玉米生產環節對飼料原料真菌毒素產生的影響途徑與對策

郭莊園，李 瑤，張翼飛，于 崧，吳庚錦，賈文寶，張亞鳳，陳 凱，郭鵬旭，李 淼，丁 寧

（黑龍江八一農墾大學農學院/黑龍江省現代農業栽培技術與作物種質改良重點實驗室，黑龍江大慶 163319）

近年來，隨著玉米種植面積的不斷增加，全世界范圍內玉米總產量和單位面積產量已穩居糧食作物之首，成為全球第一大糧食作物，在保障全球糧食安全方面做出了重大貢獻。我國是全球第二大玉米生產國和消費國，玉米總產量占全球玉米總產量的20%以上，僅次于美國。由于玉米籽粒含有豐富的蛋白質、脂肪、維生素、微量元素和纖維素等，具有開發高營養、高生物學功能食品的巨大潛力，可廣泛應用于飼料工業、食品工業，在國民經濟和農業生產中具有舉足輕重的作用（王利敏等，2018；劉笑然，2001）。目前，玉米種植上以生產籽粒用玉米為主，其中籽粒用玉米總產量的10%左右用于口糧，20%以上用于工業加工原料，68%用于飼料行業（趙久然和劉月娥，2016）。玉米在生產過程中容易發生霉菌污染，不僅會引起籽粒顏色、味道和營養成分發生變化，導致食用價值和飼用價值降低，更會產生黃曲霉毒素、伏馬毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、赤霉烯酮等多種真菌毒素，這些毒素通常具有致癌、致畸和致突變的作用，如周炳付和謝三星（1996）、羅自生等（2013）報道表明，畜禽飼喂黃曲霉毒素污染的飼料之后，會出現免疫功能下降、采食量減少、生長發育遲緩、繁殖能力減弱等癥狀；黃曲霉毒素在人體內吸收后對肝臟的損害最為明顯，可引發嘔吐、發熱、厭食等肝炎癥狀，小劑量攝入會導致慢性中毒，引發肝癌，一次性大劑量攝入會導致死亡（譚清華，2001）。金海濤等（2007）和王君等（2007）報道認為，由于具有神經毒性和致病性，攝入伏馬毒素后主要誘發馬大腦白質軟化、運動失調及豬肺水腫、肝臟損傷等危害，嚴重的將導致死亡；伏馬毒素還會引起兒童發育不良（Sydenham等，1990）。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇可引起動物嘔吐癥狀，雖然毒性較低，但普遍存在于小麥、大麥、燕麥、玉米等谷類作物中，極易引起中毒，對人類和動物均構成很大威脅；也有研究認為，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇具有免疫系統毒性和細胞毒性（孫秀蘭，2007），且人類大骨節病、克山病、食管癌等與脫氧雪腐鐮刀菌有關（程亮等，2012）。此外，大多數真菌毒素具有耐熱性，不易分解，可通過在畜禽體內富集而對人類健康構成間接威脅。全球每年大約有25%的糧食產品受到真菌毒素污染，其中，我國玉米黃曲霉污染率達80%左右，造成巨大經濟損失的同時，不利于我國優質糧食供應、畜牧業發展和國民健康。玉米籽粒生產過程中很多環節均可導致真菌毒素污染，其影響程度受真菌菌株的生長速率、產毒能力及環境條件顯著影響。為此，本文分別從田間病蟲害發生、收獲過程、運輸貯存等3方面進行綜述，并從玉米品種選育、栽培技術、儲運條件、檢測評價體系等角度針對玉米飼料原料真菌毒素污染發生問題進行對策解析，以期從玉米生產過程中高效控制真菌毒素發生，為提高我國玉米及其飼料制品質量、保障玉米產業可持續發展和人畜健康提供科學參考。

1 田間病蟲害發生

田間病蟲害的發生是真菌毒素產生的重要途徑之一。莖部和穗部是玉米螟主要危害部位，產生的蟲口在條件適宜情況下利于鐮孢菌種生長，誘發伏馬毒素污染；同時，玉米青蟲危害較重時，籽粒霉菌感染亦較嚴重（馮義志，2011）。玉米粗縮病是由玉米粗縮病毒（MRDV）引起的一種玉米病毒病，借昆蟲傳播，灰飛虱為主要傳毒昆蟲，屬持久性傳播（Richard，2003），是我國北方玉米種植區域流行的主要病害，在玉米整個生育期均可感染發病。瘤黑粉病是我國玉米種植區常見的真菌病害，由玉米黑粉菌侵染所致，主要危害玉米穗部。與此同時，禾谷鐮刀菌等致病真菌引起的赤霉病，可引起苗枯、穗腐、莖基腐、稈腐和穗腐，玉米從幼苗到抽穗都可以受害，其中影響最為嚴重的是穗腐；莖基腐、稈腐發生后玉米易倒折，進一步加重果穗霉變風險和產量損失。這些病害及其間接引起的霉變，可以產生多種真菌毒素，包括玉米赤霉烯酮、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等（樊平聲等，2010）。部分病原菌如鐮刀菌種，生命力頑強，特別是在收獲季冷暖交替時產毒能力更強（錢利純和尹兆正，2005）。由此可見，病蟲害發生不僅使玉米籽粒產量下降，同時受病菌侵染籽粒中的真菌毒素含量也將不同程度增加，危害畜禽和人類的健康。

2 收獲過程

近年來，隨著緊湊型玉米密植增產栽培技術的大面積應用，推動區域玉米生產大發展，但在灌漿期至成熟期，如遇多雨寡照的氣象條件，籽粒脫水速率減緩，穗上發芽、霉變粒等問題時有發生，極易引起伏馬毒素的產生（許漢英等，2003）。同時，收獲及堆積晾曬過程中影響真菌毒素產生的重要因素是環境條件，如溫度、相對濕度等。目前，我國玉米生產在收獲期，種植戶主要采用人工收獲和機械收穗兩種方式，收獲與晾曬過程所需要的操作時間均較長，增加真菌毒素污染玉米籽粒的風險性，且污染程度也因玉米品種而異（Costa等，2018）。加之許多玉米產區收獲時玉米籽粒含水率通常在30%～40%，晾曬過程中，農戶一般采取堆積形式，通常空間不夠大、散熱效果不佳，如在此條件下，晾曬持續時間越長，玉米發生霉變的概率越高，籽粒真菌毒素的產生量將越大。盡管我國少部分地區或生產單位，如黑龍江墾區及大型玉米專業種植合作社已推廣應用了機械化籽粒直收技術，但由于收獲時籽粒含水率偏高、籽粒破碎率大，也極易發生霉變，最終影響玉米食用和飼用品質。

3 運輸貯存過程

玉米籽粒胚部較大，約占全部籽粒體積的30%左右，占籽粒重量的8%～15%，親水性和吸濕性較強，酶系反應旺盛，具有較大的呼吸強度，籽粒霉變非常容易在運輸和貯存過程中發生（劉萼華等，2012）。此外，玉米籽粒種皮和外胚乳很薄，組織松散，且70%以上的籽粒脂肪含量存在于胚部，因此，胚部除了容易遭受病蟲的侵蝕外，有害微生物也非常適宜于胚部快速生長和繁殖，極易發生酸敗作用（陳銀基等，2013）。Ragai等（1954）研究表明，為了確保貯藏安全，谷物的含水率應≤14%，在自然或低溫干燥條件下進行貯藏，玉米籽粒含水率＞21%時容易引起籽粒霉變。王后苗和廖伯壽（2012）報道表明，溫度為25～30℃、相對濕度為80%～90%，是黃曲霉和寄生曲霉適宜的生長環境，其在籽粒含水率為17%左右時，最易生長繁殖并產生毒素。為此，運輸和貯存過程是黃曲霉毒素的高發期，如運輸和倉儲時間長、雨水滲漏、相對濕度大、倉儲量大通風不暢等都有可能促使產毒真菌生長繁殖。郭英（2018）選用3個玉米品種在不同水分條件下貯藏后，對黃曲霉毒素含量變化的研究發現，經過3個月儲藏試驗后，籽粒含水率在13.5%以下的樣品黃曲霉毒素B1產生速度較慢，而在水分含量達到14.3%以上時均超出了標準限量標準。

4 防控對策

總體來看，玉米制品原料的真菌毒素時有發生，主要在于玉米生產者及經營者對其發生規律及危害認識不足，生產風險性意識薄弱，鑒于此，應從以下幾個方面進行科學系統的宣傳與培訓，大力加強玉米防災減災及籽粒霉變防范意識，積極從生產源頭上控制玉米及其飼料制品真菌毒素的發生。

4.1 選育推廣抗病蟲新品種，采取措施及時預防病蟲害 通過選育推廣豐產、廣適、多抗玉米新品種是保障玉米及飼料制品質量安全的重要途徑。同時，玉米播種時結合種子處理技術，實施地下害蟲和土傳、種傳病害的防治，將有效抑制害蟲侵蝕和真菌侵染，促進高產群體構建和產量建成，提升玉米籽粒品質。在生長季全生育期做好玉米病蟲害動態監測，預防為主、綜合防治，生物防治為主，化學防治為輔（趙久然和劉月娥，2016），如通過釋放赤眼蜂、應用白僵菌等生物物理方法，結合噴霧機、飛機航化、無人機飛防等現代化先進手段，實現高效綠色防控。此外，為了避免病蟲害發生、抑制真菌毒素污染對玉米籽粒質量的不利影響，可依靠合理輪作、科學耕整地等技術措施對玉米生長條件進行改善。

4.2 精細化區域品種布局，推廣應用玉米籽粒高效脫水技術 由于不同熟期和脫水類型品種的適宜播種及收獲時間存在明顯差異，不同玉米產區應充分考慮品種特性，兼顧品種產量潛力和籽粒脫水特征，合理配置品種，做到早中晚熟品種優化組合，通過精細化品種布局，科學確定播期，確保收獲時籽粒含水率達最佳水平（張萬旭等，2018）。此外，應積極推廣應用促進玉米籽粒高效脫水的農藝措施，如基于不同生態區玉米生產發展實際，進一步調優玉米種植方式、種植密度、株行距、水肥管理等技術途徑，有效調控玉米生長發育及群體建成規律，加速玉米脫水進程，減少收獲作業時籽粒破碎度，降低籽粒霉變風險。

4.3 科學統籌收獲時期 通過科學確定收獲時期，優化作業流程，可通過降低玉米落穗率、倒伏率和籽粒破碎率，有效減少田間損失和籽粒霉變粒數量。在生理成熟以后進行田間站稈脫水是促進籽粒自然降水，控制籽粒真菌毒素發生風險的有效措施，條件允許的地區可實施冬收或翌年春收作業。延遲收獲期應注意有些品種的落穗率、倒伏率會隨站稈晾曬時間的延長而加重，且如遇連續高溫陰雨氣象條件，將增加籽粒霉變風險；當環境溫度低于10℃時，籽粒水分田間散失量很少，可忽略不計，因此，可根據所種植品種特點、田間氣象條件及下茬作物整地質量需求科學確定收獲期。也可以結合倒伏發生風險、田間實際籽粒含水率等來實施適時收獲作業。已有研究發現，當玉米籽粒含水率在26%～29%時，玉米自然落粒很少，僅為1%，而含水率低于25%時，自然落粒率將快速增加到10%左右（Piggott，2010）。玉米生產過程中也可依據籽粒生理成熟，用手推拉莖稈傾斜呈45°角或捏壓玉米基部第2、3節莖稈的方法，評價根系或莖稈質量。如果莖稈推拉45°角時發生莖稈折斷或倒伏，基部第2、3節莖稈捏壓時感覺松軟（可能是莖基腐病菌侵染所致），說明莖稈內部物理結構受損，力學強度明顯下降，將增加倒伏發生風險，當田間發生率達10%以上，應提前進行收獲作業（李少昆，2017）。

4.4 規范玉米籽粒晾曬、運輸及貯存過程 由于霉菌易于侵染機械損傷部位，機械損失發生后將加重真菌毒素對玉米籽粒的污染水平，在玉米生產的運輸、晾曬環節中應盡可能避免果穗或籽粒破損，且在玉米晾曬、運輸和貯存過程中，應保證環境清潔、通風，從而有效降低雜質的摻入和霉變現象發生，最終控制真菌毒素的污染。其次，嚴格控制玉米貯存時的籽粒含水率也是關鍵性措施，一般情況下，玉米貯存時的籽粒含水率必須小于14%。規模較大的玉米種植戶或經營者，應建設完善且適宜大量儲藏的設施結構類型，規模較小的農戶應依據生產規模酌情建設簡易、通風透氣良好的玉米穗臨時儲藏設施，確保“下隔地面通風、上防雨雪滲漏”（矯江等，2014）。同時應加快完善烘干脫水等社會化服務體系建設，在玉米烘干作業時，設備介質溫度應小于140℃，籽粒加熱烘干環境的溫度不宜大于50℃（劉玉華，2009），烘干溫度過高易產生玉米焦糊粒和爆腰現象。

4.5 加強玉米及飼料原料真菌毒素快速檢測手段和質量分級標準完善 鑒于真菌毒素具有極強的致病性，對人畜健康造成極大傷害，加強玉米籽粒生產源頭的監測是關鍵，在不斷提高快速、高效、高準確性檢測、識別技術手段研發的基礎上，通過制定科學有效的真菌毒素限量標準，將其作為糧食或飼料原料品質檢測與評價的重要指標，規范玉米籽粒質量分級標準，充分發揮“好糧好價、差糧差價”的市場引領機制。并積極建立完善的相關法律法規，實施嚴格限定與管控，杜絕真菌毒素污染超標玉米籽粒進入飼料生產和人類餐桌環節，確保人民群眾“舌尖上的安全”。