面粉中呕吐毒素污染及相关降解研究

◎ 赵志龙，李春晓，牛亚飞，门建忠，王 娟

（1.河南亿德制粉工程技术有限公司，河南 郑州 450001；2.郑州新智信粮食工程科技有限公司，河南 郑州 450000；3.内蒙古恒丰粮油集团，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

呕吐毒素，又称脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON），属于单端孢霉烯族化合物中最重要的一种毒素，主要由禾谷镰刀菌、尖孢镰刀菌、串珠镰刀菌、拟枝孢镰刀菌、粉红镰刀菌和雪腐镰刀菌等镰刀菌产生，尤其是禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）和黄色镰刀菌（Fusarium culmorum）[1-2]。由于它可以引起猪的呕吐，故名呕吐毒素。当人摄入了被呕吐毒素污染的食物后，会导致厌食、呕吐、腹泻、发烧、站立不稳和反应迟钝等急性中毒症状，严重时损害造血系统造成死亡[3-5]。

1 小麦赤霉病流行现状

小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌等真菌引起的一种世界性小麦病害，多发生在气候温湿多雨的国家和地区（如亚洲、北美洲等），会造成小麦减产、品质劣变、籽粒毒素（呕吐毒素）污染[6]。

据报道，2016年夏季麦收季节，江苏、安徽、湖北等地连续阴雨，赤霉病发生情况严重，如江苏徐州预计减产20%，赤霉病严重，不完善粒预计在25%左右；湖北随县的不完善粒超标，赤霉病发生；苏南苏中的赤霉病发生、芽麦可达20%～30%。

2 食物链中的呕吐毒素及限量标准

2.1 食物链中的呕吐毒素

2.1.1 小麦制品中的呕吐毒素

呕吐毒素主要分布在小麦籽粒中的皮层部位，小麦经过初期加工后，毒素主要转移至麸皮中，因此麸皮成为小麦初加工产品中最易被呕吐毒素污染的基质；虽然面粉中呕吐毒素的含量低，但污染范围广。百奥明饲料公司对2012年市场中31份麸皮样品分析，发现其中呕吐毒素含量最高达5 777 μg/kg，平均含量为997 μg/kg。

王淞等[7]对我国山东、河北、吉林等10个地区小麦粉中呕吐毒素污染情况进行了调查，发现样品呕吐毒素检出率为30%，最高含量为862 μg/kg，未超过国家标准限量规定。

2.1.2 面条中的呕吐毒素

朱惠扬[8]对广州市农贸市场和超市中面粉及其加工食品进行采样检测。100份样品的结果检测：呕吐毒素总检出率为71%，平均含量为49.5 μg/kg；其中面条中呕吐毒素最高含量达920.1 μg/kg，存在较高膳食暴露风险。

2.2 小麦及其制品呕吐毒素限量标准

世界各国小麦及其制品的呕吐毒素限值规定如表1。

表1 世界各国小麦及其制品的呕吐毒素限值规定表

3 呕吐毒素的产生及其毒性与危害

3.1 呕吐毒素的产生

3.1.1 田间种植阶段毒素的产生

田间镰刀菌毒素的产生主要受气候条件的影响，包括温度、湿度、干旱、降水等，当小麦扬花抽穗期遇到湿冷天气，赤霉病就会流行，病穗率达5%～15%。

3.1.2 粮食收获阶段毒素的产生

谷物收割阶段温湿度对毒素含量有着较大影响。每年在我国小麦的收获季节，由于连续阴雨天气的影响，都会产生相当数量的脱氧雪腐镰刀菌烯醇超标小麦。

3.1.3 粮食储藏阶段毒素含量的变化

粮食储藏阶段的温湿度是产生毒素的主要原因，粮食储藏的温湿度适宜也促进了病菌在谷物上继续繁殖蔓延，加重谷物毒素污染。

3.2 呕吐毒素的毒性

3.2.1 呕吐毒素的一般毒性

呕吐毒素急性中毒症状一般表现为站立不稳、反应迟钝、嗜睡、食欲丧失、呕吐和腹泻等，慢性毒性则表现为肝脏、肾脏、胃肠道等脏器损伤、体重严重下降、免疫功能障碍和生殖功能障碍。呕吐是人和动物呕吐毒素中毒最主要的症状，其中猪的致吐作用最明显，为其他动物的100～200倍；致吐机理主要是呕吐毒素对黏膜以及神经系统的刺激作用。

3.2.2 呕吐毒素的免疫毒性和“三致”作用

呕吐毒素通过改变宿主抵抗力和体液细胞调解反应，改变血清IgA水平、细胞因子表达，引起淋巴组织的细胞凋亡。

当前，国内外对呕吐毒素致突变、致畸和致癌作用的研究结果并不一致，大多数研究结果表明该毒素具有胚胎毒性和致畸性，可能是一种潜在的致癌物质。1993年，国际癌症研究中心（IARC）认为“目前还没有充分的动物实验证据说明呕吐毒素具有致癌性”，因此将其归为第三组即“对人类不产生致癌性”。

3.3 呕吐毒素的危害

①对谷物的危害。造成谷物产量严重下降、品质下降、毒素污染。②对人和动物的危害。人误食含有呕吐毒素的食物后，常会引起四肢无力、头昏、发热、腹胀、腹泻和呕吐等症状；动物对呕吐毒素的敏感性：猪＞小鼠＞大鼠＞家禽≈反刍动物；雄性＞雌性；幼畜＞成年畜。

4 呕吐毒素消减技术与预防

4.1 物理消减法

4.1.1 谷物加工设备处理

①谷物清理。去杂去石、风选、色选、比重分选、漂洗与浸泡。②谷物加工。碱性溶液润麦、分层碾磨、制粉。③面制品加工。碱水和面、高温蒸煮、面包烘焙或煎炸。

4.1.2 电子束辐照

电子束辐照是利用电子加速器产生的低能或高能电子束射线对物质进行处理的方法。其作用方式有2种：①通过高能脉冲直接穿透对象，破坏活体生物细胞内DNA，如利用电子束射线杀灭谷物中的微生物或病虫。②利用发出的射线间接与水分子反应，产生H•、•OH等活性自由基，自由基再与对象发生化学反应。

4.1.3 热处理

加热处理是一种比较常见的杀菌脱毒方法，包括烘烤、油炸、过热蒸汽处理、挤压和微波处理等。Pronyk[9]采用过热蒸汽经过185 ℃处理6 min可使小麦中呕吐毒素含量降低52%；Samar等[10]的研究表明受真菌毒素污染的小麦面团在169、205和243 ℃3个温度下油炸后，呕吐毒素DON的含量分别降低28%、21%和20%，其降低的程度取决于油炸温度。

4.2 化学消减法

4.2.1 化学试剂

碳酸钠（Na2CO3）、碳酸氢钠（NaHCO3）、亚硫酸氢钠（NaHSO3）和焦亚硫酸钠（Na2S2O5）等化学试剂可以降解DON，使其结构发生变化；如NaHSO3和Na2S2O5可以将DON转化成毒性较低的磺化-DON。

谢茂昌等[11]对Na2CO3、NaHSO3、H2O2等化学试剂的呕吐毒素脱除效果进行了比较分析，结果发现，对麦粒的脱毒效果以0.1 mol/L的Na2CO3为最好，毒素去除率平均为83.9%；其次是1%的NaHSO3，毒素去除率平均为69.9%；4% H2O2的毒素去除率最低，平均为45.1%。

4.2.2 臭氧

臭氧可以氧化降解呕吐毒素，改变其分子结构，从而降低其毒性。臭氧首先在呕吐毒素结构中的C-9和C-10双键上加入3个氧原子，生成过氧化物，过氧化物不稳定，发生异构化生成五元环化合物，然后在Zn的作用下发生水解，五元环化合物的C-O键和O-O键断裂，最后在C-9和C-10位上分别形成醛基和羰基，分子的其他部分没有改变。

5 结论与展望

小麦赤霉病的发生和面粉中毒素的产生是不可避免的，但通过一些合理的措施可以将其降低到一定的范围内，比如在小麦育种生长和储存阶段赤霉病的预防；制粉过程各环节中控制毒素产生。此外，对于成品面粉中无法消减的毒素，检测手段又显得格外重要。但总的来说，过程控制永远应该是第一位的。面粉生产无法对小麦生长阶段有所干预，只有在验收原粮和制粉方面减少毒素的产生。新的检测手段研究方向可注重对面粉在线粉流毒素量的检测，实时监控，及时发现，迅速整改。