CN109136294A - 一种解除发霉玉米中真菌毒素并转化生产木糖醇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种解除发霉玉米中真菌毒素并转化生产木糖醇的方法，主要降解玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1。在不影响木糖醇生产工序的基础上，添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液降解玉米中的真菌毒素。本发明在研究发酵生产木糖醇的一些步骤，如预处理、水提、发酵过程、纯化过程中的一步或几步中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液起到解毒的效果。利用复合酶液高效降解发霉玉米中的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1，获得的产物木糖醇中的真菌毒素含量均降到各自安全限以内。本发明具备安全、高效、清洁无污染的特点，适用于发霉玉米中真菌毒素的解毒并用于安全生产木糖醇的过程。

Description

一种解除发霉玉米中真菌毒素并转化生产木糖醇的方法

技术领域

本发明公开一种解除发霉玉米中真菌毒素并转化生产木糖醇的方法，具体涉及到发霉玉米在发酵生产木糖醇的过程中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液降解玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的方法。

背景技术

因真菌毒素污染给食品、饲料、畜牧行业带来了巨大的经济损失，大量的玉米在储藏过程中被禾谷镰刀菌、黄曲霉污染并导致玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1含量超标，危害人和动物的健康安全。申请号201610119945.4发明一种玉米原料中黄曲霉毒素的降解方法，在研究玉米粉发酵生产乙醇过程的粉碎、调浆、蒸煮、液化、糖化、发酵或同步糖化发酵、蒸馏、干燥步骤中的任意步骤添加霉立解从而降解黄曲霉毒素，研究的重点在于利用霉立解降解黄曲霉毒素。申请号201710506976.X公开一种生物酶法生产不含玉米赤霉烯酮的植物油的方法，所用的生物酶为ZENdease-N1,ZENdease-N2,ZENdease-N3,其特点是在成品植物油或植物油生产的过程中添加特定的解毒酶降解玉米赤霉烯酮，作用对象为植物油包括大豆油、玉米油、花生油、菜籽油等。发霉玉米是一种廉价的农业产品，比玉米芯的价格更便宜，并且大部分发霉的玉米会被进行焚烧和填埋，不仅造成资源浪费也带来了严重的环境污染问题。本发明解除了发霉玉米中的真菌毒素并转化生产木糖醇，不但解决了农业安全性问题，并且能够起到农产品废物再利用，将农产品废弃物转化为高价值产品，一方面既能保护环境节约资源，另一方面又能够提高农户的经济收入。

自然界有许多微生物能够将不同的真菌毒素进行生物降解，我们将实验室筛选和保藏的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌分别在合适的产酶培养基中发酵，将二者所产的胞外酶液以一定比例混合得到复合酶液，并将其用于玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的降解研究中发现，复合酶液对这两种真菌毒素具有高效的解毒作用并具备较好的稳定性。在复合酶液的组成中，贝莱斯芽孢杆菌酶液起主要降解黄曲霉毒素B1的作用，其对玉米赤霉烯酮也起到一定的降解作用；而玫瑰孢链霉菌酶液起主要降解玉米赤霉烯酮的作用，并且其也具有一定的黄曲霉毒素B1解毒能力。在贝莱斯芽孢杆菌酶液降解玉米赤霉烯酮效率低的时候添加玫瑰孢链霉菌酶液，弥补了其降解玉米赤霉烯酮效率低的短板；在玫瑰孢链霉菌酶液降解黄曲霉毒素B1效率低的时候添加贝莱斯芽孢杆菌酶液，补充其降解黄曲霉毒素B1效率低的短板。将贝莱斯芽孢杆菌酶液与玫瑰孢链霉菌酶液各自以一定的比例复合，提高了复合酶液同时对黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮的解毒效果。

发霉玉米依然具备商业价值，但因真菌毒素含量超标造成经济损失和环境污染。本发明目的使玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1含量超标的发霉玉米变废为宝，在不影响木糖醇正常生产工序的基础上，将发霉玉米发酵生产木糖醇过程的不同工序中添加具备高效解毒活性的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液，利用复合酶液将发霉玉米中的超标玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1降解，不会影响木糖醇的发酵周期和生产量，实现木糖醇发酵生产与解毒同步。在将玉米粉碎后加水进行温水浸泡的预处理过程中添加复合酶液可以起到毒素降解作用；然后利用挤压膨化或蒸汽爆破处理后，在水提的过程中加入复合酶液同样可以极大的降解玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1。在加入热带假丝酵母发酵生产木糖醇的过程中，热带假丝酵母对玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1具备一定的吸附能力，研究表明，酵母菌细胞壁上的葡聚糖在吸附霉菌毒素上起作用，从而将少量的真菌毒素吸附脱除，但大部分玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1仍残留在原料中无法彻底消除，而玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的生物降解是指这两种毒素的毒性基团被微生物产生的次级代谢产物或者所分泌的酶分解破坏，同时产生无毒或者低毒的降解产物。在酵母菌吸附真菌毒素的基础上添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液，将热带假丝酵母对真菌毒素的吸附能力与微生物酶液的降解作用结合起来，提升对玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的解毒效率。利用生物酶降解与酵母菌细胞壁吸附的双重作用，极大的降低玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的污染，将会使解毒变得更加彻底。在进行木糖醇纯化的过程中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液能够将产物中的真菌毒素降低到食品安全限度以内，进而获得更安全的木糖醇产品。

发明内容

本发明提供一种解除发霉玉米中真菌毒素并转化生产木糖醇的方法。

本发明的采用的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链球菌来自于实验室保藏，发霉玉米来自于农场。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种降解发霉玉米中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1并转化生产木糖醇的方法，其主要方法为在发霉玉米制备木糖醇的过程中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液从而达到解毒的效果。

在发霉玉米为原料制备木糖醇的过程中，玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1在发霉玉米中的初始含量均超过50 ug/kg，所述酶液为贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液，能够将发霉玉米中的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的含量降解到各自安全限以内。

本发明涉及到的一种降解玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液的制备方法如下：

将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌分别接种在合适的发酵产酶培养基中，发酵培养后离心分离二者的上清液与菌体，将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液分别利用不同分子量的超滤膜浓缩处理后混合均匀，控制二者各自所占组分比在20%～80%范围内，之和为100%，从而获得高解毒活性的复合酶液。在复合酶液中，贝莱斯芽孢杆菌酶液对黄曲霉毒素B1起到主要降解作用，同时对玉米赤霉烯酮有一定的解毒能力；玫瑰孢链霉菌酶液对玉米赤霉烯酮起到主要降解作用，同时对黄曲霉毒素B1有一定的解毒能力。

进一步，复合酶液的添入时机为玉米发酵生产木糖醇的预处理、水提、发酵、纯化四个步骤之中的某一个或某几个步骤，并且每种添加方案均可以将发霉玉米中的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1高效降解。

在解除发霉玉米中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1并转化生产木糖醇的过程中，发霉玉米与复合酶液的添加比例为100/1～5/1 g/ml，并且在预处理、水提、发酵、纯化过程的某一个或某几个步骤中分别添加1～3次复合酶液。

在整个生产木糖醇的过程中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液降解玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1，不会影响木糖醇的发酵周期，实现木糖醇发酵生产与解毒同步。

利用国标法（编号：GB 5009.209-2016）检测玉米赤霉烯酮的含量，利用国标法（编号：GB/T 5009.22-2003）检测黄曲霉毒素B1的含量。

本发明一种新型发霉玉米转化木糖醇的清洁处理方法，具备清洁、无污染、安全、高效降解黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮的特点，在发霉玉米制备木糖醇的过程中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液，从而将黄曲霉毒素B1和玉米赤霉烯酮的含量严格的控制在国家安全限度之内，保障粮食安全的同时提高了产品本身的价值。木糖醇作为一种高附加值产品被应用到医药、食品等各个行业，在将发霉玉米转化为高价值的木糖醇过程中，采用复合酶液降解玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的方法经过了大量实验验证，将贝莱斯芽孢杆菌酶液与玫瑰孢链霉菌酶液各自按一定比例复合，补充了单组分对黄曲霉毒素B1或玉米赤霉烯酮解毒的短板，充分提高复合酶液同时对多种真菌毒素降解的效率。在制备木糖醇过程中的多个步骤均可以添加一定量的复合酶液，例如在原料预处理时，在温水浸泡的过程中加入复合酶液可以从源头将玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1除去；在将原料经过挤压膨化或蒸汽爆破后进行的水提步骤时可以加入复合酶液，搅拌混匀之后再过滤，获得的水解液可除去大部分的毒素；在热带假丝酵母发酵生产木糖醇的过程中添加一定量的复合酶液，将酵母菌对真菌毒素的吸附作用与复合酶液高效的降解作用结合，高效解除玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1；在糖液进行纯化如脱色脱盐以及浓缩结晶的过程中添加复合酶液，可以进一步将残留的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1彻底解除，从而获得安全、无污染的木糖醇产品。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体的实施方式进一步详细描述。以下实施例是用来进一步说明本发明的内容，而不限制本发明的保护范围。对于本发明所涉及的相关内容及所做的修改，均属于本发明保护范围。

实施例1

将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌划线于固体营养培养基进行活化，并分别接种到液体产酶培养基中恒温培养，之后将上清液与菌体分离，将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液分别利用不同分子量的超滤膜浓缩处理后混合均匀，控制处理后的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液各自所占组分比在40%～60%范围内，之和为100%，获得高解毒活性的复合酶液。

将玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1超标的发霉玉米，用粉碎机将粉碎为小颗粒，之后加入一定量的温水或弱酸溶液进行浸泡预处理过夜，在将原料加水或弱酸溶液浸泡过夜时添加1～3次复合酶液，并控制发霉玉米的添加量与复合酶液的比例为50/1～30/1 g/ml。之后将样品进行挤压膨化或蒸汽爆破处理，将处理后的样品进行水提，充分搅拌后过滤残渣并获得水解液，将获得的水解液用蒸发浓缩的方法进行浓缩，进而获得糖液。将浓缩获得的糖液中加入热带假丝酵母并在适当的条件下进行发酵生产木糖醇，再经过活性炭脱色、树脂脱色脱盐等纯化步骤处理之后，浓缩并梯度降温获取木糖醇产品。检测终产物木糖醇中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的含量，发现两种真菌毒素的含量均降解到各自安全限以内。

实施例2

将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌划线于固体营养培养基进行活化，并分别接种到液体产酶培养基中恒温培养，之后将上清液与菌体分离，将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液分别利用不同分子量的超滤膜浓缩处理后混合均匀，控制处理后的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液各自所占组分比在30%～70%范围内，之和为100%，获得高解毒活性的复合酶液。

将玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1超标的发霉玉米，用粉碎机将粉碎为小颗粒，之后加入一定量的温水或弱酸溶液进行浸泡预处理过夜。之后将样品进行挤压膨化或蒸汽爆破处理，将处理后的样品进行水提，在进行水提的过程中添加1～3次复合酶液，控制发霉玉米的添加量与复合酶液的比例为20/1～5/1 g/ml。充分搅拌后过滤残渣并获得水解液，将获得的水解液用蒸发浓缩的方法进行浓缩，进而获得糖液。将浓缩获得的糖液中加入热带假丝酵母并在适当的条件下进行发酵生产木糖醇，在发酵生产木糖醇的过程中加入1～3次复合酶液，控制发霉玉米的添加量与复合酶液的比例为100/1～60/1 g/ml，再经过活性炭脱色、树脂脱色脱盐等纯化步骤处理之后，浓缩并梯度降温获取木糖醇产品。检测终产物木糖醇中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的含量，发现两种真菌毒素的含量均降解到各自安全限以内。

实施例3

将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌划线于固体营养培养基进行活化，并分别接种到液体产酶培养基中恒温培养，之后将上清液与菌体分离，将贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液分别利用不同分子量的超滤膜浓缩处理后混合均匀，控制处理后的贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌上清液各自所占组分比在20%～80%范围内，之和为100%，获得高解毒活性的复合酶液。

将玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1超标的发霉玉米，用粉碎机将粉碎为小颗粒，之后加入一定量的温水或弱酸溶液进行浸泡预处理过夜，在将原料加水或弱酸溶液浸泡过夜时添加1～3次复合酶液，并控制发霉玉米的添加量与复合酶液的比例为30/1～20/1 g/ml。之后将样品进行挤压膨化或蒸汽爆破处理，将处理后的样品进行水提，充分搅拌后过滤残渣并获得水解液，将获得的水解液用蒸发浓缩的方法进行浓缩，进而获得糖液。将浓缩获得的糖液中加入热带假丝酵母并在适当的条件下进行发酵生产木糖醇，在经过活性炭脱色、树脂脱色脱盐等纯化步骤过程中添加1～3次复合酶液，并控制发霉玉米的添加量与复合酶液的比例为30/1～20/1 g/ml。纯化处理之后，浓缩并梯度降温获取木糖醇产品。检测终产物木糖醇中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的含量，发现两种真菌毒素的含量均降解到各自安全限以内。

Claims (5)

1.一种发霉玉米中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的解毒方法，其特征在于：在发霉玉米制备木糖醇的过程中添加贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌复合酶液。

2.如权利要求1所述的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1在发霉玉米中的含量均超过50ug/kg，所述复合酶液能够将发霉玉米中的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的含量降解到各自安全限以内。

3.如权利要求1和权利要求2所述复合酶液，由贝莱斯芽孢杆菌和玫瑰孢链霉菌各自发酵的酶液混合而成，二者各自所占组分比在20%～80%范围内，之和为100%，其中贝莱斯芽孢杆菌酶液对黄曲霉毒素B1起到主要降解作用，同时对玉米赤霉烯酮有一定的解毒能力；玫瑰孢链霉菌酶液对玉米赤霉烯酮起到主要降解作用，同时对黄曲霉毒素B1有一定的解毒能力。

4.如权利要求1所述的发霉玉米中玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素B1的解毒方法，其特征在于：复合酶液的添入时机为玉米发酵生产木糖醇的预处理、水提、发酵、纯化过程的某一个或某几个步骤。

5.如权利要求1和权利要求2中的发霉玉米与复合酶液的添加比例为100/1～5/1 g/ml，并且在预处理、水提、发酵、纯化过程的某一个或某几个步骤中分别添加1～3次复合酶液。