柔性刮擦機對小麥中真菌毒素的脫除效果研究

劉曉萌，王壽南，張 濤，張曉琳，申海云

（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；3.河南福榮達機械設備有限公司，河南商丘 476000）

真菌毒素是由絲狀真菌產生的一類有毒有害的次級代謝產物，廣泛存在于谷物及其副產物中。據聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）統計，全球每年約有25%農作物受到真菌毒素的污染，約有2%農作物因污染嚴重而失去營養和經濟價值[1]。小麥赤霉病是由禾谷鐮刀菌或串珠鐮刀菌等真菌引起的病害，在世界范圍內均有發生。我國的小麥赤霉病主要發生在長江中下游地區，但由于氣候復雜多變，在大西北、華北小麥產區也時有發生[2]。尤其在溫暖濕潤的氣候下，小麥從揚花期到蠟熟初期極易受到真菌的侵染[3]。赤霉病不但會造成小麥減產、降低籽粒品質和價值，還可能會污染真菌毒素，引起食品安全問題。脫氧雪腐鐮刀菌烯酮（Deoxynivalenol，DON），又名嘔吐毒素，是赤霉病小麥中廣泛存在的一類真菌毒素[4]。據報道稱，2020 年由于赤霉病的大肆流行，遭到封存的赤霉病小麥達280 萬t，約占小麥總產量的2%[5]。隨著主食精細化進程的推進，消費者對小麥粉及其制品的要求日漸提高。如何在生產環節有效控制小麥及其制品中真菌毒素污染，提高產品品質，已成為當今糧食加工領域研究的熱點。

研究表明，真菌毒素在小麥正常籽粒和不完善籽粒中均有可能存在，真菌毒素在不完善粒中的含量明顯高于正常籽粒，真菌毒素大部分是附著在小麥表面，籽粒外層真菌毒素含量高于內層[6-7]。傳統的清理設備只能清除一般雜質，無法高效清除小麥中真菌毒素的污染。小麥柔性刮擦機的工作原理是在不影響麩皮完整的情況下，利用一種能夠自動調整間隙和壓力的彈性合金刮刀對小麥表面進行柔性打擊、刮擦、磨削，以及與麥粒和篩網之間的摩擦，將小麥顆粒表面及腹溝的污物、麥毛、易碎外表皮等除去，在清理小麥時幾乎零破損且不傷及小麥糊粉層。本研究通過中試試驗，探究小麥經柔性刮擦機處理后真菌毒素的變化規律，研究柔性刮擦機對小麥中真菌毒素的消減作用，以期為真菌毒素污染小麥的加工提供參考，為保障小麥制品安全提供一定的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 原料

試驗選用3 批次真菌毒素污染程度不同的小麥，經篩選器進行初步清潔，編號樣品Ⅰ（低毒素污染水平）、樣品Ⅱ（中度污染水平）、樣品Ⅲ（高度污染水平）。

1.2 試驗試劑

嘔吐毒素固體標準品10 mg，購自青島普瑞邦生物工程有限公司；嘔吐毒素免疫親和柱：美國RomerLabs 公司；乙腈（色譜純）、甲醇（色譜純）：上海安譜公司；微孔過濾膜（13 mm，0.22 μm，PTFE）：北京迪科馬科技有限公司。

1.3 主要儀器設備

柔性刮擦機：河南福榮達機械設備有限公司；高效液相色譜儀（配二極管陣列檢測器SPD-M20A）：日本島津；低溫高速離心機：德國Eppendorf 公司；渦旋混合器：北京大龍興創實驗儀器（北京）股份公司；高頻數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

1.4 DON 的測定

按照GB 5009.111—2016 第二法免疫親和層析凈化高效液相色譜法測定，測定條件如下。流動相：甲醇+水=20+80；流速：1.0 mL·min-1；色譜柱：C18，150 mm×4.6 mm×5 μm；柱溫：40 ℃；進樣量：50 μL；檢測器：紫外檢測器，218 nm。

1.5 DON 脫除率計算

柔性刮擦機脫除真菌毒素的效果通過對小麥樣品中DON 的脫除率來表示，以脫除率r來定量描述，按照公式（1）計算脫除率。

式中：C0為小麥中DON 的起始污染水平，μg·kg-1；C1為經過柔性刮擦機處理后小麥中DON 的污染水平，μg·kg-1。

2 結果與分析

2.1 柔性刮擦機對低毒素污染水平小麥的脫毒效果研究

稱取約200 kg 小麥樣品Ⅰ，經過柔性刮擦機處理1 次后，多點隨機取樣（3 個平行樣品），測定處理前后DON 的含量變化。如表1 所示，小麥經過柔性刮擦機的柔性打擊、刮擦、磨削，其DON 含量明顯降低，脫除率高達69.2%。真菌毒素在小麥籽粒中含量由外到內逐步降低，可見通過柔性刮擦處理能夠減少小麥籽粒中真菌毒素的濃度。

表1 處理前后小麥樣品Ⅰ中DON 含量變化

2.2 柔性刮擦機對真菌毒素中度污染水平小麥的脫毒效果研究

稱取約100 kg 小麥樣品Ⅱ，經過柔性刮擦機處理1 次后，多點隨機取樣（3 個平行樣品），測定處理前后DON 的含量變化。如表2 所示，小麥經過柔性刮擦機的柔性打擊、刮擦、磨削，其DON 含量明顯降低，脫除率高達66.2%。說明對于中度污染的小麥，柔性刮擦機處理仍能夠減少小麥籽粒中真菌毒素的濃度。

表2 處理前后小麥樣品Ⅱ中DON 含量變化

2.3 柔性刮擦機對真菌毒素高度污染水平小麥的脫毒效果研究

稱取約200 kg 小麥樣品Ⅲ，經過柔性刮擦機處理1 次后，多點隨機取樣（3 個平行樣品），測定處理前后DON 的含量變化。如表3 所示，經過柔性刮擦機的柔性刮擦處理，其DON 含量稍有降低，脫除率僅為12.8%。說明對于高度污染的小麥，大部分真菌毒素可能分布于小麥的胚芽及糊粉層，僅對其籽粒表層進行柔性刮擦處理，不能有效去除其內部污染的真菌毒素。

表3 處理前后小麥樣品Ⅲ中DON 含量變化

3 結論與展望

致病真菌主要生長在谷物的外層，隨著感染程度變化，菌絲會逐漸侵入籽粒內部，產生的真菌毒素能夠擴散到胚乳及糊粉層中。真菌侵染程度不同，真菌毒素轉移至籽粒各個部位的比例也具有差異。研究表明，各部位嘔吐毒素的含量分布具有規律性，小麥中嘔吐毒素主要集中在皮層的外層，隨著侵染程度加重，由外向內，逐步深入[8-10]。清理過程會降低小麥中嘔吐毒素含量，小麥柔性刮擦機可以有效清除小麥表層及腹溝中的嘔吐毒素，目前已在國內300 多個小麥加工企業得到廣泛應用，對穩定面粉產品中真菌毒素指標起到很好的作用，且逐步被市場認同，推廣前景廣闊。由于真菌毒素分布不均勻，針對嘔吐毒素污染嚴重的小麥，在小麥加工過程中，可采用光譜智能分級分選設備，將污染籽粒剔除；再結合小麥柔性刮擦機處理，從而保證小麥制品的品質。