DON是一種單端孢霉烯類真菌毒素,廣泛污染小麥、玉米等谷物及其制品,其不僅具有細胞毒性、免疫毒性、急性毒性、遺傳毒性以及致癌性,還可與其他真菌毒素產生協同效應。DON在產品加工或生物代謝過程中可通過糖基化、氧化、乙?;韧緩睫D化為多種衍生物(圖1),這些衍生物難以被傳統檢測技術識別,且部分可在消化過程中逆轉為DON,或產生與DON相似的毒性作用,導致實際暴露風險被低估。
隨著谷物深加工產業的快速發展,DON及其衍生物會發生復雜的遷移與轉化,不同加工方式對最終產品中毒素含量影響存在顯著差異。本文圍繞谷物加工環節,分析DON及其衍生物的含量變化與遷移轉化,為谷物生產加工中DON及其衍生物的防控提供理論參考。

圖1 DON及其衍生物間的轉化
毒性及限量
DON及其衍生物的毒性存在差異,根據腸上皮細胞毒性排序:脫氧雪腐鐮刀菌烯醇-3-葡萄糖苷(DON-3G)<<3-乙?;?脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(3-Ac-DON)<DON≈15-乙?;?脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(15-Ac-DON)。DON對谷物的污染貫穿收割、干燥、儲藏和加工全過程,其中小麥和玉米在生長階段最易受污染。不同谷物的污染特征存在差異,小麥及其制品主要受DON及3-Ac-DON污染,玉米及其制品以DON及15-Ac-DON為主,大米主要受DON污染,燕麥和麥片則以3-Ac-DON污染為主。
目前各國已對谷物及其制品中的DON設定相關限值(表1),但仍未對DON衍生物進行限量,導致實際膳食暴露風險被低估。
表1 部分國家、地區、組織對DON的限量標準
谷物加工前處理對DON及其衍生物的脫除消減
1、比重分選:基于污染谷物與健康籽粒的比重及質量差異,借助機械振動、氣流分級實現分離。受赤霉病侵染、霉變或發芽的谷物籽粒,因內部組織疏松、胚乳結構破損,比重顯著低于健康籽粒,而DON及其衍生物的分布特性進一步放大了這一差異,極性較弱、親脂性較強的衍生物(如3-AcDON)更易富集于病粒的疏松組織中,使病粒與健康籽粒的比重差異更為突出。
2、色選:通過光學傳感器識別赤霉病谷物與正常谷物的色澤差異,結合DON及其衍生物的分布特性實現霉變籽粒的分離。
3、表面處理與脫皮:谷物皮層是真菌毒素與微生物的主要富集區域,DON及其衍生物的遷移能力與親水性呈正相關,如親水性較強的衍生物易隨皮層水分滲透至近皮層胚乳,而極性較弱的衍生物則主要吸附于皮層纖維結構。因此,入磨前的脫皮處理可剝離毒素富集的皮層組織,如通過柔性刮擦、蒸汽軟化等脫皮工藝,可有效降低DON及其衍生物向后續加工環節的遷移風險,其脫毒效果受谷物品種間籽粒硬度和麩皮層厚度差異的影響。
4、浸泡與調質:傳統溶劑浸泡以水、乙醇、碳酸鈉溶液等為介質。親水性較強的DON、DON-3G易隨浸泡液發生遷移,而極性較弱的3-Ac-DON、15-Ac-DON更易吸附于谷物基質的疏水性區域,遷移率低于DON和DON-3G。這類毒素的遷移依賴于DON及其衍生物的水溶性或溶劑相容性,遵循“快速浸出-反向遷移-趨于穩定”的變化規律。將浸泡與浮選或吸附劑聯用,可提升DON及其衍生物的脫除效果。近年來,臭氧水、等離子體活化水(PAW)等含活性介質的浸泡液展現出優異脫毒潛力,其核心作用機制均基于活性氧物質的強氧化特性實現DON降解。
谷物深加工過程中DON及其衍生物的遷移轉化
谷物深加工是提升農產品附加值、完善農業產業鏈的關鍵環節,其加工產物廣泛應用于食品、飼料、醫藥等多個領域,但DON污染對其產品質量安全構成嚴重威脅。
1、谷朊粉提取
基于污染谷物與健康籽粒的比重及質量差異,借助機械振動、氣流分級實現分離。受赤霉病侵染、霉變或發芽的谷物籽粒,因內部組織疏松、胚乳結構破損,比重顯著低于健康籽粒,而DON及其衍生物的分布特性進一步放大了這一差異,極性較弱、親脂性較強的衍生物(如3-AcDON)更易富集于病粒的疏松組織中,使病粒與健康籽粒的比重差異更為突出。
2、玉米深加工
玉米淀粉、麩質粉、淀粉糖等玉米深加工產品的DON污染控制已成為制約行業高質量發展的核心問題。在濕磨法生產玉米淀粉的工藝中,浸泡工序是DON脫除的關鍵環節,利用DON良好的水溶性,部分DON從玉米胚乳中遷移至浸泡液中,使淀粉產品中DON脫除率提高,但該過程導致浸泡液中毒素濃度顯著升高,因此需強化廢水處理技術的研發與支撐。為進一步提升淀粉產品的DON脫除效果,可結合化學輔助浸泡處理。
玉米干法分離制糖技術通過脫胚、分級制粉與制糖工藝的聯用,利用DON在玉米不同組織部位的分布差異,實現物料的分級與DON的分離。與濕磨法相比,該技術無需消耗大量水資源,從源頭避免了高濃度DON浸泡液的污染問題,且工藝能耗顯著低于濕磨法,符合綠色加工的發展趨勢。在玉米深加工的發酵體系中,微生物轉化技術為DON脫毒提供了新方向,如大麥酒糟的脫毒研究表明,通過基因工程技術在釀酒酵母中表達3-乙酰轉移酶,利用該酶的特異性催化活性,將9.2%~55.3%的DON轉化為毒性更低的3-Ac-DON,且轉化過程不影響酵母的乙醇發酵效率,同時因酶促反應消耗部分代謝中間產物,還能提升乙醇產量。
不同谷物加工工藝對DON及其衍生物的削減、轉化效果差異顯著,適用場景各有側重。比重分選+色選技術具有操作簡便、成本較低、無二次污染等優勢,可快速降低谷物初始毒素含量,適配規模化初加工環節;浸泡、玉米濕磨等工藝依賴溶劑遷移或多級分離,能針對性解決飼料生產、淀粉加工等場景的毒素殘留問題;然而,目前多數工藝對DON衍生物的關注不足,尤其是乙?;?、結合態毒素的轉化機制尚未完全明確,未來需加強研究。
小結
DON穩定性強,加工過程難以直接破壞,其衍生物常與DON共存并易轉化為DON,帶來潛在危害。谷物從原料到最終產品的加工過程會發生復雜的物理化學反應,不同工藝的脫毒效果受樣品毒素污染類型與初始濃度、機械力攪拌、酶制劑的使用等因素影響,這些因素均會改變真菌毒素的穩定性,導致毒素含量變化趨勢不同。
此外,高污染谷物單純依賴脫皮等物理方法難以徹底去除毒素,且部分工藝存在毒素遷移風險。因此,還需要進一步優化工藝參數、明確衍生物轉化機制,推動技術與不同加工場景的適配,以滿足谷物加工中毒素高效防控的應用需求。在實際生產中,除了優化工藝參數外,配合使用高效脫霉劑,可進一步提升毒素防控效果。建議企業根據原料污染程度、加工工藝特點,選擇適配的脫霉劑產品,實現從原料到成品的全程毒素管控。
參考文獻
何萬宣,李萌萌,肖琳,等.谷物加工中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其衍生物遷移轉化規律研究進展[J/OL].食品與發酵工業,1-19.(圖表及主要內容來源)

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