粮食全链条真菌毒素防控策略

刘晓萌，王寿南，张晓琳

（1.中粮营养健康研究院有限公司，北京市畜产品质量安全源头控制工程技术研究中心，营养健康与食品安全北京市重点实验室，北京 102209；2.南京财经大学 食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心，江苏南京 210023）

粮食安全不仅关系到人们的生存问题，也影响到我国在国际社会中的政治和经济发展。虽然我国粮食连年增产，但粮食需求仍然呈刚性增长态势，结构性矛盾依旧突出，能源资源和生态环境问题日益紧逼，粮食供求紧平衡的格局短时间内难以改变。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视节粮减损工作和粮食安全，树立了“谷物基本自给、口粮绝对安全”的新粮食安全观，粮食安全这根弦要始终紧绷，牢把粮食安全主动权，强调要采取一系列举措减少粮食损失浪费，从粮食生产的全产业链开源节流，确保我国粮食安全。

真菌毒素是威胁我国粮食安全和食品质量安全的主要危害因子，我国真菌毒素源头污染严重，据不完全统计，我国因真菌毒素污染损失的粮食达3 100 万t/年，约占粮食年总产量的6.2%，相当于近0.7 亿人一年的口粮。实现粮食真菌毒素污染的有效防控，安全合理利用粮食资源，是保障国家粮食安全、确保人们“舌尖上安全”的迫切需求。

1 粮食中常见的真菌毒素及其危害

真菌毒素是由丝状真菌在适宜温度和湿度等条件下产生的一类分子量小、具有毒害作用的次级代谢产物。目前已知的真菌毒素有400 余种，当前我国粮食中污染较广泛的真菌毒素主要有玉米赤霉烯酮（Zearalenone，ZEN）、黄曲霉毒素（Aflatoxins，AFs）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）和烟曲霉毒素（Fumonisin，FB）[1]。

黄曲霉毒素是毒性作用最大的一类真菌毒素，具有较强的致突变性、抑制免疫和致癌性，其作用的靶器官是肝脏。目前，已经发现了20 余种黄曲霉毒素衍生物，包括AFB1、AFB2、AFM1、AFM2、AFG1和AFP1等，其中AFB1毒性最强，其毒性是氰化钾的10 倍，砒霜的68 倍，被国际癌症研究机构（IARC）列为1 类致癌物（肯定致癌）[2]。玉米赤霉烯酮，又称F-2 毒素，是污染最为广泛的一种真菌毒素，具有类雌激素的作用，表现出生殖毒性、免疫毒性和肝脏毒性，同时还具有一定的致肿瘤毒性，被列为3 类致癌物[3]。脱氧雪腐镰刀菌烯醇，因其能够引起呕吐症状，故又称为呕吐毒素，其污染水平居真菌毒素之首。呕吐毒素的致毒作用主要表现为细胞毒性和免疫系统毒性，被列为3 类致癌物[4]。烟曲霉毒素，又称伏马毒素，广泛污染玉米及其制品。到目前为止，已鉴定的伏马毒素类似物有20 余种，其中伏马毒素B1的污染最为广泛且毒性最强，具有免疫毒性、神经毒性、器官毒性和胚胎毒性；此外，伏马毒素B1还会诱导人的细胞凋亡、食管癌和神经管缺陷等症状，已被列为2B 类致癌物（可能致癌物）[5]。

研究发现，不同的镰刀菌属可能会产生同一种真菌毒素，同一种镰刀菌属也可能产生多种真菌毒素。调查表明，粮食中真菌毒素联合污染现象比较普遍，这导致人类和动物可能暴露在多种真菌毒素下，而且不同真菌毒素间的协同、累积作用将会增强毒性效益[6]。同时，真菌毒素及其代谢物会在动物体内残留蓄积，通过食物链最终进入人体，危害人类健康，必须引起高度重视。

2 真菌毒素的来源

产毒真菌在自然界中分布广泛，存活于土壤、水、空气等不同环境中，能够通过雨水、空气、昆虫、鸟类、农用工具等途径进行传播。粮食农作物是真菌的良好宿主，在其种植、干燥储存，以及加工等环节均可能受到真菌侵染和真菌毒素污染[7]。

2.1 种植环节

真菌在田间传播，农作物在生长过程中，特别是当其受到机械损伤、昆虫/鸟的破坏时，极易受到真菌毒素的污染，真菌通过土壤和茎叶感染粮食作物。田间真菌最适生长温度为15 ～30 ℃，尤其在我国南方地区，地处亚热带，温暖潮湿天气更利于真菌生长、繁殖和产毒。另外，在农作物收获前，高温和干旱条件能促进感染真菌的生长及真菌毒素的产生[8]。在黄曲霉毒素产生菌的最适生长温度下，如果农作物受到干旱胁迫，其籽粒含水量下降至17%左右时，产毒真菌更易生长并合成真菌毒素。玉米和小麦在田间生长时期，尤其在开花时最易感染镰刀菌，镰刀属真菌会合成玉米赤霉烯酮或呕吐毒素，玉米和小麦常被这两种毒素污染。

2.2 收储环节

粮食收获后，部分籽粒上会携带真菌菌丝体或孢子。虽然烘干晾晒过程会破坏真菌菌丝体，但是其孢子抗逆性强，能够抵抗干燥、高温等不良环境，一旦萌发条件适宜，便可快速生长。我国粮食的主要干燥方式为自然晾干和机器烘干。自然晾干周期较长，若遇到阴雨天气，真菌易生长繁殖并产生真菌毒素。

我国粮食贮存期长，若储存不当，粮仓内湿热的空气流动会导致粮堆水分迁移，局部水分发生变化，产生自由水，产毒真菌在水分含量高于14%时会产生真菌毒素；而且，贮存过程中的虫害及物理破坏也会加剧真菌毒素的污染。

2.3 加工环节

在加工过程中，粮食可能会接触机械设备上的谷物残留物，陈旧的残留物往往会滋生产毒真菌，进而引入真菌毒素。同时，粮食粉碎、磨粉等过程导致温度局部过热，水分发生迁移，促进产毒真菌的生长繁殖，引发真菌毒素的产生。

3 粮食中真菌毒素污染的防控策略

真菌毒素污染具有连锁效应，起初产毒真菌在田间侵染，其后在收获、干燥和贮存过程逐步增加。因此，粮食中真菌毒素污染防控包括产前预防和产后消减的联合作用，从根本上减少因真菌毒素污染造成的粮食损失和浪费，需要在种植、仓储和加工等过程进行预防和控制。

3.1 粮食收获前田间防控

通过抑制产毒真菌生长繁殖或毒素生物合成的手段来控制真菌毒素，根据不同区域的风险情况，从选育抗性品种、田间管理、农药使用、收获管理等方面，针对性地采取防治措施，对真菌毒素田间污染全面防控，最大限度减少真菌侵染及其合成的毒素污染。①通过杂交育种和转基因技术培育抗真菌的农作物品种，提高其对环境的适应能力，从而降低真菌的侵染和真菌毒素的产生。我国通过育种技术已培育出抗禾谷镰刀菌的小麦品系，可种植于高污染风险地区[9-10]。②良好的田间管理可以有效降低粮食作物中真菌毒素的污染水平，通过耕作和轮作、灌溉和施肥、适当降低种植密度、增加通风等方式可以降低作物感染产毒真菌[11]。③使用杀真菌剂与杀虫剂等农药也是传统的防控真菌毒素污染的方法，使用经批准的杀真菌剂在扬花期前后进行喷洒，也可以减少粮食被真菌毒素污染的风险[12]。④通过调整种植和收获等关键时期，避免扬花期、收割期出现雨季而利于真菌的生长和产毒，减少天气因素对粮食中真菌毒素产生的影响。

3.2 粮食收获后仓储防控

储藏过程中，粮食水分湿度、环境温度和湿度是影响粮食中真菌毒素污染发生的重要因素。真菌的生长条件要求水分活度高于0.65，因此，收获的谷物必须经过干燥环节（通风干燥或热风干燥）将水分降至14.5%及以下[13]。选择具有控温且防雨功效的粮仓，确保粮仓相对湿度控制在70%，温度波动尽可能小。同时，为避免粮食储藏过程中真菌毒素发生变化，可以采用传感器定期检测粮仓内的温度、湿度和二氧化碳，加强粮仓污染防控。

灰尘、碎屑及干瘪的谷物籽粒中真菌毒素含量普遍较高，通过前期的清理和分选也能够有效减少粮食中真菌毒素污染。此外，颗粒受损、不完善籽粒会增加真菌毒素污染的风险，储藏过程中要确保粮食不受害虫及啮齿类动物的入侵，定期观察，必要时可使用适当剂量的生物农药或化学农药进行防治，也可采用氮气/二氧化碳气调储粮进行物理防治。

对于存在高污染风险的作物，收获后利用真菌毒素快速检测仪、近红外分析仪及微型光谱仪等设备尽快进行检测，将真菌毒素污染的粮食进行分离剔除，或分类储藏，避免引起真菌毒素污染大面积发生。

3.3 粮食加工环节防控及综合安全利用

由于真菌毒素是分布不均匀，在谷物加工过程中，利用光谱智能分级分选设备，将谷物分成不同等级，即食品级（真菌毒素污染水平符合国家标准）、饲料级（真菌毒素污染中等）和工业级（真菌毒素污染严重）。研究表明，真菌生长主要限于谷物的外层，但产生的真菌毒素能够扩散到胚乳中，可以通过柔性脱皮、提胚等工艺将籽粒中真菌毒素含量高的部分（种皮和胚乳）去除，经过处理后的部分直接加工成食品或饲料。

此外，研磨、浸提等工艺中，真菌毒素可能会发生降解或迁移。小麦经过制粉工艺，碾磨成面粉和麦麸后，大部分真菌毒素存在麦麸中；小麦经浸泡后，真菌毒素主要存在于可溶部分中，通过分离方式将其去除，不溶物用于生产谷朊粉和小麦淀粉等。玉米干磨能够去除种皮，产生玉米糁、胚乳和胚芽等部分，真菌毒素污染水平发生变化；玉米湿磨过程经过浸泡工艺，能够降低玉米粒中真菌毒素的含量，大约40%的初始含量进入浆水中。

为了减少损失和浪费，提高粮食的利用率，对于真菌毒素超标但污染水平低的玉米、小麦及其副产物，经过微生物固态发酵、生物酶解或物理吸附作用，降低真菌毒素的污染水平，使其符合饲料卫生标准，再将其加工成饲料；对于真菌毒素污染严重的玉米、小麦及其副产物，可以将其用于燃料乙醇的生产。

4 结语

真菌毒素污染是威胁我国粮食安全的重要因素之一。通过对农作物种植管理、收获储存和加工等各个环节进行控制，可最大限度地减少粮食中真菌毒素污染风险的发生（图1）。田间种植过程中，通过抗性品种选育结合田间管理，降低真菌毒素污染的发生；储存过程中，结合快速检测，进行分类储藏，避免混合储存导致污染范围扩大，同时加强粮库污染防控；加工过程中，结合真菌毒素的分布迁移规律，采用合理的加工工艺，减少由于加工不当引起的食品和饲料中真菌毒素污染。本文从田间到餐桌全链条进行真菌毒素污染防控，减少粮食污染损失，科学处理污染粮食，安全合理利用粮食资源，对于保障国家粮食安全，推进节粮减损工作实施具有重要意义。

图1 粮食全链条真菌毒素防控措施