玉米生产环节对饲料原料真菌毒素产生的影响途径与对策

郭庄园，李 瑶，张翼飞，于 崧，吴庚锦，贾文宝，张亚凤，陈 凯，郭鹏旭，李 淼，丁 宁

（黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，黑龙江大庆 163319）

近年来，随着玉米种植面积的不断增加，全世界范围内玉米总产量和单位面积产量已稳居粮食作物之首，成为全球第一大粮食作物，在保障全球粮食安全方面做出了重大贡献。我国是全球第二大玉米生产国和消费国，玉米总产量占全球玉米总产量的20%以上，仅次于美国。由于玉米籽粒含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、微量元素和纤维素等，具有开发高营养、高生物学功能食品的巨大潜力，可广泛应用于饲料工业、食品工业，在国民经济和农业生产中具有举足轻重的作用（王利敏等，2018；刘笑然，2001）。目前，玉米种植上以生产籽粒用玉米为主，其中籽粒用玉米总产量的10%左右用于口粮，20%以上用于工业加工原料，68%用于饲料行业（赵久然和刘月娥，2016）。玉米在生产过程中容易发生霉菌污染，不仅会引起籽粒颜色、味道和营养成分发生变化，导致食用价值和饲用价值降低，更会产生黄曲霉毒素、伏马毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、赤霉烯酮等多种真菌毒素，这些毒素通常具有致癌、致畸和致突变的作用，如周炳付和谢三星（1996）、罗自生等（2013）报道表明，畜禽饲喂黄曲霉毒素污染的饲料之后，会出现免疫功能下降、采食量减少、生长发育迟缓、繁殖能力减弱等症状；黄曲霉毒素在人体内吸收后对肝脏的损害最为明显，可引发呕吐、发热、厌食等肝炎症状，小剂量摄入会导致慢性中毒，引发肝癌，一次性大剂量摄入会导致死亡（谭清华，2001）。金海涛等（2007）和王君等（2007）报道认为，由于具有神经毒性和致病性，摄入伏马毒素后主要诱发马大脑白质软化、运动失调及猪肺水肿、肝脏损伤等危害，严重的将导致死亡；伏马毒素还会引起儿童发育不良（Sydenham等，1990）。脱氧雪腐镰刀菌烯醇可引起动物呕吐症状，虽然毒性较低，但普遍存在于小麦、大麦、燕麦、玉米等谷类作物中，极易引起中毒，对人类和动物均构成很大威胁；也有研究认为，脱氧雪腐镰刀菌烯醇具有免疫系统毒性和细胞毒性（孙秀兰，2007），且人类大骨节病、克山病、食管癌等与脱氧雪腐镰刀菌有关（程亮等，2012）。此外，大多数真菌毒素具有耐热性，不易分解，可通过在畜禽体内富集而对人类健康构成间接威胁。全球每年大约有25%的粮食产品受到真菌毒素污染，其中，我国玉米黄曲霉污染率达80%左右，造成巨大经济损失的同时，不利于我国优质粮食供应、畜牧业发展和国民健康。玉米籽粒生产过程中很多环节均可导致真菌毒素污染，其影响程度受真菌菌株的生长速率、产毒能力及环境条件显著影响。为此，本文分别从田间病虫害发生、收获过程、运输贮存等3方面进行综述，并从玉米品种选育、栽培技术、储运条件、检测评价体系等角度针对玉米饲料原料真菌毒素污染发生问题进行对策解析，以期从玉米生产过程中高效控制真菌毒素发生，为提高我国玉米及其饲料制品质量、保障玉米产业可持续发展和人畜健康提供科学参考。

1 田间病虫害发生

田间病虫害的发生是真菌毒素产生的重要途径之一。茎部和穗部是玉米螟主要危害部位，产生的虫口在条件适宜情况下利于镰孢菌种生长，诱发伏马毒素污染；同时，玉米青虫危害较重时，籽粒霉菌感染亦较严重（冯义志，2011）。玉米粗缩病是由玉米粗缩病毒（MRDV）引起的一种玉米病毒病，借昆虫传播，灰飞虱为主要传毒昆虫，属持久性传播（Richard，2003），是我国北方玉米种植区域流行的主要病害，在玉米整个生育期均可感染发病。瘤黑粉病是我国玉米种植区常见的真菌病害，由玉米黑粉菌侵染所致，主要危害玉米穗部。与此同时，禾谷镰刀菌等致病真菌引起的赤霉病，可引起苗枯、穗腐、茎基腐、秆腐和穗腐，玉米从幼苗到抽穗都可以受害，其中影响最为严重的是穗腐；茎基腐、秆腐发生后玉米易倒折，进一步加重果穗霉变风险和产量损失。这些病害及其间接引起的霉变，可以产生多种真菌毒素，包括玉米赤霉烯酮、脱氧雪腐镰刀菌烯醇等（樊平声等，2010）。部分病原菌如镰刀菌种，生命力顽强，特别是在收获季冷暖交替时产毒能力更强（钱利纯和尹兆正，2005）。由此可见，病虫害发生不仅使玉米籽粒产量下降，同时受病菌侵染籽粒中的真菌毒素含量也将不同程度增加，危害畜禽和人类的健康。

2 收获过程

近年来，随着紧凑型玉米密植增产栽培技术的大面积应用，推动区域玉米生产大发展，但在灌浆期至成熟期，如遇多雨寡照的气象条件，籽粒脱水速率减缓，穗上发芽、霉变粒等问题时有发生，极易引起伏马毒素的产生（许汉英等，2003）。同时，收获及堆积晾晒过程中影响真菌毒素产生的重要因素是环境条件，如温度、相对湿度等。目前，我国玉米生产在收获期，种植户主要采用人工收获和机械收穗两种方式，收获与晾晒过程所需要的操作时间均较长，增加真菌毒素污染玉米籽粒的风险性，且污染程度也因玉米品种而异（Costa等，2018）。加之许多玉米产区收获时玉米籽粒含水率通常在30%～40%，晾晒过程中，农户一般采取堆积形式，通常空间不够大、散热效果不佳，如在此条件下，晾晒持续时间越长，玉米发生霉变的概率越高，籽粒真菌毒素的产生量将越大。尽管我国少部分地区或生产单位，如黑龙江垦区及大型玉米专业种植合作社已推广应用了机械化籽粒直收技术，但由于收获时籽粒含水率偏高、籽粒破碎率大，也极易发生霉变，最终影响玉米食用和饲用品质。

3 运输贮存过程

玉米籽粒胚部较大，约占全部籽粒体积的30%左右，占籽粒重量的8%～15%，亲水性和吸湿性较强，酶系反应旺盛，具有较大的呼吸强度，籽粒霉变非常容易在运输和贮存过程中发生（刘萼华等，2012）。此外，玉米籽粒种皮和外胚乳很薄，组织松散，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虫的侵蚀外，有害微生物也非常适宜于胚部快速生长和繁殖，极易发生酸败作用（陈银基等，2013）。Ragai等（1954）研究表明，为了确保贮藏安全，谷物的含水率应≤14%，在自然或低温干燥条件下进行贮藏，玉米籽粒含水率＞21%时容易引起籽粒霉变。王后苗和廖伯寿（2012）报道表明，温度为25～30℃、相对湿度为80%～90%，是黄曲霉和寄生曲霉适宜的生长环境，其在籽粒含水率为17%左右时，最易生长繁殖并产生毒素。为此，运输和贮存过程是黄曲霉毒素的高发期，如运输和仓储时间长、雨水渗漏、相对湿度大、仓储量大通风不畅等都有可能促使产毒真菌生长繁殖。郭英（2018）选用3个玉米品种在不同水分条件下贮藏后，对黄曲霉毒素含量变化的研究发现，经过3个月储藏试验后，籽粒含水率在13.5%以下的样品黄曲霉毒素B1产生速度较慢，而在水分含量达到14.3%以上时均超出了标准限量标准。

4 防控对策

总体来看，玉米制品原料的真菌毒素时有发生，主要在于玉米生产者及经营者对其发生规律及危害认识不足，生产风险性意识薄弱，鉴于此，应从以下几个方面进行科学系统的宣传与培训，大力加强玉米防灾减灾及籽粒霉变防范意识，积极从生产源头上控制玉米及其饲料制品真菌毒素的发生。

4.1 选育推广抗病虫新品种，采取措施及时预防病虫害 通过选育推广丰产、广适、多抗玉米新品种是保障玉米及饲料制品质量安全的重要途径。同时，玉米播种时结合种子处理技术，实施地下害虫和土传、种传病害的防治，将有效抑制害虫侵蚀和真菌侵染，促进高产群体构建和产量建成，提升玉米籽粒品质。在生长季全生育期做好玉米病虫害动态监测，预防为主、综合防治，生物防治为主，化学防治为辅（赵久然和刘月娥，2016），如通过释放赤眼蜂、应用白僵菌等生物物理方法，结合喷雾机、飞机航化、无人机飞防等现代化先进手段，实现高效绿色防控。此外，为了避免病虫害发生、抑制真菌毒素污染对玉米籽粒质量的不利影响，可依靠合理轮作、科学耕整地等技术措施对玉米生长条件进行改善。

4.2 精细化区域品种布局，推广应用玉米籽粒高效脱水技术 由于不同熟期和脱水类型品种的适宜播种及收获时间存在明显差异，不同玉米产区应充分考虑品种特性，兼顾品种产量潜力和籽粒脱水特征，合理配置品种，做到早中晚熟品种优化组合，通过精细化品种布局，科学确定播期，确保收获时籽粒含水率达最佳水平（张万旭等，2018）。此外，应积极推广应用促进玉米籽粒高效脱水的农艺措施，如基于不同生态区玉米生产发展实际，进一步调优玉米种植方式、种植密度、株行距、水肥管理等技术途径，有效调控玉米生长发育及群体建成规律，加速玉米脱水进程，减少收获作业时籽粒破碎度，降低籽粒霉变风险。

4.3 科学统筹收获时期 通过科学确定收获时期，优化作业流程，可通过降低玉米落穗率、倒伏率和籽粒破碎率，有效减少田间损失和籽粒霉变粒数量。在生理成熟以后进行田间站秆脱水是促进籽粒自然降水，控制籽粒真菌毒素发生风险的有效措施，条件允许的地区可实施冬收或翌年春收作业。延迟收获期应注意有些品种的落穗率、倒伏率会随站秆晾晒时间的延长而加重，且如遇连续高温阴雨气象条件，将增加籽粒霉变风险；当环境温度低于10℃时，籽粒水分田间散失量很少，可忽略不计，因此，可根据所种植品种特点、田间气象条件及下茬作物整地质量需求科学确定收获期。也可以结合倒伏发生风险、田间实际籽粒含水率等来实施适时收获作业。已有研究发现，当玉米籽粒含水率在26%～29%时，玉米自然落粒很少，仅为1%，而含水率低于25%时，自然落粒率将快速增加到10%左右（Piggott，2010）。玉米生产过程中也可依据籽粒生理成熟，用手推拉茎秆倾斜呈45°角或捏压玉米基部第2、3节茎秆的方法，评价根系或茎秆质量。如果茎秆推拉45°角时发生茎秆折断或倒伏，基部第2、3节茎秆捏压时感觉松软（可能是茎基腐病菌侵染所致），说明茎秆内部物理结构受损，力学强度明显下降，将增加倒伏发生风险，当田间发生率达10%以上，应提前进行收获作业（李少昆，2017）。

4.4 规范玉米籽粒晾晒、运输及贮存过程 由于霉菌易于侵染机械损伤部位，机械损失发生后将加重真菌毒素对玉米籽粒的污染水平，在玉米生产的运输、晾晒环节中应尽可能避免果穗或籽粒破损，且在玉米晾晒、运输和贮存过程中，应保证环境清洁、通风，从而有效降低杂质的掺入和霉变现象发生，最终控制真菌毒素的污染。其次，严格控制玉米贮存时的籽粒含水率也是关键性措施，一般情况下，玉米贮存时的籽粒含水率必须小于14%。规模较大的玉米种植户或经营者，应建设完善且适宜大量储藏的设施结构类型，规模较小的农户应依据生产规模酌情建设简易、通风透气良好的玉米穗临时储藏设施，确保“下隔地面通风、上防雨雪渗漏”（矫江等，2014）。同时应加快完善烘干脱水等社会化服务体系建设，在玉米烘干作业时，设备介质温度应小于140℃，籽粒加热烘干环境的温度不宜大于50℃（刘玉华，2009），烘干温度过高易产生玉米焦糊粒和爆腰现象。

4.5 加强玉米及饲料原料真菌毒素快速检测手段和质量分级标准完善 鉴于真菌毒素具有极强的致病性，对人畜健康造成极大伤害，加强玉米籽粒生产源头的监测是关键，在不断提高快速、高效、高准确性检测、识别技术手段研发的基础上，通过制定科学有效的真菌毒素限量标准，将其作为粮食或饲料原料品质检测与评价的重要指标，规范玉米籽粒质量分级标准，充分发挥“好粮好价、差粮差价”的市场引领机制。并积极建立完善的相关法律法规，实施严格限定与管控，杜绝真菌毒素污染超标玉米籽粒进入饲料生产和人类餐桌环节，确保人民群众“舌尖上的安全”。