柔性刮擦機對小麥中真菌毒素的脫除效果研究

劉曉萌，王壽南，張 濤，張曉琳，申海云

（1.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，北京市畜產(chǎn)品質(zhì)量安全源頭控制工程技術(shù)研究中心，營養(yǎng)健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209；2.南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京210023；3.河南福榮達機械設(shè)備有限公司，河南商丘 476000）

真菌毒素是由絲狀真菌產(chǎn)生的一類有毒有害的次級代謝產(chǎn)物，廣泛存在于谷物及其副產(chǎn)物中。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）統(tǒng)計，全球每年約有25%農(nóng)作物受到真菌毒素的污染，約有2%農(nóng)作物因污染嚴重而失去營養(yǎng)和經(jīng)濟價值[1]。小麥赤霉病是由禾谷鐮刀菌或串珠鐮刀菌等真菌引起的病害，在世界范圍內(nèi)均有發(fā)生。我國的小麥赤霉病主要發(fā)生在長江中下游地區(qū)，但由于氣候復(fù)雜多變，在大西北、華北小麥產(chǎn)區(qū)也時有發(fā)生[2]。尤其在溫暖濕潤的氣候下，小麥從揚花期到蠟熟初期極易受到真菌的侵染[3]。赤霉病不但會造成小麥減產(chǎn)、降低籽粒品質(zhì)和價值，還可能會污染真菌毒素，引起食品安全問題。脫氧雪腐鐮刀菌烯酮（Deoxynivalenol，DON），又名嘔吐毒素，是赤霉病小麥中廣泛存在的一類真菌毒素[4]。據(jù)報道稱，2020 年由于赤霉病的大肆流行，遭到封存的赤霉病小麥達280 萬t，約占小麥總產(chǎn)量的2%[5]。隨著主食精細化進程的推進，消費者對小麥粉及其制品的要求日漸提高。如何在生產(chǎn)環(huán)節(jié)有效控制小麥及其制品中真菌毒素污染，提高產(chǎn)品品質(zhì)，已成為當(dāng)今糧食加工領(lǐng)域研究的熱點。

研究表明，真菌毒素在小麥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顯高于正常籽粒，真菌毒素大部分是附著在小麥表面，籽粒外層真菌毒素含量高于內(nèi)層[6-7]。傳統(tǒng)的清理設(shè)備只能清除一般雜質(zhì)，無法高效清除小麥中真菌毒素的污染。小麥柔性刮擦機的工作原理是在不影響麩皮完整的情況下，利用一種能夠自動調(diào)整間隙和壓力的彈性合金刮刀對小麥表面進行柔性打擊、刮擦、磨削，以及與麥粒和篩網(wǎng)之間的摩擦，將小麥顆粒表面及腹溝的污物、麥毛、易碎外表皮等除去，在清理小麥時幾乎零破損且不傷及小麥糊粉層。本研究通過中試試驗，探究小麥經(jīng)柔性刮擦機處理后真菌毒素的變化規(guī)律，研究柔性刮擦機對小麥中真菌毒素的消減作用，以期為真菌毒素污染小麥的加工提供參考，為保障小麥制品安全提供一定的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 原料

試驗選用3 批次真菌毒素污染程度不同的小麥，經(jīng)篩選器進行初步清潔，編號樣品Ⅰ（低毒素污染水平）、樣品Ⅱ（中度污染水平）、樣品Ⅲ（高度污染水平）。

1.2 試驗試劑

嘔吐毒素固體標準品10 mg，購自青島普瑞邦生物工程有限公司；嘔吐毒素免疫親和柱：美國RomerLabs 公司；乙腈（色譜純）、甲醇（色譜純）：上海安譜公司；微孔過濾膜（13 mm，0.22 μm，PTFE）：北京迪科馬科技有限公司。

1.3 主要儀器設(shè)備

柔性刮擦機：河南福榮達機械設(shè)備有限公司；高效液相色譜儀（配二極管陣列檢測器SPD-M20A）：日本島津；低溫高速離心機：德國Eppendorf 公司；渦旋混合器：北京大龍興創(chuàng)實驗儀器（北京）股份公司；高頻數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

1.4 DON 的測定

按照GB 5009.111—2016 第二法免疫親和層析凈化高效液相色譜法測定，測定條件如下。流動相：甲醇+水=20+80；流速：1.0 mL·min-1；色譜柱：C18，150 mm×4.6 mm×5 μm；柱溫：40 ℃；進樣量：50 μL；檢測器：紫外檢測器，218 nm。

1.5 DON 脫除率計算

柔性刮擦機脫除真菌毒素的效果通過對小麥樣品中DON 的脫除率來表示，以脫除率r來定量描述，按照公式（1）計算脫除率。

式中：C0為小麥中DON 的起始污染水平，μg·kg-1；C1為經(jīng)過柔性刮擦機處理后小麥中DON 的污染水平，μg·kg-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 柔性刮擦機對低毒素污染水平小麥的脫毒效果研究

稱取約200 kg 小麥樣品Ⅰ，經(jīng)過柔性刮擦機處理1 次后，多點隨機取樣（3 個平行樣品），測定處理前后DON 的含量變化。如表1 所示，小麥經(jīng)過柔性刮擦機的柔性打擊、刮擦、磨削，其DON 含量明顯降低，脫除率高達69.2%。真菌毒素在小麥籽粒中含量由外到內(nèi)逐步降低，可見通過柔性刮擦處理能夠減少小麥籽粒中真菌毒素的濃度。

表1 處理前后小麥樣品Ⅰ中DON 含量變化

2.2 柔性刮擦機對真菌毒素中度污染水平小麥的脫毒效果研究

稱取約100 kg 小麥樣品Ⅱ，經(jīng)過柔性刮擦機處理1 次后，多點隨機取樣（3 個平行樣品），測定處理前后DON 的含量變化。如表2 所示，小麥經(jīng)過柔性刮擦機的柔性打擊、刮擦、磨削，其DON 含量明顯降低，脫除率高達66.2%。說明對于中度污染的小麥，柔性刮擦機處理仍能夠減少小麥籽粒中真菌毒素的濃度。

表2 處理前后小麥樣品Ⅱ中DON 含量變化

2.3 柔性刮擦機對真菌毒素高度污染水平小麥的脫毒效果研究

稱取約200 kg 小麥樣品Ⅲ，經(jīng)過柔性刮擦機處理1 次后，多點隨機取樣（3 個平行樣品），測定處理前后DON 的含量變化。如表3 所示，經(jīng)過柔性刮擦機的柔性刮擦處理，其DON 含量稍有降低，脫除率僅為12.8%。說明對于高度污染的小麥，大部分真菌毒素可能分布于小麥的胚芽及糊粉層，僅對其籽粒表層進行柔性刮擦處理，不能有效去除其內(nèi)部污染的真菌毒素。

表3 處理前后小麥樣品Ⅲ中DON 含量變化

3 結(jié)論與展望

致病真菌主要生長在谷物的外層，隨著感染程度變化，菌絲會逐漸侵入籽粒內(nèi)部，產(chǎn)生的真菌毒素能夠擴散到胚乳及糊粉層中。真菌侵染程度不同，真菌毒素轉(zhuǎn)移至籽粒各個部位的比例也具有差異。研究表明，各部位嘔吐毒素的含量分布具有規(guī)律性，小麥中嘔吐毒素主要集中在皮層的外層，隨著侵染程度加重，由外向內(nèi)，逐步深入[8-10]。清理過程會降低小麥中嘔吐毒素含量，小麥柔性刮擦機可以有效清除小麥表層及腹溝中的嘔吐毒素，目前已在國內(nèi)300 多個小麥加工企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，對穩(wěn)定面粉產(chǎn)品中真菌毒素指標起到很好的作用，且逐步被市場認同，推廣前景廣闊。由于真菌毒素分布不均勻，針對嘔吐毒素污染嚴重的小麥，在小麥加工過程中，可采用光譜智能分級分選設(shè)備，將污染籽粒剔除；再結(jié)合小麥柔性刮擦機處理，從而保證小麥制品的品質(zhì)。