全国粮食科技创新大会科技成果及前沿技术发布 呕吐毒素超标小麦安全合理利用技术 孙长坡 国家粮食局科学研究院 北京 2014.11.17

主 要 内 容 1 2 3 4 真菌毒素严重危害粮油安全 呕吐毒素小麦安全利用技术的研究 呕吐毒素超标小麦利用的工业化应用 技术成果及应用展望 主 要 内 容 1 2 3 4 2

一、真菌毒素严重威胁粮食安全

真菌毒素、重金属严重威胁着我国粮油质量安全 大田 食品 农药残留 加工 种植 种植 储藏 收购 真菌毒素

粮食主要产毒真菌及其真菌毒素 黄曲霉菌 赭曲霉菌 黄曲霉毒素（AFB) 赭曲霉毒素A(OTA) 玉米赤霉烯（ZEN） 呕吐毒素（DON） 镰刀菌 玉米赤霉烯（ZEN） 呕吐毒素（DON） 伏马毒素（FB）

真菌毒素严重威胁粮油食品安全 解决真菌毒素危害成为行业迫在眉睫的问题 粮食有害微生物 粮食产量 大幅降低 危害作物生长 产生真菌毒素 玉米赤霉烯酮 黄曲霉毒素B1 严重中毒 畜禽 食物链 轻度中毒 死亡 体重下降、疾病 人类 污染饲料 诱发肿瘤、死亡 体内蓄积 镰刀菌危害的小麦 镰刀菌显微照片 脱氧雪腐镰刀菌烯醇 赤霉菌危害的玉米 赤霉菌照片 污染食品 我国是世界上肝癌发病率最高的国家之一,肝癌发病率和真菌毒素密切相关 解决真菌毒素危害成为行业迫在眉睫的问题

我国与欧美国家的呕吐毒素限量标准 欧盟 1、除杜伦麦、燕麦和玉米之外的未加工的谷物 2、未加工工的杜伦麦、燕麦 食品、饲料 限量(µg/kg) 备注 欧盟 1、除杜伦麦、燕麦和玉米之外的未加工的谷物 2、未加工工的杜伦麦、燕麦 3、除用于湿法加工外的未加工玉米 4、谷物和玉米粉 5、面包、饼干等 6、婴儿食品 7、饲料 1250 1750 750 500 200 200--12000 No. 165/2010 美国 1、小麦最终制品 2、饲料等 1000 5000-30000 FDA 加拿大 1、未加工的小麦等 2、饲料 2000 2000-5000 中国 玉米、玉米面（渣、片） 2761-2011 大麦、小麦、麦片、小麦粉 猪、犊牛、泌乳期动物配合饲料/牛、家禽 1000/5000 13078.3-2007

我国小麦受镰刀菌毒素污染严重 9

二、呕吐毒素削减技术 1、2013年度粮食公益性行业科研专项：粮食中真菌毒素脱除与卫生污染物 监控技术研究（201313005） 2、国家重点基础研究发展计划（973计划）:粮油产品真菌毒素减毒 与消解机理（2013CB127805) 3、科技支撑计划：储备粮减损新技术研究与示范（2009BADA0B00）

真菌毒素主要的削减技术 处理方法 处理对象 处理环节 用途 目前法规 物理方法 机械加工 制粉、深加工 食品、饲料 允许 物理吸附 动物饲喂、消化 饲料添加 辐照、光分解等 原粮、制品等 研究 不允许 化学方法 化学物质处理 原粮、加工副产物 生物方法 生物脱毒 加工过程或副产物 饲料

（一）镰刀菌及其毒素在小麦中的分布规律 DON含量与失重变化相关性 DON含量与粒径变化相关性 研究内容 布勒氏磨粉简易流程图 小麦籽粒逐层研磨

1500ug/kg以下样品DON含量随失重的变化 （一）镰刀菌及其毒素在小麦中的分布规律 1500ug/kg以下样品DON含量随失重的变化 1500-2000ug/kg样品DON含量随失重的变化 DON含量随着小麦研磨逐渐降低； 小麦籽粒中DON含量由外至内逐渐降低； 随着小麦外层的去处，DON含量可降至限量值以下。 2000-3000ug/kg样品DON含量随失重的变化

（一）镰刀菌及其毒素在小麦中的分布规律 呕吐毒素在籽粒中由外到内含量逐渐降低 菌及毒素含量: 胚乳< 糊粉层< 皮层 皮层 胚乳< 糊粉层< 皮层 皮层 糊粉层 胚乳 小麦籽粒剖面示意图 呕吐毒素在籽粒中由外到内含量逐渐降低

小麦深加工制备谷朊粉可大幅洗脱去除呕吐毒素 （二）小麦深加工对呕吐毒素的削减 小麦深加工制备谷朊粉可大幅洗脱去除呕吐毒素

（三）真菌毒素的生物降解技术 解毒专一 单向不可逆 环境友好 DON降解为无毒产物 ZEN降解为无毒产物 酶降解产物质谱解析 真菌毒素降解酶 毒素降解率达到99%以上 筛选获得高效降解微生物菌株 DON降解为无毒产物 ZEN降解为无毒产物 酶降解产物质谱解析 解毒专一 单向不可逆 环境友好

玉米、小麦加工副产物中的毒素被专一、高效降解 （三）真菌毒素的生物降解技术 共发酵 检测分析 真菌毒素超标原料 固态发酵 CK Sample DON 降解率超过90％ 降解酶产生菌发酵 玉米、小麦加工副产物中的毒素被专一、高效降解

申请发明专利8项，已获得授权5项，实现了从菌株、降解酶到应用的全面覆盖！ （三）真菌毒素的生物降解技术 申请发明专利8项，已获得授权5项，实现了从菌株、降解酶到应用的全面覆盖！

真菌毒素超标小麦的安全有效利用技术体系 生物处理手段 饲料、食品 酶制剂药物 大规模 发酵 机械处理手段 作物育种 制粉 真菌毒素降解微生物（酶） 大规模 发酵 生物处理手段 制粉 机械处理手段 符合国家标准限量 深加工 酶制剂药物 治疗真菌毒素中毒 饲料、食品 作物育种 真菌毒素含量低或无毒素 减少损失，保障食品安全

三、呕吐毒素超标小麦利用技术的工业化应用 国家粮食局科学研究院 小麦深加工企业

小麦DON含量分布在340-4438ug/kg，均值1562ug/kg （一）原料小麦呕吐毒素含量分析 本批4000吨小麦为2010年产小麦；DON的含量检测分析由第三方，依据GB/T 23503-2009方法执行。检测结果如下： 小麦DON含量分布在340-4438ug/kg，均值1562ug/kg

小麦制粉、深加工工艺流程图 生物发酵脱毒 麸皮 次粉 酒精发酵 酒精 糟液 饲料工段 淀粉浆 DDG/S 浮渣 毛麦 谷朊粉 磨粉 面粉 润麦 洗麦 净麦 污水 湿面筋 制粉工段 谷朊粉工段 酒精工段

麸皮 小麦 DDG 面粉 淀粉浆 酒精 谷朊粉

（二）工业生产中的呕吐毒素迁移、分布 首次在工业生产中获得的大量数据，将为我国呕吐毒素限量标准的细化、制修订提供依据，从而推动呕吐污染小麦的安全合理利用

（三）麸皮固态发酵降解呕吐毒素 呕吐毒素降解菌的工业化发酵生产 固态发酵麸皮降解呕吐毒素

（三）麸皮固态发酵降解呕吐毒素 10吨规模的呕吐毒素高效降解菌发酵生产

（三）麸皮固态发酵降解呕吐毒素 固态发酵生产工段自2014年6月23日开始试验，至2014年7月7日下床结束,中试实验流程如下： 6h 菌剂活化 200Kg母曲 放大 铺料厚度20cm，每24h翻曲一次，温度保持在37-49℃。

麸皮中高含量呕吐毒素得到降解，同时营养品质得到改善 麸皮固态发酵效果评价 指标 发酵前 发酵后 呕吐毒素 5542μg/kg 200 μg/kg 益生菌 1.25x107cfu/g 可溶性膳食纤维 6.28% 9.41% 淀粉转化率   50% 蛋白 13.5% 15% 麸皮中高含量呕吐毒素得到降解，同时营养品质得到改善

四、技术成果及应用展望

技术成果及展望 （1）为建立小麦制粉原料安全控制标准提供了依据 从实验室和工业生产大量实测检测数据看，呕吐毒素含 量在1300μg/kg以内的小麦，在正常制粉工艺条件下，加工出 来的面粉符合国家安全标准（即不超过1000μg/kg），因此， 可以将1300μg/kg作为制粉小麦呕吐毒素控制标准。

技术成果及展望 （2）为细化完善粮食质量安全法规和标准提供了依据 大量生产测试数据表明，利用呕吐毒素超标小麦原料加 工谷朊粉，在加工过程中毒素随淀粉浆自动分离，谷朊粉产 品中毒素残留量远低于食品和饲料安全限量标准，淀粉浆发 酵产生的酒精中毒素含量为零。应当借鉴发达国家经验，尽 快细化完善我国食品安全相关法规和标准，在保障食品安全 的同时，充分考虑粮食资源的合理利用。

技术成果及展望 （3）采用固态发酵生物降解小麦麸皮中真菌毒素，为合理处置 和利用毒素污染小麦开辟了重要途径 （3）采用固态发酵生物降解小麦麸皮中真菌毒素，为合理处置 和利用毒素污染小麦开辟了重要途径 一是对于用作加工食用或饲用谷朊粉的小麦，真菌毒素 限量标准可以大幅放宽; 二是利用专用菌种和采用固态发酵工艺，可以有效降解 麸皮中的呕吐毒素，工艺过程比较简单，处置成本较低，便 于新技术的采用和推广；特别是麸皮发酵降解毒素的同时， 显著改善了营养品质，非常受饲料和养殖企业的欢迎。

粮油微生物研发团队

敬请领导专家指正！