基于良好农业规范（GAP）的玉米中黄曲霉毒素缓解策略：聚焦小农户与气候脆弱地区的简要综述

《Agronomy》：Good Agricultural Practices-Based Strategies for Mitigation of Aflatoxins in Maize with Focus on Smallholders—A Short Review

　　

玉米是全球主要的主食和饲料。玉米籽粒在田间和储藏期间均高度易受曲霉属（Aspergillus）感染和黄曲霉毒素（aflatoxins）污染。黄曲霉毒素主要由 A. flavus 和 A. parasiticus 产生，具有高毒性、致癌性、致突变性、致畸性和免疫抑制性，对食品安全以及人类和动物健康构成严重风险。此外，它们通过降低产品质量、限制贸易和出口以及增加控制和储藏成本造成显著经济损失。尽管历史上黄曲霉毒素在热带和亚热带地区最为普遍，但在气候变化条件下，曲霉属（Aspergillus spp.）及相关黄曲霉毒素污染在温带和地中海地区正日益重要。为保护公众健康免受严重食品安全危害，大多数国家已设定玉米和其他作物中黄曲霉毒素最大允许限量。持续监测和实施收获前与收获后缓解策略，包括良好农业规范（GAP），对于减少植物胁迫、限制真菌发育和最小化毒素积累风险至关重要。使用气候韧性且耐虫的玉米杂交种是收获前黄曲霉毒素管理的重要组成部分。因此，可持续玉米生产需要综合、多学科和成本有效的措施，以最小化真菌感染和黄曲霉毒素污染。本综述考察了传统GAP以及创新缓解策略，如生物防治，以减少玉米中真菌和黄曲霉毒素污染，特别强调其在高风险和气候脆弱地区（如塞尔维亚）小农户中的适用性。其还强调了农民培训和激励措施对改善玉米生产、食品安全和符合出口监管标准的重要性。

1. 引言
1.1. 玉米中 A. flavus 与曲霉穗腐病：玉米（Zea mays L.）是全球主要主食和动物饲料来源。曲霉属（Aspergillus）引起曲霉穗腐病（Aspergillus ear rot, AER），降低籽粒产量和品质。产黄曲霉毒素主要种包括 A. flavus、A. parasiticus、A. nomius 和 A. pseudotamari，均属 Aspergillus section Flavi；其中 A. flavus 和 A. parasiticus 研究最广，A. flavus 在土壤和农业区占优势且更具侵入性。
1.2. 黄曲霉毒素：发生、毒性与健康风险：黄曲霉毒素于20世纪60年代发现，与“火鸡X病”相关。膳食暴露可致毒性、致癌、致突变、致畸和免疫抑制；短期高剂量引起急性黄曲霉中毒，长期低剂量引起慢性病。AFB₁最常见且毒性最强，AFM₁和AFM₂分别为AFB₁和AFB₂的羟基化代谢物，经泌乳动物乳汁排出。IARC将AFB₁列为Group 1，AFM₁列为Group 2B。
1.3. A. flavus 流行病学：A. flavus 为世界性真菌，可在收获前后侵染谷物、豆类和坚果。风和昆虫将菌核产生的分生孢子经花丝传播至玉米穗，吐丝期最敏感。玉米螟、玉米穗虫和草地贪夜蛾等害虫传播病原并造成伤口，促进感染。孢子为二次接种体；作为腐生菌，A. flavus 以菌丝、分生孢子和菌核在土壤和作物残体中存活。菌株包括不同营养亲和群（VCG）、菌核型变种及产毒/非产毒菌株；按菌核大小分为L株和S株，S型产毒更强；A. flavus 多产B型毒素，罕见B和G型。
1.4. 曲霉穗腐病症状与黄曲霉毒素检测：AER症状在乳熟后期至面团期出现，籽粒上呈黄绿或橄榄绿粉状菌丝，穗轴任何部位可产孢，常与镰刀菌（Fusarium）感染伴随。可见菌丝和产孢并非黄曲霉毒素存在的可靠预测指标，无可见菌丝或损伤的籽粒也可能含毒素；不能仅依赖视觉检查，需可靠科学监测。
1.5. 环境与流行病学因素：AER和黄曲霉毒素产生受宿主（杂交种特性、生育期）、A. flavus 产毒潜力及温度、湿度、水分活度、害虫、地点、农艺措施、杂草和微生物等互作影响。高温和干旱胁迫是最大贡献因素；25–35 °C和相对湿度>80%为理想条件，热带和亚热带地区最普遍。
1.6. 塞尔维亚和其他温带地区风险：气候变化升高温度并延长干旱，扩大产毒真菌地理范围。30–35 °C和长期干旱加速 A. flavus 增殖并上调毒素合成调控基因；干旱削弱玉米防御，增加感染和虫害。2012年塞尔维亚发生 A. flavus 和黄曲霉毒素暴发，与开花和成熟期高温、长期干旱和低降雨有关；意大利北部2012–2013年有相似模式。自2012年以来塞尔维亚记录到玉米黄曲霉毒素水平升高，部分样品总黄曲霉毒素超过10 μg/kg，表明该区域不再是低风险区，需预测模型和早期预警。
1.7. 黄曲霉毒素管理与法规：A. flavus 和黄曲霉毒素可在种植、收获、储藏、运输、加工和包装各阶段发生。毒素经污染饲料进入食物链，AFB₁在动物肝脏代谢为AFM₁，经奶、肉、蛋间接暴露人类；黄曲霉毒素耐热，巴氏消毒和灭菌不足以降解。长期暴露与急慢性黄曲霉中毒、免疫抑制、肝癌、肝硬化和儿童生长迟缓相关。EU规定未加工玉米AFB₁限量为5 μg/kg，总黄曲霉毒素为10 μg/kg，原料奶AFM₁为0.05 μg/kg；US FDA总黄曲霉毒素行动水平为20 μg/kg，奶AFM₁为0.5 μg/kg。塞尔维亚最大限量与EU对齐，AFM₁将于2026年12月1日对齐0.05 μg/kg。本综述旨在呈现玉米中 A. flavus 和黄曲霉毒素风险管理策略，聚焦GAP、创新生态友好方法及小农户，并与GMP和HACCP整合。

2. 小农户玉米中 A. flavus 和黄曲霉毒素控制的良好农业规范（GAP）：GAP覆盖收获前、收获和收获后阶段，旨在减少污染并确保食物和非食物产品安全。
2.1. 收获前策略：包括轮作、耕作与残体管理、间作、抗/耐性杂交种、最佳播期、最佳种植密度、平衡施肥、灌溉/干旱胁迫管理及害虫管理。轮作：轮作可改善土壤健康、养分，打破病虫害循环，但须与其他农艺措施协同；不宜连续种植玉米、花生、棉花、高粱和木豆等易感作物。耕作与残体管理：翻耕和深翻可减少 A. flavus 接种体、清除残体并改善通气，但免耕虽保护土壤却增加孢子污染，需权衡。间作：玉米-豆科间作可改善氮利用、生物多样性和害虫控制，但 A. flavus 非寄主专一，间作花生或木豆可能增加土壤种群。抗/耐性杂交种：使用适应本地条件的抗旱杂交种是首要措施，完全抗性种质有限；耐旱、耐虫（如Bt玉米）、长穗厚苞叶和生物强化杂交种可减少风险，但须与其他GAP结合。最佳播期：适期播种避免籽粒发育和成熟期高温干旱，早播在水胁迫区有益，并应调整播期避开开花期湿期。最佳种植密度：高密度增加温湿、害虫和病害，可能增加黄曲霉毒素并降低产量，低密度结果不一致；应依杂交种推荐、资源和生态条件确定。平衡施肥：平衡氮、磷、钾和微量元素增强植株活力，减少胁迫；氮肥效果不一致，部分研究显示氮抑制黄曲霉毒素，选择低感杂交种比单施氮更有效。灌溉/干旱胁迫管理：玉米在吐丝和灌浆期对水分胁迫敏感，适时灌溉可减轻 A. flavus 和黄曲霉毒素；研究结果因地区而异，精准灌溉可提高水效并降低干旱风险。害虫管理/昆虫和化学病害控制：害虫造成伤口并传播真菌，及时杀虫可降低风险；唑类杀菌剂可能作为综合措施，但因非靶标真菌耐药和人病原风险，不推荐广泛使用。害虫管理/生物防治策略：微生物（真菌、细菌、酵母）通过竞争排除、抗生和酶降解抑制 A. flavus 和毒素；非产毒 A. flavus 菌株、Trichoderma harzianum、Bacillus、Lactobacillus、Pseudomonas、Streptomyces 及 Saccharomyces、Aureobasidium、Pichia、Rhodotorula 等具潜力；商业产品包括 AflaSafe、AF-X1 和 Afla-Guard，但成本、安全性数据和市场发展仍是障碍。害虫管理/杂草控制：机械和除草剂可控制杂草，应避免重复使用同一化学组除草剂，并整合可持续措施。
2.2. 收获策略：及时收获：玉米通常在生理成熟后14–28天收获，延迟收获增加 A. flavus 和黄曲霉毒素风险，高风险区建议早收。分选受损/感染穗：去除霉变、损伤或畸形穗可显著减少黄曲霉毒素，但劳动密集；可用物理特性、低成本分选器和光学高速分选器，有效性>80%，应结合视觉、实验室监测和现代分选。去苞叶：小农户多手工去苞叶，费时且卫生较差；建议带苞叶收获以保护运输，但须配合充分干燥，并作为综合风险管理一部分。
2.3. 收获后策略：干燥：收获后应干燥至13–14%含水量，可用太阳干燥、挂架或机械干燥，避免直接接触土壤；延迟干燥超过6小时显著增加 A. flavus 和黄曲霉毒素，宜在脱粒前带穗干燥，干燥后冷却再储藏。脱粒：不当机器设置、高脱粒速度或高水分导致籽粒破碎，增加真菌感染，应正确设置并清洁设备。储藏：温湿度和昆虫影响储藏，理想温度1–4 °C，夏季10–15 °C安全，水分活度<0.70（=14.0%），相对湿度<65–70%；需通风和实时监测。小农户常用密封袋和金属仓，如PICS、SuperGrain IV-R、Agro-Z、Agro-Z Plus、Elite袋和ZeroFly；密封储存可达六个月。塞尔维亚传统以 kotobanja、ko? 或 ?ardak 储存玉米穗，商业生产者用筒仓或地板仓库；须保证干燥、通风，实行先进先出并控制温湿度。

3. 储藏玉米中 A. flavus 和黄曲霉毒素的新兴策略：除GAP外，抗氧化剂、矿物吸附剂（水合钠钙铝硅酸盐、膨润土、沸石、活性炭）、生物结合剂（细菌、酵母）等可减轻毒性。微生物可结合或酶降解黄曲霉毒素；酵母细胞壁酯化葡甘露聚糖可吸附AFB₁。纳米颗粒吸附剂、纳米酶、紫外线、臭氧（O₃）和冷等离子具潜力，但矿物吸附剂可能共吸附营养，纳米颗粒成本高且规模化难，冷等离子和纳米酶实践数据有限；UV低成本无二次污染，但可氧化营养且穿透固体材料差。天然和化学抗氧化剂机制多不明确，需长期研究。

4. 玉米生产系统中真菌污染和黄曲霉毒素的综合管理
4.1. 全球健康和经济影响：黄曲霉毒素污染全球健康风险，热带亚热带尤甚；东非因玉米为主食常见黄曲霉中毒。极端天气、预防措施有限、储藏不当、知识和培训不足可增加污染；污染难以预测且分布不均，经济损失包括产品拒收、贸易限制和召回。
4.2. 综合食品安全框架：GAP、GMP和HACCP互联：HACCP为食品安全管理关键，初级生产者实施GAP和良好卫生规范（GHP）；GHP、GAP、良好储藏规范（GSP）和良好生产规范（GMP）是HACCP基础，基于危害识别、控制措施和预防控制。
4.3. 先进脱毒技术要求：脱毒应去除或灭活毒素且不产生有毒残留，不损害营养、工艺和感官，并成本有效、可放大。精准农业、遥感、天气预报和决策支持平台有助于及时评估风险；知识转移和培训重要；GAP、气候韧性实践、耐旱杂交种、改进干燥储藏和综合害虫管理（IPM）可降低风险。
4.4. 塞尔维亚法规标准和支持计划：塞尔维亚食品安全法已与EU食品法一般原则一致；小农户可对齐GlobalG.A.P.标准。农业咨询与专家服务组织GAP和食品标准培训；农业和农村发展激励法为灌溉、机械和植保投资提供支持，间接降低黄曲霉毒素风险。
4.5. 收获前农艺措施的缓解效果：GAP可减少 A. flavus 感染和黄曲霉毒素；轮作、土壤肥力、耕作、抗/耐性杂交种、最佳播期、灌溉和害虫控制可减少胁迫。育种已提高耐旱性，但对 A. flavus 和毒素积累的稳定抗性仍具挑战；选择适应当地条件的杂交种可降低风险。
4.6. 生物防治策略和社会经济障碍：基于非产毒 A. flavus 的生物防治产品可通过竞争排除减少黄曲霉毒素，但小农户采用取决于法规批准、经济可及性、推广服务和培训；成本、融资、推广不足和意识有限是障碍，需法规支持、财政激励和教育。
4.7. 分析进展和未来研究方向：未来控制应覆盖从初级生产到终端消费者的食物链，需快速、廉价、可靠筛选和风险评估。LC-MS/MS为定量金标准，免疫分析和生物传感器适合快速大规模和现场应用；需开发安全有效的物理、化学和生物脱毒方法，微生物和酶脱毒环保，矿物吸附剂低成本。未来应聚焦检测方法、精准农业、生物防治和风险预测工具。

5. 结论：生殖期干旱胁迫削弱玉米防御，增加 A. flavus 感染和黄曲霉毒素积累。需覆盖整个生产周期的综合措施：收获前选择适宜杂交种、作物和土壤管理、害虫控制、灌溉和生物防治；收获后及时收获、充分干燥、小心处理和适宜储藏。UV、臭氧、冷等离子、纳米吸附剂和生物方法等新兴收获后方法有潜力，但小农户广泛实施取决于效果、成本、技术要求、安全性和可行性。改善小农户黄曲霉毒素管理还需农民培训、推广活动以及经济或制度支持；需科学机构、生产者、推广服务、监管机构等合作，支持风险评估、监测和风险沟通。