玉米生產環(huán)節(jié)對飼料原料真菌毒素產生的影響途徑與對策

郭莊園，李 瑤，張翼飛，于 崧，吳庚錦，賈文寶，張亞鳳，陳 凱，郭鵬旭，李 淼，丁 寧

（黑龍江八一農墾大學農學院/黑龍江省現代農業(yè)栽培技術與作物種質改良重點實驗室，黑龍江大慶 163319）

近年來，隨著玉米種植面積的不斷增加，全世界范圍內玉米總產量和單位面積產量已穩(wěn)居糧食作物之首，成為全球第一大糧食作物，在保障全球糧食安全方面做出了重大貢獻。我國是全球第二大玉米生產國和消費國，玉米總產量占全球玉米總產量的20%以上，僅次于美國。由于玉米籽粒含有豐富的蛋白質、脂肪、維生素、微量元素和纖維素等，具有開發(fā)高營養(yǎng)、高生物學功能食品的巨大潛力，可廣泛應用于飼料工業(yè)、食品工業(yè)，在國民經濟和農業(yè)生產中具有舉足輕重的作用（王利敏等，2018；劉笑然，2001）。目前，玉米種植上以生產籽粒用玉米為主，其中籽粒用玉米總產量的10%左右用于口糧，20%以上用于工業(yè)加工原料，68%用于飼料行業(yè)（趙久然和劉月娥，2016）。玉米在生產過程中容易發(fā)生霉菌污染，不僅會引起籽粒顏色、味道和營養(yǎng)成分發(fā)生變化，導致食用價值和飼用價值降低，更會產生黃曲霉毒素、伏馬毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、赤霉烯酮等多種真菌毒素，這些毒素通常具有致癌、致畸和致突變的作用，如周炳付和謝三星（1996）、羅自生等（2013）報道表明，畜禽飼喂黃曲霉毒素污染的飼料之后，會出現免疫功能下降、采食量減少、生長發(fā)育遲緩、繁殖能力減弱等癥狀；黃曲霉毒素在人體內吸收后對肝臟的損害最為明顯，可引發(fā)嘔吐、發(fā)熱、厭食等肝炎癥狀，小劑量攝入會導致慢性中毒，引發(fā)肝癌，一次性大劑量攝入會導致死亡（譚清華，2001）。金海濤等（2007）和王君等（2007）報道認為，由于具有神經毒性和致病性，攝入伏馬毒素后主要誘發(fā)馬大腦白質軟化、運動失調及豬肺水腫、肝臟損傷等危害，嚴重的將導致死亡；伏馬毒素還會引起兒童發(fā)育不良（Sydenham等，1990）。脫氧雪腐鐮刀菌烯醇可引起動物嘔吐癥狀，雖然毒性較低，但普遍存在于小麥、大麥、燕麥、玉米等谷類作物中，極易引起中毒，對人類和動物均構成很大威脅；也有研究認為，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇具有免疫系統(tǒng)毒性和細胞毒性（孫秀蘭，2007），且人類大骨節(jié)病、克山病、食管癌等與脫氧雪腐鐮刀菌有關（程亮等，2012）。此外，大多數真菌毒素具有耐熱性，不易分解，可通過在畜禽體內富集而對人類健康構成間接威脅。全球每年大約有25%的糧食產品受到真菌毒素污染，其中，我國玉米黃曲霉污染率達80%左右，造成巨大經濟損失的同時，不利于我國優(yōu)質糧食供應、畜牧業(yè)發(fā)展和國民健康。玉米籽粒生產過程中很多環(huán)節(jié)均可導致真菌毒素污染，其影響程度受真菌菌株的生長速率、產毒能力及環(huán)境條件顯著影響。為此，本文分別從田間病蟲害發(fā)生、收獲過程、運輸貯存等3方面進行綜述，并從玉米品種選育、栽培技術、儲運條件、檢測評價體系等角度針對玉米飼料原料真菌毒素污染發(fā)生問題進行對策解析，以期從玉米生產過程中高效控制真菌毒素發(fā)生，為提高我國玉米及其飼料制品質量、保障玉米產業(yè)可持續(xù)發(fā)展和人畜健康提供科學參考。

1 田間病蟲害發(fā)生

田間病蟲害的發(fā)生是真菌毒素產生的重要途徑之一。莖部和穗部是玉米螟主要危害部位，產生的蟲口在條件適宜情況下利于鐮孢菌種生長，誘發(fā)伏馬毒素污染；同時，玉米青蟲危害較重時，籽粒霉菌感染亦較嚴重（馮義志，2011）。玉米粗縮病是由玉米粗縮病毒（MRDV）引起的一種玉米病毒病，借昆蟲傳播，灰飛虱為主要傳毒昆蟲，屬持久性傳播（Richard，2003），是我國北方玉米種植區(qū)域流行的主要病害，在玉米整個生育期均可感染發(fā)病。瘤黑粉病是我國玉米種植區(qū)常見的真菌病害，由玉米黑粉菌侵染所致，主要危害玉米穗部。與此同時，禾谷鐮刀菌等致病真菌引起的赤霉病，可引起苗枯、穗腐、莖基腐、稈腐和穗腐，玉米從幼苗到抽穗都可以受害，其中影響最為嚴重的是穗腐；莖基腐、稈腐發(fā)生后玉米易倒折，進一步加重果穗霉變風險和產量損失。這些病害及其間接引起的霉變，可以產生多種真菌毒素，包括玉米赤霉烯酮、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等（樊平聲等，2010）。部分病原菌如鐮刀菌種，生命力頑強，特別是在收獲季冷暖交替時產毒能力更強（錢利純和尹兆正，2005）。由此可見，病蟲害發(fā)生不僅使玉米籽粒產量下降，同時受病菌侵染籽粒中的真菌毒素含量也將不同程度增加，危害畜禽和人類的健康。

2 收獲過程

近年來，隨著緊湊型玉米密植增產栽培技術的大面積應用，推動區(qū)域玉米生產大發(fā)展，但在灌漿期至成熟期，如遇多雨寡照的氣象條件，籽粒脫水速率減緩，穗上發(fā)芽、霉變粒等問題時有發(fā)生，極易引起伏馬毒素的產生（許漢英等，2003）。同時，收獲及堆積晾曬過程中影響真菌毒素產生的重要因素是環(huán)境條件，如溫度、相對濕度等。目前，我國玉米生產在收獲期，種植戶主要采用人工收獲和機械收穗兩種方式，收獲與晾曬過程所需要的操作時間均較長，增加真菌毒素污染玉米籽粒的風險性，且污染程度也因玉米品種而異（Costa等，2018）。加之許多玉米產區(qū)收獲時玉米籽粒含水率通常在30%～40%，晾曬過程中，農戶一般采取堆積形式，通常空間不夠大、散熱效果不佳，如在此條件下，晾曬持續(xù)時間越長，玉米發(fā)生霉變的概率越高，籽粒真菌毒素的產生量將越大。盡管我國少部分地區(qū)或生產單位，如黑龍江墾區(qū)及大型玉米專業(yè)種植合作社已推廣應用了機械化籽粒直收技術，但由于收獲時籽粒含水率偏高、籽粒破碎率大，也極易發(fā)生霉變，最終影響玉米食用和飼用品質。

3 運輸貯存過程

玉米籽粒胚部較大，約占全部籽粒體積的30%左右，占籽粒重量的8%～15%，親水性和吸濕性較強，酶系反應旺盛，具有較大的呼吸強度，籽粒霉變非常容易在運輸和貯存過程中發(fā)生（劉萼華等，2012）。此外，玉米籽粒種皮和外胚乳很薄，組織松散，且70%以上的籽粒脂肪含量存在于胚部，因此，胚部除了容易遭受病蟲的侵蝕外，有害微生物也非常適宜于胚部快速生長和繁殖，極易發(fā)生酸敗作用（陳銀基等，2013）。Ragai等（1954）研究表明，為了確保貯藏安全，谷物的含水率應≤14%，在自然或低溫干燥條件下進行貯藏，玉米籽粒含水率＞21%時容易引起籽粒霉變。王后苗和廖伯壽（2012）報道表明，溫度為25～30℃、相對濕度為80%～90%，是黃曲霉和寄生曲霉適宜的生長環(huán)境，其在籽粒含水率為17%左右時，最易生長繁殖并產生毒素。為此，運輸和貯存過程是黃曲霉毒素的高發(fā)期，如運輸和倉儲時間長、雨水滲漏、相對濕度大、倉儲量大通風不暢等都有可能促使產毒真菌生長繁殖。郭英（2018）選用3個玉米品種在不同水分條件下貯藏后，對黃曲霉毒素含量變化的研究發(fā)現，經過3個月儲藏試驗后，籽粒含水率在13.5%以下的樣品黃曲霉毒素B1產生速度較慢，而在水分含量達到14.3%以上時均超出了標準限量標準。

4 防控對策

總體來看，玉米制品原料的真菌毒素時有發(fā)生，主要在于玉米生產者及經營者對其發(fā)生規(guī)律及危害認識不足，生產風險性意識薄弱，鑒于此，應從以下幾個方面進行科學系統(tǒng)的宣傳與培訓，大力加強玉米防災減災及籽粒霉變防范意識，積極從生產源頭上控制玉米及其飼料制品真菌毒素的發(fā)生。

4.1 選育推廣抗病蟲新品種，采取措施及時預防病蟲害 通過選育推廣豐產、廣適、多抗玉米新品種是保障玉米及飼料制品質量安全的重要途徑。同時，玉米播種時結合種子處理技術，實施地下害蟲和土傳、種傳病害的防治，將有效抑制害蟲侵蝕和真菌侵染，促進高產群體構建和產量建成，提升玉米籽粒品質。在生長季全生育期做好玉米病蟲害動態(tài)監(jiān)測，預防為主、綜合防治，生物防治為主，化學防治為輔（趙久然和劉月娥，2016），如通過釋放赤眼蜂、應用白僵菌等生物物理方法，結合噴霧機、飛機航化、無人機飛防等現代化先進手段，實現高效綠色防控。此外，為了避免病蟲害發(fā)生、抑制真菌毒素污染對玉米籽粒質量的不利影響，可依靠合理輪作、科學耕整地等技術措施對玉米生長條件進行改善。

4.2 精細化區(qū)域品種布局，推廣應用玉米籽粒高效脫水技術 由于不同熟期和脫水類型品種的適宜播種及收獲時間存在明顯差異，不同玉米產區(qū)應充分考慮品種特性，兼顧品種產量潛力和籽粒脫水特征，合理配置品種，做到早中晚熟品種優(yōu)化組合，通過精細化品種布局，科學確定播期，確保收獲時籽粒含水率達最佳水平（張萬旭等，2018）。此外，應積極推廣應用促進玉米籽粒高效脫水的農藝措施，如基于不同生態(tài)區(qū)玉米生產發(fā)展實際，進一步調優(yōu)玉米種植方式、種植密度、株行距、水肥管理等技術途徑，有效調控玉米生長發(fā)育及群體建成規(guī)律，加速玉米脫水進程，減少收獲作業(yè)時籽粒破碎度，降低籽粒霉變風險。

4.3 科學統(tǒng)籌收獲時期 通過科學確定收獲時期，優(yōu)化作業(yè)流程，可通過降低玉米落穗率、倒伏率和籽粒破碎率，有效減少田間損失和籽粒霉變粒數量。在生理成熟以后進行田間站稈脫水是促進籽粒自然降水，控制籽粒真菌毒素發(fā)生風險的有效措施，條件允許的地區(qū)可實施冬收或翌年春收作業(yè)。延遲收獲期應注意有些品種的落穗率、倒伏率會隨站稈晾曬時間的延長而加重，且如遇連續(xù)高溫陰雨氣象條件，將增加籽粒霉變風險；當環(huán)境溫度低于10℃時，籽粒水分田間散失量很少，可忽略不計，因此，可根據所種植品種特點、田間氣象條件及下茬作物整地質量需求科學確定收獲期。也可以結合倒伏發(fā)生風險、田間實際籽粒含水率等來實施適時收獲作業(yè)。已有研究發(fā)現，當玉米籽粒含水率在26%～29%時，玉米自然落粒很少，僅為1%，而含水率低于25%時，自然落粒率將快速增加到10%左右（Piggott，2010）。玉米生產過程中也可依據籽粒生理成熟，用手推拉莖稈傾斜呈45°角或捏壓玉米基部第2、3節(jié)莖稈的方法，評價根系或莖稈質量。如果莖稈推拉45°角時發(fā)生莖稈折斷或倒伏，基部第2、3節(jié)莖稈捏壓時感覺松軟（可能是莖基腐病菌侵染所致），說明莖稈內部物理結構受損，力學強度明顯下降，將增加倒伏發(fā)生風險，當田間發(fā)生率達10%以上，應提前進行收獲作業(yè)（李少昆，2017）。

4.4 規(guī)范玉米籽粒晾曬、運輸及貯存過程 由于霉菌易于侵染機械損傷部位，機械損失發(fā)生后將加重真菌毒素對玉米籽粒的污染水平，在玉米生產的運輸、晾曬環(huán)節(jié)中應盡可能避免果穗或籽粒破損，且在玉米晾曬、運輸和貯存過程中，應保證環(huán)境清潔、通風，從而有效降低雜質的摻入和霉變現象發(fā)生，最終控制真菌毒素的污染。其次，嚴格控制玉米貯存時的籽粒含水率也是關鍵性措施，一般情況下，玉米貯存時的籽粒含水率必須小于14%。規(guī)模較大的玉米種植戶或經營者，應建設完善且適宜大量儲藏的設施結構類型，規(guī)模較小的農戶應依據生產規(guī)模酌情建設簡易、通風透氣良好的玉米穗臨時儲藏設施，確保“下隔地面通風、上防雨雪滲漏”（矯江等，2014）。同時應加快完善烘干脫水等社會化服務體系建設，在玉米烘干作業(yè)時，設備介質溫度應小于140℃，籽粒加熱烘干環(huán)境的溫度不宜大于50℃（劉玉華，2009），烘干溫度過高易產生玉米焦糊粒和爆腰現象。

4.5 加強玉米及飼料原料真菌毒素快速檢測手段和質量分級標準完善 鑒于真菌毒素具有極強的致病性，對人畜健康造成極大傷害，加強玉米籽粒生產源頭的監(jiān)測是關鍵，在不斷提高快速、高效、高準確性檢測、識別技術手段研發(fā)的基礎上，通過制定科學有效的真菌毒素限量標準，將其作為糧食或飼料原料品質檢測與評價的重要指標，規(guī)范玉米籽粒質量分級標準，充分發(fā)揮“好糧好價、差糧差價”的市場引領機制。并積極建立完善的相關法律法規(guī)，實施嚴格限定與管控，杜絕真菌毒素污染超標玉米籽粒進入飼料生產和人類餐桌環(huán)節(jié)，確保人民群眾“舌尖上的安全”。