控制仓储小麦的霉菌毒素
04-29 14:57
广东养猪业
译自：Food Additives and Contaminants, May, 2010
作者：Naresh Magan
译者：顾莞婷
（安佑生物科技集团有限公司， 江苏 太仓 215437）
小麦的质量在收割后的管理阶段会明显地恶化。例如谷物类型、成熟度等生物因素，结合普遍的非生物因素如水分含量和温度，以及防腐剂的浓度都会影响小麦安全储存期限和其中霉菌毒素的污染水平。
１引言
在欧洲，最小化食物链中天然毒素的关键方法是发展HACCP（危害分析和关键环节控制点）框架内的最简化策略。因此，针对不同终端产品的谷物食品链已被详细研究。这包括监测收获前和收获后的关键控制点（CCPS）。
考虑到毒素对于温带禾谷类作物是一个危害，欧盟法律的限制、客户的要求和消费者的认知均是驱动力。预防策略必须旨在使收获前后的毒素最小化，并低于最佳实践的法律限制。小麦食品/饲料链收获后的关键控制点已确定。
无论是充分干燥还是轻微潮湿的谷物，都是活着的、呼吸的。因此在收获、干燥、储藏以及随后的加工过程中必须精心处理。把储存的谷物作为一个生态系统的概念最初是由Wallace和Sinha提出的（1971年）。这是一个重要的里程碑，因其包含了储藏过程中可能出现的所有主要的生物和非生物的互作，包括粮食呼吸、虫害、真菌区系、昆虫/真菌互作、害虫迁入和迁出、水分的不均匀性和水分迁移、温度、O2/CO2，以及动物饲料中防腐剂的存在。在过去十年中，这种整体研究方法取得了一些进步。
２呼吸、干物质损失和霉菌毒素污染
收获的粮食必须干燥至 < 14.5%的水分含量（水分含量.，湿重基础）以确保没有霉菌腐败或者收获前的霉菌污染不会加剧。通常，谷物收割时的含水量是16-20%，因为此时现代联合收割机的效率较高。但是，随后要需要加热或室温干燥来保证谷物的质量。如果没有进行有效地干燥，温度会迅速上升，大量的腐败霉菌可能增殖并导致自然发热使温度上升至60～70℃，最后导致嗜热放线菌的生长和质量的彻底损失。此过程中霉菌污染的机会也显著增加。
在收获、干燥及储藏过程中的关键时期，已有研究检验粮食呼吸、霉菌活性和质量损失（干物质）之间的关系。这些研究表明，小麦和大麦仅在20～25℃，干物质损失达到0.22～0.44%，且水分活度达到0.9时，就存在可见的霉变。事实上，美国的研究建议，谷物如玉米的干物质损失为0.5%时可以拒绝食用，因其伴随的黄曲霉毒素污染的机会显著增加。Fleurat-Lessard大量总结了普遍腐败和干物质损失的数据后建议：粮食产生CO2的速率能够有效地模拟和预测粮食质量的全球变化。
英国克兰菲尔德大学最近的研究试图阐述，在不同的环境因素下，特定的产毒素的霉菌活动可能会造成干物质的损失，DON的含量也可能会超过欧盟法律限制。因此，进行了在不同的室内温度（15～30℃）、相同的平衡相对湿度条件下，对存储的冬小麦接种禾谷镰刀菌的孢子，接种量为0.86，水分活度为0.93和0.95，用气相色谱分析法测量4～5天内的粮食呼吸以及10天后禾谷镰刀菌的最终数量和DON污染水平。
３增殖/不增值、有毒素/无毒素和谷物储存管理的边界模型
谷物收获后必要立即进行有效的干燥。通常使用热空气干燥来获得目标14.5%的安全水分含量。然而，在收获季节，由于物流原因，谷物有时会搁置一小段时间才进行干燥。欧洲一些国家经常采用室温干燥。如果采用加热干燥，谷物受环境因素的影响较小，尤其是北欧潮湿的秋季。英国经常采用室温干燥，于水分垂直通过颗粒床，尤其在扁平的干燥机/仓库中导致干燥缓慢。这导致仓库顶部的谷物重新回潮，然而仓库底部的粮食变得过干。这会导致霉变层的谷物被DON或OTA的污染风险增加。
在干燥和储藏期间，谷物颗粒间空隙的温度和相对湿度的变化可以被监测。在平床仓库的上层和中层已经这么做了。通常任何泄露甚至是小破损都会导致温度上升以及颗粒水分含量增加。这常会发生在干燥和存储的最初阶段（5～10天），这些指标会上升，尤其是在上层，变质和霉菌污染的风险会增加。
４气调储藏、化学保鲜系统和生物防治
潮湿的谷物在收获后，尤其是用作动物饲料的谷物，会将谷物储藏在能够自然呼吸的密闭筒仓中使CO2浓度增加，从而抑制腐败变质和霉菌毒素的形成。但是，如果有任何泄露或者微需氧的环境就可能引起霉菌增殖和霉菌毒素的产生。研究表明，增加25～50%的CO2对纯绿青霉或赭曲霉菌的增殖或者毒素产生影响很小。虽然75%的CO2会影响芽管的延长和生长，但是两种真菌孢子的萌发不会受到影响。但这并不表示霉菌毒素的产生会受到显著影响。当aw和CO2浓度增加时，其效果不是协同的，赭曲霉毒素没有被抑制，有时并不能将霉菌毒素抑制在欧盟法定限制水平下。
潮湿的谷物中经常添加防腐剂，尤其是用作动物饲料的谷物。商业防腐剂主要是脂肪酸盐的混合物，如丙酸、山梨酸和苯甲酸。但是，这些全部是细菌抑制剂，需要和产品有效地接触。所以必须充分混合确保其抑制作用可以持续。寻找替代这些以脂肪酸盐产品的工作已经开展。由于谷物收获后，纯绿青霉经常引起问题，可能可以利用天然或新型的防腐剂来处理OTA（赭曲霉毒素）污染。
Aldred等人（2008）筛选了几种挥发油和抗氧化剂用来控制纯绿青霉、赭曲霉菌的增殖和赭曲霉毒素的产生。他们发现丁香精油、肉桂油、百里香油在体外是有效的，但对原位谷物相对无效。可能是由于挥发油结合了谷物成分。然而，他们确实发现抗氧化剂，如丁基羟基茴香醚、对羟基苯甲酸丙酯、特别是白藜芦醇，对谷物自然污染和人为接种的纯绿青霉都是有效抑制的。
接种如酵母菌或乳酸菌来控制动物饲料用潮湿谷物质量的试验已经开展。接种的细菌要能够建立并主导谷物的生态系统以尽量减少霉菌毒素的污染。用耐旱酵母如毕赤酵母来控制饲料谷物的腐败尤其是在密闭的粮仓中，已经做了大量的工作。这种竞争性强的酵母能够阻止微需氧真菌如娄地青霉引起的腐败。为了专门控制仓储小麦纯绿青霉和OTA的污染，最近检测了这种酵母的不同流化床干燥剂型。研究表明不同剂型对仓储小麦中纯绿青霉数量和OTA的控制效率是有影响的。
许多乳酸菌也已经被筛选用于降解或结合真菌毒素。因其对健康的有益影响，它们已经成为有吸引力的接种菌。有研究表明乳酸菌可以分解黄曲霉毒素B1。还有研究表明，它们能够结合或者降解玉米赤霉烯酮、单端孢霉烯族毒素和伏马菌素。然而，在原位储藏实际存储条件下进行的工作还较少，尤其是中等水分和温度条件下进行的试验。这种方法的潜力确实存在，有利于潮湿谷物尤其是动物饲料用途谷物的保存。
５结论及未来的策略
在任何管理系统中，尤其是在收获后的后续步骤存在很多重要的关键点能使霉菌毒素的污染最小化。这包括：
（１）常规和准确的测定水分；
（２）使收获和干燥之间的时间最小化；这将涉及干燥前的保存时间/温度以及实际的干燥条件；
（３）尽可能使用加热干燥高效快速地达到目标水分含量（温带作物水分含量<14.5%），常温干燥可能会引起腐败；
（４）快速便捷的基础设施，包括隔离措施和适当的交通运输条件；
（５）要控制各个时期的储存条件，如水分和温度控制、普通维护和卫生措施、防虫防水以免让代谢水聚集引起腐败；
（６）能够有效地识别有某些阶段的真菌病害和毒素水平，拒收低于标准的谷物（例如通过第三方传递）；
（７）供应商系统的准入，包括建立接收/拒收的标准。
我们相信未来需要使用新技术，以改善最大限度地减少温带谷物中霉菌毒素的策略。将来环境变化可能是一个潜在的影响因素，它影响不同地理区域的不同霉菌毒素的相对重要性，使得某一种霉菌毒素在接下来的5～10年变成重要的霉菌毒素。以现在CO2浓度的2～3倍结合温度上升2～3℃的情况下对霉菌定殖和毒素产生的影响的判断还缺乏数据。通过建立模型的方法可以得到一定的数据。但是，霉菌毒素产生的潜在刺激更难以预测。总之，虽然本文处理了温带作物收获后的问题，但纵观更全面的食物链体系，更好更有效的管理只是其中的一个组成部分。
５结论及未来的策略
在任何管理系统中，尤其是在收获后的后续步骤存在很多重要的关键点能使霉菌毒素的污染最小化。这包括：
（１）常规和准确的测定水分；
（２）使收获和干燥之间的时间最小化；这将涉及干燥前的保存时间/温度以及实际的干燥条件；
（３）尽可能使用加热干燥高效快速地达到目标水分含量（温带作物水分含量<14.5%），常温干燥可能会引起腐败；
（４）快速便捷的基础设施，包括隔离措施和适当的交通运输条件；
（５）要控制各个时期的储存条件，如水分和温度控制、普通维护和卫生措施、防虫防水以免让代谢水聚集引起腐败；
（６）能够有效地识别有某些阶段的真菌病害和毒素水平，拒收低于标准的谷物（例如通过第三方传递）；
（７）供应商系统的准入，包括建立接收/拒收的标准。
我们相信未来需要使用新技术，以改善最大限度地减少温带谷物中霉菌毒素的策略。将来环境变化可能是一个潜在的影响因素，它影响不同地理区域的不同霉菌毒素的相对重要性，使得某一种霉菌毒素在接下来的5～10年变成重要的霉菌毒素。以现在CO2浓度的2～3倍结合温度上升2～3℃的情况下对霉菌定殖和毒素产生的影响的判断还缺乏数据。通过建立模型的方法可以得到一定的数据。但是，霉菌毒素产生的潜在刺激更难以预测。总之，虽然本文处理了温带作物收获后的问题，但纵观更全面的食物链体系，更好更有效的管理只是其中的一个组成部分。
