小麦中呕吐毒素含量与不完善粒关系研究

孙宝胜

泰州市粮油质量监测所 江苏泰州 225300

呕吐毒素（学名脱氧雪腐镰刀菌烯醇，DON），属单端孢霉烯族化合物，主要由禾谷镰刀菌和粉红镰刀菌等产生。DON是小麦生长过程中镰刀菌产生的主要毒素之一。

呕吐毒素的毒性效应包括一般毒性、细胞毒性、免疫毒性、神经毒性、“三致”作用、生殖发育毒性和联合毒性等方面[1]。其毒性作用已引起世界上许多国家和地区的重视，欧盟分类标准将DON列为三级致癌物，受呕吐毒素污染小麦品质发生不同程度负面变化[2]。我国对DON限值规定，谷物及谷物制品中（包括大麦、小麦、麦片和小麦粉）的限量为1000 μg/kg。

小麦生长及收获过程中，受环境等因素影响，会出现黑胚粒、赤霉病粒和发芽粒等类型不完善粒，不完善粒情况间接反映小麦受镰刀菌感染和DON的污染程度，通过不完善粒实现对DON的初步判定具有一定依据。研究人员对小麦不完善粒和与呕吐毒素相关性以及物理分级技术等方面做了研究[3-4]，取得一定成果。本人在前期研究中也对呕吐毒素与赤霉病相关性进行探讨，得出小麦赤霉病粒和呕吐毒素之间存在正相关关系[5]。

本文在批量检测数据的基础上，对小麦中不完善粒及不同类型不完善粒（赤霉病粒、黑胚粒和发芽粒）和DON之间关系进行统计，分析各指标相关性，为基层粮食收购主体提供质量控制参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent1260高效液相色谱仪（安捷伦科技有限公司），紫外检测器，呕吐毒素免疫亲和柱（1ml/支，北京华安麦科生物技术有限公司），3100型高速粉碎机（波通瑞华科学仪器（北京）有限公司），MS3BS25型斡旋混合器（德国艾卡集团），AL104型万分之一电子天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司），BF-2000型氮气吹干仪（北京八方世纪科技有限公司）。

DON标准品（纯度：99.90%，国家粮食局科学研究院），甲醇（色谱纯，美国天地有限公司），聚乙二醇（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），试验用水为纯净水（杭州娃哈哈集团有限公司）。

2017年小麦样品76份，江淮平原地区产。

1.2 测定方法

根据GB5494—2008规定，检测小麦样品不完善粒、赤霉病粒、黑胚粒和发芽粒。根据GB 5009.111—2016规定，采用酶联免疫亲和柱净化高效液相色谱法测定小麦中呕吐毒素含量。通过软件分析不完善粒及各类型不完善粒是否存在相关性，以及相关性的强弱。

2 结果与分析

2017年批量采集的小麦样品76份，分别检测样品的赤霉病粒、黑胚粒和生芽粒指标及DON指标，对检测结果按样品编号进行统计整理，如表1所示。

表1 小麦样品不完善粒和DON检验结果

2.1 不完善粒与DON相关性

鉴于不完善粒指标检测为感官检验，为降低检验误差影响，更好地分析不完善粒与呕吐毒素值之间关系，对不完善粒按 0.0～1.0、1.0～2.0、2.0～3.0、3.0～4.0、4.0～5.0、5.0～6.0、6.0～7.0 进行分组，求出各组不完善粒和DON平均值，结果如表2所示。

表2 各组小麦不完善粒和DON平均值

为直观分析不完善粒和DON相关性，以表2中不完善粒（%）为横坐标，以 DON（μg/kg）为纵坐标做曲线。结果如图1所示。

图1 不完善粒与DON关系图

由图1可知，以各组不完善粒和呕吐毒素平均值来看，随不完善粒含量增大，相应呕吐毒素含量存在增大趋势，对二者进行线性回归分析，得方程为y=52.78x+95.77，相关系数 R2为 0.736。从回归数据来看，二者之间存在正相关关系，但相关性不高。如数据点5，尽管不完善粒总量较大，但呕吐毒素含量却未呈现对应的高值。综合吴本刚、孙宝胜等人前期研究结果[5]分析，呕吐毒素含量应受不完善粒中构成影响较大。因此，根据2017年采集小麦不完善粒粒构成特点，进一步研究各类别不完善粒与DON的相关性。

2.2 赤霉病粒和DON相关性

从表1数据可知，76份小麦样品赤霉病粒基本在2.0以下，与同地区往年水平相比发病率较低。按赤霉病含量 0.0、0.0～1.0、1.0～2.0 进行分组，求出各组赤霉病率和DON含量平均值，如表3所示。

表3 小麦赤霉病粒和DON分组平均值

为直观分析赤霉病粒和DON的相关性，按表3数据，以赤霉病粒为横坐标，以DON含量为纵坐标做曲线并进行线性回归，结果如图2所示。

图2 赤霉病粒与DON关系图

从拟合曲线来看，随着赤霉病粒增高，DON含量也随之增大，呈现明显的正相关关系。对二者进行线性回归分析，得曲线方程为 y=215.8x+179.3，相关系数R2=0.934，线性关系较好。从二者趋势来看，呕吐毒素与赤霉病粒相关较为明显，并呈现正相关线性关系，这与本人前期研究工作结论一致，但线性回归曲线上存在数据差异。考虑到小麦样品中赤霉病粒较低的实际，本次研究认为赤霉病粒与DON存在显著线性关系，但拟合曲线数据仅能作为参考。

2.3 黑胚粒与DON相关性

根据表1数据，2017年小麦样品不完善粒中黑胚粒数值较大，也高于去年同地区水平[5]，因此，研究黑胚粒对DON的影响数据上更有价值、更为确切。为降低不完善粒检验中检测误差，对黑胚粒按0.0～1.0、1.0～2.0、2.0～3.0、3.0～4.0、4.0～5.0、5.0 以上进行分组，分别求出各组黑胚粒和DON平均值，结果如表4所示。

表4 小麦黑胚粒和DON分组平均值表

根据表4数据，以黑胚粒平均值（%）为横坐标，以DON（μg/kg）含量为纵坐标做曲线，结果如图3所示。从图表数据来看，黑胚粒最大值6.8，最小值0.6，发病率程度跨度较大；而DON含量最大值为253，最小为141，跨度仅为112。因此，黑胚病粒含量变化并未引起DON含量较大变化。进一步分析图3可知，随黑胚粒含量增大，DON含量出现升高、降低、再升高无规律趋势。故而可知，尽管黑胚粒是病斑粒一种，但黑胚病粒和DON含量之间并未存在直接明显的相关性。

图3 黑胚粒与DON相关性图

2.4 生芽粒与DON相关性

所采样品中生芽粒含量较低，基本在1.0以下。为初步分析发芽粒和DON之间关系，将表1中数据生芽粒测定值按 0.0、0.0～0.5、0.5～1.0 分三组，求出各组生芽粒和DON平均值。对各组数据平均值进行分析，以生芽粒（%）为横坐标，以 DON（μg/kg）为纵坐标作图，如图4所示。从数据趋势图来看，随发芽粒粒升高，DON含量有增大趋势，但相关系数较低。

3 结果与探讨

图4 生芽粒和DON关系图

小麦中DON含量与各不完善粒含量之间相关性情况各有不同。具体来看，DON含量随不完善粒含量增加呈现增大趋势，存在正相关关系，但相关系数仅为0.732，综合前期研究可知DON应受小麦不完善粒的构成影响更大。DON含量随赤霉病粒含量增加呈明显增大趋势，相关系数R2在0.9以上，二者存在显著正相关关系。DON含量随黑胚粒增加的变化趋势无规律，不存在直接因果关系。DON含量随发芽粒增加呈现增大趋势，存在一定正相关关系，这可能与发芽粒较高侧面反映小麦生长期间水量较大，有利于真菌繁殖进而产生DON有关。

在感官判定小麦受DON污染程度时，应首先考虑赤霉病粒含量，其次为不完善粒和发芽粒情况，而黑胚粒并不能直观反映DON含量大小。基层粮食主体可通过各不完善粒含量辅助判断呕吐毒素受污染情况，对指导小麦质量控制具有一定意义。