CN108244460A - 一种提高酿酒酵母对食品中金属离子吸附能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高酿酒酵母对食品中金属离子吸附能力的方法，属于微生物技术领域。本发明的方法是用HCl和乙醇处理酿酒酵母菌体，以提高其对金属离子吸附效果，经本发明的方法处理后的酿酒酵母，铅离子、铜离子、铑离子、钴离子的吸附能力提升比较明显，从20％提高至90％以上，且本发明操作简便、成本低，具有重要的工业应用价值。

Description

一种提高酿酒酵母对食品中金属离子吸附能力的方法
技术领域
本发明涉及一种提高酿酒酵母对食品中金属离子吸附能力的方法，属于微生物技术领域。
背景技术
重金属指比重大于4或5的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度均会使蛋白质发生凝固，都对人体有毒害作用。
随着经济的快速发展，废水的大量排放，土壤和水源中的重金属积累的加剧，使农田中流入的重金属大范围污染农作物，威胁人类的健康。重金属污染也随之引起了越来越多的关注。目前，治理和吸附重金属也已成为一个热点问题。传统的治理方法包括从源头上对排污源进行沉淀、离子交换、电化学法或膜分离法进行分离，但这些方法的成本高、选择性地、能耗高，并可能产生二次污染。另一方面，即使对源头的污染物进行了处理，在食品加工过程中可能引入的污染源也不容忽视。近年来，采用生物吸附法去除重金属的技术已有报道，但目前报道的微生物存在吸附目的物种类单一、微生物不属于食品安全微生物、不适用于食品生产等缺陷。因此，急需开发一种针对食品中重金属污染的吸附方法。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种吸附食品中金属离子的方法，所述方法是用盐酸对酿酒酵母进行处理，再将酿酒酵母以5～10g干重菌体/L食品的终浓度加入至食品中进行金属离子的吸附。
在本发明的一种实施方式中，所述食品包括但不限于液体的食品原料或制成品。
在本发明的一种实施方式中，所述食品包括果汁、乳制品。
在本发明的一种实施方式中，所述对酿酒酵母进行处理是将菌体加入至0.1～0.3mol/L的盐酸中，洗涤3～4次。
在本发明的一种实施方式中，所述金属离子包括钴离子、铑离子、铅离子、铜离子、锰离子。
在本发明的一种实施方式中，所述金属离子的浓度为50μg/L～200mg/L。
在本发明的一种实施方式中，所述酿酒酵母为酿酒酵母CGMCC 2.1188，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
在本发明的一种实施方式中，所述酿酒酵母在加入至食品前经过乙醇处理。
在本发明的一种实施方式中，所述乙醇是体积分数为20～35％的乙醇。
在本发明的一种实施方式中，所述吸附的时间为120～240min。
在本发明的一种实施方式中，所述吸附的温度为20～40℃。
在本发明的一种实施方式中，吸附过程还进行搅拌。
在本发明的一种实施方式中，所述酿酒酵母经过菌体富集，所述富集是将酿酒酵母接种至种子培养基中，于30℃，200～220rpm的培养16～30h，再转接至发酵培养基中培养。
在本发明的一种实施方式中，所述转接是以10％体积比接种种子液。
在本发明的一种实施方式中，所述种子培养基是YEPD液体培养基；所述发酵培养基每L含有甘油20mL，H3PO420mL，K2SO41g，(NH4)2SO45g，CaSO40.1g，MgSO41g，PTM110mL。
本发明还提供所述方法在食品加工领域中的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述应用包括以所述方法处理后的酿酒酵母作为发酵微生物进行发酵食品的制备，应用所述方法对食品原料进行预处理，或应用所述方法对食品制成品进行吸附处理。
本发明的有益效果：本发明提供了一种提高酿酒酵母吸附效率的方法，是用HCl和乙醇处理酿酒酵母菌体，以提高其对金属离子吸附效果，经本发明的方法处理后的酿酒酵母，铅离子、铜离子、铑离子、钴离子的吸附能力提升比较明显，从20％提高至90％以上，且本发明操作简便、成本低，能够有效解决食品中金属污染问题，具有重要的工业应用价值。
具体实施方式
以酿酒酵母CGMCC 2.1188为例进行金属离子的吸附。
种子培养基和发酵培养基均采用YPD培养基，配方为(g/L)：蛋白胨20，酵母提取物10，葡萄糖20。
细胞浓度进行测定：在600nm下检测发酵液的吸光度(OD600)，根据曲线DCW＝0.25×OD600，得细胞干重。
菌体含水率的测定：将收集好的菌体在60℃下烘干，烘干过程中不断测量其重量，直至其重量不再变化，此重量计为干重；含水率按公式计算：含水率＝[(湿重一干重)/湿重]×100％。
金属离子含量的测定：采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)进行测定。
吸附量和吸附率的计算：测定食品中金属离子的初始浓度为初浓度(mg·L-1)，吸附后的食品中金属离子浓度为终浓度(mg·L-1)，吸附剂浓度为酿酒酵母菌体干重(g)/含金属离子的食品体积(L)，根据如下公式计算：
吸附量＝(初浓度-终浓度)/吸附剂浓度
吸附率＝[(初浓度-终浓度)]/终浓度×100％
实施例1
从YPD平板上面挑出单菌落接种到含50mL种子培养基的500mL的三角瓶中，于30℃，220r·min-1的培养24h作为发酵罐培养的种子液。将该种子液以10％(体积比)的接种量接种到含1.2L发酵培养基的5L的发酵罐中培养16～36h。于7000rpm离心3～10min，收集菌体，用去离子水洗涤菌体2～3遍，
实施例2
用0.1mol/L的HCl将0.5g(干重)的酿酒酵母洗涤3～4次，3000～5000rpm离心，收集菌体。以去离子水为对照，采用上述相同的方法洗涤、离心收集菌体。
配制100mL 50mg/L的铅离子溶液于锥形瓶中，将上述方法收集的菌体分别加入至锥形瓶中，用棉塞塞住瓶口，于30℃，200rpm处理60min，计算吸附率，未经HCl和乙醇处理的酿酒酵母对铅离子的吸附率为35.2％，经HCl和乙醇处理后的酿酒酵母对铅离子的吸附率达78.6％，比对照提高了1.23倍。
实施例3
用0.1mol/L的HCl将0.5g(干重)的酿酒酵母洗涤3～4次，3000～5000rpm离心，收集菌体。以去离子水为对照，采用上述相同的方法洗涤、离心收集菌体。
配制100mL 50mg/L的铜离子溶液于锥形瓶中，将上述方法收集的菌体分别加入至锥形瓶中，用棉塞塞住瓶口，于30℃，200rpm处理60min，计算吸附率，未经HCl和乙醇处理的酿酒酵母对铜离子的吸附率为40.9％，经HCl和乙醇处理后的酿酒酵母对铜离子的吸附率达81.4％，比对照提高了0.99倍。
实施例4
用0.1mol/L的HCl将0.5g(干重)的酿酒酵母洗涤3～4次，3000～5000rpm离心，收集菌体，以按上述方法洗涤后并于121℃高压(0.1MPa)灭活的菌体为对照，在相同的条件下离心、收集菌体。以去离子水为对照，采用上述相同的方法洗涤、离心收集菌体。
配制100mL 50mg/L的钴离子溶液于锥形瓶中，将上述方法收集的菌体分别加入至锥形瓶中，用棉塞塞住瓶口，于30℃，200rpm处理60min，计算吸附率，未经HCl和乙醇处理的酿酒酵母对钴离子的吸附率为22.6％，经HCl和乙醇处理后的酿酒酵母对钴离子的吸附率达83.2％，比对照提高了2.68倍。
实施例5
用0.1mol/L的HCl将0.5g(干重)的酿酒酵母洗涤3～4次，3000～5000rpm离心，收集菌体。以去离子水为对照，采用上述相同的方法洗涤、离心收集菌体。
配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法收集的菌体分别加入至锥形瓶中，用棉塞塞住瓶口，于30℃，200rpm处理60min，计算吸附率，未经HCl和乙醇处理的酿酒酵母对铑离子的吸附率为21.9％，经HCl和乙醇处理后的酿酒酵母对铜离子的吸附率达77.1％，比对照提高了2.52倍。
实施例6
用0.1mol/L的HCl将0.5g(干重)的酿酒酵母洗涤3～4次，再用体积分数为20～35％的乙醇洗涤1～2min，3000～5000rpm离心，收集菌体。
配制100mL 50mg/L的铑离子溶液于锥形瓶中，将上述方法收集的菌体分别加入至锥形瓶中，用棉塞塞住瓶口，于30℃，200rpm处理80min或120min，计算吸附率，吸附时间为80min吸附率最高，达92.5％，吸附时间120min和160min的吸附率分别为91.9％和91.3％。
实施例7
用0.1mol/L的HCl将0.5g(干重)的酿酒酵母洗涤3～4次，3000～5000rpm离心，收集菌体；按上述方法分别用0.1mol/L的HCl处理0.1g(干重)～1g(干重)的菌体。
配制若干瓶100mL 50mg/L的铅离子溶液于锥形瓶中，将上述方法处理后的菌体分别加入至锥形瓶中，于25～30℃，200rpm处理120min，测定铅离子浓度并计算吸附率。结果显示，菌体浓度为5g/L～10g/L时吸附率均达90％以上。
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 (10)

1.一种吸附食品中金属离子的方法，其特征在于，所述方法是用盐酸和乙醇对酿酒酵母进行处理，再将酿酒酵母以5～10g干重菌体/L食品的终浓度加入至食品中进行金属离子的吸附。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对酿酒酵母进行处理是将菌体加入至0.1～0.3mol/L的盐酸中，洗涤3～4次。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属离子包括钴离子、铑离子、铅离子、铜离子、锰离子。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属离子的浓度为50μg/L～200mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酿酒酵母为酿酒酵母CGMCC 2.1188。
6.根据权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，所述酿酒酵母在加入至食品前经过体积分数为20～35％的乙醇处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述吸附的时间为60～160min。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述吸附的温度为20～40℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，吸附过程还进行搅拌。
10.权利要求1-9任一所述方法在食品领域中的应用。
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