嘔吐毒素污染對(duì)小麥質(zhì)量安全和品質(zhì)指標(biāo)及利用價(jià)值的影響

張春娥，廖若宇，劉新保，牛 瑩，孫 悅，郭寶元,2,*

（1.寧夏回族自治區(qū)糧油產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，寧夏 銀川 750001；2.國(guó)家糧食和物質(zhì)儲(chǔ)備局科學(xué)研究院，北京 100037）

嘔吐毒素，又名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），是污染小麥最主要的真菌毒素[1]。DON對(duì)人類和動(dòng)物都有負(fù)面影響，食用被DON污染食物，可以引發(fā)腹瀉、惡心、嘔吐、頭暈和發(fā)燒等中毒癥狀[2-3]；此外，DON還可以導(dǎo)致反芻動(dòng)物和非反芻動(dòng)物的免疫抑制、細(xì)胞壞死和平滑肌麻痹等[4-5]。DON是一種強(qiáng)效核糖體抑制劑，能夠增強(qiáng)食源性基因毒素的遺傳毒性，加劇一種由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的DNA交聯(lián)毒素的遺傳毒性引起不同形式的DNA損傷，例如依托泊苷、順鉑和腐草霉素分別誘發(fā)DNA雙鏈斷裂、DNA加合物和交聯(lián)、單鏈斷裂[1]。鑒于DON的危害，GB 2761—2017《食品中真菌毒素限量》[6]規(guī)定了大多數(shù)谷物及其制品中DON限量為1000 μg/kg，GB 13078—2017《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[7]規(guī)定了不同類型飼料中DON限量：植物性飼料原料限量5000 μg/kg，犢牛、羔羊、泌乳期精料補(bǔ)充料、豬配合飼料限量1000 μg/kg，其他精料補(bǔ)充料、其他配合飼料限量3000 μg/kg。

小麥營(yíng)養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、淀粉、維生素和礦物質(zhì)元素等，是人類主糧，小麥DON污染和品質(zhì)之間的關(guān)系也備受關(guān)注。有研究指出，DON污染的小麥，其籽粒中DON水平很高，但是小麥谷蛋白亞基和麥醇溶蛋白并未受到影響，烘培質(zhì)量亦未下降[8]?？紤]到DON的水溶特性，含有DON的面粉制作成面條后，經(jīng)煮制后面條中的DON含量與小麥粉相比降低了40%左右[9-10]。小麥蛋白質(zhì)是小麥粉中最主要成分之一，主要由醇溶蛋白和麥谷蛋白兩種蛋白組成[11-12]。小麥在制備淀粉和蛋白等深加工過(guò)程中，其中的真菌毒素和重金屬污染水平均有可能下降。因此小麥深加工是解決真菌毒素污染糧食用途的重要手段[13]。

本實(shí)驗(yàn)收集了江蘇和安徽等地的17 個(gè)DON污染的小麥籽料樣品，以其中DON水平為研究對(duì)象，考察質(zhì)量指標(biāo)、品質(zhì)特性和衛(wèi)生指標(biāo)與DON含量的關(guān)系；進(jìn)一步通過(guò)深加工工藝，將皮磨粉和心磨粉分別制成面筋、淀粉和可溶性物質(zhì)，測(cè)試其DON含量，探究DON污染在小麥深加工過(guò)程中的分布規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

DON污染的小麥籽粒樣品產(chǎn)自江蘇連云港、安徽淮北、安徽阜陽(yáng)等地，收獲年份為2015—2016年，樣品采集時(shí)間為2019—2020年。樣品存放于密封的防潮塑料袋，保存在-18 ℃冷庫(kù)中直至分析。樣品總計(jì)數(shù)量17 份，每個(gè)樣品2 kg。

DON標(biāo)準(zhǔn)溶液（CAS：51481-10-8，質(zhì)量濃度（199±10）mg/L）上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；甲醇、乙腈（均為色譜純）美國(guó)Fisher公司；氯化鈉（分析純）成都市科隆化學(xué)品有限公司；硝酸（優(yōu)級(jí)純）國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1290-6470型超高效液相色譜-串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜儀、ZORBAX Eclipse Plus C18柱 美國(guó)Agilent公司；3100型錘式實(shí)驗(yàn)室粉碎磨、DA7200型近紅外分析儀、GM2200面筋數(shù)量和質(zhì)量測(cè)定系統(tǒng)、烘干儀 瑞典Perten公司；PL602E型分析天平 瑞士Mettler Toledo公司；DON免疫親和柱 北京勤邦科技股份有限公司；IKA Vortex 2型渦旋混勻器 艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司；HGG-II橫格式分樣器、BLH-310K除雜機(jī)、BLH-6200微電腦自動(dòng)數(shù)粒儀、GHCS-1000 谷物電子容重器浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司；GQ-P600谷物品質(zhì)分析儀安徽高哲信息技術(shù)有限公司；PlasmaQuant?MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 德國(guó)耶拿分析儀器有限公司；JMFB70×30實(shí)驗(yàn)室小麥磨粉機(jī) 成都施威特科技發(fā)展公司；Milestone PYRO XL微波灰化系統(tǒng)、ultraCLAVE超微波化學(xué)平臺(tái) 北京萊伯泰科儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

采用BLH-310K除雜機(jī)將小麥中的雜質(zhì)以及異種糧粒等去除，采用GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》[14]方法測(cè)定清理干凈后的小麥中的水分含量，依據(jù)GB/T 21304—2007《小麥硬度測(cè)定 硬度指數(shù)法》[15]測(cè)定小麥硬度，依據(jù)小麥的硬度選擇合適的入磨水分。軟麥水分調(diào)節(jié)到13%～14%，硬麥水分調(diào)節(jié)到15%～16%，按照NY/T 1094.1—2006《小麥實(shí)驗(yàn)制粉 第1部分：設(shè)備、樣品制備和潤(rùn)麥》[16]附錄A中方法A.2中A.1公式或按方法A.2中表A.1到A.3查表計(jì)算出需要的加水量，稱量小麥至密閉容器里，逐步加入潤(rùn)麥水進(jìn)行潤(rùn)麥，采用JMFB70×30實(shí)驗(yàn)室小麥磨粉機(jī)將潤(rùn)好的麥子制粉，每個(gè)樣本的粗麩、細(xì)麩、皮磨粉、心磨粉分別標(biāo)記分裝。

1.3.2 DON含量測(cè)定

依據(jù)GB 5009.111—2016《食品中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的測(cè)定》[17]第一法同位素稀釋液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定DON，樣本前處理采用免疫親和柱凈化后上機(jī)測(cè)定。稱?。?.00±0.01）g樣品，加入25 mL水，采用渦旋混合器快速提取5 min，離心5 min，取2 mL上清液過(guò)免疫親和柱凈化，收集洗脫液并在50～60 ℃加熱條件下N2吹干，然后用1 mL流動(dòng)相復(fù)溶；復(fù)溶液用0.22 μm微孔濾器過(guò)濾后轉(zhuǎn)移至樣品瓶中用于超高效液相色譜-串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜儀分析。

1.3.3 不完善粒含量測(cè)定

依據(jù)GB/T 22504.1—2008《糧油檢驗(yàn) 糧食感官檢驗(yàn)輔助圖譜 第1部分：小麥》[18]和GB/T 5494—2019《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料的雜質(zhì)、不完善粒檢驗(yàn)》[19]，將小麥樣品清雜后，縮分得到約50.0 g小樣，采用谷物品質(zhì)分析儀對(duì)采集的樣本中的不完善粒含量、生芽粒含量、赤霉病粒含量、蟲蝕粒含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 自然水分千粒質(zhì)量的測(cè)定

依據(jù)GB/T 5519—2018《谷物與豆類 千粒重的測(cè)定》[20]中6.1要求，采用微電腦自動(dòng)數(shù)粒儀從實(shí)驗(yàn)室樣品中隨機(jī)取出大約500 粒試樣，挑出完整粒并稱量，記錄完整粒的個(gè)數(shù)，按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的計(jì)算公式計(jì)算千粒質(zhì)量。

1.3.5 粗蛋白質(zhì)的測(cè)定

依據(jù)GB/T 24899—2010《糧油檢驗(yàn) 小麥粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定 近紅外法》[21]，樣品經(jīng)除去雜質(zhì)整理后，采用近紅外谷物分析儀分析樣本中的蛋白質(zhì)，每個(gè)樣品測(cè)定兩次，第一次測(cè)定后的測(cè)定樣品應(yīng)與原待測(cè)樣品混勻后，再次取樣進(jìn)行第二次測(cè)定。

1.3.6 面筋吸水量的測(cè)定

按照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測(cè)定濕面筋》[22]和GB/T 5506.4—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第4部分：快速干燥法測(cè)定干面筋》[23]規(guī)定方法，采用面筋測(cè)定儀和烘干爐制取濕面筋和干面筋，依據(jù)GB/T 20571—2006《小麥儲(chǔ)存品質(zhì)判定規(guī)則》[24]中6.2計(jì)算面筋吸水量。

1.3.7 容重的測(cè)定

依據(jù)GB/T 5498—2013《糧油檢驗(yàn) 容重測(cè)定》[25]測(cè)定樣本容重。

1.3.8 重金屬（砷、鎘）及鈣、磷元素的測(cè)定

依據(jù)GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》[26]第一法，稱取樣品0.2 g（精確至0.001 g）于石英管中，加入2 mL硝酸，密封石英管后放入超微波化學(xué)平臺(tái)消解，消解程序和儀器操作條件參照GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》附錄B。

1.3.9 面筋、淀粉和可溶性物質(zhì)的制取

按照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測(cè)定濕面筋》[22]，采用面筋測(cè)定儀制取面筋，選擇正確的清潔篩網(wǎng)安裝于洗滌室，并在實(shí)驗(yàn)前潤(rùn)濕；稱量待測(cè)樣品10 g（精確至0.01g），將稱好的樣品全部放入洗滌室中，用可調(diào)移液器向待測(cè)樣品中加入4.2～5.2 mL氯化鈉溶液（20 g/L），移液器流出的水流應(yīng)直接對(duì)著洗滌室壁，避免其直接穿過(guò)篩網(wǎng)，輕輕搖動(dòng)洗滌室，使溶液均勻分布在樣品的表面。儀器預(yù)設(shè)的洗滌時(shí)間為5 min，需要的氯化鈉洗滌液250～280 mL，洗滌完成后，用金屬鑷子將濕面筋從洗滌室中取出，確保洗滌室中不留有任何濕面筋。將面筋分成大約相等的兩份，輕輕壓在離心機(jī)的篩盒上。啟動(dòng)離心機(jī)，離心60 s，用金屬鑷子取下濕面筋，立即稱質(zhì)量并記錄。

依據(jù)GB/T 5506.4—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第4部分：快速干燥法測(cè)定干面筋》[23]規(guī)定方法，取制得的濕面筋球放置在已經(jīng)預(yù)熱的干燥器中加熱300 s。從干燥器中取出干面筋并稱量得到干面筋的質(zhì)量。將制取的干面筋粉碎后測(cè)定其DON含量。洗滌過(guò)程中收集的洗滌液靜置分層，將上清液收集于離心管中待測(cè)試，其下層沉淀液（即淀粉）經(jīng)高速凍干離心機(jī)離心凍干后，置于陽(yáng)光下晾干，分別測(cè)定上清液和淀粉中的DON含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行多重線性回歸相關(guān)性分析和配對(duì)樣本t檢驗(yàn)分析，顯著性水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥籽粒品質(zhì)特性

本研究中的小麥樣本品質(zhì)特性見表1。其中，容重為756～788 g/L，平均值為777 g/L，符合GB 1351—2008《小麥》規(guī)定二等小麥要求[27]。面筋吸水量為129%～224%，平均值為204%，符合GB/T 20571—2006《小麥儲(chǔ)存品質(zhì)判定規(guī)則》[24]宜存吸水量要求。粗蛋白質(zhì)含量為11.4%～13.3%，平均值為12.1%。千粒質(zhì)量為36.2～40.6 g，平均值為38.1 g。不完善粒含量為4.6%～12.6%，平均值為7.7%，符合GB 1351—2008《小麥》規(guī)定三等小麥不完善粒含量要求[28]。生芽粒含量為0.5%～7.4%，平均值為3.1%。赤霉病粒含量為0.8%～3.1%，平均值為1.9%。蟲蝕粒含量為0.3%～1.7%，平均值為0.7%。DON含量為0.55～5.39 mg/kg，平均值為2.12 mg/kg，不符合食用小麥DON限量要求，適用于其他精料補(bǔ)充料、其他配合飼料DON限量要求[6-7]。

表1 小麥樣品品質(zhì)特性Table 1 Quality characteristics of wheat samples

2.2 小麥籽粒品質(zhì)特性與DON關(guān)系分析

通過(guò)構(gòu)建多元線性回歸模型，分析小麥籽粒中DON與其品質(zhì)特性的關(guān)系，探究DON與容重、面筋吸水量、粗蛋白質(zhì)、不完善粒含量的相關(guān)性。結(jié)果表明（表2），F(xiàn)＝4.818，P＜0.05，R2＝0.626，此多元回歸方程描述的小麥籽粒中DON 含量與質(zhì)量品質(zhì)參數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其中，與小麥籽粒品質(zhì)密切相關(guān)的容重（r＝-0.264，P＝0.030）、粗蛋白質(zhì)含量（r＝-0.393，P＝0.021）與DON含量有顯著的負(fù)相關(guān)性。面筋吸水量（r＝-0.099，P＝0.070）與DON含量無(wú)顯著相關(guān)性，即DON含量高低不會(huì)影響小麥的儲(chǔ)存品質(zhì)。雖然不完善粒含量與DON污染水平之間的相關(guān)性并無(wú)顯著性，但不完善粒中的赤霉病粒含量（r＝0.538，P＝0.028）、蟲蝕粒含量（r＝-0.229，P＝0.039）與DON含量的相關(guān)性卻顯著。其中赤霉病粒含量與DON含量存在顯著的正相關(guān)性，與已有研究結(jié)果[28-29]一致。

表2 品質(zhì)指標(biāo)對(duì)DON含量的預(yù)測(cè)分析Table 2 Prediction of DON content based on quality indexes

2.3 小麥籽粒不同部位DON含量

含有DON毒素的小麥籽粒在磨粉過(guò)程中，因DON在小麥籽粒不同部位污染水平存在差異，導(dǎo)致制粉產(chǎn)生的不同組分中DON水平也不盡相同。有研究表明，DON主要分布于小麥的表皮附近，其中，胚芽和麩皮部分DON含量最高[29-31]。將17 份DON污染小麥樣品制粉，獲取粗麩、細(xì)麩、皮磨粉和心磨粉，并對(duì)不同組分中DON水平分析。從表3結(jié)果來(lái)看，皮磨粉和心磨粉中的DON水平明顯低于粗麩和細(xì)麩，但大多數(shù)皮磨粉和心磨粉中DON的水平仍高于DON的限量（1000 μg/kg）。DON主要集中在粗麩和細(xì)麩中，粗麩中DON含量變化幅度為0.45～8.33 mg/kg，平均3.41 mg/kg；細(xì)麩中DON含量變化幅度為0.95～6.29 mg/kg，平均2.91 mg/kg。皮磨粉和心磨粉中DON含量相對(duì)較低，皮磨粉中DON含量變化幅度為0.56～3.78 mg/kg，平均2.06 mg/kg；心磨粉中DON含量變化幅度為0.24～4.76 mg/kg，平均2.13 mg/kg。全麥粉中DON含量變化幅度為0.55～5.39 mg/kg，平均2.12 mg/kg。

表3 DON在小麥籽粒中的分布Table 3 DON distribution in wheat grains

2.4 全麥粉和小麥粉中鈣、磷和重金屬含量與DON的相關(guān)性

一般而言，小麥中的關(guān)鍵無(wú)機(jī)元素、金屬元素和重金屬主要受到種植土壤元素組成和污染狀況影響，同時(shí)，重金屬的累積水平受真菌毒素污染水平影響比較小。為此，測(cè)定粗麩、細(xì)麩、皮磨粉和心磨粉組分中鈣、磷和重金屬含量，結(jié)果見表4。此17 份小麥樣品中砷和鎘均符合污染物限量要求。總體上，無(wú)論是重金屬鎘和砷，還是磷和鈣元素，在心磨粉中的水平均高于皮磨粉、粗麩和細(xì)麩，同時(shí)，砷在細(xì)麩中的水平也明顯高于粗麩和皮磨粉。從此結(jié)果來(lái)看，砷和鎘在小麥中累積機(jī)制、途徑和歸宿存在很大差異。

表4 小麥籽粒不同組分中鈣、磷和重金屬含量Table 4 Contents of Ca,P and heavy metals in wheat bran and flour mg/kg

全麥粉、皮磨粉、心磨粉、粗麩和細(xì)麩中DON與元素之間的相關(guān)性見表5，全麥粉、皮磨粉、心磨粉、粗麩和細(xì)麩中，DON與砷、鎘、磷無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）；皮磨粉、心磨粉、粗麩和細(xì)麩中DON與鈣無(wú)相關(guān)性。全麥粉中，DON與鈣（r＝-0.699，P＝0.026）顯著負(fù)相關(guān)，可能表明鐮刀菌感染的小麥籽粒，在內(nèi)部DON累積的過(guò)程中，影響到鈣在其中的累積。

表5 全麥粉和小麥粉中鈣、磷元素和重金屬含量與DON的相關(guān)性Table 5 Correlation between contents of calcium,phosphorus,heavy metals and DON in whole wheat flour and wheat flour

2.5 皮磨粉和心磨粉分離制取面筋和淀粉后DON含量變化

通過(guò)制粉加工工藝，雖然可以降低產(chǎn)品中的DON水平，但對(duì)于大多數(shù)高DON污染小麥樣品制得的皮磨粉和心磨粉都無(wú)法達(dá)到DON限量要求。本研究試圖通過(guò)進(jìn)一步將皮磨粉和心磨粉制備淀粉和面筋，考察小麥深加工過(guò)程中DON污染水平的變化。為考察含有DON的小麥粉在制作面筋和淀粉后DON含量變化情況，對(duì)17 份樣本采用1.3.9節(jié)方法制取面筋和淀粉，對(duì)配對(duì)樣本DON含量進(jìn)行t檢驗(yàn)，研究結(jié)果（表6和表7）表明：皮磨粉DON平均含量為1493.47 μg/kg，采用1.3.9節(jié)方法處理后，洗滌液中DON平均含量為1394.71 μg/kg，面筋中DON平均含量為68.59 μg/kg，淀粉中DON平均含量為102.59 μg/kg。心磨粉DON平均含量為1970.47 μg/kg，采用1.3.9節(jié)方法處理后，洗滌液中DON平均含量為1745.29 μg/kg，面筋中DON平均含量為153.59 μg/kg，淀粉中DON平均含量為125.65 μg/kg。結(jié)果表明不同含量DON的小麥粉，在制取淀粉和面筋過(guò)程中，由于DON的水溶性，DON轉(zhuǎn)移至洗滌液中，面筋和淀粉中的DON含量明顯降低。表8配對(duì)2中，DON含量高的皮磨粉在面筋洗滌后DON含量有顯著變化。表8配對(duì)3中，DON含量高的皮磨粉在制成淀粉后DON含量有顯著變化。表9配對(duì)2中，DON含量高的心磨粉在面筋洗滌后DON含量有顯著變化。表9配對(duì)3中，DON含量高的心磨粉在制成淀粉后DON含量有顯著變化?？梢姡ㄟ^(guò)制取淀粉和面筋，可將DON超標(biāo)的小麥深加工利用。

表6 皮磨粉配對(duì)樣本DON含量統(tǒng)計(jì)Table 6 Statistics of DON content in paired samples of break flour

表7 心磨粉配對(duì)樣本DON含量統(tǒng)計(jì)Table 7 Statistics of DON content in paired samples of reduction flour

表8 皮磨粉配對(duì)樣本DON含量相關(guān)性及配對(duì)樣本t檢驗(yàn)Table 8 Correlation of DON content in paired samples and t-test of paired samples of break flour

表9 心磨粉配對(duì)樣本DON含量相關(guān)性及配對(duì)樣本t檢驗(yàn)Table 9 Correlation of DON content in paired samples and t-test of paired samples of reduction flour

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)選用DON污染的小麥籽粒為研究對(duì)象，DON污染水平在0.55～5.39 mg/kg。同時(shí)，考察了DON污染水平對(duì)小麥容重、面筋吸水量、不完善粒含量、粗蛋白質(zhì)的影響。結(jié)果表明：面筋吸水量與DON含量相關(guān)性不明顯，即DON含量高低不會(huì)影響小麥的儲(chǔ)存品質(zhì)；而DON與粗蛋白質(zhì)含量和容重顯著相關(guān)（P＜0.05）。進(jìn)一步將DON污染小麥制成全麥粉、粗麩、細(xì)麩、皮磨粉和心磨粉，DON含量主要集中在粗麩和細(xì)麩中，皮磨粉和心磨粉中DON較全麥粉、粗麩和細(xì)麩中的DON含量低。將DON污染的小麥制成皮磨粉和心磨粉，進(jìn)一步將其分離制取面筋和淀粉，制備的面筋和淀粉中的DON水平均低于200 μg/kg，表明DON污染超標(biāo)小麥制備面筋或淀粉的潛在商業(yè)價(jià)值。