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毒素污染是小麥質量安全重大風險 精準識別毒素成風險管控關鍵

發布時間:2021-11-11 13:28:55 來源:科技日報 責任編輯:caobo

伴隨著晴好天氣,江蘇全省秋糧收獲進程加快,水稻收獲進度超過六成,有望再獲豐收。而稻麥輪作的江蘇省,夏糧小麥收成也撐起了糧食豐收的半邊天。

“江蘇糧食質量安全的最大風險之一來自于鐮刀菌毒素對小麥的污染,我們歷時近20年研發的小麥鐮刀菌毒素污染風險形成機制及管控關鍵技術研究成果,破解了毒素發現難、控制難的問題。”10月28日,江蘇省農科院農產品質量安全與營養研究所首席科學家史建榮研究員告訴記者,應用了他們研發的毒素控制關鍵技術,大幅降低了毒素污染程度,解決了小麥豐收帶毒的產業難題,成果獲得2020年江蘇省科學技術獎一等獎,相關技術累計推廣4070萬畝,新增產值50.9億元。

毒素污染是小麥質量安全重大風險

小麥是我國重要糧食作物,年產量約1.3億噸。每年五六月間,長江中下游的江淮麥區就迎來小麥收獲的時節。

正常的小麥麥穗金黃,籽粒飽滿,黃中透白。但是,堪稱小麥“癌癥”的世界性真菌病害——赤霉病,在江蘇許多地方造成麥穗干枯,籽??瞻T,即使收到的籽粒也因為帶有毒素造成食品安全重大風險。

近年來,受全球氣候變化和農作物耕作制度改變的影響,我國小麥赤霉病發病范圍危及長江中下游甚至向黃淮麥區持續擴大、頻率不斷增加、危害逐步加重。據統計,2010年以來,我國小麥赤霉病從偶然爆發到連年爆發,尤其在長江中下游麥區重發頻發,每年赤霉病造成的直接經濟損失超百億元,已嚴重影響到我國糧食安全和人畜食用安全。

江蘇省農業科學院農產品質量安全與營養研究所劉馨博士介紹說,小麥赤霉病是由鐮刀菌侵害引起的,染病小麥不僅大幅減產、甚至絕收。“鐮刀菌還會產生嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、伏馬毒素等160余種毒素。”劉馨說,食用病麥會發生眩暈、發燒、惡心、腹瀉、流產死胎等急性中毒癥狀,嚴重時會引起出血,影響免疫力和生育力。某些鐮刀菌毒素還會誘發肝癌、食管癌,各國都制定了嚴格的限量標準,限制其在食品中的含量。

精準識別毒素成為風險管控關鍵

過去,小麥鐮刀菌毒素污染管控面臨著三大瓶頸難題:鐮刀菌毒素種類多、結構復雜難識別;產毒菌群特征不清、毒素污染規律不明;藥劑篩選靶標不聚焦、關鍵控制點難確定。

史建榮告訴記者,他們確立的思路是,從建立高通量多毒素篩查技術入手,探明毒素污染發生規律,明確關鍵控制點,研發減毒關鍵技術,建立控病減毒協同的全程管控體系,為解決小麥毒素污染防控與監管這一產業難題提供關鍵技術支撐。

首先,他們要解決如何快速發現毒素的檢測難題。通??蒲腥藛T采集到帶病小麥樣品進行毒素檢測時,需要從樣本中提取毒素,利用液相色譜-質譜聯用設備,并與鐮刀菌毒素的標準物質進行比對,才能判斷樣本中含有哪些毒素,有多大含量。

經過研究,他們發明了鐮刀菌毒素標物制備與高通量精準識別關鍵技術:研制出具有完全自主知識產權標準物質8個,打破了國外壟斷,其成本僅為國外的20~30%;創建了基于功能化多壁碳納米管、石墨烯合金前處理的多毒素精準篩查技術,實現33種毒素同步檢測,靈敏度提高10倍;為了滿足快速、無損檢測的監管需求,項目團隊研制出現場無損檢測設備,分分鐘就可以判斷小麥中毒素是否超標。

十年采集建庫探明污染形成機制

經過連續10年、抽樣檢測2萬余份,項目團隊建立了全國小麥鐮刀菌毒素污染數據庫。首次揭示我國小麥鐮刀菌毒素污染風險消長規律,明確江淮麥區是毒素重發、頻發區,嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮是污染江蘇小麥的主要風險。

“我們監測了40年間產毒鐮刀菌種群演變規律,發現江蘇省產毒鐮刀菌以3ADON化學型為優勢菌群,該種群產毒力最強,并偏好稻麥輪作。”成果主要完成人徐劍宏研究員介紹道,據此,他們揭示了江蘇毒素高污染形成的菌源基礎,為精準管控提供明確靶標。

在明確產毒菌群的基礎上,科研人員又發現,花期、收獲前期高濕度是毒素重發生的核心誘因。生產上常用的防病藥劑多菌靈及其復配劑控毒效果差,某些殺菌劑甚至會刺激鐮刀菌產毒。因此,鎖定揚花期控病減毒協同、收獲后毒素監管為關鍵控制點。

找到江蘇麥區“頭號毒源”后,項目團隊對癥下藥,篩選出多種高效抑菌控毒藥劑,并研發出丙硫戊唑醇新藥劑“樂麥寶”,大面積推廣應用表明,使用“樂麥寶”可以減毒75%,用藥量減少10%。

同時,他們以解構鐮刀菌毒素毒性功能位點為導向,研發出毒素降解菌劑,對染病的小麥籽粒進行處理,毒素降解率達95%,為污染小麥后續處理提供有效技術。

目前,該技術體系已經制定為國家農業行業標準發布,有效保障了江蘇乃至全國小麥產品質量安全。(科技日報記者 張曄)

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