组合分选方法对减除小麦中DON毒素的效果探究

李 方 顾熟琴 卢大新 赵 玉

（北京农学院食品科学与工程学院农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室食品质量与安全北京实验室，北京 102206）

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Dvoxynivalenol，DON）是由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）分泌产生的有毒次级代谢产物，具有导致厌食、呕吐的急性毒性和免疫、细胞、生殖毒性以及致癌性[1]。DON已被联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO／WHO）确定为最危险的自然发生的食品污染物之一，DON污染粮食的状况在世界范围内最为普遍[2-3]，它主要污染小麦、大麦、燕麦、玉米等谷类作物。

我国地处于潮湿的温带、亚热带（小麦赤霉病主要分布地区），是 DON污染较严重的国家之一[4]。苏福荣等[5]报道，DON在小麦中含量较高。李凤琴等[6]对2007～2008年中国谷物中DON毒素污染状况的研究发现88% （169／192）的小麦样品能检出DON。赤霉病麦中毒已成为我国最主要的真菌性食物中毒之一，越来越引起人们的重视。

我国规定小麦和玉米中的DON限量标准为1 000 μg／kg[7]，与美国FDA对小麦制品中DON含量规定一致。人们对面粉的质量与安全的追求越来越高，如何去除小麦及其制品中的DON毒素成为当今越来越注重的食品安全重要课题。目前DON的脱毒方法主要包括物理方法（吸附、研磨、漂洗等）、化学方法（加氨、次氯酸，热处理等）和生物方法（微生物吸附、酶降解等）[8]。

Clear等[9]发现通过剔除干瘪、粒径小和密度小的小麦颗粒可以剔除赤霉病颗粒，减少DON的含量。梁斌[10]研究了面粉加工工艺对小麦DON毒素的影响，小麦在入磨前，利用风力、筛理等方法将干瘪、比重轻、易碎的赤霉病麦粒去除，可以除掉80%以上的毒素。陈飞[11]以小麦为研究对象，以加工链中各加工工艺为主线，研究了各加工工艺去除小麦中DON毒素的效果。

本研究从籽粒大小和千粒重方面探索小麦的籽粒特性与DON含量的关系，通过粒径和比重分选方法对面粉原料用杂麦进行分选，分析不同千粒重小麦样品的DON毒素含量，探究分选加工对去除小麦中DON毒素的效果，为更安全有效的去除小麦中DON毒素和建立合理的原料小麦分选方法提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

原料小麦：取自面粉加工厂的原料用杂麦。

1.2 主要仪器和试剂

LA-LS型风筛选试验台（粒径分选）、L-K型重力选试验台（重力分选）：丹麦兴百里利联合谷物有限公司；微型高速万能试样粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司；振荡器IKA Vortex Genius3：德国IKA公司；Sigma 1-14小型高速离心机：美国Sigma公司；Bond ElutR Mycotoxin净化柱：美国AgiLent公司；氮气吹扫仪：杭州奥威仪器有限公司；Waters 2695高效液相色谱系统（Waters 2478紫外检测器；C18柱）：美国Waters公司。

DON（标准品）：美国Sigma公司。

1.3 方法

1.3.1 小麦的分选方法

先进行粒径分选，保证小麦籽粒的大小基本一致，再进行重力分选。

粒径分选采用风筛选试验台，将原料小麦分选为粒径 ＜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以及风筛低密度杂物8部分。

重力分采用选重力选试验台，分别对2.2～2.4、2.4～2.6、2.6～2.8、2.8～3.0、3.0～3.2和 ＞3.2 mm粒径区间的样品进行重力分选，在分选口进行5等分取样，5个分选口分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示。

1.3.2 毒素的检测方法

应用超高液相色谱串联质谱的方法进行测定[12]。样品经84%（体积分数）乙腈-水溶液提取，提取液经多功能萃取柱Mycosep 226净化，反相色谱分离，超高效液相色谱-串联四级杆质谱检测，多反应监测模式采集，外标法定量。

1.3.3 数据分析方法

所有测量以平均值±标准偏差（n＝3）表示，统计分析采用SPSS系统和Excel系统。

2 结果与分析

2.1 粒径分选效果

粒径分选将原料小麦分为8部分，其质量百分比如图1所示。其中，粒径在2.8～3.0 mm区间的籽粒最多，占总质量的28.95%，其次是3.0～3.2 mm区间的籽粒，占总质量的24.70%。粒径＜2.2 mm的部分主要包括干瘪的小颗粒、小碎石、麦皮和尘土，风筛杂主要包括混在麦粒中的秸秆、麦壳和籽粒较大但比重较轻并且有明显霉变的颗粒，这2部分共占总质量的5.04%。

图1 粒径分选后各粒径区间样品所占质量百分比

在粒径＜2.2 mm的样品和风筛杂中，DON毒素的含量分别（517.60±0.62）和（5 390.04±10.65）μg／kg，原样中 DON含量为（366.91±3.16）μg／kg，分别高于原样41.07%和1 369.04%，风筛杂中DON毒素含量高于国家限量标准5倍多，粒径＜2.2 mm的样品和风筛杂均属于不可食用部分，应将其去除，去除废弃物后的小麦中DON含量为274.25μg／kg。

2.2 比重分选效果

2.2.1 比重分选后各样品的千粒重和所占质量百分比

6个粒径区间的样品分别进行比重分选，得到30组样品，其千粒重和质量百分比如表1所示。每个粒径区间得到5组不同千粒重的样品，从分选口Ⅰ到Ⅴ口，千粒重依次增大。

表1 各粒径区间不同分选口样品籽粒的千粒重和质量百分比

2.2.2 比重分选后各样品的DON含量变化

原料小麦经粒径和比重分选后，整批小麦中DON毒素重新分布。分选后各部分小麦样品DON毒素含量和相对于原样的变化如表2所示。由表2可知，在各粒径区间，从分选口Ⅰ到Ⅴ，DON毒素的含量呈下降趋势。Ⅰ口小麦的DON毒素含量要明显高于其他分选口，在2.8～3.0 mm粒径区间尤为明显。

方差分析结果显示，30个样品的DON含量之间差异极显著（F＝1 358.92，P＜0.001）。由表2可知，比重分选后各样品中DON毒素的含量较原样均有显著变化。总体来说，2.4～2.6 mm区间样品DON含量较其他区间低，Ⅰ口降低幅度最小，从分选口Ⅰ到Ⅴ，DON降低的幅度依次增大，Ⅰ分选口低于原样15.28%，Ⅴ分选口低于原样75.73%。粒径＞3.2 mm区间内，DON含量较其他区间高，Ⅰ口和Ⅱ口分别高于原样108.66%和23.91%，Ⅲ口和Ⅳ口较原样降低幅度不大。在2.2～2.4、2.6～2.8、2.8～3.0和3.0～3.2 mm区间内，Ⅰ口DON含量均显著高于原样，Ⅱ口到Ⅴ口的DON毒素含量均低于原样，且降低幅度依次增加。尤其是在2.8～3.0 mm区间和＞3.2 mm区间内，Ⅰ分选口的DON含量分别比原样增加了161.02%和108.66%，而Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分选口均明显低于原样。

表2 分选后各样品小麦籽粒中DON毒素含量（μg／kg）和变化

2.2.3 千粒重和DON毒素的相关性

在粒径2.2～2.4、2.4～2.6、3.0～3.2和 ＞3.2 mm区间，样品DON毒素含量与千粒重呈线性负相关，Pearson相关系数如表3所示，回归方程分别为：y＝-192.97x＋5 196.1，y＝-131.02x＋4 152.1，y＝-175.92x＋8 593.1，y＝-162.82x＋8 695.3。

在粒径2.6～2.8 mm和2.8～3.0 mm区间，样品DON含量与千粒重呈幂函数负相关，回归方程分别为 y＝2E＋45x-27.7，R2＝0.885 3和 y＝2E＋308x-403.5，R2＝0.900 6。

表3 不同粒径区间小麦样品DON含量和千粒重的Pearson相关系数

这进一步说明，DON毒素污染越严重的颗粒，其籽粒变瘪、变轻的程度越高，千粒重就越小，DON含量和千粒重的线性负相关程度也越高，这一现象在较小颗粒区间和较大的颗粒区间表现更为明显。

在粒径2.6～2.8和2.8～3.0 mm区间，随着小麦籽粒千粒重增加，DON含量随之呈幂函数减少。在比重较轻的Ⅰ分选口，DON毒素的含量显著高于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分选口，并且Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分选口的DON含量均在较小范围内变化。粒径在2.6～2.8和2.8～3.0 mm区间的小麦籽粒成熟度较高，籽粒结构致密，受感染程度较轻的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分选口的小麦籽粒不容易受到菌丝的进一步侵染，因而其DON含量较低且变化范围较小。

禾谷镰刀菌感染的小麦籽粒中，小麦中的DON主要集中在表皮[13]，真菌由表皮向内部侵染，不断侵蚀小麦胚乳，使小麦中胚乳的含量不断减少，小麦籽粒出现皱缩、干瘪的现象，致使小麦籽粒不再饱满，千粒重降低。

相同质量的小麦，在保证粒径大小基本一致的情况下，千粒重越小的样品，干瘪不饱满的颗粒越多，颗粒的相对表面积也越大，毒素含量也越高。因而，在各粒径区间，Ⅰ分选口样品的千粒重相对于其他分选口较低，DON毒素的含量也较高，在同一粒径区间，随着千粒重的增加，小麦受感染程度降低，因而DON毒素的含量相应降低。

2.3 分选去除小麦中DON毒素的效果

风力和粒径分选，去除5.04%废弃物后，对剩余94.96%不同粒径区间的小麦进行比重分选，得到30份样品的DON含量分布如图2所示。其中6个样品的DON含量高于原样，分别是粒径在2.2～2.4、2.6～2.8、2.8～3.0、3.0～3.2 mm区间的Ⅰ分选口和＞3.2 mm区间的Ⅰ、Ⅱ分选口，DON含量在（454.63±2.41）～（957.71±2.59）μg／kg之间，比原样升高了23.91%～161.02%；其余24份样品的DON含量均低于原样，在（30.02±1.01）～（342.09±2.22）μg／kg之间。

图2 各样品DON毒素分布散点图

将DON含量高于原样的6份样品除去，这部分共占进行比重分选小麦的7.99%，得到86.97%DON含量相对较低的小麦，比原样减少6.76%～91.81%，分选后得到的样品中 DON含量为131.03μg／kg，DON总量比原样降低了68.94%。

3 结论

3.1 面粉原料用杂麦经粒径分选和比重分选，小麦千粒重发生了变化，原样中DON毒素重新分布。在同一粒径区间，小麦DON含量与千粒重存在显著的负相关：在 2.2～2.4、2.4～2.6、3.0～3.2和 ＞3.2 mm粒径区间，小麦DON含量随千粒重的增加呈线性函数减少；在2.6～2.8和2.8～3.0mm区间，小麦DON含量随千粒重的增加呈幂函数减少。

3.2 分选后得到的86.97%小麦中DON总量低于原样68.94%。此分选方法安全有效，可广泛应用于实际生产中，前景广阔，同时为进一步研究小麦的分选模型提供了一定的理论依据。

本研究中所用小麦原样的DON毒素虽然并未超过国家限量标准，分选后各分选口的样品毒素亦不超标，但废弃物的毒素含量较高，且各分选后样品的DON含量差异显著，为保证小麦及小麦粉的品质，超标小麦和毒素含量较高的小麦不应混入制粉过程中，以免造成进一步污染。通过分选，降低了小麦中DON总量，减少了其进入面制品乃至食物链的含量。

本研究中的毒素分布规律值适合于DON毒素污染较轻的小麦原料，而重度污染导致毒素严重超标的小麦是否符合此规律还需要进一步研究。

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