柔性刮擦机对小麦中真菌毒素的脱除效果研究

刘晓萌，王寿南，张 涛，张晓琳，申海云

（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；3.河南福荣达机械设备有限公司，河南商丘 476000）

真菌毒素是由丝状真菌产生的一类有毒有害的次级代谢产物，广泛存在于谷物及其副产物中。据联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）统计，全球每年约有25%农作物受到真菌毒素的污染，约有2%农作物因污染严重而失去营养和经济价值[1]。小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌或串珠镰刀菌等真菌引起的病害，在世界范围内均有发生。我国的小麦赤霉病主要发生在长江中下游地区，但由于气候复杂多变，在大西北、华北小麦产区也时有发生[2]。尤其在温暖湿润的气候下，小麦从扬花期到蜡熟初期极易受到真菌的侵染[3]。赤霉病不但会造成小麦减产、降低籽粒品质和价值，还可能会污染真菌毒素，引起食品安全问题。脱氧雪腐镰刀菌烯酮（Deoxynivalenol，DON），又名呕吐毒素，是赤霉病小麦中广泛存在的一类真菌毒素[4]。据报道称，2020 年由于赤霉病的大肆流行，遭到封存的赤霉病小麦达280 万t，约占小麦总产量的2%[5]。随着主食精细化进程的推进，消费者对小麦粉及其制品的要求日渐提高。如何在生产环节有效控制小麦及其制品中真菌毒素污染，提高产品品质，已成为当今粮食加工领域研究的热点。

研究表明，真菌毒素在小麦正常籽粒和不完善籽粒中均有可能存在，真菌毒素在不完善粒中的含量明显高于正常籽粒，真菌毒素大部分是附着在小麦表面，籽粒外层真菌毒素含量高于内层[6-7]。传统的清理设备只能清除一般杂质，无法高效清除小麦中真菌毒素的污染。小麦柔性刮擦机的工作原理是在不影响麸皮完整的情况下，利用一种能够自动调整间隙和压力的弹性合金刮刀对小麦表面进行柔性打击、刮擦、磨削，以及与麦粒和筛网之间的摩擦，将小麦颗粒表面及腹沟的污物、麦毛、易碎外表皮等除去，在清理小麦时几乎零破损且不伤及小麦糊粉层。本研究通过中试试验，探究小麦经柔性刮擦机处理后真菌毒素的变化规律，研究柔性刮擦机对小麦中真菌毒素的消减作用，以期为真菌毒素污染小麦的加工提供参考，为保障小麦制品安全提供一定的技术支撑。

1 材料与方法

1.1 原料

试验选用3 批次真菌毒素污染程度不同的小麦，经筛选器进行初步清洁，编号样品Ⅰ（低毒素污染水平）、样品Ⅱ（中度污染水平）、样品Ⅲ（高度污染水平）。

1.2 试验试剂

呕吐毒素固体标准品10 mg，购自青岛普瑞邦生物工程有限公司；呕吐毒素免疫亲和柱：美国RomerLabs 公司；乙腈（色谱纯）、甲醇（色谱纯）：上海安谱公司；微孔过滤膜（13 mm，0.22 µm，PTFE）：北京迪科马科技有限公司。

1.3 主要仪器设备

柔性刮擦机：河南福荣达机械设备有限公司；高效液相色谱仪（配二极管阵列检测器SPD-M20A）：日本岛津；低温高速离心机：德国Eppendorf 公司；涡旋混合器：北京大龙兴创实验仪器（北京）股份公司；高频数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司。

1.4 DON 的测定

按照GB 5009.111—2016 第二法免疫亲和层析净化高效液相色谱法测定，测定条件如下。流动相：甲醇+水=20+80；流速：1.0 mL·min-1；色谱柱：C18，150 mm×4.6 mm×5 μm；柱温：40 ℃；进样量：50 μL；检测器：紫外检测器，218 nm。

1.5 DON 脱除率计算

柔性刮擦机脱除真菌毒素的效果通过对小麦样品中DON 的脱除率来表示，以脱除率r来定量描述，按照公式（1）计算脱除率。

式中：C0为小麦中DON 的起始污染水平，µg·kg-1；C1为经过柔性刮擦机处理后小麦中DON 的污染水平，µg·kg-1。

2 结果与分析

2.1 柔性刮擦机对低毒素污染水平小麦的脱毒效果研究

称取约200 kg 小麦样品Ⅰ，经过柔性刮擦机处理1 次后，多点随机取样（3 个平行样品），测定处理前后DON 的含量变化。如表1 所示，小麦经过柔性刮擦机的柔性打击、刮擦、磨削，其DON 含量明显降低，脱除率高达69.2%。真菌毒素在小麦籽粒中含量由外到内逐步降低，可见通过柔性刮擦处理能够减少小麦籽粒中真菌毒素的浓度。

表1 处理前后小麦样品Ⅰ中DON 含量变化

2.2 柔性刮擦机对真菌毒素中度污染水平小麦的脱毒效果研究

称取约100 kg 小麦样品Ⅱ，经过柔性刮擦机处理1 次后，多点随机取样（3 个平行样品），测定处理前后DON 的含量变化。如表2 所示，小麦经过柔性刮擦机的柔性打击、刮擦、磨削，其DON 含量明显降低，脱除率高达66.2%。说明对于中度污染的小麦，柔性刮擦机处理仍能够减少小麦籽粒中真菌毒素的浓度。

表2 处理前后小麦样品Ⅱ中DON 含量变化

2.3 柔性刮擦机对真菌毒素高度污染水平小麦的脱毒效果研究

称取约200 kg 小麦样品Ⅲ，经过柔性刮擦机处理1 次后，多点随机取样（3 个平行样品），测定处理前后DON 的含量变化。如表3 所示，经过柔性刮擦机的柔性刮擦处理，其DON 含量稍有降低，脱除率仅为12.8%。说明对于高度污染的小麦，大部分真菌毒素可能分布于小麦的胚芽及糊粉层，仅对其籽粒表层进行柔性刮擦处理，不能有效去除其内部污染的真菌毒素。

表3 处理前后小麦样品Ⅲ中DON 含量变化

3 结论与展望

致病真菌主要生长在谷物的外层，随着感染程度变化，菌丝会逐渐侵入籽粒内部，产生的真菌毒素能够扩散到胚乳及糊粉层中。真菌侵染程度不同，真菌毒素转移至籽粒各个部位的比例也具有差异。研究表明，各部位呕吐毒素的含量分布具有规律性，小麦中呕吐毒素主要集中在皮层的外层，随着侵染程度加重，由外向内，逐步深入[8-10]。清理过程会降低小麦中呕吐毒素含量，小麦柔性刮擦机可以有效清除小麦表层及腹沟中的呕吐毒素，目前已在国内300 多个小麦加工企业得到广泛应用，对稳定面粉产品中真菌毒素指标起到很好的作用，且逐步被市场认同，推广前景广阔。由于真菌毒素分布不均匀，针对呕吐毒素污染严重的小麦，在小麦加工过程中，可采用光谱智能分级分选设备，将污染籽粒剔除；再结合小麦柔性刮擦机处理，从而保证小麦制品的品质。