CN103222536A - 一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法。该方法以被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的小麦籽粒为原料，通过加工制成面粉，然后采用面糊法生产淀粉和谷朊粉，即得到脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在1000ug/kg以下的淀粉和谷朊粉。本发明提供的工业化方法可有效去除污染小麦籽粒或面粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇，同时不破坏产品的品质，生产出的淀粉和谷朊粉可直接利用或作为半成品进行再加工。

Description

一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法

技术领域

本发明涉及一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法。

背景技术

“民以食为天，食以粮为本”。粮食安全问题一直受到国家的高度重视，但近些年我国极端气候的频繁出现，农作物中有害微生物大量滋生，由此导致的粮食霉变和真菌毒素污染超标在我国呈现逐年升高的态势，由此造成的粮食损失占粮食总产量的1.5-3%，小麦赤霉病在我国的发生区域面积已达700万亩，约占全国小麦种植面积的1/4，每年因赤霉病危害损失小麦产量200-300万吨，2010年江苏、安徽、湖北、河南4省小麦受赤霉病害较为严重，国家粮食局对32个市129个县的入库小麦进行真菌毒素检测，共抽检样品5378份，共检出脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol，简称DON）等真菌毒素超标样品1656份，毒素含量超标检出率达30.8%，共计封存真菌毒素超标小麦174.5万吨。卫生部对黄淮海地区小麦真菌毒素大面积超标的事件在门户网站上也进行了预警和通告。另外我国的南部省份，由于高温多雨，相对湿度较大，霉菌病害严重，从而导致部分地区，尤其是四川、湖北等省的玉米中黄曲霉毒素（Aflatoxin,简称AFT）、玉米赤霉烯酮(Zearalenone，简称ZEN)、DON真菌毒素污染超标，规模以上饲料企业的用粮基本从东北、华北调入，不使用本地产玉米，严重制约着区域经济的发展和粮油食品安全。

引起小麦赤霉病的主要病原菌是禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌、燕麦镰刀菌、梨孢镰刀菌和雪腐镰刀菌，在我国禾谷镰刀菌占小麦赤霉病病原菌的94.%，病原菌侵染小麦籽粒时一般由外向内侵染，王文龙等人通过扫描电镜对两种被赤霉病侵染的小麦籽粒断切面的观察，发现镰刀菌菌丝大多分布在小麦籽粒表皮的内侧和外侧，有着明显的从外向内延伸的趋势，于洋等通过对不同抗性小麦籽粒中禾谷镰刀菌菌丝分布进行电镜观察和对小麦籽粒不同部位的真菌毒素含量进行检测，得出小麦籽粒中DON的分布主要集中于表皮层。

DON的理化性质稳定，耐高温，且在食物链中长期存留，具有很强的蓄积毒性，对人们健康和畜牧业发展造成很大危害。其中DON的结晶为无色针状，熔点为151-153℃，DON耐热、耐压，在弱酸中不分解，加碱及高压处理可以破坏其部分毒性，在食品加工中，烘焙温度210℃，油煎温度140℃、或煮沸，只能破坏50%左右。DON在粮食储藏过程中的稳定性很强，据报道病麦经四年的贮藏，其中的DON仍能保留原有的毒性，Danicke等于2004年对DON污染的玉米和小麦中的含量进行了持续一年的监测，发现自然条件下贮存一年，小麦和玉米中，DON的含量未见有明显的改变。

目前，去除污染小麦中DON的方法包括物理方法（如热处理方法、研磨去壳法、辐照法等）、化学方法（臭氧法、氧化法、糖基化法等）和生物学法，但这些方法不宜进行规模化生产。为了解决小麦中DON污染问题，杜绝污染小麦的泛滥和危害，寻找工业化处理方法去除污染小麦中DON是最行之有效的根本方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法。该方法可以大规模有效地去除小麦籽粒中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇，从而提高污染小麦的利用率，减少经济损失，使污染小麦资源得到安全地利用，保障我国粮食食品安全。

同时本发明还要保护一种工业化去除面粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明提供了一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，该方法是将被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的小麦籽粒制成面粉，然后采用面糊法生产淀粉和谷朊粉，即可得到脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在1000ug/kg以下的合格国家对DON限量要求的淀粉和谷朊粉。

所述方法中，将被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的小麦籽粒制成面粉采用的是目前通用的工业制粉工艺，该工艺一般由皮磨系统、心磨系统、渣磨系统和清粉系统组成。

进一步地，采用面糊法生产淀粉和谷朊粉时，为了达到更好的毒素去除效果，采用的是三相卧螺工艺，且进一步限定该工艺中的用水量，通过水量的控制可以达到最佳的毒素去除效果。具体方法包括：以上述面粉为原料，将面粉用水调和成面糊，所述面粉与水的重量比为1:0.85-1，然后将面糊进行均质熟化，再按所述面粉与水的重量比为1:5-6的量加水进行淀粉和谷元粉的分离。

本发明还提供了一种工业化去除面粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，该方法是采用面糊法将被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的面粉生产成淀粉和谷朊粉，即可得到脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在1000ug/kg以下的淀粉和谷朊粉。

进一步地，采用面糊法生产淀粉和谷朊粉时，为了达到更好的去除效果，采用的是三相卧螺工艺，且进一步限定该工艺中的用水量，具体方法包括：以面粉为原料，将面粉用水调和成面糊，所述面粉与水的重量比为1:0.85-1，然后将面糊进行均质熟化，再按所述面粉与水的重量比为1:5-6的量加水进行淀粉和谷朊粉的分离。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供了一种可以大规模有效地去除小麦籽粒中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，为大规模处置封存的小麦提供一条技术工艺途径，使污染小麦资源得到安全有效地利用，保障我国粮食食品安全。

（2）本发明利用了现有的工业化生产淀粉和谷朊粉的基本方法，无需增加额外的设备和投资，仅根据污染小麦中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量调整工艺过程中的用水量，从而有效地去除脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒素，得到脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在限量标准（1000ug/kg）以下的淀粉和谷朊粉，并且不破坏产品品质。

附图说明

图1去除污染小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的工艺路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进—步阐述本发明。但这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下实施例中的实验方法如无特别说明均为常规方法。

以下实施例中所用材料、试剂等如无特别说明均可从商业途径得到。

实施例1去除小麦籽粒中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒素（常规面糊法）

实验目的：根据国家目前封存的超标小麦脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量以1500μg/kg-3500μg/kg为主的实际情况，本实验以污染小麦(脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量分别为3003μg/kg，1916μg/kg，1670μg/kg)为生产淀粉和谷朊粉的原料，采用国标(GB/T23503-2009食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的测定免疫亲和层析净化高效液相色谱法)测定面粉、淀粉及谷朊粉中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量变化。

实验仪器及试剂：高效液相色谱仪，水浴锅，pH计，恒温振荡培养箱。甲醇（色谱纯），乙腈、纯水。

实验步骤：

分为三组实验，1号小麦（1#）、2号小麦（2#）和3号小麦（3#），1号小麦脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量为3003μg/kg，2号小麦脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量为1916μg/kg，3号小麦脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量为1670μg/kg，实验步骤除所用小麦不同外，均采用以下方法：

1、面粉制备：脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的小麦籽粒先经过目前通用的工业制粉工艺，即小麦制粉清理工段采用三筛、两打、两去石、一精选、一着水和三磁选的生产工艺，制粉工段采用四皮、五心、二渣、二尾、中后路打麸、多道清粉的生产工艺；全粒法清理工段则采用两筛、一打、一去石、两磁选的生产工艺，制粉采用锤片粉碎机一次性粉碎法的生产工艺，得到通用小麦粉中的特制二等粉。

2、面糊制备：原料面粉定量后进入混合器中与水混合形成面糊，面粉与水的重量比大约为1:0.85，混合器使面粉颗粒充分水化，形成均匀的面糊，不能存在混合不均匀的大颗粒或不均匀的小面团，以便于后续均质工序的顺利进行。

3、均质熟化：面糊打入均质机中，均质机的压力高达100bar（1bar=105ba），使面糊熟化并实现蛋白质网络的迅速凝聚。

4、分离：将均质熟化后的面糊通过三相卧螺离心机进行淀粉和谷朊粉的分离，具体为：

将均质熟化后的面糊加水充分揉和，形成面粉浆，加水量按最初面粉的重量计，面粉与水重量比为1：4，经过搅拌使部分淀粉游离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。分离除去淀粉后得到湿面筋，经干燥系统干燥后即得到谷朊粉；将上述洗涤分离出的淀粉液送往离心筛处理，保证了淀粉洗涤的高效、彻底。经过分级、精制的淀粉乳离心脱水，经淀粉干燥系统干燥后即得到淀粉。

表1小麦籽粒生产谷朊粉和淀粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量(μg/kg)

	小麦籽粒	面粉	淀粉	谷朊粉
					1#	3003	1868	1123	1297
2#	1916	1519	1086	1219
					3#	1670	999	835	978

实施例2面糊法分离谷朊粉、淀粉低加水量的选择

除以下面糊制备和分离条件与实施例1不同外，其它内容均相同，即：

2、面糊制备：原料面粉定量后进入混合器中与水混合形成面糊，面粉与水的重量比大约为1:0.85，混合器使面粉颗粒充分水化，形成均匀的面糊，不能存在混合不均匀的大颗粒或不均匀的小面团，以便于后续均质工序的顺利进行。

4、分离：将均质熟化后的面糊通过三相卧螺离心机进行淀粉和谷朊粉的分离，具体为：

将均质熟化后的面糊加水充分揉和，形成面粉浆，加水量按最初面粉的重量计，面粉与水的重量比为1：5，经过搅拌使部分淀粉游离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。分离除去淀粉后得到湿面筋，经干燥系统干燥后即得到谷朊粉；将上述洗涤分离出的淀粉液送往离心筛处理，保证了淀粉洗涤的高效、彻底。经过分级、精制的淀粉乳离心脱水，经淀粉干燥系统干燥后即得到淀粉。

表2小麦籽粒生产谷朊粉和淀粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量(μg/kg)

	小麦籽粒	面粉	淀粉	谷朊粉
					1#	3003	1868	641	788
2#	1916	1519	667	724
					3#	1670	999	746	676

实施例3面糊法分离谷朊粉、淀粉高加水量的选择

除以下面糊制备和分离条件与实施例1不同外，其它内容均相同，即：

2、面糊制备：原料面粉定量后进入混合器中与水混合形成面糊，面粉与水的重量比大约为1:1，混合器使面粉颗粒充分水化，形成均匀的面糊，不能存在混合不均匀的大颗粒或不均匀的小面团，以便于后续均质工序的顺利进行。

4、分离：将均质熟化后的面糊通过三相卧螺离心机进行淀粉和谷朊粉的分离，具体为：

将均质熟化后的面糊加水充分揉和，形成面粉浆，加水量按最初面粉的重量计，面粉与水的重量比为1：6，经过搅拌使部分淀粉游离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。分离除去淀粉后得到湿面筋，经干燥系统干燥后即得到谷朊粉；将上述洗涤分离出的淀粉液送往离心筛处理，保证了淀粉洗涤的高效、彻底。经过分级、精制的淀粉乳离心脱水，经淀粉干燥系统干燥后即得到淀粉。

表3小麦籽粒生产谷朊粉和淀粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量(μg/kg)

	小麦籽粒	面粉	淀粉	谷朊粉
					1#	3003	1868	301	388
2#	1916	1519	329	531
					3#	1670	999	546	476

实施例4面团法（又称马丁法）对脱氧雪腐镰刀菌烯醇的削减效果

除面粉制备与实施例1相同外，其它内容均不相同，即：

2、面团制备：面粉和水以2:1的比率放入和面机中，从而得到光滑、均匀、较硬但正无硬块的面团。面团在进入洗粉阶段之前应放置一定时间，使面筋饱吸水分，以提高其强度。

3、熟化：然后再将面团送入熟化桶进行熟化，其目的是使面团中的蛋白质充分水和，并最终形成蛋白质的水化合物-湿面筋。

4、分离：将熟化后的面团在卧式螺旋沉降机进行淀粉和谷朊粉的分离，具体为：

将均熟化后的面团加水充分揉和，加水量按最初面粉的重量计，面粉与水重量比为1：9，经过搅拌使部分淀粉游离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。分离除去淀粉后得到湿面筋，经干燥系统干燥后即得到谷朊粉；将上述洗涤分离出的淀粉液送往离心筛处理，保证了淀粉洗涤的高效、彻底。经过分级、精制的淀粉乳离心脱水，经淀粉干燥系统干燥后即得到淀粉。

表4小麦籽粒生产谷朊粉和淀粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量μg/kg)

	小麦籽粒	面粉	淀粉	谷朊粉
					1#	3003	1868	1232	1417
2#	1916	1519	1204	1379
					3#	1670	999	926	1047

从以上实验可以看出，以污染小麦籽粒为原料，采用常规面糊法（实施例1）制备谷朊粉和淀粉仅能对脱氧雪腐镰刀菌烯醇超标低的样品去除达到国家限量标准，并在限量值附近（978μg/kg），而利用传统的面团法（实施例4）即使在分离淀粉和谷元粉时加大用水量，也得不到符合脱氧雪腐镰刀菌烯醇限量的谷朊粉和淀粉。对于本发明优选的技术方案（实施例2和3），限定工艺过程中的用水量在一定范围内，其脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量均可显著降低到国家限量标准以下，并且所用水量也大大减少，从而也降低了成本和废水的处理。

结论：以污染小麦籽粒为原料深加工生产淀粉和谷朊粉，经本生产工艺得到的淀粉和谷朊粉的脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在国家限量标准1000μg/kg下。从实施例的试验结果来看，各工艺对脱氧雪腐镰刀菌烯醇的削减效果并不呈现很好的线性规律，这可能与小麦的软硬品种、感染时期等有关系，但最终产品淀粉和谷朊粉均可降至国家安全标准下，在满足饲料、食品等不同领域的安全需要的前提下，为工业化安全合理利用脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染小麦提供了技术支撑。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种工业化去除小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，其特征在于，该方法是将被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的小麦籽粒制成面粉，然后采用面糊法生产淀粉和谷朊粉，即可得到脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在1000ug/kg以下的淀粉和谷朊粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，面糊法生产淀粉和谷朊粉时，采用三相卧螺工艺，具体方法包括：以面粉为原料，将面粉用水调和成面糊，所述面粉与水的重量比为1:0.85-1，然后将面糊进行均质熟化，再按所述面粉与水的重量比为1:5-6的量加水进行淀粉和谷朊粉的分离。

3.一种工业化去除面粉中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，其特征在于，该方法是采用面糊法将被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的面粉生产成淀粉和谷朊粉，即可得到脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量在1000ug/kg以下的淀粉和谷朊粉。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，面糊法生产淀粉和谷朊粉时，采用三相卧螺工艺，具体方法包括：以面粉为原料，将面粉用水调和成面糊，所述面粉与水的重量比为1:0.85-1，然后将面糊进行均质熟化，再按所述面粉与水的重量比为1:5-6的量加水进行淀粉和谷朊粉的分离。

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