CN104920966A - 一种脱镉大米粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱镉大米粉及其制备方法，所述脱镉大米粉按照以下方法制成：（1）将镉含量0.2～0.4mg/kg的大米粉碎后用水混合；（2）高压脉冲电场处理；（3）超声处理；（4）离心、清洗；（5）干燥，即成。本发明通过高压脉冲电场和超声波协同作用，对含镉大米中镉的去除率可达75%以上，脱镉后的大米粉的镉含量低于0.1mg/kg；本发明处理时间短，整个处理过程仅需要25～40min；无需任何添加剂，产生的废水更易处理；经本发明方法脱镉后的大米粉安全、卫生、无污染，回收率≥92%，可进一步加工成多种食品；本发明方法工艺简单、操作方便、高效、安全、环保、对营养成分破坏少。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱镉大米粉及其制备方法，具体涉及一种高压脉冲电场和超声波协同作用的脱镉大米粉及其制备方法。
背景技术
环境中的镉可通过大气降尘、污水灌溉、污泥农用及农业施肥等途径输入农作物，并在作物籽粒中富集。与其它作物相比，稻米对镉富集能力较强（浅谈食物中镉的来源、危害及其检测控制方法，广东化工，2013，40(18)，p80～81）。研究表明，镉在稻米中分布具有不均一性，各结构中含量有明显差异，皮层和胚的镉含量显著高于颖壳和胚乳（稻谷加工产物的镉含量及累积量分析，中国食品学报，2014，14(5)，p186～191）。从营养成分上看，镉主要与蛋白质以络合物形式结合，在淀粉等成分中积累较少（污染稻、麦籽实中Cd、Cu、Pb 的分布及其存在形态初探，中国环境科学，1999，19(6)，p500～504）。
随着环境污染造成的水稻镉污染问题日益严重，越来越多的研究人员开始关注大米加工降镉及控制技术。目前报道的大米或大米粉加工降镉方法主要有两种：一是化学法，通过柠檬酸、乳酸等有机酸与大米或大米制品发生反应，通过酸化作用使难溶态的镉化合物形成可溶解的金属离子除去，如CN 103652514 A公开的一种降低大米及其制品重金属含量的方法，CN 103283932 A公开的一种脱镉大米蛋白及其制备方法和应用；二是生物法，利用乳杆菌、乳酸菌或酵母菌发酵，通过蛋白质分子脱除或将蛋白质分子链打开使镉离子去除，如CN 104489489 A公开的一种利用乳杆菌和酵母菌混合发酵消减大米中重金属镉的方法、CN 104585563 A公开的一种利用复配乳酸菌发酵脱除大米中重金属镉的方法。这两种方法都存在一些问题，比如，化学法容易造成食品添加剂残留，生物法则反应时间太长，而且这两种方法对环境污染影响较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、操作方便、高效、安全、环保的脱镉大米粉及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种脱镉大米粉，按照以下方法制成：（1）将镉含量0.2～0.4mg/kg的大米粉碎后用水混合；（2）高压脉冲电场处理；（3）超声处理；（4）离心、清洗；（5）干燥，即成。
进一步，各步骤具体操作方式如下：
（1）加水混合：将含镉大米粉碎过80～100目筛，然后加水搅拌均匀，配制成25～50w/v%的悬浊液；
（2）高压脉冲电场处理：将步骤（1）所得悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度为20～40kV/cm，脉冲宽度为2～4μs，脉冲频率为200～400Hz，悬浊液流速为1～2mL/s， 处理时间为200～400个脉冲数，处理温度为25～35℃；
（3）超声处理：将高压脉冲电场处理后的悬浊液在超声频率20～40kHz，25～35℃下，进行超声处理10～20min；
（4）离心、清洗：将超声处理后的悬浊液离心去除上清液，在大米粉沉淀中加水进行离心清洗；
（5）干燥：将离心清洗后的大米粉沉淀置于30～35℃下干燥，即成。
本发明方法中的高压脉冲电场处理过程可通过电穿孔或电崩解作用，使大米蛋白构象发生变化，蛋白质分子链打开，从而打断蛋白质与镉离子的结合键，促进镉离子溶解到去离子水中；而超声波则具有方向性好、穿透能力强等特点，超声空化作用可直接作用于米粉颗粒内部，可改变米粉的颗粒结构，破坏大米蛋白的二硫键，解吸附着在米粉颗粒内部及表面的固着态重金属离子而成为游离态，促进镉离子溶解到去离子水中。另外，高压脉冲电场和超声波协同作用还可增加蛋白质的溶解性，进一步提高镉离子的去除率。且高压脉冲电场和超声波均属于冷处理技术，对营养成分破坏少。
进一步，步骤（1）中，所述含镉大米的镉含量为0.2～0.4 mg/kg，水分含量≤14.5wt%。水分含量低于14.5wt%的大米或大米粉更有利于储藏、流通和加工。
进一步，步骤（4）中，所述离心清洗的转速为3000～5000r/min，每次离心清洗的时间为9～15min。
进一步，步骤（4）中，所述离心清洗每次加入的水相当于大米粉沉淀质量的2～3倍，所述离心清洗的次数≥1次。所述离心清洗是为了洗掉游离出来的镉离子，由于大米粉是微小的粉状颗粒，只有适宜的离心条件，才能在最大限度地去除镉离子的同时，减少大米粉的损失。
本发明方法的有益效果如下：
（1）本发明方法对含镉大米中镉的去除率可达75% 以上，脱镉后的大米粉的镉含量低于0.1 mg/kg，满足《GB2762-2012 食品安全国家标准食品中污染物限量》规定的谷物碾磨加工品的镉限量指标要求；
（2）本发明方法处理时间短，整个处理过程仅需要25～40min，而化学法通常需要60min以上，生物法通常需要24h以上；无需任何添加剂，避免了化学法造成的食品添加剂残留及生物法容易造成细菌污染，产生的废水更易处理；
（3）经本发明方法脱镉后的大米粉安全、卫生、无污染，回收率≥92%，可进一步作为加工米线、米糕、米面包、米乳饮料等食品的原料；
（4）本发明方法通过高压脉冲电场和超声波协同作用，直接对大米粉进行脱镉处理，具有工艺简单、操作方便、高效、安全、环保、对营养成分破坏少等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
实施例1
（1）加水混合：称取500g含镉大米（镉含量为0.256mg/kg，水分含量为13.7%），粉碎过80目筛，然后加入1000mL去离子水搅拌均匀，配制成50w/v%的悬浊液；
（2）高压脉冲电场处理：将步骤（1）所得悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度为20kV/cm，脉冲宽度为2μs，脉冲频率为200Hz，悬浊液流速为1mL/s，处理时间为200个脉冲数，处理温度为25℃；
（3）超声处理：将高压脉冲电场处理后的悬浊液泵入超声波分散乳化器中，维持悬浊液温度为25℃，在超声频率20kHz，进行超声处理10min；
（4）离心、清洗：将超声处理后的悬浊液离心去除上清液，在500g大米粉沉淀中加入1000mL去离子水，在离心转速3000r/min下，离心清洗1次，离心清洗的时间为15min；
（5）干燥：将离心清洗后的大米粉沉淀置于30℃的烘箱中干燥，得脱镉大米粉465.5 g，回收率为93.1%。
经过检测，脱镉大米粉中镉含量为0.055 mg/kg，水分含量为13.6%，脱镉率为78.5%。
实施例2
（1）加水混合：称取500g含镉大米（镉含量为0.341mg/kg，水分含量为13.5%），粉碎过100目筛，然后加入1500mL去离子水搅拌均匀，配制成33w/v%的悬浊液；
（2）高压脉冲电场处理：将步骤（1）所得悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度为30kV/cm，脉冲宽度为3μs，脉冲频率为300Hz，悬浊液流速为1.5mL/s，处理时间为300个脉冲数，处理温度为30℃；
（3）超声处理：将高压脉冲电场处理后的悬浊液泵入超声波分散乳化器中，维持悬浊液温度为30℃，在超声频率30kHz，进行超声处理15min；
（4）离心、清洗：将超声处理后的悬浊液离心去除上清液，每次在500g大米粉沉淀中加入1000mL去离子水，在离心转速4000r/min下，离心清洗2次，每次离心清洗的时间为12min；
（5）干燥：将离心清洗后的大米粉沉淀置于33℃的烘箱中干燥，得脱镉大米粉461g，回收率为92.2%。
经过检测，脱镉大米粉中镉含量为0.078 mg/kg，水分含量为13.2%，脱镉率为77.1%。
实施例3
（1）加水混合：称取500g含镉大米（镉含量为0.400mg/kg，水分含量为14.1%），粉碎过100目筛，然后加入2000mL去离子水搅拌均匀，配制成25w/v%的悬浊液；
（2）高压脉冲电场处理：将步骤（1）所得悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度为40kV/cm，脉冲宽度为4μs，脉冲频率为400Hz，悬浊液流速为2mL/s，处理时间为400个脉冲数，处理温度为35℃；
（3）超声处理：将高压脉冲电场处理后的悬浊液泵入超声波分散乳化器中，维持悬浊液温度为35℃，在超声频率40kHz，进行超声处理20min；
（4）离心、清洗：将超声处理后的悬浊液离心去除上清液，每次在500g大米粉沉淀中加入1500mL去离子水，在离心转速5000r/min下，离心清洗2次，每次离心清洗的时间为9min；
（5）干燥：将离心清洗后的大米粉沉淀置于35℃的烘箱中干燥，得脱镉大米粉467g，回收率为93.4%。
经过检测，脱镉大米粉中镉含量为0.062 mg/kg，水分含量为14.1%，脱镉率为84.5%。
Claims (6)
1.一种脱镉大米粉，其特征在于，按照以下方法制成：（1）将镉含量0.2～0.4mg/kg的大米粉碎后用水混合；（2）高压脉冲电场处理；（3）超声处理；（4）离心、清洗；（5）干燥，即成。
2.根据权利要求1所述的脱镉大米粉，其特征在于，各步骤具体操作方式如下：
（1）加水混合：将含镉大米粉碎过80～100目筛，然后加水搅拌均匀，配制成25～50w/v%的悬浊液；
（2）高压脉冲电场处理：将步骤（1）所得悬浊液进行高压脉冲电场处理，电场强度为20～40kV/cm，脉冲宽度为2～4μs，脉冲频率为200～400Hz，悬浊液流速为1～2mL/s， 处理时间为200～400个脉冲数，处理温度为25～35℃；
（3）超声处理：将高压脉冲电场处理后的悬浊液在超声频率20～40kHz，25～35℃下，进行超声处理10～20min；
（4）离心、清洗：将超声处理后的悬浊液离心去除上清液，在大米粉沉淀中加水进行离心清洗；
（5）干燥：将离心清洗后的大米粉沉淀置于30～35℃下干燥，即成。
3.根据权利要求2所述的脱镉大米粉，其特征在于：步骤（1）中，所述含镉大米的镉含量为0.2～0.4 mg/kg，水分含量≤14.5wt%。
4.根据权利要求2或3所述的脱镉大米粉，其特征在于：步骤（4）中，所述离心清洗的转速为3000～5000r/min，每次离心清洗的时间为9～15min。
5.根据权利要求2或3所述的脱镉大米粉，其特征在于：步骤（4）中，所述离心清洗每次加入的水相当于大米粉沉淀质量的2～3倍。
6.根据权利要求4所述的脱镉大米粉，其特征在于：步骤（4）中，所述离心清洗每次加入的水相当于大米粉沉淀质量的2～3倍。
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