不同商業(yè)批次花生的黃曲霉毒素水平模擬研究

陳尤佳 Panagiota H Tsatsos 張嘉玲 Haydu K Robert

（1瑪氏箭牌有限公司全球科學(xué)與技術(shù)部，北京 101407；2瑪氏箭牌有限公司全球科學(xué)與技術(shù)部，伊利諾伊 芝加哥 60642；3瑪氏箭牌糖果（中國）有限公司商務(wù)部，廣東 廣州 510623；4瑪氏箭牌有限公司全球質(zhì)量與食品安全部，伊利諾伊 芝加哥 60642）

中國花生產(chǎn)量多年穩(wěn)居世界第一［1-2］，2022/2023年度我國花生產(chǎn)量占全球總量的37%［3］，是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物［4-5］，其中，食用花生占35%～40%［6-8］。出口也是中國花生傳統(tǒng)貿(mào)易模式［9-10］，出口份額占全球30%以上［11-12］，主要集中在歐洲和亞洲［10］。日本每年從我國進(jìn)口花生約8 萬噸，對我國花生依存度達(dá)70%［13］。

面對食用花生產(chǎn)業(yè)和出口貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，黃曲霉毒素超標(biāo)導(dǎo)致批次退回的情況越來越需要被重視［14-16］。它不僅給企業(yè)帶來退回、銷毀的當(dāng)柜經(jīng)濟(jì)損失，還會因?yàn)橥▓?bào)影響企業(yè)當(dāng)年的出口資質(zhì)［14］。

黃曲霉毒素是在脅迫環(huán)境下由黃曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Aspergillusparasiticus）等產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物［17-19］，被世界衛(wèi)生組織列為I類致癌物［20］，包括黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2等，其中，黃曲霉毒素B1的毒性和致癌性最強(qiáng)［21-22］。黃曲霉毒素在植物生長、收獲、晾曬、儲存、運(yùn)輸時均可產(chǎn)生［15，19，23］，毒素的產(chǎn)生無法完全被避免［24-25］，并且很不均勻［15，26］。往往一小部分高含量黃曲霉毒素的花生就會導(dǎo)致整批花生黃曲霉毒素水平的升高［15］。

當(dāng)前，對商業(yè)花生批次的黃曲霉毒素水平定量是產(chǎn)業(yè)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)［14-15，26］，取樣是其中最重要的影響因素［27］。研究顯示，在花生批次黃曲霉毒素15 ng·g-1的水平下，取樣對最終商業(yè)批次定量的變異影響可達(dá)88.1%［27］。

各國法規(guī)對于取樣量有不同的規(guī)定。其中，（EU）No 178/2010［28］按照批次范圍梯度，規(guī)定了每個梯度下的增量取樣數(shù)目、合樣重量、實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目；GB 5009.22-2016《食品中黃曲霉毒素B 族和G 族的測定》［29］對于固體樣品，只要求采樣量需大于1 kg，沒有根據(jù)批次大小的增量取樣和實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目的規(guī)定。

聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）真菌毒素取樣模型是針對不同農(nóng)產(chǎn)品的各類真菌毒素的模擬取樣平臺（http：//tools.fstools.org/mycotoxins/）［30］。它建立在龐大的數(shù)據(jù)庫和科學(xué)原理之上，帶有詳細(xì)的參數(shù)解析和操作指導(dǎo)，使用快速、方便，已獲得廣泛認(rèn)可。

鑒于此，本研究應(yīng)用FAO 模型，對標(biāo)中國、日本黃曲霉毒素法規(guī)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目×樣品量×企業(yè)接受/拒絕限值多組合配比，模擬商業(yè)批次超出法規(guī)限值的接收/放行概率。旨在推薦不同業(yè)務(wù)情況下的取樣方案，既推動業(yè)內(nèi)科學(xué)地認(rèn)知商業(yè)批次的黃曲霉毒素水平，保證食品安全合規(guī)性，又保證取樣和檢測的資源投入平衡，為企業(yè)提供有力工具。

1 材料與方法

本研究選取FAO 的農(nóng)業(yè)品類真菌毒素取樣模擬模型作為研究工具。將脫殼整粒花生作為模擬介質(zhì)。默認(rèn)模擬的批次大小為10～30 t，即中國花生加工企業(yè)通常使用的一個商業(yè)批次大小。

表1 為模擬需要的參數(shù)選擇與設(shè)置。第一步：選擇“毒素與農(nóng)業(yè)品類”，此次模擬介質(zhì)為脫殼整粒花生，因此選擇“Aflatoxin，Peanuts，Shelled”。第二步：輸入和選擇“共同參數(shù)”，重點(diǎn)輸入法規(guī)限值。此次模擬中，擬模擬中國、日本兩個國家的法規(guī)限值。第三步：輸入“計(jì)劃特定參數(shù)”，即不同組合的實(shí)驗(yàn)室樣品量、實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目、接受/拒絕限值。

表1 模型參數(shù)、描述、允許區(qū)間和本研究模擬參數(shù)設(shè)置Table 1 Model parameters，descriptions，allowable ranges，and simulation parameter settings for this study

本次模擬中，每國法規(guī)限值的模擬，都設(shè)置了3～4個接受/拒絕限值（表1），以上來源于中國花生企業(yè)的幾個典型接受/拒絕限值，并加入了更低限值作為梯度設(shè)計(jì)。每個接受/拒絕限值模擬，都設(shè)置了5 和10 kg實(shí)驗(yàn)室樣品量（表1），其中5 kg 為中國花生工業(yè)界常規(guī)取樣量，10 kg 為對標(biāo)（EU）No 178/2010 后本次模擬批次大小需要的實(shí)驗(yàn)室樣品量，也代表磨樣設(shè)備的單次最大承載能力。每個實(shí)驗(yàn)室樣品量模擬，都設(shè)置了1、2 和3 個實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目（表1），每個實(shí)驗(yàn)室樣品會被檢測1 個黃曲霉毒素值。其中，1 個實(shí)驗(yàn)室樣品為中國花生工業(yè)界常規(guī)設(shè)置，2 個實(shí)驗(yàn)室樣品為（EU）No 178/2010 中本次模擬批次大小要求的實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)量，3 為加強(qiáng)方案。本研究的所有模擬組合見表2。

表2 本研究的所有模擬組合Table 2 All simulated combinations in this study

2 結(jié)果與分析

2.1 對標(biāo)中國法規(guī)的模擬

對標(biāo)中國法規(guī)模擬的24 個組合（表2），模擬結(jié)果以操作特性曲線（OC curve）的形式輸出（圖1）。每個接受/拒絕限值設(shè)置輸出6 組實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目×樣品量的模擬結(jié)果（圖1）。

接受/拒絕限值梯度的作用：接受/拒絕限值從20 ng·g-1以5 ng·g-1遞減的梯度逐漸加嚴(yán)，最低設(shè)置為5 ng·g-1，曲線展現(xiàn)的大于法規(guī)限值的批次接收可能性也在逐漸降低。這說明設(shè)置越低的接受/拒絕限值，對于法規(guī)符合性的信心度越高。

實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目的作用：實(shí)驗(yàn)室樣品量相同時，增加實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目，能明顯降低大于法規(guī)限值的批次接收可能性。從1增加到2的降低幅度更大。

實(shí)驗(yàn)室樣品量的作用：實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目相同時，增加實(shí)驗(yàn)室樣品量，能明顯降低大于法規(guī)限值的批次接收可能性。樣品量帶來的概率降低幅度低于數(shù)目帶來的概率降低幅度。

接受/拒絕限值為20 和15 ng·g-1時，最復(fù)雜的3×10 kg 的組合，大于法規(guī)限值的批次接收可能性最高能達(dá)到24%和13%（表3），不推薦作為合適的接受/拒絕限值。但是，在產(chǎn)季調(diào)查黃曲霉毒素風(fēng)險(xiǎn)高，原料水平普遍偏高時，可以通過3×10 kg 的取樣，將20～15 ng·g-1作為接受/拒絕限值，經(jīng)加工后，進(jìn)一步降低大于法規(guī)限值的批次接收的可能性，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆判序?yàn)證。

表3 超出法規(guī)限值批次的接收可能性（對標(biāo)中國法規(guī)）Table 3 Probability of accepting lot exceeding regulatory limits（benchmarking China regulatory limit）

接受/拒絕限值為10 ng·g-1時，通過3×5 kg 和3×10 kg 的組合，大于法規(guī)限值批次的接收/放行概率分別可以低至＜10.5%和＜4.8%（表3）。接受/拒絕限值為5 ng·g-1時，通過2×5 kg 的組合，大于法規(guī)限值批次的接收/放行概率可以低至＜10.2%；通過3×5 kg、2×10 kg和3×10 kg 的組合，大于法規(guī)限值批次的接收/放行概率均低至＜5%（表3）。由此可見，在常規(guī)產(chǎn)季/產(chǎn)地風(fēng)險(xiǎn)下，企業(yè)將接受/拒絕限值設(shè)置為5～10 ng·g-1，通過2～3 個實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目、5～10 kg 的實(shí)驗(yàn)室樣品量組合的取樣方案，能夠滿足批次的合規(guī)概率＞90%。

2.2 對標(biāo)日本法規(guī)的模擬

對標(biāo)日本法規(guī)模擬的18 個組合（表2），模擬結(jié)果同樣以操作特性曲線（OC curve）的形式輸出（圖2）。每個接受/拒絕限值設(shè)置輸出6 組實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目×樣品量的模擬結(jié)果（圖2）。對于接受/拒絕限值、實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目和樣品量的作用規(guī)律，與對標(biāo)中國法規(guī)展示的規(guī)律一致（圖1）。

圖2 對標(biāo)日本法規(guī)模擬Fig.2 The simulation benchmarking Japan regulatory limit

接受/拒絕限值為10 ng·g-1時（同日本法規(guī)限值），最復(fù)雜的3 個10 kg 實(shí)驗(yàn)室樣品組合，大于法規(guī)限值的批次接收可能性最高能達(dá)到27%（表4），即有1/4～1/3的概率會被認(rèn)為符合法規(guī)并得到接收/放行。由此可見，10 ng·g-1并不適合作為接受/拒絕限值。

表4 超出法規(guī)限值批次的接收可能性（對標(biāo)日本法規(guī)）Table 4 Probability of accepting lot exceeding regulatory limits（benchmarking Japan regulatory limit）

接受/拒絕限值為5 ng·g-1時，通過3×10 kg的組合，大于法規(guī)限值批次的接收/放行概率可以低至＜8.5%（表4）。在常規(guī)產(chǎn)季/產(chǎn)地風(fēng)險(xiǎn)下，企業(yè)采取此取樣方案，能夠滿足批次的合規(guī)性概率＞90%。

接受/拒絕限值為1 ng·g-1時，通過2×5 kg 的組合，大于法規(guī)限值批次的接收/放行概率可以低至＜8.6%（表4）；通過3×5 kg、2×10 kg和3×10 kg的組合，大于法規(guī)限值批次的接收/放行概率均低至＜5%（表4）。

2.3 變異分析

為展示檢測結(jié)果與批次真實(shí)值的偏差來源，本模擬進(jìn)行了變異源分析，主要包括取樣、樣品制備和分析。由表5可知，取樣為最大的變異源（81.1%～91.8%），樣品制備占6.7%～15.4%，分析為最小的變異來源（1.6%～3.5%）。上述結(jié)果進(jìn)一步表明，取樣是精確認(rèn)知批次黃曲霉毒素含量的關(guān)鍵。

表5 變異源和所占總變異比例Table 5 Source of variation and percentage of total variation

由表5可知，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室樣品量從5 kg增至10 kg，取樣帶來的方差降低一半，取樣所占總方差百分比也適當(dāng)降低。因此，實(shí)驗(yàn)室樣品量的增大可以降低取樣帶來的變異。法規(guī)限值輸入值從高到低，雖然總方差和各步驟方差均明顯下降，但是取樣帶來的變異比例卻逐漸增大。可見，隨著對標(biāo)法規(guī)的限值要求越來越低，取樣對最終結(jié)果的變異的影響越來越敏感。

3 討論

黃曲霉毒素在花生全產(chǎn)業(yè)鏈都可能生成，需要被控制、降低和管理，沒有一個步驟會針對黃曲霉毒素本身進(jìn)行消除［13］，而是通過物理、化學(xué)甚至生物等加工/管理措施，間接降低花生批次中黃曲霉毒素的水平［19］，并取決于加工前的批次整體水平、毒素分布、毒素侵染等。一般來說，企業(yè)較難通過加工措施量化黃曲霉毒素的降低范圍。因此，對加工商來說，基于產(chǎn)季的黃曲霉毒素風(fēng)險(xiǎn)評估，采購對黃曲霉毒素水平有高信心度的原料批次，加之規(guī)范化的加工、存儲和運(yùn)輸，才能對銷售花生批次的黃曲霉毒素水平有高信心度。科學(xué)取樣在提高采購信心和驗(yàn)證終產(chǎn)品的銷售信心方面都具有重要作用。

FAO真菌毒素取樣模型不僅可以很好地結(jié)合法規(guī)要求的取樣方法和數(shù)量，而且還加入了企業(yè)內(nèi)部接受/拒絕限值作為調(diào)節(jié)信心度的一個因子。該模型還能讓企業(yè)清晰獲知不同方案下合規(guī)的信心度，使企業(yè)能夠靈活地根據(jù)自身需求決定取樣方案，例如，當(dāng)前產(chǎn)季/產(chǎn)區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)、客戶和法規(guī)的要求、企業(yè)能夠承受的樣本量、檢測成本等，最終選擇、使用與法規(guī)等效或者更高信心度的方法。具體而言，此模型可以用作企業(yè)內(nèi)部黃曲霉毒素風(fēng)險(xiǎn)評估和管理的工具，典型應(yīng)用場景為采購驗(yàn)證、運(yùn)輸前或者出口前的內(nèi)部放行檢測。其對風(fēng)險(xiǎn)管理的價值尤其體現(xiàn)在黃曲霉毒素高風(fēng)險(xiǎn)或者風(fēng)險(xiǎn)不確定情況下，使用模型定義升級取樣方案和調(diào)整內(nèi)部接受/拒絕限值。例如，在黃曲霉毒素高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)季/產(chǎn)地，可采購的花生黃曲霉毒素水平偏高，企業(yè)可放寬接收限值，通過加大取樣量達(dá)到與常規(guī)接收限值相同的可接收信心度；面向新開發(fā)的供應(yīng)商/采購區(qū)域，企業(yè)可加大取樣量、增大接收信心度，從而降低采購的風(fēng)險(xiǎn)；企業(yè)遇到批次超標(biāo)預(yù)警時，可以臨時加強(qiáng)取樣、收緊接收新批次和放行已有批次的限值，從而增加銷售的信心，防止商業(yè)資質(zhì)受到影響。

本研究的模擬應(yīng)用了中國花生企業(yè)的典型批次、典型取樣量和幾個典型的接受/拒絕限值，加入了更低限值和更多的實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目，定義了模擬的梯度組合，直觀展示了不同取樣和內(nèi)標(biāo)方案帶來的法規(guī)符合性的信心度，可以直接被企業(yè)參考使用。由于出口日本因黃曲霉毒素超標(biāo)拒收的概率較高，并且連續(xù)超標(biāo)會影響到當(dāng)年出口資質(zhì)，1 ng·g-1可以被用于超標(biāo)預(yù)警后企業(yè)收緊接收/放行限值。對當(dāng)季黃曲霉毒素風(fēng)險(xiǎn)、批次變異、加工能力、供應(yīng)商等變量因子排查并改善穩(wěn)定后，可以恢復(fù)接收/放行限值。雖然本研究只針對整粒花生10～30 t 一個批次進(jìn)行了模擬，但是，對于脫皮半粒花生、花生醬和帶殼花生，也可以應(yīng)用此模型為企業(yè)制定取樣方案，并找到對應(yīng)的選項(xiàng)。

為了提高取樣的便捷性，建議企業(yè)配備適配麻袋和噸袋的取樣工具，適配加工線后端的自動取樣器，目前工業(yè)界均有選擇。另外，中國企業(yè)需要驗(yàn)證磨樣裝備對磨樣能力的勻質(zhì)性和重復(fù)性。國標(biāo)要求粒徑小于2 mm 孔徑試驗(yàn)篩［29］。Davis 等［31］發(fā)明的立式切刀機(jī)，能夠制備10 kg 樣品，并滿足比國標(biāo)要求更小的顆粒度。

綜合本研究的理論模擬、應(yīng)用性建議和可行性工具分析可知，對于花生批次黃曲霉毒素的水平定量，企業(yè)可以制定一套科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的可行性方案。

4 結(jié)論

本研究應(yīng)用FAO 農(nóng)業(yè)品類真菌毒素取樣模型對花生商業(yè)批次黃曲霉毒素水平進(jìn)行模擬，推薦了常規(guī)黃曲霉毒素風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)季/產(chǎn)地下，能夠滿足＞90%概率符合我國國標(biāo)和日本法規(guī)的取樣方案分別為：設(shè)置接受/拒絕限值為黃曲霉毒素B110～5 ng·g-1，實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目和樣品量分別為2～3個和5～10 kg；設(shè)置接受/拒絕限值為總量5 ng·g-1，實(shí)驗(yàn)室樣品數(shù)目和樣品量分別為3 個和10 kg。尤其推薦在以下3種高風(fēng)險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)不確定情景下應(yīng)用此模型制訂升級取樣方案，即黃曲霉毒素高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)季/產(chǎn)地采購、新開發(fā)的供應(yīng)商/采購區(qū)域、批次超標(biāo)預(yù)警時對新批次的放行，以增強(qiáng)采購/銷售信心和避免連續(xù)超標(biāo)。