我国花生质量安全控制研究进展

全国花生绿色高质高效技术培训班2019.04.25南宁

我国花生质量安全控制研究进展

李培武张奇研究员

汇报内容

一、我国花生品质变化趋势与现状

二、我国花生主要质量安全风险隐患

三、花生全程质量安全控制技术

四、提升我国花生质量安全水平建议

一、我国花生品质变化趋势与现状

1.花生品种品质变化趋势与现状

2.花生产品品质变化趋势与现状

OilcropsResearchInstitute,CAAS

1.花生品种品质变化趋势与现状

OilcropsResearchInstitute,CAAS

2003-2017年花生品种含油量变化动态

52%稳中有升

54.00

53.50

53.00

52.50

52.00

%

51.50

51.00

含油量，50.50

50.00

49.50

49.00

48.50

2003-2017年花生品种含油量＞51%占6成以上

100.00

＞51.048.0-51.0＜48.0

90.00

含油量,%

80.00

70.00

60.00

,%50.00

占比40.00

30.00

20.00

10.00

0.00

数据为全国花生区试样品检测结果统计值

根据NY/T1068-2006《油用花生》

2003-2017年花生品种蛋白质变化动态

呈下降趋势

30.00

29.00

28.00

27.00

%

26.00

25.00

蛋白质，24.00

23.00

22.00

21.00

注：蛋白质换算系数：5.46

2003-2017年花生品种蛋白质一半在23-26%

120.00

＞26.023.0-26.0＜23.0

蛋白质

100.00,%

80.00

,%60.00

占比

40.00

20.00

0.00

注：根据NY/T1067-2006《食用花生》

花生品种品质十年比对：含油量油酸上升

60.000.37

52.6453.01

7.7650.12

50.00

42.36

40.00-6.17

35.58

29.42

30.00

25.0724.03

20.00

10.00

0.00

含油量,%蛋白质,%油酸,%亚油酸,%

2008年2017年

2.花生产品品质变化趋势与现状

OilcropsResearchInstitute,CAAS

2001-2017年花生产品含油量变化动态

50.5%稳中有升

53.00

52.00

51.00

,%50.00

49.00

含油量

48.00

47.00

46.00

2001-2017年花生产品含油量

近九成＞48%

90.00

＞51.048.0-51.0＜48.0

80.00含油量,%

70.00

60.00

,%50.00

40.00

占比

30.00

20.00

10.00

0.00

所列数据为全国送检花生样品检测结果统计值

根据NY/T1068-2006《油用花生》

2001-2017年花生产品蛋白质变化动态

25%小幅波动

35.00

30.00

25.00

,%

蛋白质20.00

15.00

10.00

2001-2017年花生产品蛋白质

高于23%比例增大

120.00

＞26.023.0-26.0＜23.0

100.00

蛋白质,%

80.00

,%60.00

占比

40.00

20.00

0.00

根据NY/T1067-2006《食用花生》

花生产品品质十年比对：含油量下降

含油量,%粗蛋白,%

50.9026.30

26.200.37

50.80-0.25

26.10

50.7026.24

50.8526.00

50.6025.90

50.6025.8025.87

50.50

25.70

50.4025.60

2001-20102011-20172001-20102011-2017

白藜芦醇抗菌、抗癌、抗氧化和雌激素调节

二、我国花生主要质量安全风险隐患

I.农药残留

II.重金属污染

III.生物毒素污染

IV.其他

OilcropsResearchInstitute,CAAS

Ⅰ花生农药残留

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

花生拌种剂农药残留风险低

对我国花生主产的13省（自治区）的275份花生中的拌种剂（多菌

灵、3-羟基克百威、克百威、萎锈灵、吡虫啉、福美双、甲基菌硫

灵、丁硫克百威、咯菌腈）以及持久性污染物（六六六、DDT）

共11种农药进行了检测：

吡虫啉（国家限量：0.05mg/kg）：检出率0.72%超标率0.36%

甲基菌硫灵（国家限量：0.5mg/kg）：超标率0.72%

2.65μg/kg和3.93μg/kg

其他农药未检出

数据来自2015年粮油风险评估专项

Ⅱ花生重金属污染

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

花生品种间富镉能力差异大，可高达7倍

0.452

0.064

数据来自2015年粮油风险评估专项

Ⅲ花生生物毒素污染

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

油料产品易受真菌毒素污染，危害人民健康

GB2761—2017食品中真菌毒素限量

规定：黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素M1、

脱氧雪腐镰刀菌烯醇、展青霉素、赭曲霉

毒素A及玉米赤霉烯酮的限量指标

黄曲霉毒素B1赭曲霉毒素A玉米赤霉烯酮脱氧雪腐镰刀菌烯醇

三、花生黄曲霉毒素全程控制

OilcropsResearchInstitute,CAAS

Ⅰ.黄曲霉毒素污染与危害

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

黄曲霉毒素种类与毒性

Mycotoxin源自Mycotoxicosis,1955

AF1960年发现，迄今20种：AFB1、AFB2、AFG1、AFG2、AFM1

AspergillusSectionFlavi

A.flavus

A.parasiticus

A.nomius

A.tamarii

A.pseudotamarii

A.bombycis

A.ochraceoroseus

A.parvisclerotigenus

A.minisclerotigenes

A.arachidicola肝癌

农产品黄曲霉毒素污染与危害

黄曲霉毒素：毒性最大、致癌力最强真菌毒素

AFB1毒性是氰化钾10倍、砒霜68倍、六六六10000倍

1993年IARCⅠ类致癌，占肝癌28.2%，直肠癌胃癌肾癌等

污染范围广:近100种产品花生玉米等最易受污染

制约产业发展和出口贸易威胁消费安全，风险隐患大

全球25%粮油污染，损失2%

我国毒素污染损失3100万吨/年

直接经济损失680亿-850亿元

（引自新华网据国家粮食局不完全统计）

饲料10%受真菌毒素污染

黄曲霉毒素污染分布

BattilaniandLogrieco,2015

什么时间发生黄曲霉毒素污染？

检测技术预警技术防控技术

Ⅱ.黄曲霉毒素检测技术

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

1.抗原设计理论突破，构建抗体资源库

近年研黄曲霉毒素抗原结构设计基础研究突破：

半抗原连接臂长度、类型、极性以及母体空间构象

半抗原“脚步结构效应”

AnalChimActa2008,2009；TrendAnalChem2009

免疫活性位点靶向诱导效应

AnalChem2012

连接臂位点决定互作空间取向

CurrentOrganicChemistry2017

免疫剂量影响抗体特异性谱

Toxins2017

构建黄曲霉毒素抗体资源库

国际基因库黄曲霉毒素抗体基因资源75.0%来自本团队(2016)

为创建高灵敏检测技术提供核心材料

黄曲霉毒素

杂交瘤细胞株单克隆抗体呕吐毒素

重组表达株赭曲霉毒素

基因重组抗体

VT2毒素

噬菌体克隆H

H

纳米抗体伏马毒素…….

ZL2013101158253、US9128089B1等专利12件

HeT,WangY,LiP*,etal.AnalChem,86:8873等SCI论文7篇

粮油真菌毒素高亲和力单克隆抗体库

AFT,OTA,ZEA,DON,T2,FB,STG,DAS,etc

覆盖我国粮油及饲料标准要求的全部种类

AFTAntibody3kindsAFB1Antibody6kindsAFM1Antibody5kinds

AFG1Antibody3kindsZENAntibodyT2AntibodyOTAAntibodyDONAntibody

真菌毒素纳米金试纸条检测技术

建立纳米金试纸条检测技术

AFB10.01ng/mL

OTA0.5ng/mL

ZEA1.0ng/mL

DON50ng/mL

T25.0ng/mL

FB0.6ng/mL

STG3.0ng/mL

其它

便携智能化真菌毒素检测仪研发

单光谱成像检测仪代替肉眼判读

Parameters：

LOD：0.03μg/kg

Range：0.03-1.00μg/kg

Mainusers：countriessmallindustries

Limitofdetection（µg/kg）

aflatoxin

Theabovestripreferences

0.032.00

AFB1Delmulleetal.,2005

（sample）（sample）

0.060.50

AFB2Sunetal.,2005

（sample）（standardsolution）

0.120.10

AFG1Shimetal.,2007

（sample）（standardsolution）

0.253.10a

AFG2Tangetal.,2009

（sample）（sample）

黄曲霉毒素多阈值同步检测技术

黄曲霉毒素多种浓度同步检测试纸条

Visibledetectionlimit:

AFB10.03ng/mL

AFB20.06ng/mL

AFG10.12ng/mL

AFG20.25ng/mL

00.060.1250.52

highaccuracy

highprecision

highstability

Storeatroomtemperaturefor22weeks

Visualdetectionlimitofteststrip&

thresholdlevelsofthreetestlines(ng/mL)

Anal.Chim.Acta,2012,740:74-79

中国农业科学院油料作物研究所

同步检测试纸条灵敏度（3种毒素为例）

BiosensorsandBioelectronics,2013,49:426-432

2.新型生物识别材料-AF纳米抗体研制

医学生物导弹

分子直径2—8nm

毒素检测领域优势？

1？

真菌毒素单克隆抗体库纳米抗体

噬菌体展示纳米抗体创制技术流程

Traditionalantibody:Camelspecialantibody

Heavychain+LightChainOnlyHeavychain

Nanobody

TiterTotalmRMA

immunizing

Fornanobody

ForscFvcDNAlibrary

Procedure

expanding

lacZRBSompAVHHH6HAAmberpIII

InsertingVHH

Anal.Chem.,2013,85:8298–8303

特异性黄曲霉毒素纳米抗体表征

抗70%的甲醇，耐受60℃高温

亲和力3.8×107L/mol

Anal.Chem.,2014,86:10841-10846

抗独特型纳米抗体替代抗原：AFB1&ZEA

AIdnb-TRFICA检测灵敏度比mAb-TRFICA高

AFT与ZEN分别提高了18.3倍和20.3倍

可替代AF剧毒抗原的使用

LOD值:AFB10.05ppb；ZEN0.07ppb；回收率:72.6%−106.6%

Anal.Chem.,2017,89:11520–11528

抗独特型纳米抗体替代黄曲霉毒素标准物

标准物定量曲线替代标准物定量曲线

避免检测过程中直接

接触使用剧毒标品转化定量关系

AnalBioanalChem(2016)408:6019–6026

3.黄曲霉毒素时间分辨荧光技术

ELISA胶体金速测技术时间分辨荧光技术

创制铕标探针，建立时间分辨荧光试纸条检测技术

Time-resolvedfluorescentimmunochromatographicassay（TRFICA）

DiagramoflateralflowTRFIA

ConstructionofEulabelledTime：6min

FluorescentProbeVariablecoefficient：＜10%

Coincidencerate：＞95%

Sensors,2012,12:9234-9252

黄曲霉毒素、农残混合污染同步检测技术

解决粮油混合污染通量高灵敏检测技术难题

检测对象：AFB1、ZEN、百菌清（CTN）灵敏度提高10倍

Toxins2017,9,137.

小型智能化真菌毒素时间分辨荧光检测仪

黄曲霉毒素赭曲霉毒素杂色曲霉毒素

玉米赤霉烯酮伏马毒素其它毒素

呕吐毒素T2毒素

主要技术参数（以AFB1为例）

LOD：0.003μg/kg

Range：0.003-2.0μg/kg

Precision：±0.002μg/kg

MINI-STA多毒素自动检测系统

实现样品自动化处理与手机远程定量

Extraction

Record

Result

SolidAdding

sample

Lateral

flow

Control

freeze-driedofsample

powder

迷你检测仪

4.黄曲毒毒素免疫亲和精准检测技术

单毒素和多毒素免疫亲和柱

columnMono-IACs

No.TypeTargetscapacity

（ng）

1AFM1200

2单毒素免疫Aflatoxin(total)1000

亲和柱

3AFB1400

M1AFTB1G1

4AFG1400

5AF,OTA,ZEA2000Multi-IACs

6AF,ZEA,DON2000

7多毒素免疫AF,T2,ZEA,DON2000

亲和柱

8AF,ZEA,DON,FM2000

9AF,OTA,ZEA,DON,T2,ST,FB15000

靶向已知毒素在线精准检测技术

Multi-IACs

Improvement

LODforAFM1:30timeslower(0.3vs10ngL-1)

Detectiontime:2timeless(30vs60min)

Quantificationofmatrixeffects

FoodChemistry173(2015)897–904

5.未知真菌毒素高分辨非靶向筛查技术

高分辨质谱MS15级离子碎裂

探明真菌毒素离子树裂解规律

构建高分辨真菌毒素MS5级离子库

500

300

MatchScoreAbove

StandardsThreshold

InfusionAdd

StandardsStandards200500HRAMMSnIDs

(orLC)100

300Library

50200MatchScoreBelow

100Threshold

§MSntechnology

§Spectrallibrarytechnology

§Algorithmsforstructural-spectralIndividualSpectrum

investigationSearch

500

300

nPartialStructures

LC-MS200500

Unknowns100

300

50200

100TreeSearchStructureCandidates

高分辨质谱精准识别霉菌毒素技术

一级质谱精确质量数

未知毒素

唯一分子式

一级质谱同位素丰度比

二级质谱精确质量数未知毒素

唯一同位素结构

二级、三级质谱碎片指纹图谱相似度

创建粮油生物毒素非靶向筛查技术

HR-screen，MS/MSquan，MS~5离子库238种

覆盖我国植物性农产品全部已知真菌毒素

为突发事件应急处置及粮油质量安全风险提供关键技术支撑

生物毒素精确质量数数据库

高灵敏检测技术体系研制出检测仪

免疫亲和-液质质

实验室检测

确证检测技术

灵敏度0.002μg/kg

现场检测铕标荧光技术

灵敏度0.003μg/kg

纳米金同步技术

灵敏度0.03μg/kg

3种检测仪免疫探针

亲和荧光增强技术

灵敏度0.1μg/kg

攻克黄曲霉毒素检测灵敏度低技术难题ZL200510018555.X,US9435776B2等专利19件

ZhangD,LiP*,ZhangQ*,etal.BiosensBioelectron,26:2877等SCI论文27篇

生物毒素基准实验室组织开展检测比对

粮油真菌毒素检测粮油毒素检测比对

标准/参考物质研制实现检测结果国际接轨

生物毒素基准实验室组织开展检测比对

农产品黄曲霉毒素高灵敏检测技术

获国家技术发明二等奖

欧盟地平线计划国际生物毒素检测技术培训基地

促进检测技术产品“走出去”，服务一带一路

实现生物毒素检测技术与产品“走出去”

服务一带一路

欧盟Horizon2020

带队赴意大利国家科学委员会食品生产研究所

开展EUH2020真菌毒素检测比对暨培训会

Ⅲ.黄曲霉毒素风险预警

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

1.构建花生黄曲霉毒素产毒菌株库

全国15个花生主省58个市县共1480份花生根际土壤样品

11个定点观测点545份花生根际土壤、355份花生样品

产毒菌株分离、纯化、形态学及分子鉴定

DG-18分离纯化AFPA形态鉴定

菌株ITS序列鉴定

土壤及花生样品采集点分布（1480份）产毒菌株分离鉴定

鉴定共获得曲霉属菌株2507株

产毒菌株以黄曲霉为主，1603株

寄生曲霉9株、溜曲霉8株、集峰曲霉7株，赭曲霉3株

黄曲霉寄生曲霉溜曲霉赭曲霉

（A.flavus）(A.parasiticus)（A.tamarii）（A.ochraceus)

塔宾曲霉

集峰曲霉栖土曲霉土曲霉

（A.nomius）(A.terricola)(A.tubingensis)(A.sterreus)

构建菌株产毒力分布数据库及菌株保藏库

包含菌株来源、产地环境、菌株ITS鉴定信息、产毒量等

18个菌株信息字段

3.初步探明影响AFB1污染因素与风险排序

采用最大熵模型方法，气候气象、土壤、菌株等53个参数

分析，明确温度、降雨、相对湿度、菌株产AFB1含量等是

花生黄曲霉毒素污染关键影响因素

不同因素对花生AFB1污染贡献率占比

4.揭示黄曲霉毒素与环境因素时空关联

影响因素：纬度、土壤、施肥、植保、温度、降雨、光照等

低温积温、降雨量等环境因素，贡献率达66%

贡献率顺序2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年

1TminAT10TminTmaxAT10RHminAT10

2AT10TmeanAT10AT10TmaxTmaxTmean

3RHminRTmeanRTminTminTmax

4TmeanRHminRTmeanRAT10R

5TmaxTminSRHminSARSA

6RTmaxRHminSTmeanTmeanRHmin

7SSTmaxRHmeanRHmeanRHmeanTmin

8AT20RHmeanRHmeanSASSS

9SAAT20SAAT20RHminSAAT20

10RHmeanSAAT20TminAT20AT20RHmean

探明花生收获前月积温、降雨与AFB1污染时空关联

为构建花生黄曲霉毒素预警模型提供技术支撑

5.构建油料生物毒素污染大数据

油菜、花生等主要粮油作物产品（覆盖种植面积95%以上)

硫苷、黄曲霉毒素等，连续10年以上，35万条数据

4大产区15个花生主产省62个主产市县

油菜主产区17省86个主产市县连续10年14051份样品

连续10年14367份样品

花生产地、土壤、气候、品种、毒素等30个字段

录入、输出、查询、编辑、设置、分析等功能

粮油质量安全数据管理平台

信息可查询、源头可追溯、操作可视化

6.建立花生黄曲霉毒素多模型共识预警技术

13000个花生AFB1与气候、土壤、品种等参数

构建多模型共识-平衡取样随机森林预警模型

对AFB1定性预测准确率达86.7%

100.00预测结果

90.00样品样品量

80.00误判率

类型（份）

70.00未超标超标

）

%60.00（份）（份）

50.00

40.00

准确率（30.00未超

151140.27

20.00标

10.00

0.00

超标150150.00

平均值最大值

60%Perc60%Perc65%Perc70%Perc75%Perc80%Perc85%Perc90%Perc95%

30个样品AFB1预测效果验证，未超标样品预测误判率0.27，

全部样品在80Perc对AFB1是否超标预测效果最好

超标样品预测误判率为0

Ⅳ.黄曲霉毒素全程控制

全国油料产业发展大会OilcropsResearch郑州Institute,CAAS

花生黄曲霉毒素全程控制总体思路

产前产中产后污染后处理后

抗病收产安

性虫储品全

优水运脱性

质肥加减评

品技工毒价

种术技技技

术术术

黄曲霉毒素高灵敏检测

与风险预警技术

1.收获前：抗性品种与田间生防技术

播种

抗性、优质品种抗黄曲霉侵染或产毒、抗病、优质丰产的花生品种

种子处理籽粒饱满、完整无损、不带病原菌

剥壳前10d～15d晒果2d～3d，播种前药剂拌种