粮食问题研究  2025年02期 24-29   出版日期:2025-03-30   ISSN:1003-2576   CN:51-1058/F
粮食中霉菌毒素检测技术的研究进展



  我国是农业大国,粮油作物种植面积巨大。 2024 年,我国粮食播种面积约 119319千公顷 ,全国粮食总产量 70650万吨 。此外,根据相关数据显示,我国粮食在储藏、运输和加工等过程中每年的损失量达700亿斤以上 。从上述数据来看,我国稳住了粮食 的安全。那么,如何进一步稳住粮食的 的安全,是需要持续关注的问题。

  粮食从田间到餐桌这一过程中的每一环节, 都可能被污染,包括机械杂质污染、微生物污染、化学性污染以及鼠虫害污染等。其中,微生物污染通常是真菌,如霉菌产生的霉菌毒素对粮食的污染。霉菌毒素极易残留在粮食中,随着食物链进入到人和动物体内,严重威胁着人类和动物的健康安全。因此,对粮食进行霉菌毒素检测,对保障人们的饮食健康、确保粮食的储藏安全和保障国家的粮食安全具有重要意义。

  一、常见的霉菌毒素及其危害

  (一)黄曲霉毒素

  黄曲霉毒素(AflatoxinsAFs 主要由 黄曲霉 寄生曲霉 产生的次级代谢产物,具有致癌性、致突变性和遗传毒性 。目前,已经确定的黄曲霉毒素有20种,根据国际癌症研究机构(IARC),黄曲霉毒素B 1 AFB 1 、黄曲霉毒素B 2 AFB 2 )、黄曲霉毒素G 1 AFG 1 )和黄曲霉毒素G 2 AFG 2 )均对人体有致癌作用,AFB 1 199 3 被列为一类致癌物 。贺亚如等 对榆林市2021-2022年监督抽检的小米、高粱样品进行污染程度和安全状况进行分析,结果显示共监测的60批次小米、16批次高粱中AFB 1 均有检出,但检出率较低。

  (二)赭曲霉毒素

  赭曲霉毒素(Ochratoxins)是由曲霉属和青霉属霉菌所产生的次级代谢产物,常见的包括赭曲霉毒素AOchratoxin AOTA)、赭曲霉毒素BOchratoxin BOTB)、赭曲霉毒素COchratoxin COTC)。其中,OTA具有最强的毒性,具有肝毒性、肾毒性以及三致作用,被IARC列入2B类致癌目录 ,其危害性仅次于黄曲霉毒素,我国国家标准规定OTA在谷物及其制品中的限量为5 μg/kgGB 2761-2017)。赵毕等 对浙江省5大类食品中OTA进行了检验检测,结果表明OTA主要暴露在谷物及其制品中,燕麦制品中OTA检出率最高可达16.1%,其余谷物中OTA检出率在3.2%-16.1%不等;小米,稻谷等谷物中均有不同程度的检出。

  (三)伏马菌素

  伏马菌素(FumonisinFB)是由串珠镰刀菌产生的结构类似的次级代谢产物,其类似物在15种以上。最重要的是B系列伏马菌素,包括伏马菌素B 1 FB 1 )、伏马菌素B 2 FB 2 )、伏马菌素B 3 FB 3 )和伏马菌素B 4 FB 4 。其中,FB 1 的毒性最强并具有致癌性,被IARC列为2B类致癌物 FB主要存在于谷物和谷物食品中,尤其是玉米及玉米制品,人体摄入含有FB的食物,易导致肝毒性和肾毒性,对人体健康造成严重损伤 。吕宗浩等 对宁夏固原市肉牛养殖场饲料的伏马毒素的污染状况进行了调查,结果表明在玉米、青贮、麸皮等饲料中均检出伏马菌素,其中在玉米中的检出率最高可达66.67% 最高含量可达3.82 mg/kg

  (四)玉米赤霉烯酮

  玉米赤霉烯酮(ZearalenoneZEA)最初在患有赤霉病的玉米中被发现,也存在于大麦、小麦和水稻等谷物中,主要的产毒菌为镰刀菌属真菌 ZEA的热稳定性强,在食品加工过程中不易被破坏,伴随食物进入体内易对人体造成损伤。相关文献显示,ZEA具有免疫毒性、肝毒性、血液毒性、致畸性和致癌性 ,被IARC列为三类致癌物。

  (五)脱氧雪腐镰刀菌烯醇

  脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DeoxynivalenolDON),又名为呕吐毒素,属于B型单端孢霉烯族毒素,主要产自镰刀菌属,尤其是禾谷镰刀菌和黄色镰刀菌 DON主要存在于小麦、玉米、燕麦等谷物及其制品中,污染率较高。人和动物暴露于DON后,可能会出现一系列不良反应,如食欲不振、呕吐、腹泻,严重甚至死亡;DON还具有细胞毒性、免疫毒性、遗传毒性和潜在的致癌作用,被IARC列为三类致癌物 。目前,我国国家标准规定食品类DON含量不允许超过1000 μg/kg。张莉等 2016-2022年河南省驻马店市182份小麦粉及其制品中的DON及其衍生物污染水平进行了调查并评估其膳食风险,结果显示小麦粉及制品样本中DON总检出率为87.4%,湿面条超标率最高 10.9% ,这表明小麦粉及其制品中的DON污染较为普遍。

  二、霉菌毒素的检测方法

  粮食中存在的各类霉菌毒素对人类和动物的健康带来了严重威胁,因而各国以及粮农组织制定的霉菌毒素限量标准、检测标准越来越 严格 。但这严格的标准有利于提高人们对霉菌毒素 危害性的认识,以保证人和动物的生命健康 同时还有利于推动霉菌毒素检测方法和技术的创新发展,不断提高检测效率。霉菌毒素的常规检测方法主要包括超高效液相色谱法、液相色谱-串联质谱法、胶体金免疫层析法、酶联免疫吸附法等。

  (一)常规检测法

  1. 超高效液相色谱法 超高效液相色谱法(Ultra-High Performance Liquid ChromatographyUHPLC)的工作原理同高效液相色谱法(High Performance Liquid ChromatographyHPLC)一致。两种方法均是以液体为流动相,在高压输液系统中将带有分析物的流动相泵入色谱柱中,分析物中的各种成分在色谱柱中被分离,然后进入到检测器中进行检测,通过保留时间、峰面积实现分析物的定性、定量检测。不同的是,UHPLC在运行时具有更高的系统压力,色谱柱中的固定相的粒径更小,且UHPLC具有更高的分离度和更快的分析速度,该方法 节约 了样品分析的时间,提高了检测效率。UHPLC虽具有显著的优势,但其设备更加精密,耗费的成本更高,对样品前处理的要求也更高。李丹娜等 通过磁性离子液体复合材料固相萃取富集植物油中的DON,并采用超高效液相色谱法对其进行测定,结果显示DON0.05-2.0 mg/L范围内线性良好,线性相关系数为0.9999,平均加标回收率在86.5%89.4%,检出限和定量限分别为3.3 μg/kg10 μg/kg

  2. 液相色谱-串联质谱法 液相色谱-串联质谱法(Liquid chromatography/tandem mass spectrometryLC-MS/MS)是将液相色谱的分离系统与质谱的分析系统相结合的一种检测技术。与液相色谱-质谱联用法(Liquid chromatography-mass spectrometryLC-MS)的工作原理一致,目标分析物在液相系统中被分离后,进入质谱中进行质量分析。不同的是,LC-MS为单级质谱,分析物在液相系统中分离后,直接进入质谱中被分析。而LC-MS/MS具有两个串联的质谱,分析物在被分离后,首先通过第一级质谱被离子化和分析,然后选择特定的离子进行碎裂,产生的离子碎片再进入到第二级质谱中被分析。LC-MS/MS具有较高的灵敏度和准确度,适用于痕量物质和未知物质的分析。张养冬等 采用优化的LC-MS/MS检测了2015年度4省市10个奶牛场的14个全株青贮玉米样品,结果显示10个奶牛场全株青贮玉米样品中全部检出的霉菌毒素种类为DONAFB 2 ZEA和麦角醇,含量由高到低依次为DONZEAAFB 2 、麦角醇,均未超过国家限量。

  3. 胶体金免疫层析法 胶体金免疫层析法(Colloidal gold immunochromatographic assayGICA)的原理是基于抗原-抗体的特异性相互作用,是一种将胶体金标记与免疫层析相结合的快速检测技术。通过还原法合成的胶体金为红色或紫红色,带有负电荷,可以与带有正电荷的蛋白质分子结合,由于这种结合是静电相互作用,因此不会破坏蛋白质的生物特性。GICA由于操作简单、成本低、检测速度快、能够现场检测以及结果肉眼可读被广泛应用于医疗、食品检测等领域。但GICA具有免疫分析法的通病, 易导致假阳性或假阴性的结果。此外,GICA多用于定性分析的场合,用于定量检测还需要结合其他技术。例如,贺丽丽 采用胶体金免疫层析技术结合德国拜发集团的RIDA?SMART APP读数仪对谷物中的AFsZEADON进行快速检测。结果显示,其回收率基本控制在80%-120%,变异系数小于15%。在实际样品检测中,产品检测值和国标方法检测值的偏离度控制在±20%范围之内,说明该产品可以用于谷物及其他样品中的霉菌毒素含量的现场筛查。