孫寶勝 徐存寬 張莉莉 薛云才 湯春相

（泰州市糧油質(zhì)監(jiān)所，江蘇泰州 225300）

監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒易出現(xiàn)的真菌毒素污染主要有嘔吐毒素（DON）和玉米赤霉烯酮（ZEN），在個別年份其含量易超出國家限值。研究表明，2 種真菌毒素在小麥中分布存在著明顯規(guī)律性。真菌毒素在小麥正常籽粒和不完善粒中均存在，但并非均勻分布，不完善粒中的含量明顯高于正常籽粒。在各類不完善粒小麥中，嘔吐毒素與赤霉病粒存在顯著線性關(guān)系，與發(fā)芽粒存在正相關(guān)性，與黑胚粒不存在相關(guān)性[1]。真菌毒素在小麥籽粒外層含量高于內(nèi)層[2]。2種真菌毒素和赤霉病粒均存在顯著線性關(guān)系，隨赤霉病粒數(shù)量的增加，2 種真菌毒素含量均呈現(xiàn)增加的趨勢[3]。

真菌毒素在小麥籽粒中分布不均的客觀規(guī)律，為小麥中2 種真菌毒素的物理削減提供了可能性和科學(xué)基礎(chǔ)。當(dāng)前真菌毒素削減技術(shù)主要為物理分級、加工處理、生物降解和化學(xué)降解等。研究規(guī)模上看，以物理技術(shù)為主，其他技術(shù)手段研究則相對較少。從研究方法上看，以單個技術(shù)手段處理較多，多技術(shù)科學(xué)集成處理手段較少。

從毒素分布規(guī)律、技術(shù)成熟度、技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)性方面分析，小麥中2 種真毒技術(shù)削減應(yīng)以物理削減為主。在削減工藝中綜合考慮小麥加工處理工藝，將物理削減集成在糧食收購或加工處理中，以最小的經(jīng)濟(jì)成本獲得較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

本文以泰州市小麥為研究對象，分析適合小麥中真菌毒素的物理削減技術(shù)手段及工藝流程，以及該技術(shù)應(yīng)用前景與推廣思路。

1 泰州市小麥質(zhì)量情況

泰州市位于江蘇省中部，南臨長江、北近淮河，全轄區(qū)為江淮下游沖擊平原，通揚運河以南為長江流域、以北屬淮河流域。地理作物種植上屬于稻麥兩熟區(qū)域，小麥生產(chǎn)屬于南方冬小麥生產(chǎn)區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，2020 年全市小麥產(chǎn)量約100 萬t，主要品種為揚麥和寧麥等。

小麥衛(wèi)生指標(biāo)包括農(nóng)藥殘留、重金屬和真菌毒素三大類。GB 1351—2008《小麥》規(guī)定，容重為定等指標(biāo)，由高到低分為一至五等、等外，不完善粒、雜質(zhì)、水分等其他質(zhì)量指標(biāo)為參照指標(biāo)，農(nóng)藥殘留、重金屬和真菌毒素均為限值指標(biāo)。對泰州市2016—2020 年小麥質(zhì)量衛(wèi)生監(jiān)測統(tǒng)計，各指標(biāo)取平均值，具體情況如表1 所示。

表1 泰州市2016—2020 年新收獲小麥質(zhì)量與衛(wèi)生指標(biāo)

2 DON、ZEN 在小麥籽粒中分布規(guī)律研究

2.1 DON 在小麥籽粒中分布特點

2.1.1 DON 同小麥籽粒不完善粒的關(guān)系

GB 1351—2008《小麥》將與正常粒型相對應(yīng)的小麥籽粒稱為不完善粒，將其定義為受到損傷但尚有使用價值的顆粒。不完善粒因蟲害、病菌害或物理作用所致，主要包括蟲蝕粒、病斑粒（赤霉病粒和黑胚粒）、破損粒、生芽粒和生霉粒。

為準(zhǔn)確系統(tǒng)分析不完善粒與真菌毒素之間關(guān)系，2016—2020 年，每年針對性采集新收獲小麥，專項考察DON 與赤霉病粒、生芽粒和黑胚粒之間關(guān)系。分析研究發(fā)現(xiàn)，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，與生芽粒之間存在正相關(guān)性，與黑胚粒之間不存在相關(guān)性。具體來看，DON 含量隨不完善粒含量增加呈現(xiàn)增大趨勢，存在正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)系數(shù)僅為0.7；DON含量隨赤霉病粒含量增加呈明顯增大趨勢，相關(guān)系數(shù)在0.9 以上，二者存在顯著正相關(guān)關(guān)系；DON 含量隨黑胚粒增加無明顯變化趨勢；DON 含量隨發(fā)芽粒增加呈現(xiàn)增大趨勢，這可能是因為發(fā)芽粒較高的小麥生長期間水分較大，有利于真菌繁殖而進(jìn)而產(chǎn)生DON。

2.1.2 不同年份泰州市小麥DON 情況

以DON 和各不完善粒監(jiān)測值為指標(biāo)，取各指標(biāo)年度均值，考察2016—2019 年不同年份間各指標(biāo)變化規(guī)律，具體見表2。

從表2 可知，盡管近4 年種植結(jié)構(gòu)和管理方式整體相近，但不同年份必然存在差異，即便在諸多因素影響下，不同年份小麥的不完善粒和DON 顯然不同。DON 含量與小麥籽粒不完善粒依然存在明顯規(guī)律，DON 隨不完善粒升高而增大，這種規(guī)律與同年份統(tǒng)計規(guī)律一致。

表2 2016—2019 年泰州市小麥質(zhì)量衛(wèi)生指標(biāo)檢測結(jié)果

2.1.3 小麥籽粒中DON 分布規(guī)律

國內(nèi)外科研人員一致認(rèn)為，DON 在小麥粒內(nèi)外層分布呈一定規(guī)律：在小麥籽粒內(nèi)外層之間DON 含量存在差異，越往籽粒內(nèi)層其DON 含量越低。這與真菌菌屬在培養(yǎng)基培養(yǎng)時觀察到的生長規(guī)律相吻合，真菌菌絲體在糧食籽粒表面聚集較多，而在籽粒內(nèi)部分布不多，進(jìn)而產(chǎn)生毒素的量也偏低。

2.2 小麥DON 和ZEN 的相關(guān)性

小麥樣品中ZEN 和DON 兩種真菌毒素均由鐮刀真菌產(chǎn)生，所以二者之間存在伴生關(guān)系。2016 年，作者曾選擇赤霉病粒嚴(yán)重小麥樣品，對其赤霉病粒與ZEN 和DON 相關(guān)性進(jìn)行研究，得出了兩種真菌毒素存在顯著正相關(guān)的結(jié)論，曲線方程為y=0.019x-9.007，相關(guān)系數(shù)R2=0.9365，具體見表3。

工業(yè)廢渣-礦渣是冶煉生鐵時從高爐中排放出的造渣熔體，其主要活性成分是氧化鈣、氧化鋁和氧化硅。由于高爐礦渣使熔融體急冷，玻璃體含量一般高達(dá)80%以上，使礦渣有較好的潛在膠凝性。水泥-礦渣二元體系的水化反應(yīng)一般是，水泥熟料中的C3S首先水化，形成的氫氧化鈣對礦渣中的玻璃體起激發(fā)作用。根據(jù)水泥化學(xué)常用術(shù)語表達(dá)C、S、A、F、CH和H分別表示CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ca(OH)2和H2O，水泥-礦渣的水化反應(yīng)可近似表達(dá)為

表3 2016 年產(chǎn)小麥赤霉病粒和DON、ZEN 監(jiān)測統(tǒng)計表

2.3 污染真菌毒素的小麥籽粒理化特性

多位研究人員研究證實，受鐮刀菌屬等真菌污染小麥，籽粒成熟后其常規(guī)質(zhì)量指標(biāo)與正常粒相比均發(fā)生了較大變化。候芮[4]以自然感染DON 依次嚴(yán)重（1.15～3.98 mg/kg）的小麥為研究對象，發(fā)現(xiàn)隨DON 含量增大，小麥容重、硬度指數(shù)、千粒重和粒徑均呈下降趨勢，不完善粒呈上升趨勢。同時經(jīng)過電鏡觀察，污染嚴(yán)重的小麥籽粒不僅皺縮變小，且表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸疏松。何慧慧等[5]人也發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒隨DON 感染程度增加，千粒重、容重逐漸下降，不完善粒逐漸增多。

3 國內(nèi)外小麥DON 削減技術(shù)情況

小麥DON 的降解研究主要集中在物理分級及加工、化學(xué)降解和生物降解三大方面。物理分級和加工是DON 降解一種具有理論基礎(chǔ)的可行方法，也是主要方法；化學(xué)降解DON 研究相對較少，主要集中在利用臭氧降解DON，這種方法的優(yōu)點是臭氧污染小、易分解，而其他化學(xué)降解方法不多，這因為小麥?zhǔn)鞘称吩?，不可再被其他有毒、有害物質(zhì)污染；生物降解DON 的方法主要集中在降解菌株和降解酶的篩選和培養(yǎng)方面，有報道其用于飼用糧食DON 降解，但規(guī)?；糜谑秤眯←湑簳r未見。

4 糧食企業(yè)小麥真菌毒素的削減技術(shù)途徑

4.1 糧食企業(yè)真菌毒素糧整體處理控制策略

對于真菌毒素污染相對較低尚有食用價值的小麥，糧食種植農(nóng)戶應(yīng)按質(zhì)量分類收割，收儲企業(yè)和小麥制粉企業(yè)，應(yīng)采取按真菌毒素含量分類儲存。對真菌毒素超標(biāo)的小麥采用篩理分級、色選等技術(shù)進(jìn)行處理是有效管理控制小麥真菌毒素含量，確保小麥和成品面粉質(zhì)量合格的最直接可行的技術(shù)途徑。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主管部門及各類小麥種植、經(jīng)營主體，一旦發(fā)現(xiàn)真菌毒素超標(biāo)的小麥，須及時科學(xué)采集代表性樣品，進(jìn)行削減技術(shù)試驗性研究，確定最佳削減技術(shù)工藝。若經(jīng)削減處理，依舊不能滿足食用糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或者經(jīng)濟(jì)效益較差，則可考慮直接將超標(biāo)小麥轉(zhuǎn)為工業(yè)用糧或飼料用糧。

4.2 糧食企業(yè)可采用的小麥真菌毒素削減技術(shù)

（1）比重分選。受真菌毒素污染程度嚴(yán)重的小麥，其籽粒皺縮變小，表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，比重明顯小于正常籽粒?；谡婢舅匚廴镜男←溑c正常小麥之間的比重差異，采用比重分級機(jī)將真菌毒素含量高的小麥分離出去，以達(dá)到部分小麥真菌毒素含量合格。

（2）顏色分選。受真菌毒素污染嚴(yán)重的小麥，其顏色與正常小麥有明顯區(qū)別，根據(jù)它們顏色的差異,采用光電技術(shù)設(shè)備，如色選機(jī)可將真菌毒素含量高的小麥分離出去。

（3）粒徑篩選。感染真菌毒素的小麥，其籽粒皺縮變小，受真菌毒素污染程度嚴(yán)重的小麥，根據(jù)粒型大小，利用篩理設(shè)備可將顆粒較小或者破損小麥籽粒篩選出來。

（4）小麥制粉中研磨削減。小麥制粉最終實現(xiàn)小麥皮層與胚、胚乳分離，依據(jù)小麥籽粒中內(nèi)外層之間真菌毒素分布規(guī)律，即真菌毒素主要分布在小麥的皮層，且在胚乳中也是從外到內(nèi)呈遞減趨勢，所以采用現(xiàn)代制粉工藝，提高面粉加工精度，也可使成品面粉的真菌毒素含量控制到合格指標(biāo)范圍。

4.3 小麥真菌毒素物理削減技術(shù)規(guī)范流程圖設(shè)計

根據(jù)真菌毒素在小麥籽粒中的分布規(guī)律和感染后小麥的物理特性，在實際操作中可采用圖1 削減途徑。

圖1 小麥真菌毒素物理削減技術(shù)指導(dǎo)規(guī)范流程圖

5 建立小麥真菌毒素物理削減指導(dǎo)規(guī)范意義及推廣前景

5.1 小麥真菌毒素削減技術(shù)規(guī)范意義

（1）可以維護(hù)種植農(nóng)戶和糧食加工企業(yè)的利益。在糧食質(zhì)量監(jiān)管中，小麥或小麥粉真菌毒素超標(biāo)，對小麥種植農(nóng)戶和小麥制粉企業(yè)均可造成較大損失，通過建立削減規(guī)范可以降低農(nóng)戶種糧風(fēng)險，化解售糧矛盾，增加農(nóng)民收入。

（2）可以完善相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)范性文件的技術(shù)配套。江蘇省和泰州市分別于2018、2020 年先后在省、市層面出臺《江蘇省超標(biāo)糧食處置辦法》和《泰州市超標(biāo)糧食處置實施方案》，要求對超標(biāo)糧食進(jìn)行技術(shù)處理、妥善保藏利用，但沒有制定針對超標(biāo)糧食技術(shù)處理的技術(shù)規(guī)范。

（3）可以保障糧食食品安全。削減技術(shù)規(guī)范可有效指導(dǎo)真菌毒素超標(biāo)小麥的處理，有效降低小麥中真菌毒素，進(jìn)而防止不合格面制品流入食品領(lǐng)域。

5.2 小麥真菌毒素削減技術(shù)規(guī)范應(yīng)用推廣前景

五年來，泰州市糧油質(zhì)監(jiān)所在小麥真菌毒素和削減技術(shù)途徑方面做了大量的研究，并取得了初步成果。泰州市地處江蘇中部，且全市南北狹長，氣候和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上幾乎基本與江蘇省在南北地理分布一致。從全省來看，泰州市小麥真菌毒素削減技術(shù)規(guī)范應(yīng)用具有一定的代表性，研究成果可以在全省推廣。