脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的毒素污染分析及防控研究进展

张国辉，杨晓玲，吴小毛，李荣玉，李 明

1.凯里学院 大健康学院，贵州凯里 556011；2.贵州大学 作物保护研究所，贵州贵阳 550025；3.贵州大学 酿酒与食品工程学院，贵州贵阳 550025

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）又名呕吐毒素，是大麦、小麦、玉米等谷物及其制品中最常见的一类污染粮食等食品的真菌毒素，污染水平居镰刀菌毒素之首，由黄色镰刀菌（Fusarium culmorum）和镰刀菌(Fusarium graminearum）产生，是已知的单端孢霉烯族化合物中毒性最强的一种，可引起人和动物的呕吐、腹泻、头疼、头晕等的中毒症状，严重时可损害造血系统而导致死亡，DON的慢性毒性主要表现在对胃癌细胞有一定的影响[1]。此外，DON还可导致人类患贫血、克山病以及食管癌等疾病。因常与其他霉菌产生的毒素发生协同作用，导致毒性增强[2]。DON因毒性的作用可导致动物的血磷和碱性磷酸酯酶活性下降，从而猪中毒呈“僵猪”状态、肉鸡中毒表现呼吸困难等症状、雏鸭有呕吐等症状[3-5]。其他动物种属毒性敏感性比较，啮齿类动物影响最大，反刍动物最小[6]。

DON可引起急性毒性、慢性毒性及胚胎毒性，具有多种生物毒性，主要为细胞毒性、免疫毒性、遗传毒性及致畴性和致癌性等，具有致癌、致畸和致突变作用[7-8]。毒性主要通过DON结合核糖体来抑制蛋白质的合成，主要与12，13-环氧结构密切相关。联合国粮农组织（FHO）和世界卫生组织（WHO）早在1973年将单端孢霉烯族毒素定为最危险的自然发生食品污染物。DON已被WHO视为天然存在的最危险的食品污染物之一，其化学性质稳定，在一般的食物烹调和加工过程中都难以破坏其毒性。因此，有必要深入研究DON，减轻其危害。对前人的部分研究进展进行综述，以期为今后的DON研究提供科学依据。

1 DON的生化特性

DON的化学名称为3α,7α,15-三羟基-12,13-环氧单端孢霉-9-烯-8-酮，毒性的主要结构基础为12，13-环氧结构，因环氧结构耐煮沸和烘焙，135℃的高温蒸汽也不会破坏此结构[9-10]。此外， 梨孢镰刀菌（F. poae）、拟枝镰刀菌（F. cladosporium）等多种镰刀菌及其他真菌如头孢菌属、漆斑菌属、木霉属等菌株均可产生DON[11]。DON易在谷物的生长和收获期间滋生，为田间毒素，较难清除[12]。DON具有较强的热抵抗力和耐酸性，120℃加热30 min和170℃加热15 min可完全被破坏[13]。DON毒性稳定、耐热、耐压、耐藏力很强。最适宜病原菌镰刀菌生长和最易产生DON的环境温度为21℃、湿度40%～50%、pH值为酸性和中性。高湿度年份的DON 毒素含量高得多[14]。

2 DON的检测技术

国家标准《食品中真菌毒素限量》（GB 2761—2011）和《粮食卫生标准》（GB 2715—2005）等标准中规定了小麦和面粉等制品DON的允许限量≤1 000 μg/kg。目前，常见的DON的准确检测方法以高效液相色谱（HPLC）、薄层层析（TLC）、气相色谱（GC）、质谱（MS）等的色谱化学技术为主，能够精确地确定毒素的种类和含量[15]。李华等[16]利用牛血清蛋白偶联物（3-HS-DON-BSA）作免疫原，建立DONR的间接 ELISA 检测方法，以期建立简便、可靠的毒素检测方法。

3 DON毒素的防控研究

现有研究表明，在同一田块中，长势差的植株，病情更严重、毒素累积更高；残存的花药可为产DON病菌提供营养并刺激其生长，从而导致DON毒素累积[17]。目前尚没有任何单一措施可以彻底解决DON对人和动物的污染难题。我国主要采用的是选用小麦的抗病品种、作物轮作耕翻、使用杀菌剂喷雾等。抗病品种特性是影响毒素累积程度的重要因素，如选用花药残留时间短或灌浆速度快的小麦品种，其抗病的主要原因是部分中抗品种因灌浆速度快，可限制病菌扩展从而减少DON产生。在化学防治方面，杀菌剂氰烯菌酯对所有禾谷镰刀菌野生型敏感菌株和多菌灵的抗药性菌株均表现极高的抑制活性，防治效果可达80.10%～98.28%[18]。但需要注意的是，杀菌剂嘧菌酯虽对小麦赤霉病的防治有效，但同时能刺激DON 在体内的产生与累积，因此，要根据需要十分慎重地使用它[19]。

在国外，北美小麦赤霉病毒素的控制以三唑类杀菌剂（DMI）、羟菌唑及丙硫菌唑为主。美国主要采用羟菌唑、丙硫菌唑、丙硫菌唑加戊唑醇和戊唑醇等杀菌剂[20]。此外，国外也采用物理方法如利用光学视觉色别以、红外分光技术筛除含毒素小麦籽粒，从而显著降低小麦中DON 毒素的含量[21]。

在生物防治方面，研究认为DON毒素清除的主要机制可能是包裹毒素，微生物中的链球菌和肠球菌等细菌可包裹DON毒素而减轻其毒性[22]。微生物塔宾曲霉（Aspergillus tubingensis）对DON的平均降解率为94.4%；在厌氧条件下，根瘤农杆菌Agrobacterium-RhizobiumE3-39可 将DON转化为3-keto DON；微生物Clostridiales、Collinsella、Anaerofilum和Bacillus均 能 够将DON转化为DOM-1。其中，诺卡氏（Nocardioides）细 菌WSN05-2对DON的转化率达到90%。徳沃斯氏菌Devosia sp菌株DDS-1对饲料中的DON 毒素降解率达到75.47%[23-27]。复合抗菌肽也能缓解DON的危害，可修复断奶仔猪的损伤肠道，从而缓解DON对仔猪的毒害[28]。Marin等[29]发现肉桂、丁香、玫瑰草和香茅精油均能有效抑制DON的产生。邢福国等研究发现，150 μL/L柠檬醛和 200 μL/L丁香酚对DON毒素的抑制率分别达98.3%和95.6%；薄荷油（主要成分为薄荷醇）可显著抑制禾谷镰刀菌和串珠镰刀菌的生长及产毒。天然植物精油及其活性成分可作为新型绿色防霉抑菌剂的重要来源之一[30-32]。

4 结论与展望

近年来，小麦增产与质量安全的主要威胁就是DON，已引起全球各国的密切关注，成为我国乃至全世界粮食安全和食品行业保证食品质量安全的重大难题[33]。而且，在我国传统饮食习惯中，小麦等谷物比重大大高于西方国家，使得我国以DON为主的真菌毒素危害问题更为突出[34]。生物防治将来会成为DON防治的重要研究方面，具有广阔的研发前景。我国在真菌毒素风险评估等方面需要深入开展风险评估的技术研究，可多借鉴制度完善国家的评估经验，实现风险评估与科学监管的对接[35]。在科研方面，除上面的研究进展外，而针对DON污染粮食和饲料的处理、处理DON后的安全性检测及小麦抗DON品种的培育等研究仍需关注。在防控方面，仍需深入研究DON的有效防控措施，让其成为可行可控的举措。因为DON的毒素污染问题将会长久存在，所以因地制宜提出毒素管控的办法，以保证加工产品的毒素含量符合国家限量标准，也是今后研究的努力方向。