小麥和面粉中嘔吐毒素污染現(xiàn)狀及降解方法

^{_{一.小麥赤霉病流行現(xiàn)狀}}

^{_{小麥赤霉病是由禾谷鐮刀菌、黃色鐮刀菌等真菌引起的一種世界性小麥病害，多發(fā)生在氣候溫潤(rùn)多雨的的國(guó)家和地區(qū)（亞洲、北美洲等），發(fā)生、流行主要取決于適宜發(fā)病的暖濕氣候條件，會(huì)造成小麥減產(chǎn)、品質(zhì)劣變、籽粒毒素（嘔吐毒素DON）污染。}}


^{_{據(jù)報(bào)道，2016年夏季麥?zhǔn)占竟?jié)，江蘇、安徽、湖北等地連續(xù)陰雨，赤霉病發(fā)生情況嚴(yán)重：江蘇徐州：預(yù)計(jì)減產(chǎn)2成，赤霉病嚴(yán)重，不完善粒預(yù)計(jì)在25%左右；安徽亳州：赤霉病、芽麥嚴(yán)重，預(yù)計(jì)減產(chǎn)2成，不完善粒達(dá)25%；湖北隨縣：不完善粒超標(biāo)，赤霉病發(fā)生；蘇南蘇中：赤霉病發(fā)生、芽麥可達(dá)20-30%。}}
 

^{_{二.食物鏈中的嘔吐毒素}}


^{_{脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivalenol，嘔吐毒素DON），俗稱“嘔吐毒素”（vomitoxin），它是禾谷鐮刀菌和黃色鐮刀菌等真菌侵染谷物后所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是赤霉病小麥中主要的真菌毒素。
 
赤霉病小麥中嘔吐毒素DON含量的變化進(jìn)程
 
小麥籽粒中的嘔吐毒素DON}}
 

^{_{1、小麥制品中的嘔吐毒素DON}}
 

^{_{嘔吐毒素主要分布在小麥籽粒中的皮層部位，小麥經(jīng)過(guò)初期加工后，毒素主要轉(zhuǎn)移至麩皮中，因此麩皮即成為小麥初加工產(chǎn)品中易被嘔吐毒素DON污染的基質(zhì)；面粉中雖然嘔吐毒素DON含量低，但污染范圍廣。
百奧明飼料公司對(duì)2012年市場(chǎng)中31份麩皮樣品分析，發(fā)現(xiàn)其中嘔吐毒素DON含量高達(dá)5777 μg/kg，平均含量為997 μg/kg。}}


^{_{王淞等對(duì)我國(guó)山東、河北、吉林等10個(gè)地區(qū)小麥粉中嘔吐毒素污染情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)樣品嘔吐毒素DON檢出率為30%，高含量為862 μg/kg，未超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)*規(guī)定，但嘔吐毒素DON的污染較為廣泛，且存在一定的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)。}}


^{_{2、面條中的嘔吐毒素DON
朱惠揚(yáng)（2013）對(duì)廣州市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)和超市中面粉及其加工食品進(jìn)行采樣檢測(cè)。結(jié)果檢測(cè)100份樣品，嘔吐毒素DON總檢出率為71％，平均含量為49.5 μg/kg；其中面條中嘔吐毒素DON高含量達(dá)920.1 μg/kg，存在較高膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)。
 
3、發(fā)酵食品中的嘔吐毒素DON
食品在發(fā)酵過(guò)程中，由于合適的溫濕度條件，容易被真菌毒素污染。}}
 

^{_{吳靜（2013）研究了普洱茶發(fā)酵中真菌毒素的污染情況，發(fā)現(xiàn)所檢樣品中有38%的樣品嘔吐毒素DON含量超標(biāo)（1 mg/Kg），且有27%的樣品超標(biāo)2倍以上；釀酒過(guò)程中，嘔吐毒素會(huì)在浸泡、發(fā)芽、烘干、發(fā)酵的過(guò)程中產(chǎn)生，Schwarz（1995）發(fā)現(xiàn)與原始大麥樣品相比，發(fā)酵五天后的麥芽中嘔吐毒素DON含量增加了18-114%；Zachariasova（2012）采用Q-E測(cè)定制酒過(guò)程中嘔吐毒素DON侵染的狀況，結(jié)果顯示在芽麥和啤酒中 嘔吐毒素DON的含量為5.6-139 μg/kg。}}


^{_{4、飼料及其原料中的嘔吐毒素DON}}
 

^{_{三.嘔吐毒素的危害}}


^{_{1、嘔吐毒素DON對(duì)谷物的危害}}

^{_{嘔吐毒素DON會(huì)造成谷物產(chǎn)量嚴(yán)重?fù)p失、品質(zhì)下降、毒素污染。}}


^{_{2、嘔吐毒素DON對(duì)人和動(dòng)物的危害
人誤食含有嘔吐毒素DON的食物后, 常會(huì)引起四肢無(wú)力、頭昏、發(fā)熱、腹脹、腹瀉和嘔吐等癥狀；豬對(duì)嘔吐毒素DON敏感，飼料中還有1-2ppm的嘔吐毒素DON即可引起豬中毒；豬食用含有嘔吐毒素DON的飼料后會(huì)引起厭食、嘔吐、腸出血、肺部出血，對(duì)懷孕母豬甚至?xí)鹆鳟a(chǎn)；動(dòng)物對(duì)嘔吐毒素DON的敏感性：豬>小鼠>大鼠>家禽≈反芻動(dòng)物；雄性>雌性；幼畜>  成年畜。}}


^{_{3、嘔吐毒素DON的一般毒性
嘔吐毒素DON在歐盟分類標(biāo)準(zhǔn)中為三級(jí)致癌物，雖不及T-2毒素的毒性強(qiáng)烈，但因其污染率和污染水平均居單端孢霉烯族毒素，并常與其他真菌毒素協(xié)同作用于人體，產(chǎn)生廣泛的毒性效應(yīng)，如急性毒性、慢性和亞慢性毒性、細(xì)胞毒性、免疫毒性等多種毒性作用。}}


^{_{嘔吐毒素DON急性中毒癥狀一般表現(xiàn)為站立不穩(wěn)、反應(yīng)遲鈍、嗜睡、食欲喪失、嘔吐、腹瀉等；慢性毒性則表現(xiàn)為肝臟、腎臟、胃腸道等臟器損傷、體重嚴(yán)重下降、出現(xiàn)免疫功能障礙和生殖功能障礙；致吐作用：嘔吐是人和動(dòng)物嘔吐毒素DON中毒主要的癥狀，其中豬的致吐作用明顯，約為其他動(dòng)物的100-200倍；致吐機(jī)理主要是嘔吐毒素DON對(duì)粘膜以及神經(jīng)系統(tǒng)的刺激作用。}}


^{_{4、嘔吐毒素DON的細(xì)胞毒性
嘔吐毒素DON對(duì)原核細(xì)胞和真核細(xì)胞都存在明顯的毒性作用。}}

原核細(xì)胞：一是通過(guò)滲透磷脂雙層，作用于亞細(xì)胞水平；二是通過(guò)與細(xì)胞膜相互作用；三是通過(guò)自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化作用。真核細(xì)胞：嘔吐毒素DON毒素可結(jié)合到真核生物核糖體60s亞基并干擾肽基轉(zhuǎn)移酶的活性，抑制蛋白、DNA、RNA合成，抑制線粒體功能、影響細(xì)胞分裂和細(xì)胞膜功能。

 
^{_{5、嘔吐毒素DON的免疫毒性
嘔吐毒素DON 毒素通過(guò)改變宿主抵抗力和體液細(xì)胞調(diào)解反應(yīng)，改變血清 IgA 水平、細(xì)胞因子表達(dá)，引起淋巴組織的細(xì)胞凋亡；小鼠飼喂含有嘔吐毒素DON的飼料，會(huì)呈現(xiàn)出和人類腎小球腎炎相似的病狀，即IgA腎病；嘔吐毒素DON可使血清中IgA和 IgE 含量升高。
 
6、嘔吐毒素DON的“三致”作用
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)嘔吐毒素DON毒素致突變、致畸和致癌作用的研究結(jié)果并不一致，大多數(shù)研究結(jié)果表明該毒素具有胚胎毒性和致畸性，可能是一種潛在的致癌物質(zhì)。}}


^{_{用嘔吐毒素DON毒素純品做Ames實(shí)驗(yàn)、誘導(dǎo)細(xì)胞染色體畸變實(shí)驗(yàn)等，均顯示嘔吐毒素DON會(huì)引起突變和致畸；有關(guān)嘔吐毒素DON毒素與關(guān)節(jié)軟骨病變及惡性腫瘤的亞慢性實(shí)驗(yàn)研究中證實(shí)，嘔吐毒素DON可以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物軟骨損傷；1993年，癌癥研究中心（IARC）認(rèn)為“目前還沒(méi)有充分的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證據(jù)說(shuō)明嘔吐毒素DON毒素具有致癌性”，因此將其歸為第三組即“對(duì)人類不產(chǎn)生致癌性”。}}


^{_{7、嘔吐毒素的*
 
世界各國(guó)對(duì)小麥中嘔吐毒素DON的*}}

 
^{_{四.嘔吐毒素消減技術(shù)
1、物理消減法
谷物清理：去雜去石、風(fēng)選、色選、比重分選、漂洗、浸泡；谷物加工：堿性溶液潤(rùn)麥、分層碾磨、制粉；面制品加工：堿水和面、高溫蒸煮、面包烘焙、煎炸；吸附劑：鋁硅酸鹽、活性炭、高分子聚合物等；射線輻照：紫外線、60Co-γ射線、電子束；熱處理：微波干燥、過(guò)熱蒸汽處理、擠壓膨化處理等。
清理和浸泡對(duì)小麥中嘔吐毒素DON的影響
 
研磨制粉對(duì)小麥中嘔吐毒素DON的影響
 
面制品加工對(duì)嘔吐毒素DON的影響
 
面條加工過(guò)程對(duì)嘔吐毒素DON的影響
 
 
輻照——60Co-γ 射線 
 
輻照——電子束
電子束輻照是利用電子加速器產(chǎn)生的低能或高能電子束射線對(duì)物質(zhì)進(jìn)行處理的方法。
其作用方式有兩種：一是通過(guò)高能脈沖直接穿透對(duì)象，破壞其中活體生物細(xì)胞內(nèi)DNA，如利用電子束射線殺滅肉制品或谷物中的微生物或病蟲(chóng)；二是利用發(fā)出的射線間接與水分子反應(yīng)，產(chǎn)生H•、•OH 等活性自由基，自由基再與對(duì)象發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。}}
 

^{_{熱處理
加熱處理是一種比較常見(jiàn)的殺菌脫毒方法，包括烘烤、油炸、過(guò)熱蒸汽處理、擠壓、微波處理等。
Kottapalli等（2006）研究表明，熱水處理可以減少谷物中嘔吐毒素DON毒素的含量，但處理效果同時(shí)還受谷物顆粒大小或密度變化的影響；Samar 等（2007）的研究表明受真菌毒素污染的小麥面團(tuán)在169℃、205℃和243℃三個(gè)溫度下油炸后，嘔吐毒素DON的含量分別降低 28%、21%和 20%；Pronyk（2006）采用過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)185℃處理6min可使小麥中嘔吐毒素DON毒素含量降低52%；Bong Joo Park（2008）采用微波輔助等離子體作用于真菌毒素，結(jié)果顯示5s內(nèi)可將嘔吐毒素DON*降解。}}


^{_{2、化學(xué)降解法
堿性化：嘔吐毒素DON在堿性條件下會(huì)打開(kāi)C-12，13位的環(huán)氧基，通過(guò)醇醛縮合反應(yīng)形成內(nèi)酯結(jié)構(gòu)，從而降低毒性。}}


^{_{氧化：臭氧、雙氧水等氧化劑可以改變嘔吐毒素DON的分子結(jié)構(gòu)，從而改變其生物活性；臭氧易攻擊嘔吐毒素DON分子結(jié)構(gòu)中C-9、10位的雙鍵，在此結(jié)構(gòu)上加上兩分子的氧，從而降低其毒性。}}


^{_{化學(xué)試劑：碳酸鈉（Na2CO3）、碳酸氫鈉（NaHCO3）、亞硫酸氫鈉（NaHSO3）和焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）等化學(xué)試劑可以降解嘔吐毒素DON，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；如NaHSO3和Na2S2O5可以將嘔吐毒素DON轉(zhuǎn)化成毒性較低的磺化-嘔吐毒素DON。}}


^{_{1）、化學(xué)試劑
含有嘔吐毒素DON的發(fā)霉玉米在室溫下經(jīng)過(guò)氨水溶液處理1h、18h，其嘔吐毒素DON含量分別降低9%和85%（Young,1986）；謝茂昌等（2000）對(duì)Na2CO3、NaHSO3、H2O2等化學(xué)試劑的嘔吐毒素DON毒素脫除效果進(jìn)行了比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)麥粒的脫毒效果以0.1mol/L的Na2CO3為hao，毒素去除率平均為83.9%；其次是1%的NaHSO3，毒素去除率平均為69.9%；4% H2O2的毒素去除率低，平均為45.1%；室溫條件下，采用2%的抗壞血酸處理24h，可以使小麥中的嘔吐毒素DON含量降低50% （Young,1986）。}}


^{_{2）、臭氧
 
臭氧可以氧化降解嘔吐毒素DON，改變其分子結(jié)構(gòu)，從而降低其毒性。}}
 

^{_{臭氧首先在嘔吐毒素DON結(jié)構(gòu)中的C-9和C-10雙鍵上加入三個(gè)氧原子，生成過(guò)氧化物，過(guò)氧化物不穩(wěn)定，發(fā)生異構(gòu)化生成五元環(huán)化合物，然后在Zn的作用下發(fā)生水解，五元環(huán)化合物的C-O鍵和O-O鍵斷裂，后在C-9和C-10位上分別形成醛基和羰基，分子的其他部分沒(méi)有改變。
臭氧降解對(duì)面條品質(zhì)的影響}}
 

^{_{經(jīng)過(guò)臭氧處理30 min和60 min后面粉和面條的白度、面團(tuán)穩(wěn)定性、小麥淀粉的峰值粘度都有一定程度的提高；經(jīng)過(guò)臭氧處理的面條具有更強(qiáng)的韌性、彈性和耐咀嚼性，然而，粘度特性卻很低；經(jīng)過(guò)臭氧處理的面粉制作的面條可以在很大程度上延緩微生物的生長(zhǎng)和面條的褐變。}}


^{_{3、生物脫毒法
應(yīng)用微生物競(jìng)爭(zhēng)來(lái)抑制真菌毒素、采用發(fā)酵工程技術(shù)降解真菌毒素、微生物降解真菌毒素、利用酶降解真菌毒素。生物脫毒作用基團(tuán)：C-12,13環(huán)氧基團(tuán)、C-3羥基等生物脫毒作用機(jī)理：水解作用、水合作用、糖苷化反應(yīng)、異構(gòu)化作用等。}}