埃塞俄比亚蒂格雷地区农场储存的高粱籽粒中的霉菌毒素污染及其对籽粒营养价值和发芽质量的影响

《Journal of Stored Products Research》：Mycotoxin contamination and its impact on the nutritional and germination quality of on-farm stored sorghum grain in Tigray, Ethiopia

本研究检测了埃塞俄比亚提格雷地区360份储藏高粱样本中四种主要霉菌毒素（总黄曲霉毒素、烟曲霉毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇和赭曲霉毒素），发现80%以上样本检出超标毒素（41.7%-63.3%），传统储存结构（地下坑、Gombisa）因高温高湿更易滋生霉菌，导致蛋白质、脂肪和淀粉含量下降及发芽率降低。建议通过快速干燥、改进储存设施和推广低风险品种（如Aba'are）等措施减少毒素污染。

　　

萨缪尔·阿莱马耶胡（Samuel Alemayehu）| 费蒂恩·阿贝·阿贝拉（Fetien Abay Abera）| 基罗斯·梅莱斯·阿伊穆特（Kiros Meles Ayimut）| 杰格·哈维（Jagger Harvey）

埃塞俄比亚提格雷地区梅克勒大学（Mekelle University），自然与计算科学学院（College of Natural and Computational Sciences）生物系，邮政信箱231号

摘要

在埃塞俄比亚提格雷地区，农场储存的高粱受到霉菌毒素污染的严重威胁，但这一问题常常被忽视。本研究评估了四种主要霉菌毒素（总黄曲霉毒素（AFT）、伏马菌素（FUM）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）和赭曲霉毒素A（OTA）的存在情况，以及它们与储存条件、营养成分和发芽率之间的关系。在来自六个地区的360份高粱样本中，分别有80.3%、82.2%、63.3%和77.5%的样本检测出这些霉菌毒素，其中41.7%至63.3%的样本超标。随着储存时间的延长，霉菌毒素污染程度增加，在传统储存方式（如地下坑洞，Gombisa和Godo地区）中尤为明显，这些地方的温度和湿度高于使用聚丙烯袋储存的情况。Melkam、Kodem、Meko和Dengele品种比Aba'are和Dekeba品种积累了更多的霉菌毒素。总黄曲霉毒素浓度因地点、储存时间和储存方式的不同而有所差异（p < 0.001），其中Alamata地区的浓度最高（19.6 ± 1.3 μg/kg），其次是Endamehoni和Hintalo Wajirat地区；Ofla、Raya Azebo和Wukro地区的浓度最低，这三个地区的浓度相当。较高的霉菌毒素水平和籽粒感染率与较高的温度、相对湿度和粮粒水分含量相关，同时蛋白质、脂肪和淀粉含量下降，发芽率也显著降低。经过12个月的储存后，高粱的营养价值和种子活力明显下降，这意味着用于食品和种植的高粱质量逐渐恶化。这些结果表明，提格雷地区农场储存的高粱普遍存在多重霉菌毒素污染问题，需要采取综合性的防治措施。根据研究结果，埃塞俄比亚应优先考虑在储存前快速干燥至安全湿度，避免使用高湿度的传统储存方式，采用改进的储存方法，并推广低风险品种，以保障当地种子和食品安全。

引言

高粱（Sorghum bicolor）是全球第五大重要粮食作物，是非洲及其他半干旱地区5亿多人的主要食物来源（Rashid, 2010; Mesfin and Girma, 2022）。在埃塞俄比亚，高粱是主要的粮食作物，对家庭饮食贡献巨大，尤其是在提格雷等干旱地区，人们将其用于制作injera、粥类和传统饮品（ATA, 2015; CSA, 2017; Abay et al., 2025）。尽管高粱对粮食和营养安全至关重要，但其产业链受到收获后损失和品质下降的制约，主要原因是真菌感染和霉菌毒素的积累（Mohammed et al., 2022; Mesfin and Girma, 2022; Sadik et al., 2025）。 霉菌毒素是由Aspergillus、Fusarium和Penicillium等真菌在田间、储存过程中及加工过程中产生的有毒次级代谢物（Zain, 2011; Oliveira et al., 2014）。在埃塞俄比亚生产并销售的高粱中，最常见的霉菌毒素包括黄曲霉毒素、伏马菌素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、赭曲霉毒素A和玉米赤霉烯酮（Ayalew et al., 2006; Mamo et al., 2020; Mohammed et al., 2022; Atnkut et al., 2025）。全球范围内，大量农产品含有可检测到的霉菌毒素，导致长期饮食暴露和重大经济损失，表现为产量减少、受污染批次被拒收以及贸易壁垒（Wild and Gong, 2009）。除了经济影响外，霉菌毒素还对人体健康构成严重威胁，具有致癌、肝毒性、肾毒性和免疫抑制作用（Streit et al., 2012; Mohammed et al., 2022）。在低收入地区，由于干燥能力、储存基础设施和常规质量监测有限，这些问题更为突出（Astoreca et al., 2019; Mamo et al., 2020; Atnkut et al., 2025）。多项埃塞俄比亚的研究表明，主粮中的真菌污染和霉菌毒素水平普遍超过国际监管标准（Ayalew et al., 2006; Mohammed et al., 2022）。 储存条件，特别是温度、相对湿度和粮粒水分含量，是真菌生长和霉菌毒素积累的关键因素（Kabak, 2009; Pleadin, 2016; Alemayehu et al., 2020）。气候变化可能导致储存环境变得更温暖潮湿，有利于霉菌生长和毒素合成（Medina et al., 2015）。许多埃塞俄比亚小农系统的传统储存方式对防止水分侵入的保护作用有限，且通风不良，从而增加了长期储存期间霉菌生长的风险（Worku et al., 2019; Alemayehu et al., 2020）。在这种条件下，长时间储存、粮粒重新吸湿和水分再吸收为霉菌提供了有利环境，导致粮食变质、数量损失和霉菌毒素污染加剧（Ramesh et al., 2003; Chattha et al., 2014）。来自提格雷地区的最新证据表明，与传统储存方式相比，使用改进系统储存的高粱营养成分更低（Abay et al., 2025）。 在资源匮乏的农业系统中，如提格雷地区，高粱既是主要食物来源也是种子来源，其营养和生理损失直接威胁到家庭的食物和营养安全。大多数埃塞俄比亚的研究集中在量化污染水平上，而对自然产生的霉菌毒素与特定储存方式、储存时间、品种敏感性以及这些因素如何影响粮粒营养成分和种子发芽率的关注不足。填补这一知识空白对于设计综合性的收获后和种子系统干预措施至关重要，这些措施不仅要满足监管要求，还要保障营养价值和种子活力。因此，本研究调查了提格雷地区农场储存高粱中的霉菌毒素污染和籽粒感染情况，并探讨了它们与营养成分和发芽质量的关系，旨在为降低霉菌毒素风险提供实际可行的干预措施，同时保持高粱在小型农业生产中的价值和用途。

研究区域描述

本研究在提格雷地区的六个高粱生产区进行：Alamata、Endamehoni、Ofla、Raya Azebo、Hintalo Wajirat和Wukro。高粱主要在雨养条件下种植，收获后会在家庭层面储存数月。

研究设计和采样

本研究在2020年主要生产季节后，对六个地区进行了农场储存情况的横断面调查。

各地区的优势高粱品种和储存方式

确定了每个地区最常用的储存期限、储存方式和高粱品种（表1）。在Alamata地区，高粱通常储存12个月（29.0%），主要使用聚丙烯袋（46.4%），Aba'are品种种植最广泛（36.2%）。在Endamehoni地区，4个月的储存期限最为常见（29.4%），粮粒主要储存在传统的Godo结构中（54.9%），Dengele品种占主导地位（25.5%）。

讨论

提格雷地区农场储存的高粱普遍受到多重霉菌毒素的污染，大量样本超标。这些情况与早期关于埃塞俄比亚谷物（包括高粱和玉米）的研究结果一致（Ayalew et al., 2006; Mamo et al., 2020; Mohammed et al., 2022; Sadik et al., 2025），同时也表明这些毒素可通过多种主粮在生命周期中进入人体（Ayelign et al., 2018）。

结论

研究表明，提格雷地区农场储存的高粱受到多重霉菌毒素的污染，对食品安全、粮食质量和当地种子系统构成严重威胁。大多数样本中检测到总黄曲霉毒素、伏马菌素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇和赭曲霉毒素A，其中许多样本超标。这表明在以高粱为主食的农村家庭中，长期暴露于这些毒素的风险很高。

CRediT作者贡献声明

萨缪尔·阿莱马耶胡（Samuel Alemayehu）： 负责撰写初稿、调查、数据分析及概念构思。 费蒂恩·阿贝·阿贝拉（Fetien Abay Abera）： 监督项目、项目管理及资金筹集。 基罗斯·梅莱斯·阿伊穆特（Kiros Meles Ayimut）： 监督项目。 杰格·哈维（Jagger Harvey）： 负责撰写、审稿与编辑、监督项目及资金筹集。

知情同意声明

本研究未涉及人类参与者，因此不适用此声明。

资金

本研究由美国国际开发署（USAID）通过“Feed the Future”计划资助（www.feedthefuture.gov），项目编号为AID-OAA-L-14-00002。“减少收获后损失创新实验室”（www.k-state.edu/phl）负责本出版物的内容，但其内容不一定反映USAID或美国政府的观点。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。