現(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，其毒性是氰化鉀的10 倍，砒霜的68 倍，被國際癌癥研究機構(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，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，特別是當其受到機械損傷、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，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，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，需要在種植、倉儲和加工等過程進行預(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)批準的殺真菌劑在揚花期前后進行噴灑，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，必要時可使用適當劑量的生物農(nóng)藥或化學(xué)農(nóng)藥進行防治，也可采用氮氣/二氧化碳氣調(diào)儲糧進行物理防治。

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)備盡快進行檢測，將真菌毒素污染的糧食進行分離剔除，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準）、飼料級（真菌毒素污染中等）和工業(yè)級（真菌毒素污染嚴重）。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%的初始含量進入漿水中。

為了減少損失和浪費，提高糧食的利用率，對于真菌毒素超標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)生標準，再將其加工成飼料；對于真菌毒素污染嚴重的玉米、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，進行分類儲藏，避免混合儲存導(dǎo)致污染范圍擴大，同時加強糧庫污染防控；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，推進節(jié)糧減損工作實施具有重要意義。

圖1 糧食全鏈條真菌毒素防控措施