CN106071661B - 一种快速有效降解粮食中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明涉及一种快速有效降解粮食中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，属于食品安全技术领域。本发明方法步骤如下：(1)将污染的粮食原料倒入容器中，按1:5‑1:6加入水浸润，然后通入臭氧气体形成臭氧水体系反应，所述臭氧浓度为50mg/L。(2)将反应残余的臭氧气体由一管道通过硫代硫酸钠溶液，硫代硫酸钠溶液能将臭氧气体吸收从而不会造成环境污染。本发明方法采用臭氧水降解呕吐毒素，方法简单，能快速安全有效的降解呕吐毒素，降解率可以达到80％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速有效降解粮食中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，属于食品安全技术领域。
背景技术
全球每年的粮食总产量约为25亿吨，有近25％的农作物被霉菌污染，约2％的农作物因污染严重而失去营养和经济价值，造成数千亿美元的经济损失，中国每年也约有3100万吨的粮食受到污染。霉菌污染常见的有禾谷镰刀菌和黄色镰刀菌，禾谷镰刀菌是自然环境中小麦赤霉病的主要致病菌，在生长和侵染作物过程中产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇。
呕吐毒素(vomitoxin)，又称脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)，是由镰刀菌属等产生的次生代谢产物，由于它可以引起猪的呕吐而得名，对人体有一定危害作用，欧盟分类标准为三级致癌物。它对粮谷类的污染非常普遍，联合国粮农组织和世界卫生组织将DON定义为“最危险的自然发生食品污染物”。我国多次对小麦、玉米及相关制品的真菌毒素污染调查结果显示，样品中DON毒素污染率较高。
呕吐毒素的性质非常稳定，耐热、耐压，在弱酸中部不分解，一般的方法很难破坏其化学结构。目前，呕吐毒素降解的方法有物理法、化学法和生物法，但是由于成本、环境污染、原料营养成分破坏等原因，无法高效推广。因此，寻找一种安全快速有效的方法来降解污染粮食中的呕吐毒素是十分必要的。
臭氧作为一种强氧化剂，在食品贮藏、杀菌保鲜等方面得到很好应用，在降解真菌毒素和杀灭粮食中的有害微生物也有应用，臭氧在降解毒素时，以其强氧化性快速有效的与毒素反应，从而破坏其结构。此外，臭氧自身的消解速率快，能迅速分解成氧气，不会造成环境污染，可以作为一种安全有效的方法推广。
目前，臭氧在粮食真菌毒素降解中如黄曲霉毒素、呕吐毒素和赭曲霉毒素等都有应用。已有报道采用不同浓度0-100mg/L的臭氧去降解小麦中的呕吐毒素，处理时间为2h，降解率为80％。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速有效降解粮食中呕吐毒素的方法，本发明方法采用臭氧水处理降解污染粮食中的呕吐毒素，工艺简单、参数明确，降解率高，降解时间短、降解效果均一，稳定且安全有效无污染，对三种污染粮食中毒素的降解率均在75％以上。
本发明提供了一种快速有效降解粮食中脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法，所述方法步骤如下：
(1)将受污染的粮食原料倒入容器中，粮食原料与水按1:5-1:6的比例混合，pH为8.2～8.5，浸润粮食；
(2)打开臭氧发生器，将臭氧通入料液中，维持臭氧浓度为50mg/L，使臭氧与受污染的粮食原料在密闭环境中进行反应；废气经过输出管道通过硫代硫酸钠溶液吸收残余的臭氧气体。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)浸润是静置10分钟浸润。
在本发明的一种实施方式中，臭氧发生器出气口的皮管在有排风系统装置下预排放1～2min，确保臭氧发生器在敞开通风的环境。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)的废气用硫代硫酸钠溶液吸收后再排放。由于废气中也含有臭氧，废气经过硫代硫酸钠溶液后吸收残余的臭氧气体再排放。过程为：3Na2S2O3+4O3+3H2O＝6NaHSO4。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)的反应时间为7min。
在本发明的一种实施方式中，所述粮食原料为玉米、麸皮或者小麦。
臭氧通入容器料液中，先生成臭氧水体系，然后与粮食中的脱氧雪腐镰刀菌烯醇反应，反应结束后，废气经过输出管道通过硫代硫酸钠溶液吸收残余的臭氧气体。
臭氧通入料液中后，臭氧在水中是不稳定的，时刻发生还原反应，产生十分活泼的、具有强烈氧化作用的单原子氧(O)，在产生瞬时，对水中细菌、微生物有机物质及毒素进行分解作用。过程为：O3→O2+(O)(O)+H2O→2HO。
本发明的有益效果：
(1)本发明方法与其他物理、化学和生物降解呕吐毒素方法相比，臭氧水体系更容易制备，处理时间短，降解效果均一，需要的臭氧浓度低(臭氧浓度为50mg/L)且制备成本低廉，广泛推广经济有效。
(2)本发明方法降解了粮食中的呕吐毒素后，残余的臭氧经过硫代硫酸钠吸收液可被吸收处理，粮食中残留的少量也会分解为氧气，不会对环境造成危害，属于环保无危害降解方法。
(3)本发明方法中通过臭氧水来降解污染粮食中的呕吐毒素，操作方法简便，可控性强，粮食经过臭氧水处理后，不但降解了毒素，同时也经过了消毒杀菌处理，对后期的保藏也有帮助。
(4)本发明方法对呕吐毒素的降解效率高，毒素降解率达到80％，处理粮食过后，其毒素含量低于国家限量标准，从而使其可以进行再利用。
附图说明：
图1为本发明臭氧降解三种粮食中呕吐毒素的降解率。
具体实施方式
毒素检测方法：
25g粮食样品放入250ml三角瓶中，加入100ml甲醇：水(8：2)提取液，以150转/分震荡30分钟，提取液过滤后取5ml再通过DON免疫亲和柱净化，然后将净化液3ml以氮气吹干，用1ml流动相甲醇：水(8：2)复溶，然后用UPLC进行检测。
实施例1：臭氧水降解粮食中毒素
将受污染的粮食原料倒入容器中，粮食原料与水按1:5的比例混合，料液pH为8.2～8.5，在容器中静置10分钟浸润。如取100g玉米加入500ml水，料液pH控制为8.2～8.5。
(1)臭氧水系统的形成
在敞开通风的环境里，打开臭氧发生器，将连接发生器出气口的皮管在有排风系统装置下预排放1～2min，然后将臭氧通入实施例1的浸润好的料液中，维持水溶液中臭氧浓度为50mg/L。臭氧在水中是不稳定的，时刻发生还原反应，产生十分活泼的、具有强烈氧化作用的单原子氧(O)，在产生瞬时，对水中细菌、微生物有机物质及毒素进行分解作用。过程为：O3→O2+(O)(O)+H2O→2HO。
(2)臭氧水体系降解污染粮食中的呕吐毒素
形成的臭氧水系统作用于污染的粮食，反应时间为7min，结束后对处理过的粮食用HPLC进行毒素含量检测，标准品DON的含量为5mg/L，玉米、麸皮和小麦中DON的初始浓度分别为2.93mg/kg、3.7mg/kg、2.18mg/kg。结果见表1和图1。
表1粮食样品的降解效果
| 样品 | DON标准品 | 玉米 | 麸皮 | 小麦 |
| 降解率％ | 81 | 75.26 | 79.13 | 77.65 |
此外，发明人还比较了其他实验条件下的降解效果。具体是：控制料液比1:7-1:8、pH 6，臭氧浓度80mg/L，处理7min。其中玉米、麸皮和小麦中DON的初始浓度分别为2.93mg/kg、3.7mg/kg、2.18mg/kg。结果发现，降解7min后，10mg/L DON标准品的降解率为83％，玉米、麸皮和小麦中DON的降解率分别是70.65％，76.21％和74.86％。由此可见，采用本发明的实验条件(臭氧浓度50mg/L，pH 8.2-8.6，料液比1:5-1:6)，可以在短的降解时间内保持降解效果均一，而且在本发明的条件下，臭氧容易分解释放出氧化性更强的OH·(羟基自由基)，此时臭氧氧化效果较好，使得污染的粮食可以以一种方法规范化处理。
实施例2：臭氧废气的吸收处理
臭氧气体属于有害气体，浓度为6.25×10-6mol/L(0.3mg/L)时会刺激和损害眼睛、呼吸系统等黏膜组织，对人体健康产生负面作用，并且对环境也会造成破坏。降解反应中残余的臭氧气体若不处理会溢出到空气中，设计是将实验残余的臭氧气体由导管经过硫代硫酸钠溶液处理后排出，硫代硫酸钠溶液可以将臭氧气体吸收处理，而不会污染环境。粮食中残留的少量臭氧则会分解为氧气，不会对环境造成危害，属于环保无危害降解方法。过程为：3Na2S2O3+4O3+3H2O＝6NaHSO4。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (5)
1.一种快速降解粮食中呕吐毒素的方法，其特征包括如下步骤：
(1)将受污染的粮食原料倒入容器中，粮食原料与水按1:5-1:6的比例混合，pH为8.2～8.5，浸润粮食；
(2)打开臭氧发生器，将臭氧通入料液中，维持臭氧浓度为50mg/L，使臭氧与受污染的粮食原料在密闭环境中进行反应；废气经过输出管道通过硫代硫酸钠溶液吸收残余的臭氧气体；将臭氧发生器连接的皮管通入容器水中与污染的粮食反应，所述臭氧浓度为50mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)的反应时间为7min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粮食原料为玉米、麸皮或者小麦。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)浸润是静置10分钟浸润。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)的臭氧发生器出气口的皮管在有排风系统装置下预排放1～2min，确保臭氧发生器在敞开通风的环境。
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