李萌萌 關(guān)二旗 卞 科

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

60Co－γ輻照對赤霉病小麥中DON的降解效果

李萌萌 關(guān)二旗 卞 科

（河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，鄭州 450001）

采用60Co－γ射線輻照技術(shù)處理赤霉病小麥，結(jié)果表明：此技術(shù)可以降解赤霉病小麥中一定量的DON，降解率隨輻照劑量的增加而逐漸升高。當(dāng)輻照達(dá)到安全劑量10 kGy時，赤霉病小麥籽粒中DON的降解率超過20%，若不結(jié)合其他小麥加工工藝，該技術(shù)可將DON含量低于1.25 mg/kg的赤霉病小麥降低到安全范圍之內(nèi)（DON含量≤1 mg/kg）；小麥的物理形態(tài)、籽粒含水量及赤霉病感染程度對DON的輻照降解無顯著影響（P＞0.05）；此外，赤霉病麥粒經(jīng)水浸泡后再輻照可以在很大程度上促進(jìn)DON的降解，在安全劑量10 kGy時降解率最高可達(dá)到55.76%。

小麥赤霉病 脫氧雪腐鐮刀菌烯醇 輻照 降解

小麥赤霉病是小麥的主要病害之一，它不僅造成小麥產(chǎn)量、品質(zhì)降低，而且染病籽粒中含有真菌毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON），會對人畜健康造成嚴(yán)重威脅[1]。目前關(guān)于谷物中真菌毒素的降解已有大量研究[2－5]，降解方法總體上分為物理、化學(xué)和生物3大類。多數(shù)方法雖然可以降解一定量的DON，但由于能耗高、操作復(fù)雜、可能引起食品原料的營養(yǎng)流失和口感變差、導(dǎo)致二次污染等因素的制約，并沒有在實際生產(chǎn)中得到良好的推廣應(yīng)用。因此，尋找一種既安全又經(jīng)濟(jì)適用的DON降解方法是目前赤霉病小麥加工利用領(lǐng)域研究的熱點。

食品輻照技術(shù)是近年來被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中的一種無污染、低能耗的新技術(shù)，它是利用60Co、137Se等放射源產(chǎn)生的γ射線、5 MeV以下的X射線及電子加速器產(chǎn)生的10 MeV以下的高能電子束，對食品進(jìn)行非熱加工處理，可以起到很好的殺菌效果[6－7]。該技術(shù)已被應(yīng)用于黃曲霉毒素[8]、赭曲霉毒素 A[9]、玉米赤霉烯酮[10]等谷物中常見真菌毒素的降解，且取得了良好的降解效果，但是將其應(yīng)用于DON降解的研究較少，這可能與DON的理化性質(zhì)以及降解特性有關(guān)。本研究以不同發(fā)病指數(shù)[11]的赤霉病小麥為研究對象，將60Co－γ射線輻照技術(shù)應(yīng)用于赤霉病麥粒中DON的降解。通過控制不同的輻照劑量、樣品形態(tài)、赤霉病感染程度以及籽粒的水分含量等因素來研究60Co－γ射線輻照對赤霉病小麥中DON的降解效果，從而為赤霉病小麥的去毒加工利用提供一種新的方法。

1 材料及儀器

1.1 原料

試驗所用赤霉病小麥樣品信息見表1。

表1 赤霉病小麥樣品相關(guān)信息

1.2 試劑及儀器

DON純品：Sigma－Aldrich公司，純度≥99%。

60Co－γ射線輻照裝置、重鉻酸銀劑量計：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；12165001B真菌毒素多功能凈化柱：美國Agilent公司；2695Waters高效液相色譜儀：美國Waters科技有限公司。

2 方法

2.1 輻照處理

取一定量待輻照樣品，密封于自封袋中，同一輻照劑量的樣品放于同一個紙箱中，將紙箱放置于60Co－γ輻照裝置中進(jìn)行輻照處理，平均劑量率為0.55 kGy/h，同時每個劑量輻照樣品中放入3個重鉻酸銀劑量計跟蹤比對，測定樣品的實際吸收劑量，每個處理設(shè)置3個平行。

2.1.1 赤霉病小麥籽粒的輻照處理

取染病程度不同的赤霉病小麥籽粒A～G，每個樣品取3份平行，每份稱取100 g，分裝于密閉自封袋中，按2.1方法進(jìn)行輻照處理。

2.1.2 赤霉病小麥全麥粉輻照處理

取赤霉病小麥樣品C、D和G，采用高速萬能粉碎機(jī)粉碎后過40目篩，每個樣品取3份平行，每份稱取100 g，裝于密閉自封袋中，按2.1方法進(jìn)行輻照處理。

2.1.3 赤霉病小麥調(diào)質(zhì)后輻照

取赤霉病小麥樣品G，測定其原始含水量，按照NY/T 1094.1—2006《小麥實驗制粉第1部分：設(shè)備、樣品制備和潤麥》調(diào)節(jié)樣品含水量至15%、20%和25%。

取赤霉病小麥樣品G，測定其原始含水量，按照1∶2的料液比分別加蒸餾水浸泡 0、10、40、70 min，撈出瀝干水分，在自然條件下風(fēng)干麥粒表面的水分。

將2種調(diào)質(zhì)后的樣品按2.1中輻照方法進(jìn)行處理，提取測定DON含量之前按照GB 5497—1985《糧食、油料檢驗水分測定法》中105℃恒重法測定小麥實際含水量。

2.2 DON的提取、凈化及測定

DON的提?。簩?00 g處理后的赤霉病小麥樣品分裝于2個小型粉碎機(jī)中高速粉碎，混勻后準(zhǔn)確稱取25.0 g，置于300 mL燒杯中，并加入100 mL提取液（乙腈∶水＝84∶16，體積比），置于磁力攪拌器上高速攪拌20 min，靜置5 min后備用。

DON的凈化：吸取5mL靜置后的上清液過DON多功能凈化柱，速度為1～2滴/s，準(zhǔn)確收集濾液4 mL，低溫下氮氣吹干，用流動相（乙腈∶水＝16∶84，體積比）溶解，混勻后置于高速離心機(jī)中10 000 r/min離心5 min，過0.45μm有機(jī)濾膜，置于低溫避光環(huán)境中待測定。

DON的測定：采用Waters 2695高效液相色譜對DON定量，測定方法參照Cui等[12]并稍作修改，具體色譜條件：Waters色譜柱：Symmetry? C18柱，4.6 mm×250mm，粒度5μm；柱溫：40℃；流動相∶乙腈∶水（16∶84，體積比），在線脫氣；流速：0.4 mL/min；進(jìn)樣量：20μL；紫外檢測器波長：218 nm。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：取一定量的DON標(biāo)準(zhǔn)儲備液，在氮氣下低溫吹干，用流動相配制成質(zhì)量濃度為0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10μg/mL的 DON標(biāo)準(zhǔn)工作液，按液相條件進(jìn)樣測定。

3 結(jié)果與討論

3.1 DON色譜圖及標(biāo)準(zhǔn)曲線

將DON標(biāo)準(zhǔn)溶液和小麥籽粒中提取到的DON按2.2中高效液相色譜條件進(jìn)樣測定，得到一系列色譜圖（見圖1），并根據(jù)DON標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積與濃度的關(guān)系制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖2）。根據(jù)保留時間對赤霉病小麥中的DON定性，根據(jù)峰面積對DON進(jìn)行定量研究。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)溶液及小麥籽粒中DON液相色譜圖

由圖1可以看出，按2.2中高效液相色譜的條件進(jìn)樣，DON的保留時間約為12 min，小麥籽粒中提取的DON樣品峰周圍基線平穩(wěn)，沒有雜質(zhì)峰干擾，此液相色譜條件可以很好的對DON進(jìn)行定量測定。

圖2 DON溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線

由圖2可以看出，DON標(biāo)準(zhǔn)溶液在0.01～10 μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為y＝85 466x＋614.85，相關(guān)系數(shù)R2為0.999 9，該方法能很好的滿足DON的定量研究，由信噪比3倍法求得此法檢測DON的最低檢測限為0.01 μg/mL。

3.2 輻照對赤霉病小麥籽粒中DON的降解研究

取赤霉病小麥籽粒A～G，分別置于60Co－γ射線輻照裝置中進(jìn)行輻照處理，輻照劑量設(shè)置為0、5、10、20 kGy。輻照處理后，提取DON進(jìn)行高效液相測定，DON含量變化趨勢見圖3。

圖3 不同染病程度小麥籽粒中DON輻照降解效果圖

利用輻照技術(shù)降解真菌毒素DON，一方面可以殺滅基質(zhì)中的產(chǎn)毒微生物，另一方面輻照可以有效地破壞DON的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而降低其毒性[8]。樣品A－G中DON含量依次升高，即受赤霉病感染程度依次增加。從圖3中可以看出，對于染病程度不同的赤霉病小麥樣品，隨著輻照劑量的增加，各樣品中DON含量逐漸降低。在輻照劑量達(dá)到安全劑量10 kGy時，樣品A～G中DON的降解率均超過20%，分別達(dá)到了 26.29%、29.84%、22.03%、24.47%、27.60%、23.05%和20.44%，通過顯著性分析可知，染病程度不同的小麥籽粒在同一輻照劑量下，DON的降解率無顯著差異，即染病程度對輻照降解赤霉病小麥籽粒中的DON無顯著影響。

我國國標(biāo)中規(guī)定[13]，小麥及小麥粉中DON的限量為1 mg/kg，由研究結(jié)果可知，60Co－γ射線輻照可以使赤霉病小麥籽粒中的DON降解率達(dá)到20%以上。因此，在實際應(yīng)用中，若不結(jié)合其他小麥加工工藝，60Co－γ射線輻照技術(shù)僅適用于赤霉病小麥籽粒中DON毒素含量低于1.25 mg/kg的樣品，才能保證在安全劑量下輻照后樣品中的DON含量不超標(biāo)。

3.3 樣品形態(tài)對輻照降解DON的影響

取樣品C、D和G，采用高速萬能粉碎機(jī)粉碎后裝于自封袋中進(jìn)行輻照處理，輻照劑量設(shè)定為0、5、10和20 kGy，輻照處理后，取樣提取DON進(jìn)行高效液相測定，DON含量變化趨勢見圖4。

圖4 粉末狀樣品中DON輻照降解效果圖

由圖4可知，對于染病程度不同的赤霉病小麥粉末狀樣品，隨著輻照劑量的升高，DON的含量逐漸降低。在輻照劑量達(dá)到安全劑量10 kGy時，樣品C、D和G中DON的降解率分別達(dá)到了32.43%、17.55%和18.13%。雖然已有的研究表明，產(chǎn)生DON毒素的禾谷鐮刀菌菌絲主要侵染附著在成熟小麥籽粒的表層，DON毒素也主要分布在小麥皮層[14－15]，但由于60Co－γ射線具有較強(qiáng)的穿透性和殺菌性[16]，因此將小麥樣品粉碎后輻照和整籽粒輻照相比，DON的降解率沒有顯著差異。

3.4 調(diào)質(zhì)過程對DON輻照降解的影響

3.4.1 籽粒水分含量對輻照降解DON的影響

取原始含水量為12.51%的赤霉病小麥樣品G，將其含水量分別調(diào)為15%、20%和25%，然后進(jìn)行輻照處理，研究小麥籽粒含水量對DON輻照降解效果的影響，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，隨著輻照劑量的增加，含水量不同的樣品G中DON含量總體上呈逐漸降低的趨勢，但DON降解率與原始含水量樣品相比無顯著差異（具體分析見3.5），說明籽粒含水量對輻照降解DON無顯著影響（P＞0.05）。

表2 小麥籽粒含水量對輻照降解DON的影響

其中樣品G－15%－5 kGy（即樣品G水分調(diào)節(jié)為15%后在5 kGy劑量下輻照處理）的降解率為負(fù)值，這可能與鐮刀菌的再度繁殖有關(guān)。禾谷鐮刀菌適宜生長的相對濕度為85%，DON的最適產(chǎn)毒溫度為22～28℃[17]。輻照處理空間溫度為25℃左右，相對濕度為60%左右，而此時的溫濕度對禾谷鐮刀菌和黃色鐮刀菌的生長相對比較適宜[18－19]，因此水分含量較高的樣品中鐮刀菌再度繁殖，可能會使原本已經(jīng)降解的DON毒素含量再次升高。因此，輻照處理后的樣品要及時冷藏并盡快提取測定。

3.4.2 水浸泡處理對輻照降解DON的影響

將原始含水量為12.51%的赤霉病小麥G分別用蒸餾水浸泡10、40、70 min，自然條件下晾干麥粒表面的水分，然后在不同劑量下輻照，研究浸泡不同時間對輻照降解赤霉病麥粒中DON的影響，結(jié)果如表3所示。

降解率1考察了水洗脫作用和輻照協(xié)同作用對赤霉病小麥籽粒中DON的降解效果。從表3中可以看出，浸泡10、40和70 min后，水的洗脫作用可使DON含量分別降低31.10%、31.72%和44.41%。這可能是由于DON的理化特性造成的，DON純品是無色針狀結(jié)晶，易溶于有機(jī)溶劑，微溶于水[20]。因此，在浸泡過程中主要集中于籽粒表層的DON溶解于浸泡液中，從而使籽粒中DON含量下降。

降解率2考察了輻照處理對浸泡后赤霉病小麥樣品中DON的降解效果，從表3中可以看出，浸泡10、40和70 min后，輻照劑量為10 kGy時，輻照作用使籽粒中的DON降解率分別達(dá)到了19.05%、20.74%和24.59%。由于經(jīng)水浸泡后樣品會膨脹、松散，內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生一系列的變化，從而對輻照處理過程產(chǎn)生一定的影響，因此不再與原始籽粒中的DON降解效果進(jìn)行差異分析。

表3 浸泡不同時間后輻照對麥粒中DON降解率的影響

3.5 輻照降解DON影響因素的差異分析

為了分析輻照降解DON的影響因素，表4和表5分別進(jìn)行了顯著性檢驗，以確定樣品狀態(tài)和含水量是否會對輻照降解DON產(chǎn)生影響。

表4 不同輻照劑量下DON含量變化/mg/kg

由表4中數(shù)據(jù)可以看出，對于同一品種的赤霉病小麥樣品，在同一輻照劑量下，除了G－5 kGy樣品組存在顯著差異外，其他各組樣品數(shù)據(jù)之間均不存在顯著差異。這可能是由于60Co－γ射線穿透力很強(qiáng)，作用于赤霉病小麥樣品時，籽粒狀和粉末狀樣品接收到的射線能量相當(dāng)[21]。因此，本研究認(rèn)為小麥樣品的物理形態(tài)對DON毒素的輻照降解無顯著影響。

樣品G在調(diào)質(zhì)過程中，當(dāng)含水量為15%且輻照劑量為5 kGy時，DON的降解率為－4.17%，這可能是由于鐮刀菌的再度繁殖或是試驗操作中的人為誤差造成的，因此從表5中可以看出，除了15%含水量樣品經(jīng)5 kGy劑量輻照后與對照組有顯著差異外，其他組均無顯著差異，即樣品含水量對輻照降解DON不存在顯著影響。

表5 不同輻照劑量下DON含量變化/mg/kg

4 結(jié)論

60Co－γ射線輻照技術(shù)可以降解赤霉病小麥中的真菌毒素DON，經(jīng)安全劑量10 kGy輻照處理后，赤霉病小麥籽粒中DON的降解率均超過20%，且樣品的物理形態(tài)形態(tài)、含水量對輻照降解DON沒有顯著影響（P＞0.05）。因此，為了符合國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的DON安全限量，在不結(jié)合其他小麥加工工藝的前提下，60Co－γ射線輻照技術(shù)僅適用于赤霉病小麥籽粒中DON毒素含量低于1.25 mg/kg的樣品。此外，赤霉病小麥籽粒經(jīng)過水浸泡后再輻照處理，總體上可以很大程度的降低DON毒素的含量，在安全輻照劑量下DON最高降解率課達(dá)到55.76%，且此過程是水洗脫和輻照作用的共同結(jié)果。在實際應(yīng)用中，60Co－γ射線輻照技術(shù)可以結(jié)合風(fēng)選、表面處理、重力分級、色選等小麥清理工藝，以及制粉工藝、分層碾磨工藝等加工方法將赤霉病小麥樣品中的DON含量降低到安全范圍之內(nèi)。

[1]劉景松.小麥赤霉病研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)村小康科技，2008（11）：54－56

[2]Pronyk C，Cenkowski S，Abramson D.Superheated steam reduction of deoxynivalenol in naturally contaminated wheat kernels[J].Food Control，2006，17（10）：789－796

[3]Ito M，Sato I，Koitabashi M，et al.A novel actinomycete derived from wheatheads degrades deoxynivalenol in the grain of wheat and barley affected by Fusarium head blight[J].Applied microbiology and biotechnology，2012，96（4）：1059－1070

[4]Moreau M，Lescure G，Agoulon A，et al.Application of the pulsed light technology tomycotoxin degradation and inactivation[J].Journal of Applied Toxicology，2013，33（5）：357－363

[5]McCormick SP.Microbial Detoxification of Mycotoxins[J].Journal of Chemical Ecology，2013，39（7）：907－918

[6]宋衛(wèi)東，張宏娜，陳海軍，等.γ輻照在食品加工中的作用及應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技，2011（9）：454－457

[7]張奇志，王文亮，孫宏春，等.我國輻照食品的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中國食物與營養(yǎng)，2007（2）：29－31

[8]王峰.黃曲霉毒素B1的輻射降解機(jī)理及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特性分析[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，2012

[9]遲蕾.玉米中赭曲霉毒素A輻照降解技術(shù)研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011

[10]尹青崗.玉米中玉米赤霉烯酮輻照降解技術(shù)研究[D].重慶：西南大學(xué)，2009

[11]謝茂昌，王明祖.小麥赤霉病發(fā)病程度與DON含量的關(guān)系[J].植物病理學(xué)報，1999，29（1）：41－44

[12]Cui L，Selvaraj JN，Xing F，et al.A minor survey of deoxynivalenol in Fusarium infected wheat from Yangtze-Huaihe river basin region in China[J].Food Control，2013，30：469-473

[13]GB 2761—2011，食品中真菌毒素限量[S]

[14]于洋.小麥及其加工產(chǎn)物中DON毒素的研究[D].重慶：西南大學(xué)，2010

[15]Jackowiak H，Packa D，WiwartM，etal.Scanning electron microscopy of Fusarium damaged kernels of spring wheat[J].International Journal of Food Microbiology，2005，98（2）：113－123

[16]Jalili M，Jinap S，Noranizan A.Effect of gamma radiation on reduction ofmycotoxins in black pepper[J].Food Control，2010，21：1388－1393

[17]林德書.利用植物抗體中和真菌毒素DON及提高赤霉病抗性的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2007

[18]Brennan JM，F(xiàn)agan B，Maanen A，et al.Studies on in vitro growth and pathogenicity of European Fusarium Fungi[J].European Journal of Plant Pathology，2003，109（6）：577－587

[19]Doohan FM，Brennan J，Cooke BM.Influence of climatic factors on Fusarium species pathogenic to cereals[J].European Journal of Plant Pathology，2003，109（7）：755－768

[20]王文龍，劉陽，李少英，等.脫氧雪腐鐮刀菌烯醇與人類健康[J].食品研究與開發(fā)，2008，29（6）153－157

[21]王瑞琦，劉睿杰，常明，等.糧油食品中黃曲霉毒素物理脫毒方法的研究進(jìn)展[J].糧食與飼料工業(yè)，2013，12（7）：56－59.

Effects of60Co－γIrradiation on Degradation of DON in Scabbed Wheat

Li Mengmeng Guan Erqi Bian Ke

（College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

The60Co－γirradiation technology was applied to treat scabbed wheat in this research，and results indicated that60Co－γirradiation degraded DON in scabbed wheat，and degradation rate rised with the increasing of irradiation dose.The degradation rate of DON exceeded 20%when the irradiation dose reached 10 kGy safe does.Without the combination of other wheat processing technologies，the irradiation technology detoxified the scabbed wheatwith DON content below 1.25 mg/kg to a safe range（DON≤1 mg/kg）.Sample's state，themoisture content of sample grains and the infection levels of samples had no significant effect on degradation rate of DON（P＞0.05）.Besides，the irradiated degradation rate of DON in the scabbed wheat greatly improved after being soaked in water and the highest degradation rate reached 55.76%when the irradiation dose was 10 kGy.

wheat scab，deoxynivalenol，irradiation，degradation

TS210

A

1003－0174（2015）10－0001－06

時間：2015－10－20 13：50：04

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.2864.TS.20151020.1350.002.htm l

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（小麥）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS－03－01A），國家糧食局公益性行業(yè)科研專項（2013 13005），河南工業(yè)大學(xué)高層次人才基金項目（2012BS 010）

2014－09－01

李萌萌，女，1987年出生，博士，糧食質(zhì)量安全與品質(zhì)控制技術(shù)

卞科，男，1960年出生，教授，博士生導(dǎo)師，糧油儲藏科學(xué)與技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品資源轉(zhuǎn)化與利用