玉米產業鏈真菌毒素污染防控管理體系構建

劉增然+張光一+張義+李敬+王南南

摘要：真菌毒素是真菌的次生代謝產物，其污染玉米可導致重大健康危害和經濟損失。多種策略可用于控制玉米產業鏈真菌毒素污染，建立玉米產業鏈的質量控制體系，實施產業鏈的持續管理最有效。因此，應根據HACCP原理確定玉米產業鏈的關鍵控制點；結合產業鏈的良好操作規范，構建預防為主的玉米產業鏈的真菌毒素污染防控管理體系。

關鍵詞：真菌毒素；玉米產業鏈；污染防控；HACCP；GAP；農業規范；管理體系

中圖分類號：TS201.3 文獻標識碼：A 文章編號：1673-1573（2016）01-0056-06

玉米是我國第一大糧食作物[1]，被廣泛食用和飼用。玉米在種植、收獲、儲存、加工過程中，易受真菌及毒素污染；如果發現不及時，將導致產量減少、營養損失、售價降低、產品召回甚至禁用，不但引起安全問題，還造成經濟損失。關于真菌致毒影響因素、毒素測定的研究已取得很大進展，玉米污染的早期診斷也減少了人和動物攝入污染玉米的機會，但真菌毒素污染的威脅依然存在，確保玉米制品的真菌毒素水平合格、企業盈利比較難。

要根本解決真菌及毒素污染，使用防霉劑、借助脫毒技術都是輔助方法[2]；采取預防措施，控制真菌污染、防止真菌毒素進入玉米產業鏈才是最根本的方法。2003年，Codex Alimentarius Commission（CAC）[3]制定了作物供應鏈中預防、減少真菌污染的指導方針，強調實施良好農業規范（GAP）、良好生產規范（GMP）；2013年，FAO/WHO[4]發布了玉米及制品的伏馬菌素污染控制措施和操作規范討論稿；很多發達國家建立了農產品的真菌毒素防控體系。實施HACCP質量管理是經濟有效的真菌毒素污染防控策略，也是防止真菌毒素進入食品、飼料產業鏈的第一道防線。東南亞的玉米花生、非洲的花生及制品、西非堅果的黃曲霉毒素控制、南美蘋果汁和開心果的展青霉素控制[5]都在收獲前實施了HACCP管理；Lopez-Garcia等[6]首次提出了食品真菌毒素污染綜合管理計劃。

國內真菌及毒素污染沒有引起應有的重視，不良農藝規范、不合適的干燥、儲存和運輸條件，促進了真菌生長，提高了真菌毒素污染風險。雖然開展了糧油真菌毒素全產業鏈的控制研究，包括糧油產品儲藏中真菌毒素形成機理及防控基礎、抗真菌毒素的作物品系篩選、不產毒黃曲霉菌株構建[7]等；國家于2008年頒布了預防與降低谷物中真菌毒素污染的操作規范（GB/T22508-2008），但針對玉米產業鏈中真菌及毒素防控技術研究較少，全產業鏈質量管理體系構建研究缺乏，實施具有挑戰性。因此，本研究對玉米全產業鏈的真菌毒素污染現狀進行調研，提出了真菌毒素污染防控策略，并基于HACCP、結合GAP等建立了產業鏈的真菌毒素污染防控管理體系。

一、玉米產業鏈流程的建立

通過實地調研，考察分析玉米產業鏈結構，建立玉米產業鏈流程（見圖1）。

二、玉米產業鏈各階段真菌毒素污染的影響因素

要降低玉米制品真菌毒素水平，需依據玉米產業鏈流程分析各階段影響真菌毒素污染的主要因素（見表1）。

（一）生長成熟階段

玉米是真菌易感作物，通常收獲前易受鐮刀菌污染，真菌毒素污染的風險低[5]。

1. 玉米品種。不同的玉米品種，其霉菌易感程度不同。玉米種植戶一般選擇適合本地種植的高產抗病品種，常用品種包括鄭丹958、浚單20、邢抗2、農大108、蠡玉16、先玉335等。

2. 輪作。玉米易感鐮刀菌，收獲后土壤環境中殘留的孢子較多，輪作可以減少污染機會。調研發現玉米大蒜輪作感染較重，玉米小麥輪作感染較輕，玉米大豆輪作感染的幾率小。

3. 整地。秸稈殘渣滯留在土壤表層是真菌污染的主要因素，殘渣恰當處理利于污染減少[8]；玉米收獲后少耕或不耕，則下季作物的污染機會提高[9]，深耕是減少鐮刀菌污染的有效措施[10]。

4. 脅迫。各種脅迫弱化玉米抗性，促進真菌孢子侵染定殖。玉米生長關鍵期，多雨少雨都能導致真菌污染和玉米粒損害，降雨量的不可控給玉米種植帶來大的不確定性[11]。干熱脅迫使真菌寄生能力增強[12]、玉米粒表面爆裂，利于真菌侵入[13]；2011年華北地區玉米成熟期及收獲期持續降雨，造成部分玉米收獲前發生霉變。

（二）收獲階段

濕含量是收獲階段的關鍵問題。玉米收獲時的濕含量合適，受到的機械傷害就小；濕含量高，玉米干燥至脫粒濕含量或安全儲存濕含量耗時就長，難保證不受真菌污染。一般情況下，我國不同地區玉米收獲的濕含量分別是：東北28%～30%，內蒙27%～28%，河北16%～18%，山東14%～16%。調研表明，在玉米的田間成熟階段，多雨天氣可使收獲玉米的濕含量高達35%。

玉米的完熟期是最佳收獲期，此時籽粒乳線消失，黑層出現、變硬，呈現玉米固有的顏色和色澤。研究發現收獲時間影響真菌毒素產生，延期收獲使毒素污染增加。一般情況下，玉米生育期延長10天左右收獲為宜。研究發現滯后3周收獲，污染黃曲霉毒素的水平可提高4倍；滯后4周收獲，污染黃曲霉毒素的水平可提高7倍多[14]。玉米在田間長時間滯留，還易發生蟲咬鳥啄等物理傷害；既造成經濟損失，又促進儲存時真菌毒素污染。

（三）晾曬階段

通常東北地區玉米穗收獲后，堆積儲存1～6個月；華北地區采取自然晾曬降水、干后脫粒，對風吹雨淋、蟲咬鳥啄未實施管理。調研發現收獲的玉米不及時晾曬、干燥，就易發生黃曲霉毒素污染；2013年黑龍江部分地區玉米穗儲存1～6個月后，黃曲霉毒素B1水平提高，甚至超出國家標準（≤20μg/kg）；2011年冬季華北地區陰雨霧霾天氣不斷，玉米霉變超標。

（四）脫粒干燥階段

脫粒不太可能引起真菌及毒素污染，如果脫粒時產生的破損粒多，后續階段就易受真菌污染。研究發現脫粒后的玉米籽粒不能在48小時干至安全濕含量（≤16%），真菌毒素污染水平會迅速升高；多雨天氣也促進新脫粒玉米的黃曲霉毒素污染。一般情況下華北地區采取收獲、晾干后直接脫粒；東北地區采取春節前脫粒，以減少破碎粒。endprint

（五）儲存階段

儲存階段的真菌毒素污染取決于玉米質量、環境條件、儲存時間和儲存條件的協同作用，影響因素包括：玉米濕含量、機械傷害、微生物初始污染量、微生物菌群的相互影響、真菌豐度，環境溫濕度、籽粒間氣體組成，倉庫衛生條件、鼠害及蟲害[15]等。玉米濕含量和環境條件是決定真菌定殖和毒素產生的主要因素，環境溫濕度、害蟲、通風、儲存設施衛生等因素未實施有效監管，亦會引起真菌污染問題[15]。

1. 玉米濕含量。儲存玉米的濕含量增加到15%～19%，其污染的曲霉和青霉開始生長發育[16]；濕含量達到20%，其他真菌開始與曲霉競爭生長；濕含量進一步增加，污染微生物的呼吸活度大大提高，產生的熱和水向周圍釋放，使周圍玉米局部發熱、濕含量增加[16][17]，促進真菌進一步生長；如果不及時處理，霉變就會迅速蔓延。對于農戶儲存，即使玉米濕含量<14%，溫度波動致使少量水分遷移至儲糧袋；如果儲糧袋濕含量達到16%，環境溫度達到約30℃，黃曲霉開始生長[17]。

2. 溫度。夏季是玉米儲存管理的最困難時期，隨著倉溫、糧溫升高，籽粒的呼吸強度逐漸增強，糧堆中的污染霉菌也逐漸活躍，產生的水和熱越來越多。研究表明潮熱天氣下玉米易發生黃曲霉毒素污染，濕含量15%的玉米在15℃能儲存1年，在30℃最能多儲存3個月[18]。

3. 物理傷害。當環境溫濕度適宜，玉米易滋生蟲害、發生霉菌侵染，有物理傷害的玉米更易發生霉菌侵染和毒素污染。鼠和昆蟲作為真菌孢子的攜帶者，通過啃咬使玉米胚裸露、通過代謝使玉米濕含量增加、溫度升高，加速玉米的霉菌侵染生長及致毒[5] [19]。

（六）運輸階段

玉米運輸一般是常溫進行，沒有降溫和通風設施；長途運輸易產生局部過熱、發生霉變。

（七）加工階段

加工企業購進的玉米來源不一、購買時期不同，黃曲霉毒素含量不同；玉米濕含量較高、不及時干燥，黃曲霉毒素污染的風險就高。

三、玉米產業鏈真菌毒素污染的防控策略

通過清除污染源、終止污染過程、降低玉米濕含量、控制環境因素、脫除毒素等策略可防控真菌毒素污染。

（一）清除污染源

田間污染真菌的主要來源包括感染的種子、玉米秸稈殘留物、不清潔農資、草屑和土壤[20] [21]。玉米收獲后應及時深耕滅茬、清除病株殘體并集中燒毀或高溫堆肥處理[22]；輪作是防止真菌孢子擴散的主要方法，玉米可與其他作物輪作；玉米開花期容易被空氣中懸浮的孢子污染，適時種植避免抽絲期處于利于孢子傳播的天氣[21] [23]。研究表明玉米剔除破損粒和霉變粒，其真菌毒素污染水平可降低40%～80%[22]，可見分選也是控制儲存玉米真菌毒素污染的實用方法。

（二）終止污染過程

借助生物技術構建抗蟲害、抗真菌感染、解毒脫毒的玉米新品種，用不產毒真菌競爭取代產毒真菌等策略得到廣泛研究[24] [25] [26]，如過表達抗真菌蛋白或代謝物，控制玉米穗的真菌感染或提高籽粒的防御能力；異源表達降解真菌毒素的酶，降低真菌毒素污染水平[27]。雖然構建玉米抗性品種、解毒菌和不產毒真菌都可終止污染過程，減少真菌污染和毒素積累，但基因工程方法存在基因轉移等安全性問題和公眾接受問題，通過雜交或自然篩選獲得抗性玉米品種和不產毒競爭真菌目前是可取的方法。

（三）降低玉米濕含量

濕含量是影響玉米安全儲存最顯著的變量，受收獲時間、干燥方法和儲存條件的影響。玉米濕含量不同，其污染真菌的生長速度不同；25%濕含量的玉米收獲后放置7天，伏馬菌素污染水平增加77%[23]；高濕含量玉米收獲后儲存3天，黃曲霉毒素污染增加10倍[22]。因此，濕玉米需要有效及時干至安全濕含量（≤14%）[5]。

玉米的干燥儲存研究表明：濕含量降至16%，可以儲存至少1周；濕含量<16%，可儲存1個月；濕含量<14%、20℃～25℃溫度下，大部分田間真菌死亡，可儲存數月；濕含量<13%，任何溫度下真菌都不能生長；濕含量<12%，可儲存3年。

（四）減少環境脅迫

田間生長階段，各種環境脅迫弱化玉米抗性，便于真菌孢子侵染[10]。干旱、高溫、蟲害脅迫是主要的真菌感染決定因子[17]。干旱使玉米籽粒表面產生裂紋，增加真菌感染機會；干旱脅迫后高濕條件促進串珠鐮刀菌繁殖產毒、黃曲霉毒素污染[28]。因此，應實施均衡灌溉，保證抽絲期到蠟熟后期的水量適宜，避免開花期、成熟期土壤過濕。研究證明真菌易感染玉米受損部位，破碎玉米粒的伏馬菌素污染水平比完整玉米粒高10倍[19]，玉米的物理傷害是影響黃曲霉毒素污染的關鍵因素。因此，玉米在收獲前防止蟲害鳥啄、收獲及脫粒避免機械傷害、儲藏控制蟲害鼠害，可以有效減少玉米的真菌侵染。

（五）脫除真菌毒素

一旦發生真菌毒素污染，要進行脫毒處理。一些微生物代謝酶或代謝物可抑制污染真菌產毒或促進真菌毒素降解脫除。Heinl等[27]發現了催化伏馬菌素脫酯、脫氨的2個酶，為開發酶的真菌毒素脫除奠定基礎；哈茨木霉的幾丁質酶大大減少單端孢霉烯族毒素生成[29]，白腐菌的漆酶[30]、假蜜環菌的酶[31]等都可以降解和脫除黃曲霉毒素。

玉米產業鏈真菌毒素污染防控策略總結見圖2。

四、良好操作規范建立

要實施質量管理，首先要基于食品衛生原理設計GAPs，使HACCP管理體系的關鍵控制點減少（見表1）。

（一）收獲前

鑒于玉米在田間生長階段感染的真菌，在收獲后和儲存階段會繼續生長，因此需要實施GAP，控制促進真菌污染的關鍵因素和環境條件，以減少田間真菌感染和致毒。GAP包括使用抗性品種、輪作、適時播種、平衡施肥、合理灌溉、蟲害管理、作物殘留與雜草治理等。endprint

（二）收獲時

玉米在低濕含量、完熟期適時收獲，控制濕含量≤22%[4]。如果玉米濕含量高，可通過在蠟熟末期站稈扒皮晾曬，進行田間降水。但是，已經感染伏馬菌的玉米推遲收獲，其真菌毒素污染水平將增加[17]，應綜合考慮。脫粒前應確保玉米穗的濕含量處于合適范圍，以減少籽粒破損；脫粒機等設施還應保持清潔衛生。

（三）收獲后

儲存是真菌感染和毒素積累的關鍵階段，儲存前干燥是確保玉米安全的最重要一步。要實施良好儲存規范（GSP），構建限制真菌生長的條件，減少真菌毒素污染。

糧庫GSP包括：入庫玉米濕含量符合要求（≤14%），分選去除破損粒、發霉粒和輕質粒；儲糧倉結實、適合，形狀和糧食深度不能限制空氣流通；控制儲存環境，確保低溫、干燥、通風結合[17]；保持儲存場所及干燥、運輸、隔離等基本設施或材料衛生[21]；防止鼠鳥進入、采取昆蟲控制、殺蟲劑防護。實行分級收購，鼓勵農民或收購商將不同污染水平的籽粒分開儲存，以降低玉米的真菌毒素污染水平，使霉變?！?%。

農戶儲存的GSP包括：保證儲存環境干燥、陰涼、通風；用布袋、非聚丙烯袋儲糧；儲糧袋堆積平均高度不超過1米；實行跟蹤式管護，有條件時最好攤開晾曬；盡可能縮短儲存期，尤其在天氣不利時盡快交送糧庫。儲存玉米穗（1～6個月）也需要實施GSP，包括：穗儲離地、堆砌平均高度不要超過1米、蟲鼠防控、防雨雪、經常通風等。

五、真菌毒素污染防控體系管理構建

要確保玉米及制品的真菌毒素水平滿足標準要求，需要實施玉米產業鏈真菌毒素污染防控體系，實施關鍵控制點（CCPs）監控，加強預防管理。

基于HACCP原理，建立真菌毒素防控管理體系。

（一）關鍵控制點監控指標確定

關鍵控制點的監控是制定真菌毒素污染防控管理體系的關鍵[2]。利用決策樹法，確定玉米產業鏈真菌毒素污染的關鍵控制點（見表1）。通過建立產業鏈中物理參數（玉米濕含量、環境溫濕度、PH、干重損失、感官指標等）與常見污染真菌產孢、致毒的相關性，將毒素監測變為物理參數監測，使監控變得容易、方便。已經證明玉米的濕含量降至約14%，真菌就不能生長；所以選擇玉米濕含量作為監控指標進行監測，安全限值為≤14%。

（二）管理體系構建

1. 種子購買。選用當地適合的玉米種子，減少真菌毒素污染機會。

2. 整地。土壤污染真菌孢子、秸稈殘渣草屑遍地可導致真菌污染，需進行整地處理，以利于均衡灌溉、減少秸稈殘渣草屑等真菌孢子攜帶者。

3. 種植。玉米播種時間不同，其在開花期及以后20天的天氣就不同；適時種植，避免干熱天氣。

4. 生長成熟。在田間生長成熟階段，氣候和環境不可控、一些防控措施難以實現，不可能完全控制真菌感染；而且，農民種植玉米面臨巨大經濟壓力，田間管理、種植規范和農藥使用均以提高產量為標準，而不是控制真菌毒素污染。

上述階段不能作為產業鏈的關鍵控制點，只能通過實施良好農業規范控制真菌毒素污染。

5. 收獲。盡管收獲不太可能發生真菌毒素污染，但合適的收獲時間和收獲條件，有助于減少后續步驟的真菌毒素污染。收獲時玉米濕含量≤22%，盡可能減少籽粒的機械損失。

6. 晾曬。產業鏈CCP，關鍵限值除了最終濕含量，可控制達到終濕含量所需的晾曬時間；脫粒前檢出生霉穗、未熟穗，掰掉瞎尖子，保證玉米的整體質量。

7. 脫粒。玉米穗的濕含量控制在≤20%時脫粒，破損率低。

8. 干燥。產業鏈CCP，玉米粒在48小時內干燥至濕含量≤16%。農戶一般靠日曬干燥，難以保證。

9. 儲存。產業鏈CCP，防止真菌毒素積累主要依靠濕含量控制，糧庫儲存玉米濕含量要保持在≤14%。如果玉米儲存濕度、溫度、害蟲密度、通風、環境設施、衛生狀況等因素沒有有效監管，就會導致玉米的真菌毒素污染問題。儲存中對濕含量、溫度和蟲鼠害實施監控，及時發現問題糾正錯誤。

10. 加工。我國目前玉米生產和流通沒有實施質量管理體系，加工階段需要作為產業鏈CCP，收購的玉米要監測真菌毒素水平，并保持濕含量≤14%下儲存，使終產品的真菌和毒素污染水平達標。

結語

食品的真菌毒素污染是不可避免的世界性難題[32]。真菌毒素污染具有不均一性和協同性，一旦真菌毒素進入玉米產業鏈，則不能完全被破壞。要確保真菌毒素水平達標，需要在遵守國家法規和標準的基礎上，結合良好農業規范、良好儲存規范、良好加工規范，基于HACCP原理，建立安全防控管理體系，以控制產業鏈中真菌毒素污染。本研究基于玉米產業鏈的流程圖，應用GAPs和HACCP原理，分析產業鏈中真菌毒素污染主要影響因素，總結了防控策略，確定產業鏈的關鍵控制點和監控指標，構建玉米產業鏈真菌毒素污染防控管理體系。

目前，我國食品產業鏈質量安全管理體系建設尚處于初級階段。即使實施良好農業、儲存、加工規范和HACCP質量管理體系，也不能完全防止污染，獲得沒有真菌毒素污染的食品產業鏈不可能實現。消費者的食用習慣和操作規范無法控制，生產者只能通過標簽給出簡單的食用儲存說明。因此，防控玉米產業鏈真菌毒素污染任重道遠；國家需要通過規制，實現產業鏈之利益相關者的協同盡責和治理；權威部門和媒體做好防霉宣傳和食品安全知識普及，使消費者了解如何防止食品染霉，染霉食品如何處理，達到閉合的全產業鏈的真菌毒素污染防控，使終產品的真菌毒素污染降至最低。

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責任編輯、校對：秦學詩

Abstract： Mycotoxins， secondary fungal metabolites， can contaminate maize and pose a serious economic and health threat worldwide. Among many strategies to minimize the mycotoxin contamination in maize industry chain， constructing the mycotoxin prevention and control system along the food chain and implementing sustainable management is the most feasible one. This paper identifies the affecting factors and summarizes the prevention and control strategies， including the definition of the critical points in maize industry chain on the basis of HACCP principle and the construction of mycotoxin prevention and control system with good manufacture procedure.

Key words： mycotoxin， maize industry chain， contamination prevention and control， HACCP， GAP， agricultural standard， management systemendprint