小麦DON成因分析及防控措施

张珂嘉 刘 琴

(1 南京中储粮粮油质监中心有限公司 211151) (2 南京财经大学食品工程学院 210023)

1 DON研究概述

1.1 研究意义

习近平总书记指出，粮食安全要“坚持数量质量并重”。随着国内消费结构的不断优化升级，居民膳食结构逐渐由数量温饱型向质量营养型转变，粮油质量安全是食品安全的重中之重，直接关系到人民群众身体健康，影响到老百姓的获得感、舒适感和幸福感。随着人们生活水平的不断提高，从“吃得饱”向“吃得好”“吃得放心”“吃得安全”和“吃得健康”转变。

目前，中国小麦产量、种植面积和库存量均为世界第一，早在2013年国家风险监测计划已将小麦和面粉中呕吐毒素含量检测列为重点。我国食品安全国家标准规定了小麦及制品中呕吐毒素的限量标准为1000 μg/kg，超过该标准的小麦，不得流入口粮市场，加工企业不能用于面粉生产。

1.2 DON概念及特性

呕吐毒素(vomitoxin)学名脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,以下简称DON),是由禾谷镰刀菌和黄色镰刀菌产生的次级代谢产物，属于B型单端孢霉烯族化合物。DON易溶于水、乙醇等溶剂，具有较强的耐酸性，碱性环境中毒性降低。有试验表明，DON具有较强的热抵抗力，121℃高压加热25 min仅有少量被破坏。

DON常出现在小麦赤霉病上，在适宜的气温和湿度等条件下繁殖并产毒，从小麦中DON生长部位来看，主要存在于外部果皮之中。国际癌症研究机构(IARC)已将DON列为三类致癌物之一。我国小麦赤霉病的流行区域较广，主要分布于长江中下游区域。小麦DON的产生与小麦赤霉病发病过程紧密相关，暖湿气候也是影响DON发生程度的主要因素。

DON毒素的主要作用机理是抑制粒状单核细胞增殖，具有明显的细胞毒性，表现为抑制蛋白质、DNA和RNA的合成。DON能够干扰免疫系统，表现为血液中免疫球蛋白数量的变化。人和动物摄取被DON污染了的小麦及其制品，易引起食欲下降、腹泻、呕吐、体重减轻、代谢紊乱、反应迟钝、流产、死胎等中毒症状，DON为一种严重的“三致”(致癌、致畸、致突变)毒素，严重时甚至可能损害造血系统而导致死亡[1]。

通过我们近两年大量的实验结果表明，不同生霉粒含量的小麦中DON含量虽然不同，但生霉粒百分比与DON含量并不一定成线性关系，即生霉粒百分比高的小麦DON含量不一定高，生霉粒百分比低的小麦DON含量不一定低。孙宝胜研究表明：DON与不完善粒之间存在正相关性，DON与赤霉病粒存在显著线性关系[2]。王慧芳等人研究海拉尔地区小麦麸中DON的含量明显高于皮粉和心粉，在皮层呈现明显的富集现象，含量由外层向内层呈递减趋势，但并不是严格的层层递减[3]。

1.3 DON的检测方法

DON国标检测方法包括：GB/T 23503-2009《食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的测定 免疫亲和层析净化高效液相色谱法》；DON行标检测方法LS/T 6113-2015《粮油检测 粮食中脱氧雪腐镰刀菌烯醇测定 快速定量法》；DON商检推荐行业标准SN/T 1571-2005《进出口粮谷中呕吐毒素检验方法 液相色谱法》。目前DON常用的检测方法主要有：高效液相色谱法、酶联免疫法和胶体金快检法。

表1 DON常用的检测方法

1.3.1 酶联免疫法 依据该方法开发出DON检测试剂盒，可以定量检测样品中DON的含量，但操作步骤较多，对检验人员的操作熟练程度及环境要求较高，准确度一般，但价格最低，灵敏度较高。

1.3.2 胶体金法 DON最简便的检测方法，检测不需配套仪器，样品处理简单，5 min～10 min就可以看到检测结果。可以根据G、T线，初步确定所测样本呕吐毒素含量，但检测结果往往误差较大，易产生假阳性和假阴性。

1.3.3 高效液相色谱法 高效液相色谱法(HPLC)是目前最成熟、也最常用的DON检测分析方法。高效液相色谱法可以有效避免样品检测假阳性反应，检测结果准确度较高等特点。但用时较长，检测成本、仪器维护成本较高。一般作为各级检测机构和中心库点检化验室的判定方法。

1.4 DON限量标准

目前，全世界37个国家针对食品或谷物中的DON有相关限量标准。按照谷物形态种类和加工用途分类进行了规定，如欧盟规定的DON限量范围为200 μg/kg～1750 μg/kg，美国1000 μg/kg，加拿大600 μg/kg～2000 μg/kg，日本1100 μg/kg等。2015年国际食品法典委员会首次颁布了DON限量标准，规定未加工的谷物中DON限量为2000 μg/kg，谷物制品中限量为1000 μg/kg，婴幼儿食品中限量为200 μg/kg。

我国的《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(GB 2761-2011)中规定了谷物及其制品中DON的限量为1000 μg/kg。根据最新发布的《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》(征求意见稿)中，对食品DON提出了新的限量建议，其中对原粮与成品粮分别制定DON限量指标。小麦中DON限量为2000 μg/kg；小麦粉中DON限量仍维持1000 μg/kg。这一限量建议基本与国际标准接轨。

2 DON的成因分析及防控措施

世界范围内小麦DON污染多发易发、相当广泛，主要原因是小麦在田间经常受到导致小麦赤霉病的禾谷镰刀菌等真菌污染，在适宜的温湿度条件下繁殖并产生毒素。当然，小麦及其制品在生长、收割、入库、储存、加工、运输、销售等诸多环节均有可能发生霉变从而产生DON。小麦DON遍布全国各地，其中以长江中下游一带发生相对较为严重。长江中下游地区冬小麦生长期在4～6月雨水较多，容易引起赤霉病的流行，不仅造成小麦减产，而且会造成小麦DON含量大幅增加。DON对动物和人类健康有重大危害，要严防超限量DON小麦及制品流入口粮市场和饲料市场。

2.1 小麦DON生长期产生及防控

小麦DON更多的产生于开花后至成熟期，并逐步在籽粒中累积。据资料显示：一般抽穗前与开花前小麦发病较少，而开花期、开花后的发病率显著增加，当小麦水分含量、湿度和温度较高时，可能产生大量的DON。

小麦是江苏省第二大粮食作物，仅次于水稻，产量250亿斤左右，是全国最大的弱筋小麦主产省份和稻麦轮作区，全国50%以上的优质弱筋小麦依赖于江苏。江苏小麦抽穗扬花期一般在4月中旬至5月上旬。小麦生长期尤其是抽穗、扬花、灌浆阶段是DON产生、发展的关键时期。小麦抽穗扬花期间若遇连续阴雨，赤霉病将很可能大流行。2012～2016年连续5年小麦赤霉病在江苏呈中等偏重流行。近3年情况来看，总体生长情况和品质质量相对较好。其中，2017年江苏小麦品质从容重、蛋白质到稳定时间等各项指标均好于往年，主要缘于当年良好的天气条件，尤其是灌浆乳熟到收获期未出现连阴雨天气；2018年，江苏局部地区遭受连续阴雨小麦质量较差，绝大部分地区小麦质量较好；2019年前期苗情一般，但4月开始小麦扬花、灌浆和收获期等各个关键生长阶段总体长势良好，加上农业部门措施有力、管控及时，未发生赤霉病的流行，所以今年江苏小麦产量高、品质优、质量好，经有关部门测算，最高单产达733 kg/亩，创历史最高水平。

小麦DON生长期的防控。小麦收获前DON的控制重点是利用赤霉病的综合治理技术，如药剂喷雾防治是小麦DON产生和累积控制的关键措施。需要注意的是，有研究表明，杀菌剂嘧菌酯虽然可以有效防治小麦赤霉病，但该类药剂有可能刺激DON毒素的产生与累积。实践证明，采取杀菌剂混用或交替使用各类药剂是较为有效的防控措施[4]。

2.2 严把小麦收购入库关

有效控制入库质量，就要未雨绸缪，做好产前调查，加强收购过程质量管控，采取措施，严把粮食入库质量关，确保“收好粮”。

首先要做好产前调查。近几年，我们一般从4月开始，调查小麦种植、生长、收获等情况，及时对病虫害防治、天气状况提前预警，进入成熟期，联合省统计局和调查总队对田间小麦开展实割实测，及时掌握质量状况。收购入库期间，通过烘干、清选、过程检测等把控入库质量。经过整晒或烘干控制好入库小麦水分；选用合适的真菌毒素快检设备加强入库粮食的检测频次，分级存储；发现有赤霉病粒，可通过比重筛等仪器做好粮食入库前的筛选，选出赤霉病粒，降低粮食中DON含量[5]。严格入库验收。在整仓收购完成后，可用高效液相色谱法测定呕吐毒素含量，作为入库验收的凭证。同时，建立处置机制，及时处理整仓验收DON超标的小麦。

2.3 探讨小麦DON储存期变化规律

在淮安库、镇江库、南京库、泰州库四个库中随机选取高大平房仓进行小麦样品(2018年产)的跟踪取样，取样时间点从2018年7月至2019年6月，每月取一次样(熏蒸期除外)。小麦样品的呕吐毒素含量采用HPLC法进行测定，图1为检测得到的DON液相色谱图，出峰时间为5.6 min。

以DON的浓度为横坐标，峰面积积分值为纵坐标，进行回归分析，得到的标准曲线见图2。

图1 DON液相色谱图

图2 DON的标准曲线

图3～图6分别为泰州库、淮安库、南京库和镇江库2018年产小麦储藏过程中DON含量的动态演变规律。整体上看，从2018年7月小麦进仓到2019年6月期间，所选试验仓内小麦DON含量随储藏时间延长呈上升趋势，其中DON含量在7月～10月比较稳定，这可能是由于这段时间为粮库熏蒸期，熏蒸中的磷化氢对产DON菌株禾谷镰刀菌的生长有一定的抑制作用。10月～12月DON含量有显著增加，一方面可能是由于熏蒸散气后药效减弱所致；另一方面，通风散气仓内温湿度有所回升，产DON菌类生物活性增强，易于繁殖代谢。12月至次年6月期间，DON含量又逐渐趋于稳定，可能是天气温度经历了一个大幅降低而后缓慢回升的过程，对应仓温下降使得微生物活性下降，进而代谢生成DON的水平大幅降低。

图3 泰州13号仓内小麦储藏过程中DON含量变化情况

a 1号仓

b 2号仓

a 24号仓

b 34号仓

图4可以看出，淮安1号仓2月取的下层样品DON含量相比1月显著增加，调查发现，该仓粮食下层边角取样点处于杂质聚集区，个别取样点略微发热、结露，温度、湿度高于平均仓温、仓湿，可能是温度、湿度原因使得DON含量显著增高，因而我们推断粮堆温度、湿度是影响仓内小麦DON含量变化的主要因素。而后库点人员及时对异常取样点通风散热，后面几个月该仓小麦的DON含量又趋于稳定。

a 4号仓

b 5号仓

2.4 加工销售环节DON的防控

由于小麦DON稳定的化学性质、较强的热抵抗力、耐压、耐酸性，在加工过程中很难被除去，一直成为面粉加工企业的难题。小麦粉的DON来源主要有两个方面：一是小麦生产加工面粉后DON未能除去的部分；二是小麦加工成面粉后自身存储不当引起的霉变产生DON[6]。研究发现，小麦制粉后DON含量显著降低，麸皮中DON含量显著升高。DON在小麦籽粒内外不同粉层之间存在差异，越往籽粒内层其DON含量越低。

严禁DON超标小麦流入口粮市场。对于超期储存或食品卫生指标不符合要求的库存小麦，在粮食销售出库时，必须按照食品安全标准及有关规定进行检验并出具检验报告，销售公示的粮食质量应当与检验报告相一致；检验报告随货同行；检验报告有效期为3个月，超过有效期的，应当重新检验并出具检验报告，严禁食品卫生指标超标的粮食流入口粮市场。

小麦的副产品麸皮作为饲料，如呕吐毒素超标对动物危害很大。DON对动物的毒性效应包括呕吐、不想进食、胃肠炎、腹泻和免疫抑制，严重的时候会导致这些动物丧失它们的生命[7]。

3 总结及防控建议

本文对小麦生产、收储及加工销售过程中的DON成因及其变化规律，重点研究小麦储存期间DON变化情况，选取长江中下游地区四个代表性粮库中的小麦进行跟踪采样，取样时间点从2018年7月至2019年6月，测定小麦样品的DON并分析储藏过程中DON含量的动态演变规律。得出初步结果：新小麦储藏期间，7月至10月小麦的DON含量相对稳定，10月至12月小麦的DON含量有显著性增长，次年1月至6月小麦的DON含量又趋于稳定，温湿度变化和熏蒸药剂的使用可能是影响这种演变规律的主要原因。磷化氢作为一种普遍的熏蒸剂，可能对产DON菌株的活性有一定的抑制作用，这一点还需要我们进行深入跟踪研究分析与论证。下面提几点建议：

3.1 研究推广抗菌能力强的品种，是小麦产量和品质质量稳定的保障

品种抗性理论上说是最为经济、最为有效的防治措施，利用基因工程技术培育抗赤霉病的小麦新品种，可以从源头上减少DON危害。

3.2 强化质量监督检测能力建设，是收好粮、储好粮、卖好粮的手段

加强质监体系建设，统一配置卫生项目检验仪器设备，加快质监骨干培养，所有收储库点应当具备相应指标检测能力，检验过程要实行扦样、检验分离和盲样检测，维护质量检测机构的独立性、客观性和权威性。

要严把粮食入库质量关，加强产前调查和收购过程管控，确保“收好粮”；开展质量验收工作，杜绝食品安全指标超标粮进入储备，做到“验好粮”；落实质量普查制度、提高科技储粮水平，实现“储好粮”；落实出库检验制度，依质论价、好粮好价，努力“卖好粮”。

3.3 完善质量追溯过程管控体系，是食品安全战略落地的根本性措施

加强“从田间到加工销售过程”的全产业质量控制，探索运用基于区块链技术的粮油质量安全可追溯的供应链体系。建立健全粮食入库、储存和出库检验记录制度，规范粮食质量档案，根据粮食质量档案和质量检验报告等线索追查粮食来源及流向，从而形成较为完善的粮食质量监测、追溯管控体系。同时，建立重大涉粮案件处置快速响应机制。