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)生在氣候溫潤多雨的的國家和地區(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2012年市場中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。}}


^{_{王淞等對我國山東、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，未超過國家標(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）對廣州市農(nóng)貿(mào)市場和超市中面粉及其加工食品進(jìn)行采樣檢測。結(jié)果檢測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；釀酒過程中，嘔吐毒素會(huì)在浸泡、發(fā)芽、烘干、發(fā)酵的過程中產(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測定制酒過程中嘔吐毒素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)引起四肢無力、頭昏、發(fā)熱、腹脹、腹瀉和嘔吐等癥狀；豬對嘔吐毒素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，對懷孕母豬甚至?xí)鹆鳟a(chǎn)；動(dòng)物對嘔吐毒素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：一是通過滲透磷脂雙層，作用于亞細(xì)胞水平；二是通過與細(xì)胞膜相互作用；三是通過自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化作用。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??；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)前國內(nèi)外對嘔吐毒素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“目前還沒有充分的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證據(jù)說明嘔吐毒素DON毒素具有致癌性”，因此將其歸為第三組即“對人類不產(chǎn)生致癌性”。}}


^{_{7、嘔吐毒素的*
 
世界各國對小麥中嘔吐毒素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、過熱蒸汽處理、擠壓膨化處理等。
清理和浸泡對小麥中嘔吐毒素DON的影響
 
研磨制粉對小麥中嘔吐毒素DON的影響
 
面制品加工對嘔吐毒素DON的影響
 
面條加工過程對嘔吐毒素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物質(zhì)進(jìn)行處理的方法。
其作用方式有兩種：一是通過高能脈沖直接穿透對象，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；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，自由基再與對象發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。}}
 

^{_{熱處理
加熱處理是一種比較常見的殺菌脫毒方法，包括烘烤、油炸、過熱蒸汽處理、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）采用過熱蒸汽經(jīng)過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C-12，13位的環(huán)氧基，通過醇醛縮合反應(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，生成過氧化物，過氧化物不穩(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，分子的其他部分沒有改變。
臭氧降解對面條品質(zhì)的影響}}
 

^{_{經(jīng)過臭氧處理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和面條的褐變。}}


^{_{3、生物脫毒法
應(yīng)用微生物競爭來抑制真菌毒素、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。}}