粮食真菌毒素的光谱检测技术研究进展

粮食真菌毒素的光谱检测技术研究进展

摘要:中国是世界上受真菌毒素污染最严重的国家之一，因污染造成的粮食及粮

油产品经济损失巨大，真菌毒素快速检测与防控迫在眉睫。因此国家非常重视当

今人们食用的粮食产品安全。我国当今的粮食产品在进行生产与制造过程中，有

些时候有可能会受到真菌毒素的感染，从而导致粮食产品自身质量并不达标，而

且真菌毒素会危害动物和人类的身体健康，因此，本文将就粮食产品中真菌毒素

检测技术研究发展进行仔细分析。

关键词：粮食产品；真菌毒素检测；技术；发展

一、真菌污染概述

目前，我国的真菌毒素已经发现有300多种。而在粮食当中，最主要的真菌

毒素有黄曲霉毒素、展青毒素、伏马毒素、玉米赤霉烯酮，等等。这些毒素都会

直接进入粮食细胞内部，长期在粮食内部进行发展。而且以上这些毒素在食用过

程中都具有自身的毒素特点。人们如果长期食用真菌毒素，有可能会对肝脏、肾脏、心脏以及造血器官造成影响，更为重要的是，长期摄入真菌毒素会引发多种

中毒症状，人们除了会出现幻觉，呕吐疑问还会发生皮炎，中枢神经系统会受损，最严重的时候，甚至会出现死亡现象。

二、真菌毒素的近红外光谱检测研究现状及发展动态分析

近红外光谱是分子振动光谱倍频和合频吸收谱，具有丰富的结构和组成信息，在粮食真菌毒素检测方面国内外学者开展了实验研究。美国农业部ＵＳＤＡ－Ａ

ＲＳ的Ｄｏｗｅｌｌ等率先开展了近红外光谱检测粮食中真菌毒素检测的实验室

研究，建立了小麦中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的预测模型。Ｐｅａｒｓｏｎ等建立了

玉米黄曲霉毒素含量高中低三个类别的识别模型。美国农业部拉塞尔农业研究中

心Ｓｏｈｎ等比较了近红外光谱和拉曼评价大米的蛋白质和直链淀粉的效果。西

班牙食品开发研究所Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ－Ｉｂａｎｚ等利用两种近红外光谱仪

分别建立玉米和小麦中黄曲霉毒素的预测模型。美国农业部农业应用研究中心Ｔ

ａｌｌａｄａ等利用近红外光谱和彩色图像分别识别玉米中真菌毒素。意大利乌

迪内大学ＤｅｌｌａＲｉｃ－ｃｉａＧｉａｃｏｍｏ等建立了玉米伏马毒素的

近红外光谱定量预测模型。德国霍恩海姆大学Ｍｉｅｄａｎｅｒ等利用近红外光

谱结合症状分级预测禾谷镰刀菌污染的玉米中呕吐毒素和玉米赤霉烯酮。美国农

业部谷物与动物健康研究所Ｐｅｉｒｉｓ等利用近红外光谱快速评价有赤霉病症

状的单粒小麦中呕吐毒素的等级。英国诺丁汉大学Ｃａｐｏｒａｓｏ等综述了近

红外光谱和高光谱成像在谷物评价中的应用，指出近红外光谱在粮食的真菌污染

检测方面极具应用潜力。美国密西西比州立大学Ｔａｏ等利用近红外识别玉米黄

曲霉菌污染的准确率为９７．７８％，黄曲霉毒素定量模型的线性测定范围为２０～１００ｐｐｂ。意大利国家食品安全委员会Ｇｉｒｏｌａｍｏ等利用近红外

光谱和中红外光谱快速筛查小麦粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇和赭曲霉毒素Ａ，识别

率分别在８６％和９４％。国内粮食真菌毒素检测方面开展较晚，随着我国粮食

安全重视程度的提高，粮食真菌毒素的光谱检测也逐渐成为研究热点。中国农业

大学Ｗａｎｇ等利用近红外高光谱图像定性判别黄曲霉污染的四种不同程度的玉

米籽粒，提取近红外高光谱图像的光谱角建立了玉米黄曲霉毒素识别模型，还利

用近红外光谱特征波长结合支持向量机建立了玉米颗粒霉变程度的判别模型。江

苏大学黄星奕等利用ＦＴ－ＮＩＲ结合ＫＮＮ识别方法建立了霉变和出芽花生的

识别模型。东北农业大学张强等利用近红外光谱结合支持向量机建立了贮藏稻谷

中黄曲霉毒素Ｂ１的检测模型。南京财经大学刘鹏等建立了近红外光谱技术的花生产毒霉菌污染程度的判别模型，Ｓｈｅｎ分别利用近红外光谱和中外光谱建立了糙米黄曲霉毒素的分类模型和定量预测模型。粮食真菌毒素的近红外光谱检测已在实验室开展了一些研究，对真菌污染比较严重的粮食，近红外光谱可以较好的识别，但低含量真菌毒素检测方面精度不高（如Ｐｅａｒｓｏｎ，Ｗａｎｇ等的研究）。

三、真菌污染检测方法

1.免疫分析法

1.1免疫胶体金技术

在对真菌污染物进行检测过程最常使用的检测技术就是免疫分析法。而免疫学检测方法实际上就是根据抗体与抗原之间的关系来进行一种生物化学的分析，一般这种方法都具有很高的准确性。尤其是在粮食以及粮食制品当中，检测真菌毒素的免疫胶体金技术应用广泛。免疫胶体金技术实际上就是将金颗粒结合到粮食内部细胞的蛋白上，在显微镜下可呈现黑褐色颗粒。当所标记的产物在相应的检测方法应用过程中，能够以肉眼可见的速度变成红色斑点。

1.2荧光偏振免疫分析法

荧光偏振免疫分析法实际上就是一种定量免疫分析技术，在利用该技术过程当中，会将标记过的毒素和没有标记过的毒素一起与异性抗体相结合，通过检查和测定荧光偏振植的变化来实现检测。而荧光偏振免疫分析法最大的优点就是灵敏度高，在应用过程当中，能够匹配各种各样的真菌物质检测。同样，该种技术在应用过程当中速度快，操作简便，而且在进行实验过程中，样品用量少。

2.生物化学传感器

生物化学传感器实际上就是利用生物活性材料酶、蛋白质、抗体、抗原等与现有的物理化学换能器有机结合形成的一种新型分析仪器。该种分析仪器是目前比较先进的检测仪器，也是目前检测真菌毒素中最先进的一种检测方式。而且生物化学传感器在应用过程当中，不单单会应用到当今的真菌毒素检测，也为广大生物学家所接受，应用到当今的生物医学、环境科学以及食品和药物检测等多个领域。

3.真菌毒素的荧光检测研究现状及发展动态分析

荧光光谱因其特异性和灵敏性在食品安全检测领域展现了巨大的发展潜力，虽起步较晚，但已成为国内外食品安全检测领域的研究新热点。德国波茨坦大学Ｒａｓｃｈ等比较了时间分辨荧光光谱、近红外光谱和双光子激发荧光光谱分析技术，分别建立了啤酒和葡萄酒中真菌毒素的定性和定量检测模型。欧洲生物化学研究所Ｐｅｎｎａｃｃｈｉｏ等建立了一种基于荧光偏振的近红外荧光探针技术，不需要对样本进行预处理就可以检测苹果汁中的棒曲霉素。德国哥廷根大学的Ｋａｒｌｏｖｓｋｙ等指出物理技术特别是荧光光谱技术在未来食品安全检测方面具有巨大潜力。江苏大学Ｃｈｅｎ等通过合成上转换纳米粒子制备超灵敏荧光探针的检测黄曲霉毒素Ｂ１和呕吐毒素。中国农业科学院动物科学研究所Ｃｈｅｎ等构建了荧光适配体探针用于特异性检测婴幼儿米粉中的黄曲霉毒素Ｂ１。江苏师范大学Ｔｉａｎ等利用纳米线与石墨烯量子点间荧光共振能量转移适配体测定赭曲霉毒素Ａ。日本国家农业与食品研究会Ａｉｙａｍａ等建立了肉豆蔻中黄曲霉毒素污染水平的荧光指纹图谱检测方法。俄罗斯国家生物技术研究中心Ｓａｍｏｋｈｖａｌｏｖ等通过激发发射矩阵荧光光谱测定荧光适配体交互作用的赭曲霉毒素Ａ。有关荧光光谱技术的粮食真菌毒素检测研究较少，已有研究通过