CN112300879A - 一种降低啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量的方法，属于酿酒原料真菌毒素控制的技术领域。本发明将肉桂油、丁香油和山苍子油等植物精油在乳液稳定剂(MCT)的作用下，经过高压均质制备成具有一定物理稳定性的精油纳米乳液，可以用于降低啤酒酿造原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的含量，进而提高酿酒原料的食品安全性。本发明制备的肉桂油乳液在添加量≥25％时，与污染了420μg/kg DON的啤酒麦芽作用3天即可完全去除DON。

Description

一种降低啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量的方法
技术领域
本发明涉及一种降低啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量的方法，属于酿酒原料真菌毒素控制的技术领域。
背景技术
粮食安全生产和消费与人们的生活质量息息相关，是维护社会稳定发展的关键因素之一。粮食作物在生长、收获、储藏、运输、加工等环节均容易感染霉菌等微生物，微生物的污染不仅会消耗粮食中的营养物质，造成粮食减产，其代谢所产生的真菌毒素还严重危害人类健康。据联合国粮农组织(FAO)统计，全球约25％的粮作物受到真菌毒素的污染。
脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)，又名呕吐毒素，是一种B型单端孢霉烯族毒素，主要由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)在侵染谷物、果蔬等基质时产生，具有很强的细胞毒性和胚胎毒性。大麦麦芽是啤酒生产的主要原料，由大麦在一定的人为控制条件下发芽制备而来。大麦在田间生长及储藏过程中，极易遭受禾谷镰刀菌的侵染并产生DON。此外，小麦、大米和玉米等谷物也是啤酒酿造常用的辅料，且易感染禾谷镰刀菌并污染DON等真菌毒素。酿造原料中的DON若残留在成品啤酒中，不仅危害消费者的身体健康，而且会影响啤酒的品质，对啤酒生产商造成巨大的经济损失。
因此，急需找到一种降低啤酒酿造原料中DON含量的脱毒方法，对解决当前啤酒食品安全问题具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量的方法。
技术方案
本发明的第一个目的是提供肉桂油在降解啤酒原料中DON含量方面的应用。
在一种实施方式中，所述啤酒原料包括大麦、大麦麦芽、小麦、小麦麦芽、大米、玉米、苦荞、高粱、藜麦、燕麦等可用于啤酒酿造的谷物原料。
在一种实施方式中，所述肉桂油的浓度≥0.5g/g啤酒原料。
在一种实施方式中，所述肉桂油的使用方式包括但不限于喷洒在原料表面，或浸润原料。
在一种实施方式中，所述应用是用含肉桂油的乳液降低啤酒原料中的DON。
在一种实施方式中，所述含肉桂油的乳液是由含肉桂油的油相与乳化剂混合，经高压均质制备而来；其具体制备方法如下：
(1)将植物精油和奥氏熟化剂作为油相，将卵磷脂溶于乙酸盐缓冲液制得乳化剂溶液。
(2)将步骤(1)中的油相与乳化剂混合、进行两步均质，得到植物精油乳液。
在一种实施方式中，所述油相的体积占乳液体积的1％-8％。
在一种实施方式中，所述油相的体积占乳液体积的8％。
在一种实施方式中，步骤(1)中所述的乳化剂溶液的制备方法为：将质量分数为1％～3％的卵磷脂溶于10mM乙酸盐缓冲液，冰浴搅拌溶解2-3h，双层滤布过滤，得到乳化剂溶液。
在一种实施方式中，步骤(1)中所述的乳化剂溶液的制备方法为：将质量分数为1％卵磷脂溶于10mM乙酸盐缓冲液，冰浴搅拌溶解2-3h，双层滤布过滤。
在一种实施方式中，步骤(1)中所述卵磷脂的质量分数为1％。
在一种实施方式中，步骤(1)中所述乙酸盐缓冲液的浓度为10mM。
在一种实施方式中，步骤(1)中所述的奥氏熟化剂为中链甘油三酯(MCT)，添加量占油相的50％。
在一种实施方式中，步骤(2)中所述的两步均质包括搅拌均质和高压均质。
在一种实施方式中，所述搅拌均质使用仪器为手持式均质机，均质条件为在32000rpm下搅拌均质2min。
在一种实施方式中，所述高压均质使用仪器为GEA高压均质机，均质条件为在压力1000bar下高压循环均质1～1.5min。
在一种实施方式中，所述肉桂油乳液的添加量≥啤酒原料质量的25％，作用时间≥3天。
在一种实施方式中，所述肉桂油乳液添加量≥啤酒原料质量的12.5％，作用时间≥5天。
在一种实施方式中，所述的肉桂油替换为牛至油、丁香油、百里香油、松节油。
在一种实施方式中，所述啤酒原料中的DON含量≥400μg/kg。
本发明的有益效果：
(1)本发明利用天然植物精油具有较好的去除真菌毒素的作用，采用高速剪切及高压均质两步乳化的方法将肉桂油和MCT包裹起来，获得具有较好储存稳定性及分散性的纳米乳液，克服了植物精油在谷物食品加工过程中水溶性差、挥发性强等缺点。
(2)本发明制备的肉桂油乳液油相添加了50％的MCT作为乳液稳定剂，提高了肉桂油乳液的物理稳定性和去除DON的能力。当肉桂油乳液添加量大于25％时，与污染了420μg/kg DON的啤酒麦芽作用3天即可完全去除DON。
附图说明
图1为实施例1中不同精油对呕吐毒素的降解能力。
图2为实施例2中肉桂油乳液和肉桂油/MCT乳液室温下放置0天的粒径分布图。曲线A表示肉桂油乳液，曲线B表示肉桂油/MCT乳液。
图3为肉桂油乳液在室温下放置10天的实物照片。A为放置0天的肉桂油乳液，B为放置10天的肉桂油乳液。
图4为实施例2中肉桂油和肉桂油/MCT乳液室温下放置10天的粒径分布图。曲线A表示肉桂油乳液，曲线B表示肉桂油/MCT乳液。
图5为实施例3中乳液添加量对啤酒麦芽中DON含量的影响。
图6为实施例4中乳液作用时间对啤酒麦芽中DON含量的影响。
图7为实施例5中乳液作用时间对大米中DON含量的影响。
图8为实施例6中两种肉桂油乳液对啤酒麦芽中DON含量的降低效果。
图9为对比例中肉桂油乳液和MCT乳液对啤酒麦芽中DON含量的降低效果。
具体实施方式
DON呕吐毒素标品购自上海阿拉丁生化科技有限公司；精油：肉桂油、山苍子油、牛至油、丁香油、百里香油、松节油均购自上海麦克林生化科技有限公司；中链甘油三酯(MCT)购自上海源叶生物科技有限公司；感染赤霉病的麦芽由江苏农垦麦芽有限公司提供(DON含量为420μg/L)，污染的大米购于本地农贸市场；灭蚁灵(Mirex)N，O-双(三甲基硅烷基)乙酰胺(N,O-Bis(trimethylsilyl))三甲基氯硅烷(Chlorotrimethylsilane,TMCS)三甲基硅咪唑(1-(trimethylsilyl)imidazole),TMSI)购自上海阿拉丁生化科技有限公司；C18/氧化铝固相净化柱购自无锡科奥美萃生物科技有限公司。
乳液稳定性评价方法：采用Malvern公司的纳米粒度及zeta电位分析仪(NANOZSE)测定乳液的平均粒径及粒径分布。
以下肉桂油/MCT乳液应用的实施例中，肉桂油的有效浓度(％)＝乳液添加量(％)×肉桂油/MCT乳液中肉桂油的占比(4％)。
以下实施例和对比例中使用的高压均质机的型号为PANDA PLUS 200C，购于GEA公司；使用的手持式匀浆机的型号为T30K，购于上海班诺生物科技有限公司；使用的GC-MSTSQ8000三重四极杆气质联用仪，购于赛默飞世尔科技有限公司。
实施例1不同植物精油降低啤酒麦芽中DON含量能力的比较
(1)将100g污染了禾谷镰刀菌的浓度为420μgDON/kg麦芽的啤酒麦芽分装至培养皿中，每个培养皿中麦芽的重量为10g。
(2)向步骤(1)的培养皿中分别加入0.6mL(精油添加量为6％)肉桂油、山苍子油、牛至油、丁香油、百里香油、松节油，以0.6mL无菌水为空白对照。
(3)将步骤(2)获得的体系在室温下作用7天。
(4)将步骤(3)获得的在室温下作用7天的麦芽样品用20mL乙腈：水(84:16，v:v)萃取，180rpm萃取1h。
(5)将步骤(4)萃取得到的上清液3mL C18/氧化铝柱净化，净化前用3mL甲醇冲洗。
(6)将步骤(5)滤后2mL溶液移至10mL离心管，50℃下氮气吹干，取200uLBSA:TMC:TMSI(3:2:3)加入10mL离心管，衍生化30min，摇床震荡30min。
(7)将步骤(6)中衍生化30min的溶液中加入1mL含0.5μg/mL灭蚁灵的异辛烷做内标，加入1mL3％碳酸氢钠溶液终止衍生化，摇匀15min。
(8)将步骤(7)中终止衍生化的毒素提取液取上清(800μL)，转至2mLGC瓶氮气吹干，加1mL正己烷复溶，GC-MS分析。
不同种类精油降低DON含量的能力如图1所示，肉桂油、牛至油、丁香、百里香油、松节油对DON均有去除效果，作用7天，肉桂油的降解率可达95％，牛至油、丁香、百里香油、松节油的降解率分别为25％、30％、15％、40％。
实施例2肉桂油乳液的制备
(1)称取1％的卵磷脂溶于10mmol/L的乙酸盐缓冲液(pH＝3)，冰浴搅拌溶解2-3h，双层滤布过滤得到乳化剂溶液。
(2)将步骤(1)制得的96g乳化剂与4g肉桂油混合，混合体系100mL(肉桂油占比为4％)。使用手持式均质机在32000rpm下均质2min，然后通过高压均质机，在压力1000bar下以9L/h的速度循环均质1min，得到肉桂油乳液；
将步骤(1)制得的92g乳化剂与4g肉桂油和4g MCT混合，混合体系100mL(肉桂油占比为4％)。使用手持式均质机在32000rpm下均质2min，然后通过高压均质机，在压力1000bar下以9L/h的速度循环均质1min，得到肉桂油/MCT乳液。
(3)将步骤(2)获得的肉桂油乳液和肉桂油/MCT乳液在室温下分别储藏0天，10天，测定两种乳液的粒径分布，考察乳液的储藏稳定性。
由图2可知在室温下储藏第0天时，肉桂油乳液和肉桂油/MCT乳液均呈现良好的单峰分布，说明在储藏第0天时，肉桂油和肉桂油/MCT乳液均稳定。然而在室温放置10天后肉桂油乳液出现了油相的分层(如图3所示)。由图4可知，在室温下储藏第10天时，肉桂油呈现多峰分布，说明随着储藏时间的延长，肉桂油乳液体系内液滴增大造成乳液的不稳定分布。而肉桂油/MCT在储藏第0天和第10天均呈现出稳定的单峰分布，说明与肉桂油乳液相比，肉桂油/MCT乳液更加稳定，更有利于其在谷物食品加工过程中的应用。
实施例3添加量对肉桂油乳液降低啤酒麦芽中DON含量的影响
(1)将100g污染了禾谷镰刀菌的浓度为420μgDON/kg麦芽的啤酒麦芽分装至培养皿中，每个培养皿麦芽的重量为10g。
(2)向步骤(1)的培养皿中分别加入0.25g、1.25g、2.5g、3.75g和5g的肉桂油/MCT乳液，即添加量分别为2.5％、12.5％、25％、37.5％、50％，其中肉桂油的有效浓度分别为0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％。
(3)将步骤(2)获得的体系在室温下作用3天，GC-MS法测定DON含量。
由图5可知，当乳液作用时间为3天，乳液添加量大于25％时，DON去除率达到100％。
实施例4作用时间对肉桂油乳液降低啤酒麦芽中DON含量的影响
(1)将100g污染了禾谷镰刀菌的浓度为420μgDON/kg麦芽的啤酒麦芽分装至培养皿中，每个培养皿中麦芽的重量为10g。
(2)向步骤(1)培养皿中分别加入1.25g肉桂油/MCT乳液，添加量为0.5％，作用时间分别为0天，1天，3天，5天，7天。
(3)GC-MS法测定步骤(2)中在不同作用时间下啤酒麦芽中的DON含量。
由图6可知，当乳液的添加量为12.5％(肉桂油的有效浓度为0.5％)，作用时间大于等于5天时，啤酒麦芽中DON的去除率达到100％。
实施例5肉桂油乳液对大米中DON含量的降低效果
(1)将100g污染了禾谷镰刀菌的浓度为420μgDON/kg麦芽的大米分装至培养皿中，每个培养皿中麦芽粉的重量为10g。
(2)向步骤(1)分得的培养皿中的大米加入25％肉桂油/MCT乳液，作用时间分别为0天，1天，3天，5天，7天。
(3)GC-MS法测定步骤(2)中在不同作用时间下大米中的DON含量。
由图7可知，当乳液的添加量为25％(肉桂油的有效浓度为1.0％)，作用时间大于等于3天时，大米中DON的去除率为100％。
实施例6添加MCT和不添加MCT的两种肉桂油乳液对麦芽中DON含量的降低效果
(1)将100g污染了禾谷镰刀菌的浓度为420μgDON/kg麦芽的啤酒麦芽分装至培养皿中，每个培养皿中麦芽的重量为10g。
(2)向步骤(1)培养皿中分别加入肉桂油和肉桂油/MCT乳液，乳液的添加量为12.5％。
(3)将步骤(2)获得的体系在室温下作用3天，GC-MS法测定啤酒麦芽中DON含量。
由图8可知，当乳液的添加量为12.5％，作用时间为3天时，肉桂油乳液和肉桂油/MCT均可以使啤酒麦芽中DON的含量降低50％以上，其中肉桂油/MCT乳液可以降低啤酒麦芽中70％的DON，说明储藏稳定性更好的肉桂油/MCT乳液降低麦芽中真菌毒素含量的效果优于不稳定的肉桂油乳液。
对比例1：添加肉桂精油和不添加肉桂精油的两种乳液降低麦芽中DON含量
(1)将100g污染了禾谷镰刀菌的浓度为420μgDON/kg麦芽的啤酒麦芽分装至培养皿中，每个培养皿中麦芽的重量为10g。
(2)向步骤(1)培养皿中分别加入肉桂油乳液和MCT乳液(不添加肉桂油，用缓冲液补齐体积)，乳液的添加量为12.5％。
(3)将步骤(2)获得的体系在室温下作用3天，GC-MS法测定啤酒麦芽中DON含量。
由图9可知，当乳液的添加量为12.5％，作用时间为3天时，肉桂油乳液对啤酒麦芽中DON的降低效果为85.0％，而MCT乳液几乎没有降低效果，说明肉桂油乳液中能够降低啤酒麦芽中DON含量的主要成分为肉桂油。
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.肉桂油或含肉桂油的乳液在降解啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量方面的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述啤酒原料包括大麦、大麦麦芽、小麦、小麦麦芽、大米、玉米、苦荞、高粱、藜麦、燕麦中的一种或多种的混合谷物。
3.一种降低啤酒或啤酒原料中脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量的方法，其特征在于，将肉桂油以浓度≥0.5g/g啤酒原料的用量处理啤酒原料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用含肉桂油的乳液处理啤酒原料；所述含肉桂油的乳液是由含肉桂油的油相与乳化剂混合，经高压均质制备而来；其具体制备方法如下：
(1)将植物精油和奥氏熟化剂作为油相，将卵磷脂溶于乙酸盐缓冲液制得乳化剂溶液。
(2)将步骤(1)中的油相与乳化剂混合、进行两步均质，得到植物精油乳液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述油相的体积占乳液体积的1％-8％。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的乳化剂溶液的制备方法为：将质量分数为1％～3％的卵磷脂溶于乙酸盐缓冲液，冰浴搅拌溶解2-3h，双层滤布过滤，得到乳化剂溶液。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的奥氏熟化剂为中链甘油三酯，添加量占油相的40～60％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的两步均质包括搅拌均质和高压均质。
9.根据权利要求4～8任一所述的方法，其特征在于，肉桂油乳液的添加量≥啤酒原料质量的25％，作用时间≥3天。
10.根据权利要求3～9任一所述的方法，其特征在于，所述的肉桂油替换为牛至油、丁香油、百里香油或松节油。
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