糧食全鏈條真菌毒素防控策略

劉曉萌，王壽南，張曉琳

（1.中糧營養健康研究院有限公司，北京市畜產品質量安全源頭控制工程技術研究中心，營養健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209；2.南京財經大學 食品科學與工程學院/江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心，江蘇南京 210023）

糧食安全不僅關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濟發展。雖然我國糧食連年增產，但糧食需求仍然呈剛性增長態勢，結構性矛盾依舊突出，能源資源和生態環境問題日益緊逼，糧食供求緊平衡的格局短時間內難以改變。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視節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，強調要采取一系列舉措減少糧食損失浪費，從糧食生產的全產業鏈開源節流，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量安全的主要危害因子，我國真菌毒素源頭污染嚴重，據不完全統計，我國因真菌毒素污染損失的糧食達3 100 萬t/年，約占糧食年總產量的6.2%，相當于近0.7 億人一年的口糧。實現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生的一類分子量小、具有毒害作用的次級代謝產物。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，FB）[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，已經發現了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（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為細胞毒性和免疫系統毒性，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、神經毒性、器官毒性和胚胎毒性；此外，伏馬毒素B1還會誘導人的細胞凋亡、食管癌和神經管缺陷等癥狀，已被列為2B 類致癌物（可能致癌物）[5]。

研究發現，不同的鐮刀菌屬可能會產生同一種真菌毒素，同一種鐮刀菌屬也可能產生多種真菌毒素。調查表明，糧食中真菌毒素聯合污染現象比較普遍，這導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

產毒真菌在自然界中分布廣泛，存活于土壤、水、空氣等不同環境中，能夠通過雨水、空氣、昆蟲、鳥類、農用工具等途徑進行傳播。糧食農作物是真菌的良好宿主，在其種植、干燥儲存，以及加工等環節均可能受到真菌侵染和真菌毒素污染[7]。

2.1 種植環節

真菌在田間傳播，農作物在生長過程中，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，地處亞熱帶，溫暖潮濕天氣更利于真菌生長、繁殖和產毒。另外，在農作物收獲前，高溫和干旱條件能促進感染真菌的生長及真菌毒素的產生[8]。在黃曲霉毒素產生菌的最適生長溫度下，如果農作物受到干旱脅迫，其籽粒含水量下降至17%左右時，產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 收儲環節

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、高溫等不良環境，一旦萌發條件適宜，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生真菌毒素。

我國糧食貯存期長，若儲存不當，糧倉內濕熱的空氣流動會導致糧堆水分遷移，局部水分發生變化，產生自由水，產毒真菌在水分含量高于14%時會產生真菌毒素；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 加工環節

在加工過程中，糧食可能會接觸機械設備上的谷物殘留物，陳舊的殘留物往往會滋生產毒真菌，進而引入真菌毒素。同時，糧食粉碎、磨粉等過程導致溫度局部過熱，水分發生遷移，促進產毒真菌的生長繁殖，引發真菌毒素的產生。

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，起初產毒真菌在田間侵染，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前預防和產后消減的聯合作用，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防和控制。

3.1 糧食收獲前田間防控

通過抑制產毒真菌生長繁殖或毒素生物合成的手段來控制真菌毒素，根據不同區域的風險情況，從選育抗性品種、田間管理、農藥使用、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通過雜交育種和轉基因技術培育抗真菌的農作物品種，提高其對環境的適應能力，從而降低真菌的侵染和真菌毒素的產生。我國通過育種技術已培育出抗禾谷鐮刀菌的小麥品系，可種植于高污染風險地區[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、增加通風等方式可以降低作物感染產毒真菌[11]。③使用殺真菌劑與殺蟲劑等農藥也是傳統的防控真菌毒素污染的方法，使用經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險[12]。④通過調整種植和收獲等關鍵時期，避免揚花期、收割期出現雨季而利于真菌的生長和產毒，減少天氣因素對糧食中真菌毒素產生的影響。

3.2 糧食收獲后倉儲防控

儲藏過程中，糧食水分濕度、環境溫度和濕度是影響糧食中真菌毒素污染發生的重要因素。真菌的生長條件要求水分活度高于0.65，因此，收獲的谷物必須經過干燥環節（通風干燥或熱風干燥）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生變化，可以采用傳感器定期檢測糧倉內的溫度、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藥或化學農藥進行防治，也可采用氮氣/二氧化碳氣調儲糧進行物理防治。

對于存在高污染風險的作物，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生。

3.3 糧食加工環節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，真菌毒素可能會發生降解或遷移。小麥經過制粉工藝，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，不溶物用于生產谷朊粉和小麥淀粉等。玉米干磨能夠去除種皮，產生玉米糝、胚乳和胚芽等部分，真菌毒素污染水平發生變化；玉米濕磨過程經過浸泡工藝，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、小麥及其副產物，經過微生物固態發酵、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、小麥及其副產物，可以將其用于燃料乙醇的生產。

4 結語

真菌毒素污染是威脅我國糧食安全的重要因素之一。通過對農作物種植管理、收獲儲存和加工等各個環節進行控制，可最大限度地減少糧食中真菌毒素污染風險的發生（圖1）。田間種植過程中，通過抗性品種選育結合田間管理，降低真菌毒素污染的發生；儲存過程中，結合快速檢測，進行分類儲藏，避免混合儲存導致污染范圍擴大，同時加強糧庫污染防控；加工過程中，結合真菌毒素的分布遷移規律，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