組合分選方法對減除小麥中DON毒素的效果探究

李 方 顧熟琴 盧大新 趙 玉

（北京農學院食品科學與工程學院農產品有害微生物及農殘安全檢測與控制北京市重點實驗室食品質量與安全北京實驗室，北京 102206）

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Dvoxynivalenol，DON）是由禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）分泌產生的有毒次級代謝產物，具有導致厭食、嘔吐的急性毒性和免疫、細胞、生殖毒性以及致癌性[1]。DON已被聯合國糧農組織和世界衛生組織（FAO／WHO）確定為最危險的自然發生的食品污染物之一，DON污染糧食的狀況在世界范圍內最為普遍[2-3]，它主要污染小麥、大麥、燕麥、玉米等谷類作物。

我國地處于潮濕的溫帶、亞熱帶（小麥赤霉病主要分布地區），是 DON污染較嚴重的國家之一[4]。蘇福榮等[5]報道，DON在小麥中含量較高。李鳳琴等[6]對2007～2008年中國谷物中DON毒素污染狀況的研究發現88% （169／192）的小麥樣品能檢出DON。赤霉病麥中毒已成為我國最主要的真菌性食物中毒之一，越來越引起人們的重視。

我國規定小麥和玉米中的DON限量標準為1 000 μg／kg[7]，與美國FDA對小麥制品中DON含量規定一致。人們對面粉的質量與安全的追求越來越高，如何去除小麥及其制品中的DON毒素成為當今越來越注重的食品安全重要課題。目前DON的脫毒方法主要包括物理方法（吸附、研磨、漂洗等）、化學方法（加氨、次氯酸，熱處理等）和生物方法（微生物吸附、酶降解等）[8]。

Clear等[9]發現通過剔除干癟、粒徑小和密度小的小麥顆粒可以剔除赤霉病顆粒，減少DON的含量。梁斌[10]研究了面粉加工工藝對小麥DON毒素的影響，小麥在入磨前，利用風力、篩理等方法將干癟、比重輕、易碎的赤霉病麥粒去除，可以除掉80%以上的毒素。陳飛[11]以小麥為研究對象，以加工鏈中各加工工藝為主線，研究了各加工工藝去除小麥中DON毒素的效果。

本研究從籽粒大小和千粒重方面探索小麥的籽粒特性與DON含量的關系，通過粒徑和比重分選方法對面粉原料用雜麥進行分選，分析不同千粒重小麥樣品的DON毒素含量，探究分選加工對去除小麥中DON毒素的效果，為更安全有效的去除小麥中DON毒素和建立合理的原料小麥分選方法提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

原料小麥：取自面粉加工廠的原料用雜麥。

1.2 主要儀器和試劑

LA-LS型風篩選試驗臺（粒徑分選）、L-K型重力選試驗臺（重力分選）：丹麥興百里利聯合谷物有限公司；微型高速萬能試樣粉碎機：北京中興偉業儀器有限公司；振蕩器IKA Vortex Genius3：德國IKA公司；Sigma 1-14小型高速離心機：美國Sigma公司；Bond ElutR Mycotoxin凈化柱：美國AgiLent公司；氮氣吹掃儀：杭州奧威儀器有限公司；Waters 2695高效液相色譜系統（Waters 2478紫外檢測器；C18柱）：美國Waters公司。

DON（標準品）：美國Sigma公司。

1.3 方法

1.3.1 小麥的分選方法

先進行粒徑分選，保證小麥籽粒的大小基本一致，再進行重力分選。

粒徑分選采用風篩選試驗臺，將原料小麥分選為粒徑 ＜2.2、2.2～2.4、2.4～2.6、2.6～2.8、2.8～3.0、3.0～3.2和＞3.2 mm以及風篩低密度雜物8部分。

重力分采用選重力選試驗臺，分別對2.2～2.4、2.4～2.6、2.6～2.8、2.8～3.0、3.0～3.2和 ＞3.2 mm粒徑區間的樣品進行重力分選，在分選口進行5等分取樣，5個分選口分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示。

1.3.2 毒素的檢測方法

應用超高液相色譜串聯質譜的方法進行測定[12]。樣品經84%（體積分數）乙腈-水溶液提取，提取液經多功能萃取柱Mycosep 226凈化，反相色譜分離，超高效液相色譜-串聯四級桿質譜檢測，多反應監測模式采集，外標法定量。

1.3.3 數據分析方法

所有測量以平均值±標準偏差（n＝3）表示，統計分析采用SPSS系統和Excel系統。

2 結果與分析

2.1 粒徑分選效果

粒徑分選將原料小麥分為8部分，其質量百分比如圖1所示。其中，粒徑在2.8～3.0 mm區間的籽粒最多，占總質量的28.95%，其次是3.0～3.2 mm區間的籽粒，占總質量的24.70%。粒徑＜2.2 mm的部分主要包括干癟的小顆粒、小碎石、麥皮和塵土，風篩雜主要包括混在麥粒中的秸稈、麥殼和籽粒較大但比重較輕并且有明顯霉變的顆粒，這2部分共占總質量的5.04%。

圖1 粒徑分選后各粒徑區間樣品所占質量百分比

在粒徑＜2.2 mm的樣品和風篩雜中，DON毒素的含量分別（517.60±0.62）和（5 390.04±10.65）μg／kg，原樣中 DON含量為（366.91±3.16）μg／kg，分別高于原樣41.07%和1 369.04%，風篩雜中DON毒素含量高于國家限量標準5倍多，粒徑＜2.2 mm的樣品和風篩雜均屬于不可食用部分，應將其去除，去除廢棄物后的小麥中DON含量為274.25μg／kg。

2.2 比重分選效果

2.2.1 比重分選后各樣品的千粒重和所占質量百分比

6個粒徑區間的樣品分別進行比重分選，得到30組樣品，其千粒重和質量百分比如表1所示。每個粒徑區間得到5組不同千粒重的樣品，從分選口Ⅰ到Ⅴ口，千粒重依次增大。

表1 各粒徑區間不同分選口樣品籽粒的千粒重和質量百分比

2.2.2 比重分選后各樣品的DON含量變化

原料小麥經粒徑和比重分選后，整批小麥中DON毒素重新分布。分選后各部分小麥樣品DON毒素含量和相對于原樣的變化如表2所示。由表2可知，在各粒徑區間，從分選口Ⅰ到Ⅴ，DON毒素的含量呈下降趨勢。Ⅰ口小麥的DON毒素含量要明顯高于其他分選口，在2.8～3.0 mm粒徑區間尤為明顯。

方差分析結果顯示，30個樣品的DON含量之間差異極顯著（F＝1 358.92，P＜0.001）。由表2可知，比重分選后各樣品中DON毒素的含量較原樣均有顯著變化。總體來說，2.4～2.6 mm區間樣品DON含量較其他區間低，Ⅰ口降低幅度最小，從分選口Ⅰ到Ⅴ，DON降低的幅度依次增大，Ⅰ分選口低于原樣15.28%，Ⅴ分選口低于原樣75.73%。粒徑＞3.2 mm區間內，DON含量較其他區間高，Ⅰ口和Ⅱ口分別高于原樣108.66%和23.91%，Ⅲ口和Ⅳ口較原樣降低幅度不大。在2.2～2.4、2.6～2.8、2.8～3.0和3.0～3.2 mm區間內，Ⅰ口DON含量均顯著高于原樣，Ⅱ口到Ⅴ口的DON毒素含量均低于原樣，且降低幅度依次增加。尤其是在2.8～3.0 mm區間和＞3.2 mm區間內，Ⅰ分選口的DON含量分別比原樣增加了161.02%和108.66%，而Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分選口均明顯低于原樣。

表2 分選后各樣品小麥籽粒中DON毒素含量（μg／kg）和變化

2.2.3 千粒重和DON毒素的相關性

在粒徑2.2～2.4、2.4～2.6、3.0～3.2和 ＞3.2 mm區間，樣品DON毒素含量與千粒重呈線性負相關，Pearson相關系數如表3所示，回歸方程分別為：y＝-192.97x＋5 196.1，y＝-131.02x＋4 152.1，y＝-175.92x＋8 593.1，y＝-162.82x＋8 695.3。

在粒徑2.6～2.8 mm和2.8～3.0 mm區間，樣品DON含量與千粒重呈冪函數負相關，回歸方程分別為 y＝2E＋45x-27.7，R2＝0.885 3和 y＝2E＋308x-403.5，R2＝0.900 6。

表3 不同粒徑區間小麥樣品DON含量和千粒重的Pearson相關系數

這進一步說明，DON毒素污染越嚴重的顆粒，其籽粒變癟、變輕的程度越高，千粒重就越小，DON含量和千粒重的線性負相關程度也越高，這一現象在較小顆粒區間和較大的顆粒區間表現更為明顯。

在粒徑2.6～2.8和2.8～3.0 mm區間，隨著小麥籽粒千粒重增加，DON含量隨之呈冪函數減少。在比重較輕的Ⅰ分選口，DON毒素的含量顯著高于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分選口，并且Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分選口的DON含量均在較小范圍內變化。粒徑在2.6～2.8和2.8～3.0 mm區間的小麥籽粒成熟度較高，籽粒結構致密，受感染程度較輕的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分選口的小麥籽粒不容易受到菌絲的進一步侵染，因而其DON含量較低且變化范圍較小。

禾谷鐮刀菌感染的小麥籽粒中，小麥中的DON主要集中在表皮[13]，真菌由表皮向內部侵染，不斷侵蝕小麥胚乳，使小麥中胚乳的含量不斷減少，小麥籽粒出現皺縮、干癟的現象，致使小麥籽粒不再飽滿，千粒重降低。

相同質量的小麥，在保證粒徑大小基本一致的情況下，千粒重越小的樣品，干癟不飽滿的顆粒越多，顆粒的相對表面積也越大，毒素含量也越高。因而，在各粒徑區間，Ⅰ分選口樣品的千粒重相對于其他分選口較低，DON毒素的含量也較高，在同一粒徑區間，隨著千粒重的增加，小麥受感染程度降低，因而DON毒素的含量相應降低。

2.3 分選去除小麥中DON毒素的效果

風力和粒徑分選，去除5.04%廢棄物后，對剩余94.96%不同粒徑區間的小麥進行比重分選，得到30份樣品的DON含量分布如圖2所示。其中6個樣品的DON含量高于原樣，分別是粒徑在2.2～2.4、2.6～2.8、2.8～3.0、3.0～3.2 mm區間的Ⅰ分選口和＞3.2 mm區間的Ⅰ、Ⅱ分選口，DON含量在（454.63±2.41）～（957.71±2.59）μg／kg之間，比原樣升高了23.91%～161.02%；其余24份樣品的DON含量均低于原樣，在（30.02±1.01）～（342.09±2.22）μg／kg之間。

圖2 各樣品DON毒素分布散點圖

將DON含量高于原樣的6份樣品除去，這部分共占進行比重分選小麥的7.99%，得到86.97%DON含量相對較低的小麥，比原樣減少6.76%～91.81%，分選后得到的樣品中 DON含量為131.03μg／kg，DON總量比原樣降低了68.94%。

3 結論

3.1 面粉原料用雜麥經粒徑分選和比重分選，小麥千粒重發生了變化，原樣中DON毒素重新分布。在同一粒徑區間，小麥DON含量與千粒重存在顯著的負相關：在 2.2～2.4、2.4～2.6、3.0～3.2和 ＞3.2 mm粒徑區間，小麥DON含量隨千粒重的增加呈線性函數減少；在2.6～2.8和2.8～3.0mm區間，小麥DON含量隨千粒重的增加呈冪函數減少。

3.2 分選后得到的86.97%小麥中DON總量低于原樣68.94%。此分選方法安全有效，可廣泛應用于實際生產中，前景廣闊，同時為進一步研究小麥的分選模型提供了一定的理論依據。

本研究中所用小麥原樣的DON毒素雖然并未超過國家限量標準，分選后各分選口的樣品毒素亦不超標，但廢棄物的毒素含量較高，且各分選后樣品的DON含量差異顯著，為保證小麥及小麥粉的品質，超標小麥和毒素含量較高的小麥不應混入制粉過程中，以免造成進一步污染。通過分選，降低了小麥中DON總量，減少了其進入面制品乃至食物鏈的含量。

本研究中的毒素分布規律值適合于DON毒素污染較輕的小麥原料，而重度污染導致毒素嚴重超標的小麥是否符合此規律還需要進一步研究。

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