CN104982807A - 一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，采用普通籼米作为原料，利用发酵米粉制作过程中自然发酵的发酵液作为发酵液原液，并在发酵液原液中利用发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌以及罗伊式乳杆菌作为发酵菌，利用嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌作为功能菌制成混合发酵菌液，然后将镉超标的普通籼米加入混有发酵菌液的温水浸泡，利用上述混合发酵菌液进行发酵，并在发酵过程完成后依次进过滤、清洗、离心甩干即可。这种方法能有效减少大米降镉的工业化生产过程中设备投入，简化了操作工艺，并降低了后续清洗过程中的大米淀粉的损耗。经验证，其可以明显降低大米中镉含量，最高降低达90％以上。

Description

一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法

技术领域

本发明涉及镉超标稻米的净化处理领域，具体为一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法。

背景技术

由于经济的发展，工业技术水平的提高，甚至矿业的发展，都使水稻的种植环境受到污染，一般认为，土壤和水体关系着食用大米的品质，而水稻对于镉的吸附作用明显强于玉米、大豆等其他的作物品种。当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒，谷物通过根系从土壤中吸收并富集镉，镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中，并对人体造成不可逆转的伤害。

调查发现，我国南方30％以上的大米镉含量超过国家食品安全标准值0.2mg/kg，国家每年都投入数亿的资金用于镉污染土地壤的改善，但其收效降低，虽能从根本上解决降镉的问题，且对农户的种粮积极性影响较大。现有技术中，也有一些对大米进行镉处理的方法，但是无外乎都是采用物理或者化学方法，通过冲洗、浸泡或者将镉元素进行沉淀的方法进行除镉或者降低人体对镉的吸收，这种方法没有将直接将镉消除或者隔离，容易产生二次污染，不能从根本上解决镉的去除问题，因而指标不治本。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，这种处理方法操作费用较低，安全性高，且不存在再次污染的问题，实施性强，可有效降低大米中的镉含量，以解决相关技术领域中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，采用普通籼米作为原料，利用发酵米粉制作过程中自然发酵的发酵液作为发酵液原液，并在发酵液原液中利用发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌以及罗伊式乳杆菌作为发酵菌，利用嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌作为功能菌制成混合发酵菌液，然后将镉超标的普通籼米加入混有发酵菌液的温水浸泡，利用上述混合发酵菌液进行发酵，并在发酵过程完成后依次进过滤、清洗、离心甩干即可。

在本发明中，利用发酵液中的发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌、酵母以及嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌进行发酵的主要目的在于：

一、通过微生物作用，降低大米中蛋白质含量，据资料研究，大米中镉的存在主要以与蛋白质呈结合形态存在，而通过发酵可以降低大米中蛋白质的含量；

二、通过乳酸菌发酵产生乳酸，通过酸液的浸泡与后续的清洗降低大米表层的蛋白质含量达到降低镉的含量；

三、直接采用大米发酵，镉含量超标大米不需经粉碎后发酵，简化了工业化生产过程中的工艺与设备投入，并降低了后续清洗过程中的大米淀粉的损耗。

一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其具体操作步骤描述如下：

1、选取大米作为原料备用，并将清水在容器中加热到30℃～50℃并加入占清水质量0.01～10％的氯化钠或氯化钾或二者任意比例的混合物备用，其中，大米与水的质量之比为1:1～1:2。

2、取发酵米粉制作过程中自然发酵24小时～36小时后的米粉发酵液作为发酵液原液，其加入量为作为原料的清水的质量的0.001～15％，同时，在温水中加入由发酵液原液和功能菌液组成的混合菌液配制成混合发酵菌液，所述其混合菌液加入量为作为原料的清水的质量的0.01～15％，其中，所述发酵菌液包括发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊式乳杆菌，各成分加入比例为：30：9：5：4，混合菌液的总菌数为10～108cfu/g；而功能菌液为保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌，两者的加入比例为1:1～1:9。

3、将步骤2中准备的混合发酵菌液加入30℃～50℃温水中，搅拌均匀，然后将大米直接加入上述步骤中准备的加有混合菌液的温水中，使大米与水充分接触，浸泡保温8～60小时。

4、将步骤3的大米与混合发酵菌液静置并恒温发酵8～60小时，让混合米液进行充分浸泡与发酵。

5、将发酵完成后的发酵池内的发酵液排空，并用清水对大米表面进行表面清洗，将清洗后大米经过滤网，滤出清洗用水，清洗可视大米表面清洗效果反复清洗1～3次。

6、将清洗后的大米自然风干或者晒干或烘干即得成品。

在本发明中，作为原料的大米为籼米，优选采用早籼米、晚籼米及中稻，且大米中镉含量大于等于0.2mg/kg。

在本发明中，所述步骤4中恒温发酵过程也可采用自然发酵代替，自然发酵的发酵时间夏天为12～48小时，冬天为24～96小时。

在本发明中，所述步骤4中当发酵池中发酵完成时的化学指标：发酵液pH为3.2～4.5，酸度为0.4～1.5g/ml(以乳酸计)；感官检测指标为：观察发酵液提取时会有明显拉丝现象，米粒稍用力即可捏碎，整体发酵香味纯正，且除发酵米香外不存在其他气味。

在本发明中，所述步骤5中，为提高干燥效率，可对大米进行离心甩干，其离心甩干的离心速率控制在20～2000转/分钟。

本发明同时也提供了一种制备脱镉大米粉的方法，即将上述步骤制得的成品脱镉大米，经粉碎机粉碎，大米粉碎细度要求80目筛全过，然后将粉碎后的大米粉采用热风干燥法进行烘干或微波方法进行烘干，烘干温度：40～60℃，至最终产品水分≤14.5％即制得脱镉大米粉。

将本发明制备的脱镉大米直接进入下一道米制品加工程序，也可直接用于制作脱镉米粉以及脱镉米发糕等米制品。

有益效果：本发明利用发酵工艺消减大米中重金属镉，操作简单，无需设计特别的设备或特别的工序加强降镉的效果，在工业化过程中更易实现，同时，所采用脱、降镉原料均为安全原料，如菌种(菌液)、食盐，而菌种几乎均选自发酵食品原料，且其主要废弃物为清洗发酵液用水，所产废水依照目前一般发酵米粉厂的废水处理办法即可，不会增加环境的污染。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：

(1)大米：准备普通加工大米10kg(镉≥0.2mg/kg)，水11kg，食盐165g，备用；

(2)准备混合菌种：取发酵米粉制作过程中自然发酵至24小时的发酵液650g，其中发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊式乳杆菌比例为：30：9：5：4，混合菌液的总菌数约102cfu/g，德氏乳杆菌0.65g(嗜热链球菌：保加利亚乳杆菌＝1：1)，备用；

(3)加热：将水加热至约42℃(环境温度30℃)，加入步骤(2)准备的食盐，搅拌均匀，然后再加入菌种，搅拌均匀，备用；

(4)浸泡：将步骤(1)的大米直接加入步骤(3)准备的温水中，将大米与水充分接触，大米：水＝1：1.1；

(5)发酵：将步骤(4)的大米与菌种的混合液42℃保温24小时，让混合米液进行充分浸泡与发酵，发酵终了pH为3.5，酸度约0.97g/ml(以乳酸计)。同时发酵液提取时会有明显拉丝现象，发酵香味纯正，无异味；

(6)清洗：发酵完成后，将发酵液排放，并用清水对大米表面进行表面清洗；

(7)过滤、离心：将清洗后大米经过滤网，低速离心3分钟；

(8)粉碎或碾磨：将离心后的大米经粉碎机粉碎，大米粉碎细度要求80目筛全过；

(9)调配：将粉碎后米粉进行调配后制作米线以及米粉；

在实施例一中，经上述发酵处理后大米中镉含量可降低91.7％。

实施例2：

(1)大米：准备普通加工大米10kg(镉≥0.2mg/kg)，水10kg，食盐260g，备用；

(2)准备混合菌种：取发酵米粉制作过程中自然发酵至24小时的发酵液88g，其中发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊式乳杆菌比例为：30：9：5：4，混合菌液的总菌数约80cfu/g，德氏乳杆菌0.33g(嗜热链球菌：保加利亚乳杆菌＝1：1)，备用；

(3)加热：将水加热至约40℃(环境温度30℃)，加入步骤(2)准备的食盐，搅拌均匀，然后再加入菌种，搅拌均匀，备用；

(4)浸泡：将步骤(1)的大米直接加入步骤(3)准备的温水中，将大米与水充分接触，大米：水＝1：1.3；

(5)发酵：将步骤(4)的大米与菌种的混合液37℃保温24小时，让混合米液进行充分浸泡与发酵，发酵终了pH约为3.6，酸度约0.75g/ml(以乳酸计)。同时发酵液提取时会有明显拉丝现象，发酵香味纯正，无异味；

(6)清洗：发酵完成后，将发酵液排放，并用清水对大米表面进行表面清洗；

(7)过滤、离心：将清洗后大米经过滤网，低速离心3分钟；

(8)粉碎或碾磨：将离心后的大米经粉碎机粉碎，大米粉碎细度要求80目筛全过；

(9)调配：将粉碎后米粉进行调配后制作米粉以及米线；

在实施例二中，经上述发酵处理后大米中镉含量可降低80.9％。

按照实施例1以及实施例2的步骤制备九组实验组，九组实验组中采用不同比例的德氏菌种、食盐以及不同的发酵温度对大米中镉含量的影响(其中，为减少误差值，以恒温发酵24小时取样检测结果，并采用同一批次的镉超标大米，在批次内的原料大米中重金属镉含量：0.538mg/kg)，其除镉数据列表如下(负号表示镉含量的减少)：

表1：不同发酵参数对大米中重金属镉的消减影响表

由上表可看出采用本发明方法，大米中重金属镉最大去除率高达91.7％，其中，超过80％的结果有5个，占55.6％，超过70％的结果有7个占77.8％，除镉效果明显，废弃物少且易处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，采用普通籼米作为原料，利用发酵米粉制作过程中自然发酵的发酵液作为发酵液原液，并在发酵液原液中利用发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌以及罗伊式乳杆菌作为发酵菌，利用嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌作为功能菌制成混合发酵菌液，然后将镉超标的普通籼米加入混有发酵菌液的温水浸泡，利用上述混合发酵菌液进行发酵，并在发酵过程完成后依次进过滤、清洗、离心甩干即可。

2.根据权利要求1所述的一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，具体操作步骤描述如下：

①、选取大米作为原料备用，并将清水在容器中加热到30℃～50℃并加入占清水质量0.01～10％的食盐备用，其中，大米与水的质量之比为1：1.1～1：1.5；

②、取发酵米粉制作过程中自然发酵24小时～36小时后的米粉发酵液作为发酵液原液，其加入量为作为原料的清水的质量的0.001～15％，同时，在温水中加入由发酵液原液和功能菌液组成的混合菌液配制成混合发酵菌液，所述其混合菌液加入量为作为原料的清水的质量的0.01～15％，其中，所述发酵菌液包括发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊式乳杆菌，各成分加入比例为：30：9：5：4，混合菌液的总菌数为10～108cfu/g；而功能菌液为保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌，两者的加入比例为1:1～1:9；

③、将步骤②中准备的混合发酵菌液加入30℃～50℃温水中，搅拌均匀，然后将大米直接加入上述步骤中准备的加有混合菌液的温水中，使大米与水充分接触，浸泡保温8～60小时；

④、将步骤③的大米与混合发酵菌液静置并恒温发酵8～60小时，让混合米液进行充分浸泡与发酵；

⑤、将发酵完成后的发酵池内的发酵液排空，并用清水对大米表面进行表面清洗，将清洗后大米经过滤网，滤出清洗用水，清洗可视大米表面清洗效果反复清洗1～3次；

⑥、将清洗后的大米自然风干或者晒干或烘干即得成品。

3.根据权利要求1或2中任意所述的一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，作为原料的大米为籼米，优选采用早籼米、晚籼米及中稻，且大米中镉含量大于等于0.2mg/kg。

4.根据权利要求2中所述的一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，所述步骤④中发酵过程采用自然发酵，自然发酵的发酵时间夏天为12～48小时，冬天为24～96小时。

5.根据权利要求2中所述的一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，所述步骤④中当发酵池中发酵完成时的化学指标：发酵液pH为3.2～4.5，以乳酸计的酸度为0.4～1.5g/ml。

6.根据权利要求5中所述的一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，所述步骤④中当发酵池中发酵完成时的感官检测指标为：观察发酵液提取时会有明显拉丝现象，米粒稍用力即可捏碎，整体发酵香味纯正，且除发酵米香外不存在其他气味。

7.根据权利要求5中所述的一种利用发酵工艺消减大米中重金属镉的方法，其特征在于，在步骤⑤中对大米进行离心甩干，其离心甩干的离心速率控制在20～2000转/分钟。

8.一种制备脱镉大米粉的方法，其特征在于，将利用权利要求1-7中任意一种方法制备的发酵大米粉作为原料，经粉碎机粉碎，大米粉碎细度要求80目筛全过，然后将粉碎后的大米粉在40～60℃条件下采用热风干燥法或微波方法烘干至最终产品水分≤14.5％，即制得脱镉大米粉。

9.一种脱镉米制品，其特征在于，利用权利要求1-7中任意一种方法制备的发酵大米粉作为原料制得的米制品，其包括但不限于脱镉米粉以及脱镉米发糕。