[发明专利]用于检测谷物中霉菌毒素的存在的方法和设备

说明书

一种用于检测谷物中霉菌毒素的存在的方法和装置，该方法包括：捕获谷物谷粒集合的至少一个漫射光吸收光谱；捕获来自谷物谷粒集合中的至少一个个体谷物谷粒的至少一个漫射光吸收光谱；以及通过对谷物谷粒集合的至少一个漫射光吸收光谱和至少一个个体谷物谷粒的至少一个漫射光吸收光谱执行多变量数据分析，对至少一个谷物谷粒中的霉菌毒素污染水平进行分类。

技术领域

本发明涉及谷物(cereal)污染。特别地，本发明提供了用于检测谷物中霉菌毒素(mycotoxins)的存在的方法和设备。

背景技术

农业农产品中霉菌毒素、有毒真菌的次级代谢产物的存在是世界范围内的一个主要问题。根据粮食和农业组织(FAO)的估计，世界上25％的粮食作物受到产生真菌的霉菌毒素的影响(Rasch、Kumke2010年)。食品和饲料生产中最重要的、对公共健康和农业经济构成重大威胁的霉菌毒素包括黄曲霉毒素(aflatoxins)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)、赭曲霉毒素A(ochratoxin A)、伏马菌素(fumonisin)、玉米赤霉烯酮(zearalenone)、展青霉素(patulin)和T-2毒素(Miller，1995年；Traar，2013年)。

DON是最普遍的霉菌毒素之一并且最主要由霉菌镰刀菌属(fusarium)禾谷镰刀菌(graminearum)和镰刀菌属黄色镰刀菌(culmorum)产生。它经常出现在谷物农产品上，比如小麦、玉米、大麦、燕麦和黑麦，这些谷物农产品可以在收获之前或收获之后被感染(Sobrova等人，2010年)。此外，由于DON在食品加工(比如烹饪、冷冻和烘烤)过程中不会被破坏，因此它在原料和加工产品中都会出现。摄入被DON污染的产品会引起急性和慢性健康影响，诸如腹泻、恶心、免疫抑制(immunosuppression)和神经毒性(neurotoxicity)(Abysique、Tardivel、TroadecFélix，2015年；Pestka，2007年)。DON的检测是食品工业中的重要问题，因为它存在于超过90％的所有受霉菌毒素污染的谷物样品中，并且它的出现被认为是其它霉菌毒素存在的指示(Ran等人，2013年)

DON是玉米的重要污染物(Pleadin等人，2012年)并且玉米是许多国家的主食。目前，世界上大多数地区严格限制食品和饲料产品中DON的存在。关于原料玉米籽粒(kernel)，欧盟委员会规定允许的最大DON浓度为1750ppb，而在美国和中国，强制要求DON的浓度限制为1000ppb(欧盟委员会，2007年)。为了满足这些限制，现在主要通过使用化学分析来检测DON的存在，比如液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)和酶联免疫吸附测定(ELISA)。但是，这些分析技术耗时、昂贵且具有破坏性(Ran等人，2013年)。由于食品和作物中毒素的存在不均匀，因此这些基于样品的分析通常对污染的程度给出有限的观点。本发明的一个目的是提供一种非破坏性光谱方法，该方法能够用于筛选易于被非荧光霉菌毒素污染的个体谷物籽粒和其它食品。

光谱检测技术已广泛用在农业和化学工业中，用于确定物质中的有机化合物，比如蛋白质、水分、淀粉和色素(Baye、PearsonSettles，2006年；K.C.Volkers，M.Wachendorf，R.Loges，N.J.Jovanovic，2003年；MeulebroeckThienpont，2012年)。迄今为止，对将光谱检测技术应用于识别DON有很高的兴趣。使用傅里叶变换近红外和中红外(FT-NIR和FT-MIR)光谱来检测小麦和玉米中的DON已经被广泛讨论(2007年；De Girolamo、Cervellieri、ViscontiPascale，2014年；Kos，LohningerKrska，2003年)。但是，目前公布的测量使用均匀污染的研磨样品并且需要使用化学计量学(chemometric)将样品分类为样品的各种污染水平。本发明的一个目的是提供一种光谱方法，该方法能够测量未研磨的个体谷物籽粒(诸如玉米籽粒)中的局部污染。此外，由于傅里叶变换光谱的振动灵敏性，傅里叶变换光谱很难在工业环境中实现。

发明内容