CN114870805B - 一种黄曲霉毒素脱毒剂制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于粮油精深加工领域，具体涉及一种黄曲霉毒素脱毒剂制备方法和应用。制备方法包括：获得蒙脱土悬浊液；获得蒙脱土的酸性悬浊液；加入组氨酸，混合、离心，收集第二沉淀物；水洗至不含氯离子，收集水洗沉淀物；冷冻干燥，制得黄曲霉毒素脱毒剂。本发明的黄曲霉脱毒剂以无毒、可再生的组氨酸为改性剂和加工助剂蒙脱土原料，在酸性环境下改性蒙脱土，结合冷冻干燥处理制得脱毒剂，工艺简单，产品安全且脱毒效果好。该脱毒剂脱除黄曲霉毒素效果优于原料蒙脱土脱毒效果，黄曲霉毒素脱除率比原料蒙脱土至少提高13％，适合大部分食用油脱除黄曲霉毒素。

Description

一种黄曲霉毒素脱毒剂制备方法和应用

技术领域

本发明属于粮油精深加工领域，更具体地，涉及一种黄曲霉毒素脱毒剂制备方法和应用。

背景技术

黄曲霉毒素(aflatoxins，AFS)是一类主要由黄曲霉(Asspergillusflavus)寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)产生的一类含二呋喃环和香豆素(氧杂萘邻酮)结构的次生代谢产物。目前发现的化学致癌物中，黄曲霉毒素的毒性最大、对人类健康危害极为突出，被世界卫生组织划定为一级致癌物质。黄曲霉毒素有多种衍生物，黄曲霉毒素B1为毒性最大、致癌性最强的物质，会引起突变、致畸和肝损伤。黄曲霉常污染的油料作物有花生、玉米等。以黄曲霉毒素污染的花生和玉米为原料制取食用油，黄曲霉毒素存于油样中；又因耐高温，在烹饪中黄曲霉毒素不会被分解，经常食用黄曲霉素超标的食用油会对人体造成伤害。根据我国GB 2761-2017《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》，花生油和玉米油中黄曲霉毒素B1含量不得超过20μg/kg，其它食用油中黄曲霉毒素B1含量不得超过10μg/kg。因此，开发食用油中黄曲霉毒素脱除的方法，降低食品安全风险，维护消费者健康，有着重要的现实意义。

目前用于去除、破坏或减少食用油中黄曲霉毒素的方法有化学、生物和物理法。化学碱炼法去除黄曲霉毒素的脱除率高，但在酸性条件下，黄曲霉毒素B1的内酯环可以再次关闭并重新生成有毒的黄曲霉毒素B1。生物法脱除黄曲霉毒素的效率较高，但在实际应用中，技术有待完善，条件较为苛刻且成本相对较高，目前无法实现大规模应用。有机改性蒙脱土的改性剂大部分为季铵盐，不属于食品添加剂，用于食用油吸附脱除黄曲霉毒素的安全性有待进一步研究。因此，开发高效、无毒、低成本等优点的脱毒剂被认为是消减黄曲霉毒素较为理想方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，开发一款新型、高效、可再生、安全无毒的脱毒剂用于食用油中，脱除黄曲霉毒素。将组氨酸在酸性条件下改性加工助剂蒙脱土，从而制备黄曲霉毒素脱毒剂，能有效消减食用油中黄曲霉毒素含量。该脱毒剂具有制作简单、吸附效率高、而且安全无毒等优势。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法，该制备方法包括：

(1)将蒙脱土与水进行第一混合搅拌至充分溶胀，获得蒙脱土悬浊液；

(2)将步骤(1)所得蒙脱土悬浊液进行第一离心，收集第一沉淀物与酸溶液混合，获得酸性悬浊液；所述酸溶液的pH值≤3；

(3)向步骤(2)中所得酸性悬浊液中缓慢加入改性剂组氨酸，第二混合搅拌至均匀后进行第二离心，收集第二沉淀物；

(4)将步骤(3)获得的沉淀物水洗至不含氯离子，收集水洗沉淀物；

(5)将步骤(4)获得的水洗沉淀物冷冻干燥，制得所述黄曲霉毒素脱毒剂；或者：

将步骤(4)获得的水洗沉淀物与水混合搅拌均匀，冷冻干燥，制得所述黄曲霉毒素脱毒剂。

作为优选方案，所述蒙脱土为钙基蒙脱土。

作为优选方案，所述蒙脱土的层间距为

本发明中，优选采用钙基蒙脱土，层间距较大的钙基蒙脱土层间距一般为

(钠基膨润土层间距一般为

)，在极酸环境条件下，组氨酸所带的正电荷越多，越易进行阳离子交换，插入到钙基蒙脱土的组氨酸越多，越易吸附黄曲霉毒素；极酸环境条件下(pH值≤3)，钙基蒙脱土会出现部分坍塌，导致组氨酸改性蒙脱土的比表面积增大和固定组氨酸，利于吸附毒素。

本发明中，组氨酸为极性带正电的氨基酸，大小约为

在本发明提供的极酸性环境下，更易发生阳离子交换进入钙基蒙脱土中，通过氢键、范德华作用脱除黄曲霉毒素。

本发明中，冷冻干燥相对于烘干、真空干燥保护了组氨酸不被氧化有毒有害物质；冷冻干燥形成的冰晶有利于保护层间结构，不会导致组氨酸改性的蒙脱土因研磨出现坍塌，而使得吸附效果下降的问题。

上述制备方法中，蒙脱土和组氨酸之间相互作用的原理是：

钙基蒙脱土和组氨酸在极酸性条件下，发生阳离子交换反应，带正电荷的组氨酸进入到钙基蒙脱土中，极酸性环境下，钙基蒙脱土出现了部分坍塌，有利于固定组氨酸，通过冷冻有利于形成冰晶，维护层状结构，干燥后的组氨酸蒙脱土不需要研磨处理。

作为优选方案，步骤(1)中，第一混合搅拌的时间为3-9h，上述混合搅拌时间可使得获得的黄曲霉毒素脱毒剂充分吸水溶胀，有利于后期阳离子交换，具有最好的脱毒效果。

作为优选方案，步骤(3)中，第二混合搅拌的时间为20-28h。

作为优选方案，步骤(1)中，蒙脱土悬浊液中蒙脱土的浓度为0.015～0.025g/mL。

作为优选方案，步骤(2)中，酸性悬浊液中蒙脱土的浓度为0.015～0.025g/mL。

作为优选方案，步骤(2)中，所述酸溶液中氢离子的浓度为0.01-0.5mol/L，如选用浓度为0.01-0.5mol/L的盐酸溶液。

作为优选方案，步骤(2)中，第一离心的速度为4000-5000r/min，时间为5-15min。

作为优选方案，步骤(3)中，第二离心的速度为4000-5000r/min，时间为5-15min。

作为优选方案，步骤(3)中，组氨酸的加入量为1-3CEC。其中，CEC为蒙脱土阳离子交换量。

作为优选方案，步骤(5)中，水洗沉淀物与水的料液比为1g：(10-20)mL。

作为优选方案，步骤(5)中，冷冻干燥包括：在-18～-20℃下冻藏10～14h，冷冻干燥40～56h。

作为优选方案，步骤(5)中，还包括将冷冻干燥后获得的物质过200目筛。

本发明步骤(1)中，水可以为超纯水等实验用水。

本发明步骤(3)中，水洗次数优选为多次。

本发明的第二方面提供由上述黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法制备得到的黄曲霉毒素脱毒剂。优选地，得到的黄曲霉毒素脱毒剂置于阴凉处保存备用。

本发明的第三方面提供上述的黄曲霉毒素脱毒剂在脱除/吸附食用油中的黄曲霉毒素中的应用。本发明中，坍塌的蒙脱土比表面积增大，吸附黄曲霉毒素；嫁接上的组氨酸通过氢键、范德华作用力与黄曲霉毒素作用，脱除毒素。

作为优选方案，黄曲霉毒素脱毒剂在脱除食用油中的黄曲霉毒素中的应用包括：将黄曲霉毒素脱毒剂与食用油混合，混合条件优选满足如下至少之一：

a、混合的温度为70-110℃；

b、混合的时间为20-40min；

c、相对于浓度为50ppb的黄曲霉毒素，黄曲霉毒素脱毒剂的添加量≥食用油重量的0.15％。

根据本发明，在上述黄曲霉毒素脱毒剂在脱除食用油中的黄曲霉毒素中的应用中，混合的方式可以是震荡和/或搅拌，一段时间(优选20-40min)即可吸附脱除黄曲霉毒素。

根据本发明，在上述黄曲霉毒素脱毒剂在脱除食用油中的黄曲霉毒素中的应用中，当相对于浓度为50ppb的黄曲霉毒素，黄曲霉毒素脱毒剂的添加量≥食用油重量的0.15％时，即可达到95％的脱除率。

根据本发明，在上述黄曲霉毒素脱毒剂在脱除食用油中的黄曲霉毒素中的应用中，上述食用油包括但不限于花生油、玉米油、菜籽油、大豆油。

本发明的有益效果：

本发明的黄曲霉脱毒剂以无毒、可再生的组氨酸为改性剂和加工助剂蒙脱土原料，在酸性环境下改性蒙脱土，结合冷冻干燥处理制得脱毒剂，工艺简单，产品安全且脱毒效果好。该脱毒剂脱除黄曲霉毒素效果优于原料蒙脱土脱毒效果，黄曲霉毒素脱除率比原料蒙脱土至少提高13％，适合大部分食用油脱除黄曲霉毒素。

本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明实施例中，蒙脱土为层间距为

的钙基蒙脱土。

本发明实施例中，脱毒率＝(100％*(脱毒前黄曲霉毒素浓度-脱毒后黄曲霉毒素浓度)/脱毒前黄曲霉毒素浓度)

实施例1：

称取4g蒙脱土于烧杯中，加入200mL超纯水，搅拌6h至充分溶胀，4500r/min离心10min。收集沉淀物，加入200mL的0.1mol/L的盐酸溶液中，后缓慢加入2CEC组氨酸改性液，继续搅拌24h后，4500r/min离心10min，收集沉淀物反复水洗离心，最后将洗净的沉淀物按照质量体积比1:15加入65mL去离子水，搅拌成泥浆状后，-20℃冷冻12h，冷冻干燥48h后过200目筛，得到黄曲霉毒素脱除剂。将一定20g花生油样，油样含黄曲霉毒素量为58.26ppb，置于50mL圆底烧瓶中，预热至90℃，加入相对于花生油质量比0.15％的黄曲毒素脱毒剂及搅拌子，抽真空后搅拌20min，吸附脱毒完后移入离心管，4500r/min离心10min得到清澈的花生油检测。计算得脱毒率95.01％。

实施例2：

称取4g蒙脱土于烧杯中，加入200mL超纯水，搅拌6h至充分溶胀，4500r/min离心10min。收集沉淀物，加入200mL的0.01mol/L的盐酸溶液中，后缓慢加入1.5CEC组氨酸改性液，继续搅拌24h后，4500r/min离心10min，收集沉淀物反复水洗离心，最后将洗净的沉淀物按照质量体积比1:15加入65mL去离子水，搅拌成泥浆状后，-20℃冷冻12h，冷冻干燥48h后过200目筛，得到黄曲霉毒素脱除剂。将一定20g花生油样，油样含黄曲霉毒素量为58.26ppb，置于50mL圆底烧瓶中，预热至90℃，加入相对于花生油质量比0.18％的黄曲毒素脱毒剂及搅拌子，抽真空后搅拌20min，吸附脱毒完后移入离心管，4500r/min离心10min得到清澈的花生油检测。计算得脱毒率96.01％。

实施例3：

称取4g蒙脱土于烧杯中，加入200mL超纯水，搅拌6h至充分溶胀，4500r/min离心10min。收集沉淀物，加入200mL的0.1mol/L的盐酸溶液中，后缓慢加入2CEC组氨酸改性液，继续搅拌24h后，4500r/min离心10min，收集沉淀物反复水洗离心，最后将洗净的沉淀物按照质量体积比1:15加入65mL去离子水，搅拌成泥浆状后，-20℃冷冻12h，冷冻干燥48h后过200目筛，得到黄曲霉毒素脱除剂。将一定20g花生油样，油样含黄曲霉毒素量为200ppb，置于50mL圆底烧瓶中，预热至90℃，加入相对于花生油质量比0.5％的黄曲毒素脱毒剂及搅拌子，抽真空后搅拌20min，吸附脱毒完后移入离心管，4500r/min离心10min得到清澈的花生油检测。计算得脱毒率98.01％。

对比例1

称取4g蒙脱土于烧杯中，加入200mL超纯水，搅拌6h至充分溶胀，4500r/min离心10min。收集沉淀物，加入200mL的pH＝4的盐酸溶液中，后缓慢加入2CEC组氨酸改性液，继续搅拌24h后，4500r/min离心10min，收集沉淀物反复水洗离心，最后将洗净的沉淀物按照质量体积比1:15加入65mL去离子水，搅拌成泥浆状后，-20℃冷冻12h，冷冻干燥48h后过200目筛，得到黄曲霉毒素脱除剂。将一定20g花生油样，油样含黄曲霉毒素量为58.26ppb，置于50mL圆底烧瓶中，预热至90℃，加入相对于花生油质量比0.15％的黄曲毒素脱毒剂及搅拌子，抽真空后搅拌20min，吸附脱毒完后移入离心管，4500r/min离心10min得到清澈的花生油检测。

即与实施例1的不同之处仅在于，所采用的盐酸溶液的pH＝4。

计算得脱毒率50.94％。

对比例2

称取4g蒙脱土于烧杯中，加入200mL超纯水，搅拌6h至充分溶胀，4500r/min离心10min。收集沉淀物，加入200mL的pH＝6的盐酸溶液中，后缓慢加入2CEC组氨酸改性液，继续搅拌24h后，4500r/min离心10min，收集沉淀物反复水洗离心，最后将洗净的沉淀物按照质量体积比1:15加入65mL去离子水，搅拌成泥浆状后，-20℃冷冻12h，冷冻干燥48h后过200目筛，得到黄曲霉毒素脱除剂。将一定20g花生油样，油样含黄曲霉毒素量为58.26ppb，置于50mL圆底烧瓶中，预热至90℃，加入相对于花生油质量比0.15％的黄曲毒素脱毒剂及搅拌子，抽真空后搅拌20min，吸附脱毒完后移入离心管，4500r/min离心10min得到清澈的花生油检测。

即与实施例1的不同之处仅在于，所采用的盐酸溶液的pH＝6。

计算得脱毒率48.12％。

对比例3

与实施例1的不同之处在于，将黄曲毒素脱毒剂替换为未处理的蒙脱土。计算得脱毒率80.21％。

对比例4

与实施例3的不同之处在于，将黄曲毒素脱毒剂替换为未处理的蒙脱土。计算得脱毒率83.45％。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

(1)将蒙脱土与水进行第一混合搅拌至充分溶胀，获得蒙脱土悬浊液；所述蒙脱土为钙基蒙脱土；所述蒙脱土的层间距为

(2)将步骤(1)所得蒙脱土悬浊液进行第一离心，收集第一沉淀物与酸溶液混合，获得酸性悬浊液；所述酸溶液的pH值≤3；

(3)向步骤(2)中所得酸性悬浊液中缓慢加入改性剂组氨酸，第二混合搅拌至均匀后进行第二离心，收集第二沉淀物；

(4)将步骤(3)获得的沉淀物水洗至不含氯离子，收集水洗沉淀物；

(5)将步骤(4)获得的水洗沉淀物冷冻干燥，制得所述黄曲霉毒素脱毒剂；或者：

将步骤(4)获得的水洗沉淀物与水混合搅拌均匀，冷冻干燥，制得所述黄曲霉毒素脱毒剂；

冷冻干燥包括：在-18～-20℃下冻藏10～14h，冷冻干燥40～56h。

2.根据权利要求1所述的黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法，其中，

步骤(1)中，第一混合搅拌的时间为3-9h；

步骤(3)中，第二混合搅拌的时间为20-28h；

步骤(1)中，蒙脱土悬浊液中蒙脱土的浓度为0.015～0.025g/mL；

步骤(2)中，酸性悬浊液中蒙脱土的浓度为0.015～0.025g/mL；

步骤(2)中，所述酸溶液中氢离子的浓度为0.01-0.5mol/L。

3.根据权利要求1所述的黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法，其中，

步骤(2)中，第一离心的速度为4000-5000r/min，时间为5-15min；

步骤(3)中，第二离心的速度为4000-5000r/min，时间为5-15min。

4.根据权利要求1所述的黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法，其中，步骤(3)中，组氨酸的加入量为1-3CEC。

5.根据权利要求1所述的黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法，其中，步骤(5)中，

水洗沉淀物与水的料液比为1g：(10-20)mL；

还包括将冷冻干燥后获得的物质过200目筛。

6.由权利要求1-5中任意一项所述黄曲霉毒素脱毒剂的制备方法制备得到的黄曲霉毒素脱毒剂。

7.权利要求6所述的黄曲霉毒素脱毒剂在脱除/吸附食用油中的黄曲霉毒素中的应用。

8.根据权利要求7所述的黄曲霉毒素脱毒剂在脱除/吸附食用油中的黄曲霉毒素中的应用，其中，该应用包括：将黄曲霉毒素脱毒剂与食用油混合。

9.根据权利要求8所述的黄曲霉毒素脱毒剂在脱除/吸附食用油中的黄曲霉毒素中的应用，其中，混合条件满足如下至少之一：

a、混合的温度为70-110℃；

b、混合的时间为20-40min；

c、相对于浓度为50ppb的黄曲霉毒素，黄曲霉毒素脱毒剂的添加量≥食用油重量的0.15％。