谷物類食品中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）及其衍生物的研究現(xiàn)狀

劉 慧，曾祥權(quán)，周玉春，蔣世衛(wèi)，黃 華

（1.北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，北京 101300；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083）

谷物是人類和動物重要的營養(yǎng)來源，發(fā)達(dá)國家每天約有30%的能量來自谷物，而在發(fā)展中國家和貧窮國家，谷物能量的占比則高達(dá)50%以上。谷物在膳食結(jié)構(gòu)中的地位舉足輕重，但其在種植、收獲、貯存、運(yùn)輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)均易被真菌毒素污染，這使其成為威脅人類和動物健康的主要潛在污染源，也對食品加工生產(chǎn)的安全構(gòu)成了挑戰(zhàn)[1]。近年來，由于氣候變化和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變，赤霉?。‵usasrium head blight, FHB）已成為影響禾谷類作物生產(chǎn)的最為嚴(yán)重的真菌病害之一[2]。赤霉病的發(fā)生，不僅會造成小麥等谷類作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，更重要的是會導(dǎo)致嚴(yán)重的毒素污染問題[3]。有研究表明，赤霉病的發(fā)病率與B族單端孢霉烯族類化合物高度相關(guān)，其中，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）分布最廣泛且污染最為嚴(yán)重，該毒素主要由禾谷鐮刀菌（F. graminearum）和黃色鐮刀菌（F. culmorum）產(chǎn)生[4]。

DON還可在植物或微生物作用下通過乙?；⒀趸?、去環(huán)氧化或糖基化反應(yīng)轉(zhuǎn)化形成各種衍生物，又稱隱蔽型DON，包括3-乙酰基-DON（3-acetyldeoxynivalenol, 3-Ac-DON）、15-乙烯基-DON（15-acetyldeoxynivalenol, 15-Ac-DON）、去環(huán)氧DON（deepoxy-deoxynivalenol, DOM-1）、DON-3-葡萄糖苷（DON-3-glucoside）和DON-3-O-葡 萄 糖 苷 酸（DON-3-GlcA）等[5?10]。此外，在食品加工過程中DON可能會與食品基質(zhì)發(fā)生相互作用而導(dǎo)致毒素結(jié)構(gòu)發(fā)生修飾或改變[7,11?13]。這些DON衍生物的存在一方面增加了谷類及其相關(guān)制品潛在的安全風(fēng)險，另一方面由于其與大分子物質(zhì)的結(jié)合物在常規(guī)提取條件下完全或部分穩(wěn)定，若缺乏適當(dāng)?shù)慕怆x過程，就會完全丟失，導(dǎo)致對真菌毒素真實(shí)污染水平的低估，給分析監(jiān)測帶來挑戰(zhàn)[14]。

目前，已有毒理學(xué)研究表明DON具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性、免疫抑制和致畸作用及可能的弱致癌性，已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）確定為最危險的自然發(fā)生食品污染物之一，列入國際研究的優(yōu)先地位[15?17]。與DON原型相比，隱蔽型DON的毒性較低，但其會在體內(nèi)代謝過程中可能會重新轉(zhuǎn)化為DON，給人類和動物健康造成潛在風(fēng)險[18]。鑒于DON及其衍生物對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)及人類健康的重大影響，迫切需要建立科學(xué)防控策略來降低其危害。而在實(shí)施防控策略以減少消費(fèi)者和動物對DON的風(fēng)險暴露時，不僅要了解谷物原料和最終產(chǎn)品中DON毒素的實(shí)際發(fā)生率，而且有必要掌握DON及其衍生物在食品加工過程中的變化規(guī)律。因此，本文對DON及其衍生物的理化性質(zhì)、影響產(chǎn)生的因素、污染狀況及其在食品加工過程中的變化等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了全面論述，以期為谷物及其制品中DON的風(fēng)險評估及防控策略的制定提供有利參考。

1 DON理化特點(diǎn)及毒性

DON最早由日本學(xué)者Yoshizawa等[19]于20世紀(jì)70年代在被鐮刀菌感染的小麥等禾谷類農(nóng)作物中發(fā)現(xiàn)并鑒定，因其能引起人和動物嘔吐、腹瀉，又稱為嘔吐毒素（Vomitoxin）。DON屬B型單端孢霉烯族類化合物，基本結(jié)構(gòu)為四環(huán)倍半萜，典型特征是C-9與C-10處具有化學(xué)雙鍵，C-12與C-13處具有環(huán)氧化物。其化學(xué)式為C15H20O6，相對分子質(zhì)量為296.32，化學(xué)名稱為3α,7α,15α-三羥基-12,13-環(huán)氧單端孢霉-9-烯-8-酮。DON純品為無色針狀結(jié)晶，熔點(diǎn)為151~153 ℃，可溶于水和極性有機(jī)溶劑，如氯仿、乙醇、乙腈、甲醇和乙酸乙酯的水溶液。DON理化性質(zhì)穩(wěn)定，對高壓、高熱和弱酸條件具有較強(qiáng)的耐受性，在谷物磨粉、食品生產(chǎn)及日常食物烹調(diào)加工過程中均難以被破壞，但DON在堿性條件下不穩(wěn)定[20]。

DON毒性產(chǎn)生的來源主要是其分子中C12/C13的環(huán)氧基團(tuán)。此外，DON毒素分子的三個自由羥基跟毒性有關(guān)，而C3位置的羥基具有重要作用。DON無特殊的靶器官，具有很強(qiáng)的胚胎毒性和細(xì)胞毒性，能干擾和抑制蛋白質(zhì)、RNA和DNA等生物大分子的合成，對人和動物產(chǎn)生急性和慢性毒性作用[21]。急性DON中毒癥狀主要表現(xiàn)為腹部不適如惡心、嘔吐、腹瀉等，嚴(yán)重時甚至可能損害造血系統(tǒng)以致死亡；而長期低劑量接觸可引起厭食癥，生長遲緩，免疫失調(diào)，生殖和發(fā)育障礙等[16,22?23]。另外，DON及其衍生物還可以和其他真菌毒素如玉米赤烯酮等產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，加劇動物肝、腎臟細(xì)胞膜損傷和氧化損傷，導(dǎo)致其過早死亡[20]。

基于DON的性質(zhì)和毒性，其對谷物及其相關(guān)制品的污染嚴(yán)重威脅人和動物的生命健康，已引起全世界的普遍關(guān)注。DON被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）定為最危險的自然發(fā)生食品污染物，并于1998年被國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為第3類致癌物。當(dāng)今的人們對食品安全愈加重視，對所食用谷類及其制品的要求越加嚴(yán)格。因此，為了保證谷物食品的食用安全，世界上至少有37個國家和組織制定了谷物DON的限量標(biāo)準(zhǔn)，部分國家和地區(qū)對DON在食品中的限量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[24]。我國最新的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2761-2017）規(guī)定，谷物及其制品中主要包括玉米、玉米面（渣、片）、大麥、小麥、麥片和小麥粉中，DON的含量不得超過1000 μg/kg。歐盟、加拿大、保加利亞等國都對加工前后的谷物分別做了限量規(guī)定，差異達(dá)到1倍左右。歐盟立法規(guī)定DON的最大限量值分別為谷物中1250 μg/kg，面粉中750 μg/kg，面包、谷物零食糕點(diǎn)、早餐谷物和餅干中500 μg/kg，嬰幼兒谷物加工食品中200 μg/kg。2010年FAO和WHO組織下的食品添加劑聯(lián)合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, JECFA）經(jīng)過評估認(rèn)為乙?；疍ON可在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為DON，毒性與DON基本相當(dāng)，因此暫定DON、3-Ac-DON和15-Ac-DON三種物質(zhì)的成組急性參考劑量（group acute reference dose, group ARFD）和成組每日最大耐受攝入量（group provisional maximum tolerable daily intake, group PMTDI）分別為8和1 μg/kg[25]。

2 影響DON產(chǎn)生的影響因素

2.1 產(chǎn)毒菌株

DON是小麥等禾谷類作物赤霉?。‵usarium Head Blight, FHB）的重要指示性毒素，主要由禾谷鐮刀菌（F. graminearum）和黃色鐮刀菌（F. culmorum）產(chǎn)生，此外，產(chǎn)生DON的鐮刀菌還包括尖孢鐮刀菌（F. oxysporum）、擬枝孢鐮刀菌（F. sporotrichioides）、粉紅鐮刀菌（F. roseum）、三線鐮刀菌（F. tricinctum）和雪腐鐮刀菌（F. nivale）等[26]。谷物從田間種植到采后貯藏的各個階段均可能被霉菌和真菌毒素的污染，該污染過程具有連續(xù)效應(yīng)。FHB在降雨過多和溫暖潮濕的地區(qū)普遍存在，其發(fā)生率與谷物中的DON濃度呈正相關(guān)且存在顯著線性關(guān)系。FHB的一個明顯特征是谷物的某些部位會出現(xiàn)大量白色或帶紅色的孢子，并影響最終產(chǎn)品。即便表觀沒有明顯變化的健康谷粒在發(fā)育末期也可能會被感染[27]。病原體可通過污染種子表面或定植到種子內(nèi)部組織等方式來實(shí)現(xiàn)長距離傳播。研究表明，禾谷鐮刀菌（F. graminearum）主要通過子囊孢子和大分生孢子感染小麥。子囊孢子的分散與較高的濕度有關(guān)，在有利的條件下它會誘導(dǎo)大分生孢子的形成[26]。而黃色鐮刀菌（F. culmorum）則主要以衣原體形式廣泛分布于土壤中，其在谷物發(fā)芽過程中通過根或氣孔滲透到種子內(nèi)部[28]。目前，根據(jù)產(chǎn)生毒素的化學(xué)型可將禾谷鐮刀菌（F. graminearum）和黃色鐮刀菌（F. culmorum）分為四種類型：（a）雪腐鐮刀菌烯醇（Nivalenol, NIV）化學(xué)型，它可以產(chǎn)生NIV及其乙酰化形式；（b）3-Ac-DON化學(xué)型，產(chǎn)生DON和3-Ac-DON；（c）15-Ac-DON化學(xué)型，產(chǎn)生DON和15-Ac-DON；（d）NIV/DON化學(xué)型，能夠同時合成NIV和DON及其衍生物[2]。國家和地區(qū)不同，誘發(fā)赤霉病的禾谷鐮刀菌類群存在差異，各地均有其代表性菌株類型[29]。因此，掌握某個區(qū)域誘發(fā)赤霉病的菌群類型，可以明確產(chǎn)生毒素的化學(xué)型，這對制定風(fēng)險防控策略至關(guān)重要。

表 1 部分國家和地區(qū)對DON在食品中的限量標(biāo)準(zhǔn)[24]Table 1 Limit standards of DON in food in several countries and regions[24]

2.2 環(huán)境因素

DON的產(chǎn)生不僅與產(chǎn)毒菌株有關(guān)，還與溫度、濕度、培養(yǎng)基質(zhì)等環(huán)境因素息息相關(guān)。溫度對真菌的繁殖和產(chǎn)毒具有重要影響，適宜的溫度條件和一定的作用時間是真菌生長繁殖及代謝產(chǎn)毒的必備條件，溫度過高或過低均會抑制真菌生長代謝，導(dǎo)致菌株產(chǎn)毒能力減弱甚至不產(chǎn)毒[30]。研究表明，禾谷鐮刀菌（F. graminearum）是溫暖氣候下的常見菌群，其生長繁殖的適宜溫度范圍為15~25 ℃[31]。近年來，由于氣候變化或基因變異等因素，有報道禾谷鐮刀菌能適應(yīng)于更低的溫度[28]。而黃色鐮刀菌（F. culmorum）可以在0 ℃以上的溫度下生長，最佳適宜溫度約為25 ℃。水分是真菌生長繁殖并產(chǎn)生毒素的主要條件之一，水分活度（water activity, Aw）越接近于1，真菌越容易生長繁殖，研究表明鐮刀菌生長的最小水分活度（Aw）為0.9[32]。

DON為倍半萜衍生物，其生物合成起始于反式法尼基焦磷酸酯（trans-farnesyl pyrophosphate, tFPP）環(huán)化形成單端孢霉二烯，由Tri5基因編碼產(chǎn)物催化FPP環(huán)化產(chǎn)生，該反應(yīng)為單端孢霉烯族毒素合成途徑的第一個限速步驟[33]。禾谷鐮刀菌中酸性pH可誘導(dǎo)DON生物合成酶Tri5基因的表達(dá)，從而增強(qiáng)DON的生物合成，因此被視為誘導(dǎo)DON生物合成的關(guān)鍵環(huán)境影響因素。而中性或堿性pH條件下則不能合成DON，Tri基因的表達(dá)也檢測不到[34]。此外，植物對真菌感染啟動的防御機(jī)制也會誘導(dǎo)DON的生物合成。

3 DON的衍生物類型

真菌毒素能夠與蛋白質(zhì)、細(xì)胞壁多糖、脂類以及木質(zhì)素共價或非共價結(jié)合。真菌毒素在植物和動物體內(nèi)有轉(zhuǎn)化和結(jié)合兩種途徑：轉(zhuǎn)化主要包括異構(gòu)化、脫?；兔摥h(huán)氧基等；結(jié)合是與葡萄糖苷酸及配糖類等結(jié)合[35]。DON的衍生物主要分為三類，第一類是共軛結(jié)合物，主要有3-Ac-DON、15-Ac-DON、DON-3-Glc、DON-15-Glc、DON-3-GlcA、DON-15-GlcA；第二類是氧化還原產(chǎn)物，主要有3-keto-DON、3-epi-DON；第三類是脫環(huán)氧化合物，主要是DOM-1[36]，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。這些DON衍生物常常與其母體DON共存于小麥、大麥等植物中，其形成主要源自真菌、植物或哺乳動物的新陳代謝。例如，鐮刀菌通過自身代謝可天然產(chǎn)生少量3-Ac-DON和15-Ac-DON[37]；被鐮刀菌侵染的植物通過自身防御機(jī)制可將DON與一些極性較強(qiáng)的物質(zhì)如糖、硫酸鹽等結(jié)合以改變DON的水溶性和毒性作用，目前發(fā)現(xiàn)的主要是與葡萄糖苷的共軛結(jié)合[3]；脫環(huán)氧化合物DOM-1及氧化還原產(chǎn)物3-keto-DON等主要是在農(nóng)田土壤或動物胃腸道的微生物降解DON的過程中形成；DON在哺乳動物體內(nèi)代謝后可部分轉(zhuǎn)化為葡萄糖苷酸共軛結(jié)合物（DON-GlcA）[38]。除此之外，在食品加工生產(chǎn)過程中DON也會發(fā)生化學(xué)修飾形成DON衍生物，尤其是加熱和發(fā)酵等單元操作環(huán)節(jié)具有顯著修飾真菌毒素的潛力[39?40]。研究表明，在受鐮刀菌污染大麥釀造的啤酒中發(fā)現(xiàn)了DON-3-Glc等衍生物[9,41]。DON與低聚糖的共軛結(jié)合形式也已在啤酒中被檢測到[42]。另外，關(guān)注發(fā)酵過程中使用的酶制劑對DON的修飾作用也是非常必要的[12]。

圖 1 DON及其衍生物Fig.1 DON and its derivatives

DON衍生物在常規(guī)提取條件下（甲醇/水或乙腈/水）完全或部分穩(wěn)定，其親水性比毒素單體更強(qiáng)，且缺乏商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)品，傳統(tǒng)分析技術(shù)難以檢測到，而其結(jié)構(gòu)仍保留毒性作用，故又稱為隱蔽型毒素[14]。研究表明，DON-3-Glc在乳桿菌、腸桿菌和雙歧桿菌等腸道菌群作用下可重新水解釋放DON[43]。鑒于DON衍生物在消化道內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化，對DON毒性作用評估時不能僅依據(jù)食物中DON濃度水平來估算。

4 DON及其衍生物的污染現(xiàn)狀

DON及其衍生物廣泛分布在小麥、大麥、玉米等糧谷類農(nóng)作物中，直接影響以谷物為基礎(chǔ)的產(chǎn)品的質(zhì)量與安全，對公眾健康造成安全隱患，已引起全世界廣泛關(guān)注。在我國，污染主要發(fā)生在長江中下游的溫暖潮濕地區(qū)以及華北平原、東北平原等小麥主產(chǎn)區(qū)。近年來，由于氣候與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的變化，我國西北等高緯度地區(qū)也逐漸呈現(xiàn)DON暴露超標(biāo)的態(tài)勢。而世界其他地方，如歐洲、美洲、非洲以及地中海等地也均有DON毒素超標(biāo)的報道。表2列出了近年來世界范圍內(nèi)不同國家和地區(qū)的谷物及其相關(guān)制品中DON毒素的檢出情況。

表 2 近些年全球部分地區(qū)谷物及其制品中DON及其衍生物檢出情況Table 2 Detection of DON and its derivatives in cereal and their products around the world recently

續(xù)表 2

我國是糧食生產(chǎn)大國，對DON毒素的污染問題尤其重視，國內(nèi)已有大量關(guān)于DON污染情況及檢測方面的報道。如李瑞園等[44]對200份谷物類樣品的調(diào)查分析顯示32%的小麥、40%的大麥、51%的玉米及25%的燕麥中均有DON檢出；陸晶晶等[45]檢測了5678個來自我國28個省的小麥粉樣品，發(fā)現(xiàn)58.74%的樣品呈DON檢出陽性。而在歐洲，Tangni等[46]對法國小麥開展的調(diào)查顯示DON發(fā)生率高達(dá)85.8%。此外，DON衍生物污染情況及其在食品加工過程中的變化也引起了人們關(guān)注。目前研究較多的是DON-3-Glc[47]，其往往與DON原型及乙?；苌锕泊嬗诠任镱愂称分?。鑒于DON-3-Glc對人及動物造成的潛在危害，食品添加劑聯(lián)合專家委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee Food Additives,JECFA）已將其作為DON類毒素膳食暴露的關(guān)鍵指標(biāo)[48]。表2中列出的大部分研究工作中均有DON衍生物的檢出報道。如Malachova等[49?51]對捷克谷物樣品的調(diào)查顯示DON-3-Glc的污染率高達(dá)80%，含量為5~72 μg/kg；Li等[52]對我國359個小麥粉樣品進(jìn)行的調(diào)查分析顯示DON是最常檢測到的真菌毒素（97.2%），而DON-3-Glc的檢出率位居第三（33.4%），陽性樣本中的DON與DON-3-Glc平均濃度分別為86.7和3.34 μg/kg。Nakagawa等[53?63]分析了不同小麥種質(zhì)中的DON及其衍生物的污染情況，發(fā)現(xiàn)DON濃度在131~6337 μg/kg之間，而DON-3-Glc的濃度在24~2683 μg/kg之間。近年來，隨著檢測技術(shù)的進(jìn)步，DON的其他修飾形式也有報道被檢出[47]，如DON的乙?；苌?5-乙酰基-DON（15-AcDON）與3，15-二乙酰基-DON（3，15-diADON），以及DON與葡萄糖和硫酸鹽的綴合形式如DON-15-Glc、DON-3-硫酸鹽、DON-15-硫酸鹽和15-乙?；?DON-3-硫酸鹽（15-ADON3S）等[54，64?66]。由于不同國家和地區(qū)的地理環(huán)境和氣候迥異，谷物類食品中DON毒素污染的情況也各有不同，因此盡可能全面地對谷物樣品中DON的污染情況開展調(diào)查，有利于摸清不同地區(qū)DON的污染規(guī)律并針對性地開發(fā)系統(tǒng)防控措施。

5 食品加工過程對谷物及其制品中DON及其衍生物的影響

DON毒素的物理化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，后續(xù)加工環(huán)節(jié)也很難將其破壞，導(dǎo)致最終產(chǎn)品中DON毒素的殘留。對基于小麥原料的零售食品和飲料的監(jiān)測表明，DON毒素在加工過程中一直存在，且加工過程對最終產(chǎn)品中的毒素含量水平及活性有顯著的影響。因此，在生產(chǎn)過程中如何有效控制毒素的產(chǎn)生并降低毒素含量成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。下面就谷物主要加工方式（如磨粉、面包、饅頭與面條、啤酒等）對DON及其衍生物的影響進(jìn)行論述。

5.1 小麥粉制作

磨粉是最普遍的加工方式，全世界每年生產(chǎn)約6億噸小麥，大部分小麥要先被轉(zhuǎn)化為小麥粉供人類食用。磨粉過程不能破壞毒素，但會使其發(fā)生重新分配。采用干法工藝磨粉時，毒素會傾向于聚集在胚芽和糠層[67]，而將小麥的糠層去掉可有效降低毒素含量。鑒于此，干的谷物粉中含DON毒素較高的部分很少用于加工食品。而供人類食用的加工面粉中，DON含量相對較低，這可能與麩皮層的物理屏障性能有關(guān)，它可以防止菌絲體進(jìn)一步滲透到麥粒內(nèi)部[68]。此外，小麥磨粉得到的不同級分中DON的分布因小麥品種不同而不同，這可能是由于DON對不同品種小麥胚乳的滲透程度不同。Zhang等[69]對不同真菌污染水平（DON和DON-3-Glc的含量分別為4.68~36.72 μg/g和0.17~1.04 μg/g）的小麥進(jìn)行磨粉處理后加工成饅頭，并采用UPLC-MS/MS法測定了不同研磨級分、面團(tuán)和饅頭中的DON及DON-3-Glc的含量水平。該研究結(jié)果表明，麩皮中DON和DON-3-Glc的含量分別是小麥籽粒中的1.2~2.2倍與2.9~4.4倍；與小麥籽粒相比，面粉中DON與DON-3-Glc的含量分別下降了79%~90%與23%~39%；磨粉后，DON在面粉和麩皮中的分布分別為9%和35%，而DON-3-Glc在面粉和麩皮中的分布則分別為37%和77%，因此從總體上看，磨粉導(dǎo)致DON總量減少，而DON-3-Glc的濃度相應(yīng)增加，這可能是由于在磨粉過程中DON與淀粉的發(fā)生結(jié)合。Zheng等[70]采用磨粉工藝將軟質(zhì)小麥加工成特級粉、次級粉、麩皮和糠等級分，并研究了該工藝對軟質(zhì)小麥中毒素分布的影響，結(jié)果表明小麥經(jīng)磨粉后，DON與NIV在特級粉中的含量約降低了4%~74%。Savi等[71]分析了麩皮、全麥粉與精面粉中DON的含量水平，結(jié)果顯示，麩皮中DON的含量高達(dá)2278 μg/kg，其次為全麥粉（1895 μg/kg），含量最低的是精面粉（1305 μg/kg）。Wang等[72]研究了DON在小麥籽粒中的分布情況及臭氧處理對小麥磨粉后DON含量水平的影響，結(jié)果表明小麥籽粒外部的DON含量高于內(nèi)部，且經(jīng)臭氧處理的小麥磨粉后DON含量水平顯著降低且面粉質(zhì)量得到改善。

5.2 面包制作

面包是世界上很普遍的一種焙烤食品，其加工工藝包括稱料、調(diào)制面團(tuán)、發(fā)酵、烘烤等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而目前開展的有關(guān)面包加工制作對毒素影響的研究多集中在發(fā)酵和烘烤兩個環(huán)節(jié)。有研究報道，面團(tuán)發(fā)酵過程會影響DON含量的變化，但是不同研究結(jié)果之間有相互矛盾之處。Valle-Algarra等[39]的研究表明在30 ℃下發(fā)酵面團(tuán)時，DON濃度不會發(fā)生明顯變化。Samar等[73]的研究表明面團(tuán)在較高溫度（50 ℃發(fā)酵40 min）下發(fā)酵時，DON含量會顯著降低（降至面團(tuán)中DON初始濃度的41%）。而De Angelis等[74]的研究表明，發(fā)酵后面團(tuán)中的DON濃度有所增加。Bergamini等[75]開發(fā)了一項(xiàng)統(tǒng)計預(yù)測模型旨在通過合理操縱谷物加工技術(shù)以減少對DON的飲食暴露，該研究表明對于自然污染中低水平的毒素的樣品，發(fā)酵會使DON含量降低，而對于高污染水平的樣品，發(fā)酵反而使DON含量增加，此外該研究還發(fā)現(xiàn)面包制作過程中DON含量顯著提高，這可能是由于加工過程中谷物細(xì)胞壁在酶的作用下釋放了一些結(jié)合態(tài)毒素。關(guān)于發(fā)酵對DON濃度的影響是降低還是升高，必須要進(jìn)過仔細(xì)評估，因?yàn)镈ON會與谷物基質(zhì)形成共軛結(jié)合態(tài)毒素（即隱蔽型毒素），這部分毒素在常規(guī)條件下相對穩(wěn)定，需要借助化學(xué)水解或酶水解才能完全從基質(zhì)中解離出來，很難對其進(jìn)行量化。因此，如果采用的分析方法不能對這類隱蔽型毒素準(zhǔn)確定量，則研究結(jié)果就可能出現(xiàn)相反的情況。除了存在DON的共軛結(jié)合形式外，面團(tuán)發(fā)酵過程中酵母的作用也會提高DON含量。Young等[76]提出這種增加是由于酵母將面粉中存在的DON前體轉(zhuǎn)化為DON所致。但迄今為止，尚未鑒定或定量出這些前體物質(zhì)。烘烤是面包制作的另一個關(guān)鍵步驟，其可能會改變最終產(chǎn)品中DON的含量。縱觀現(xiàn)存的文獻(xiàn)資料會發(fā)現(xiàn)不同研究結(jié)果之間也有矛盾之處，如有些研究表明DON及其衍生物具有較高的熱穩(wěn)定性，即使是100 ℃以上的烘烤溫度也不會破壞它的結(jié)構(gòu)或顯著降低它的含量[74]；而有些研究表明面包烘焙過程能夠使DON含量顯著降低[77]；另外，還有研究表明烘烤后DON含量有增加的趨勢[78]。這些研究結(jié)果之間的差異可能是由于不同研究所采用的酵母菌株、烘烤溫度、熱處理時間、面包配方等不同所導(dǎo)致的。如有研究表明在面團(tuán)配方中添加亞硫酸氫鈉、L-半胱氨酸和磷酸銨可顯著降低烘烤階段面包中的DON的濃度[79]。另外，烘焙階段DON濃度降低也可能是由于其與食物基質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)而轉(zhuǎn)化成共軛結(jié)合態(tài)。

5.3 饅頭與面條制作

饅頭和面條是我國的傳統(tǒng)主食，而目前關(guān)于其加工過程中DON毒素變化的研究還非常有限。蒸制饅頭與煮制面條時所需要的加熱溫度相對溫和，大約為100 ℃，所以熱加工對毒素含量的影響不是很大。Zhang等[69]采用自然污染DON毒素的小麥粉制作饅頭，并研究加工制作對DON的含量的影響，結(jié)果表明，和面與蒸制環(huán)節(jié)導(dǎo)致DON含量顯著增加，是原來的一倍左右，而DON-3-Glc的含量則減少了約一半，DON含量的增加可能是由于DON-3-Glc等衍生物在加工時被重新轉(zhuǎn)化為DON。Zhang等[13]的研究發(fā)現(xiàn)面條在煮制過程中DON含量分別降低50%與80%，這可能是由于毒素溶解于煮面條的水中。常敬華[80]采用不同DON污染程度的面粉制作面條，研究表明，只有煮制環(huán)節(jié)會造成DON毒素含量的降低，這是由于其溶解于加熱的水中；而加堿面條的干燥及煮制均能顯著降低DON含量，原因是熱處理與堿的作用使得毒素發(fā)生降解。另外，有關(guān)意大利面條制作加工對DON毒素變化規(guī)律的研究表明，在和面與干燥環(huán)節(jié)DON含量沒有發(fā)生明顯變化，而煮制過程中DON含量減少了約60%~75%；轉(zhuǎn)移至水中的DON并未發(fā)生降解，且其含量與煮制時間呈正相關(guān)，基于此制作的模型即可依據(jù)面粉中DON的初始含量來預(yù)測最終產(chǎn)品中DON的含量[81?83]。

5.4 啤酒制作

啤酒以大麥等谷物為釀造原料，因而其最終產(chǎn)品中會有DON毒素殘留問題。啤酒是全世界廣受歡迎的飲品，消費(fèi)量巨大，因而啤酒中真菌毒素污染所造成的健康風(fēng)險不容忽視。發(fā)芽與發(fā)酵是啤酒釀造過程中的兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在原料浸泡環(huán)節(jié)，大多數(shù)的研究結(jié)果認(rèn)為DON含量在該階段會顯著降低。Maul等[84]的研究發(fā)現(xiàn)浸泡和萌發(fā)（17 h）會誘導(dǎo)DON發(fā)生糖基化反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為DON-3-Glc，并認(rèn)為這可能是DON含量在該階段降低的原因。但Oliveira等[85]研究結(jié)果正好相反，它發(fā)現(xiàn)浸泡（48 h）后DON濃度增加了75%。接下來的發(fā)芽意味著降解淀粉和蛋白質(zhì)的酶被合成并激活，Lancova等[86]的研究表明發(fā)芽過程會使綠色大麥芽中DON的含量增加為原來的2.5倍，這是由于發(fā)芽本身會促進(jìn)真菌生長并產(chǎn)生毒素。Oliveira等[85]的研究也表明伴隨發(fā)芽這一過程，麥粒外部的DON會遷移至糊粉層，并在此累積。而關(guān)于發(fā)酵的影響，有研究表明發(fā)酵20 h后DON含量會顯著增加，該趨勢一直持續(xù)至發(fā)酵100 h，隨后DON含量開始逐漸下降，導(dǎo)致這種下降趨勢的原因可能是胞外代謝或酵母吸附[87]。Kostelanska等[88]比較分析了不同品牌啤酒釀造過程中DON毒素的變化規(guī)律，結(jié)果表明DON-3-Glc是麥芽及啤酒中最常被檢出的毒素，且其含量在釀造過程中呈不斷增加的趨勢，而此過程中DON原型的變化規(guī)律則不確定，既可能增加也可能降低，這主要由麥芽中DON毒素的初始濃度決定。

6 結(jié)論與展望

DON及其衍生物是谷物及其制品中污染最為嚴(yán)重的真菌毒素之一，已成為關(guān)系食品安全與公眾健康的重要課題。世界各國高度重視DON及其衍生物的污染分析和定期監(jiān)測，并制定了嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)。針對DON及其衍生物的污染狀況開展全面系統(tǒng)的調(diào)查研究，有利于制定科學(xué)、有效、實(shí)時的防控策略，對確保食品安全，維護(hù)公眾利益，減少經(jīng)濟(jì)損失具有重大意義。此外，探索谷物加工鏈條中DON及其衍生物的變化規(guī)律，可以為加工環(huán)節(jié)有效控制DON含量提供解決思路，并有助于為谷物及其相關(guān)制品中DON毒素暴露風(fēng)險及危害評價指標(biāo)的建立提供科學(xué)依據(jù)。