利用等离子体活化水润麦消降谷物中呕吐毒素的方法与流程

1.本发明涉及一种利用等离子体活化水与传统润麦工艺相结合的消降谷物中呕吐毒素的方法。


背景技术：

2.呕吐毒素，又名脱氧雪腐镰刀菌烯醇，是一种由镰刀菌产生的b型单端孢霉烯族毒素，是谷物及谷物制品中最常见的真菌毒素之一，也是世界范围内饲料及饲料原料中被检出的主要污染物之一。由于农业种植模式和气候条件，我国小麦赤霉病和镰刀菌毒素污染现象较为普遍，而呕吐毒素是我国小麦中检出率最高的霉菌毒素。
3.呕吐毒素会引起食欲下降和呕吐反应，影响肠道屏障功能，同时具有肝肾毒性、免疫毒性、生殖遗传毒性和神经毒性，对人和动物健康造成严重威胁。
4.呕吐毒素具有较强的热稳定性和化学稳定性，通常的食品加工处理操作(例如：高温杀菌、烘烤、挤压、烘烤、油炸等)难以破坏其分子结构。目前发展起来的用于呕吐毒素消降的方法主要包括化学修饰、高温高压处理、紫外或辐照处理，微生物降解或酶解等，但这些方法或多或少存在不符合食品安全管理条例、设备昂贵、对食品品质影响较大、可能引入新的危害物等问题。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供一种利用等离子体活化水与传统润麦工艺相结合的消降谷物中呕吐毒素的方法，该方法具有简单可行、安全无毒、无污染残留、不改变谷物品质等优点。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种利用等离子体活化水润麦消降谷物中呕吐毒素的方法，所述方法为：
8.利用等离子体发生器制备等离子体活化水，用等离子体活化水对呕吐毒素污染谷物进行润麦处理，得到消降呕吐毒素的谷物；
9.所述等离子体活化水由等离子体发生器作用纯水后，液体放电生成；所述等离子体活化水的制备电压为20～50kv，处理时间为2～10min，等离子体发生器的电极材料为钢；
10.所述等离子体活化水润麦的目标水分含量为16％，润麦时间为24h；
11.所述谷物例如：小麦、大麦或玉米等；
12.所述呕吐毒素例如：脱氧雪腐镰刀菌烯醇、3-乙酞脱氧雪腐镰刀菌烯醇、15-乙酞脱氧雪腐镰刀菌烯醇、雪腐镰刀菌烯醇等单端抱霉烯族毒素。
13.本发明还得到了等离子体活化水消降呕吐毒素可能的降解产物，如图3所示。等离子体活化水处理后的呕吐毒素可能的降解产物的毒性可能降低。
14.本发明的有益效果在于：
15.1、本发明提供一种利用等离子体活化水润麦消降小麦等谷物呕吐毒素的方法，具有操作简单可行、处理成本低，等离子体活化水安全无毒、无污染残留，不会对人体造成任何伤害等优点。
16.2、润麦是小麦制粉工艺中一个重要的环节，其目的是调节小麦水分含量使其达到最佳制粉状态。本发明采用等离子体活化水替代传统润麦工艺用水，在不改变现有加工流程的情况下有效实现了谷物中呕吐毒素污染的消降，小麦籽粒中呕吐毒素的消降率达到58％以上。同时显著降低了小麦中的微生物数量，且该处理对小麦的外观、水分含量、蛋白质含量等主要品质指标主要品质参数并无显著影响。
附图说明
17.图1：本发明采用的等离子体发生器示意图。
18.图2：等离子体活化水处理对小麦微观结构的影响；纯水处理(a1)和等离子体活化水处理(a2)的小麦籽粒横截面；纯水处理(b1)和等离子体活化水处理(b2)的小麦分离淀粉。
19.图3：呕吐毒素5种主要降解产物的母离子(a)，呕吐毒素降解产物的化学结构式(b)。
具体实施方式
20.下面通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围并不仅限于此。
21.实施例1
22.将1ml纯水置于等离子体发生器的石英盘中，设置等离子体的电压为20-50kv，处理时间为2-10min，得到等离子体活化水。
23.实施例2
24.准备材料：呕吐毒素污染小麦籽粒，按照实施例1制备的电压为50kv、处理时间为10min的等离子体活化水与纯水(对照)。
25.实验步骤：称取3组霉变小麦籽粒，每组3个重复，每个重复5g，都均匀地放置在相同的密闭容器中，在密闭容器中喷洒溶液控制小麦籽粒的目标水分(16％)。润麦加水量按以下公式计算：
[0026][0027]
其中，v(ml)表示润麦加水量，x0(％)表示小麦原始水分含量，x1(％)表示小麦所要达到的水分含量，m(g)表示样品质量。
[0028]
3组小麦样品分别进行处理为：未处理、纯水润麦处理、以实施例1制得的等离子体活化水润麦处理，润麦后的小麦在25℃下静置24h，每8h振荡一次，测定小麦籽粒中呕吐毒素的含量，其结果见表1。
[0029]
表1等离子体活化水对小麦籽粒的呕吐毒素消降效果
[0030]
处理未处理纯水等离子体活化水呕吐毒素含量(μg/kg)1635.40
±
79.541474.87
±
25.78674.10
±
50.52
[0031]
由表1可知，未处理的小麦籽粒，其呕吐毒素的含量为1635.40
±
79.54μg/kg，而经过纯水润麦处理的小麦籽粒中呕吐毒素含量为1474.87
±
25.78μg/kg，毒素含量略有减少，效果不显著。经过等离子体电压50kv、处理10min得到的等离子体活化水处理的小麦籽粒中呕吐毒素含量为674.10
±
50.52μg/kg，毒素含量显著减少，说明等离子体活化水对呕吐毒
素有一定的消降效果。
[0032]
实施例3
[0033]
对呕吐毒素污染小麦籽粒与制备等离子体活化水的电压和处理时间进行呕吐毒素的消降效果检测。
[0034]
准备材料：呕吐毒素污染小麦籽粒、按照上述实施例1制备的处理时间为8min，电压分别20、30、40、50kv的离子体活化水、按照上述实施例1制备的电压为50kv，处理时间分别2、4、6、8、10min的离子体活化水。
[0035]
实验步骤：
[0036]
(1)将呕吐毒素污染小麦籽粒分成4组，每组3个重复，每个重复5g，分别装进相同的自封袋中，然后按照实施例2中的润麦加水量公式计算活化水添加量，向每组分别添加实施例1制备的处理时间为8min，电压分别20、30、40、50kv的离子体活化水，在25℃下静置24h，其结果见下表2。
[0037]
表2不同电压制备的等离子体活化水对小麦籽粒呕吐毒素的消降效果
[0038]
电压(kv)20304050呕吐毒素降解率(％)8.67
±
0.8818.85
±
3.3329.38
±
4.7050.56
±
9.68
[0039]
由表2可知，制备等离子体活化水的电压在20-50kv的范围内，呕吐毒素的降解率随着电压的增大而增大，因而得到电压为50kv时制备的等离子体活化水对小麦籽粒中呕吐毒素的消降效果最佳，达到50.56
±
9.68％。
[0040]
(2)将呕吐毒素污染小麦籽粒分成5组，每组3个重复，每个重复5g，分别装进相同的自封袋中，然后按照实施例2中的润麦加水量公式计算活化水添加量，向每组分别添加实施例1制备的电压为50kv，处理时间分别2、4、6、8、10min的离子体活化水，在25℃下静置24h，其结果见下表3。
[0041]
表3不同处理时间制备的等离子体活化水对小麦籽粒呕吐毒素的消降效果
[0042]
处理时间(min)246810呕吐毒素降解率(％)15.09
±
0.9236.40
±
2.3442.49
±
1.8650.15
±
4.1258.78
±
3.09
[0043]
由表3可知，制备等离子体活化水的处理时间在2-10min的范围内，呕吐毒素的降解率随着处理时间的延长而增大，因而得到处理时间为10min时制备的等离子体活化水对小麦籽粒中呕吐毒素的消降效果最佳，达到58.78
±
3.09％。
[0044]
实施例4
[0045]
对呕吐毒素污染小麦籽粒与制备等离子体活化水的电压和处理时间进行霉菌的消杀效果检测。
[0046]
准备材料：呕吐毒素污染小麦籽粒、按照上述实施例1制备的处理时间为8min，电压分别20、30、40、50kv的离子体活化水、按照上述实施例1制备的电压为50kv，处理时间分别2、4、6、8、10min的离子体活化水。
[0047]
(1)将呕吐毒素污染小麦籽粒分成4组，每组3个重复，每个重复5g，分别装进相同的自封袋中，然后按照实施例2中的润麦加水量公式计算活化水添加量，向每组分别添加实施例1制备的处理时间为8min，电压分别20、30、40、50kv的离子体活化水，在25℃下静置24h，进行霉菌总数的测定，其结果见下表4。
[0048]
表4不同电压制备的等离子体活化水对小麦籽粒中霉菌的消杀效果
[0049]
电压(kv)020304050霉菌数量(cfu/g)335
±
87193
±
6155
±
8323
±
187
±2[0050]
由表4可知，制备等离子体活化水的电压在20-50kv的范围内，小麦中霉菌总数随着电压的增大而减小，因而得到电压为50kv时制备的等离子体活化水对小麦籽粒中霉菌的消杀效果最佳，霉菌减少至7cfu/g。
[0051]
(2)将呕吐毒素污染小麦籽粒分成5组，每组3个重复，每个重复5g，分别装进相同的自封袋中，然后按照实施例2中的润麦加水量公式计算活化水添加量，向每组分别添加实施例1制备的电压为50kv，处理时间分别2、4、6、8、10min的离子体活化水，在25℃下静置24h，进行霉菌总数的测定，其结果见下表5。
[0052]
表5不同处理时间制备的等离子体活化水对小麦籽粒中霉菌的消杀效果
[0053]
处理时间(min)0246810霉菌数量(cfu/g)335
±
8733
±
222
±
97
±
27
±
23
±2[0054]
由表5可知，制备等离子体活化水的处理时间在2-10min的范围内，小麦中霉菌总数随着电压的增大而减小，因而得到等离子体处理10min时制备的等离子体活化水对小麦籽粒中霉菌的消杀效果最佳，霉菌减少至3cfu/g。
[0055]
实施例5
[0056]
等离子体活化水处理前后小麦基本组分、白度、粉质特性、微观结构的测定。
[0057]
准备材料：呕吐毒素污染小麦籽粒、按照上述实施例1制备的电压为50kv，处理时间为10min的等离子体活化水。
[0058]
(1)将呕吐毒素污染小麦籽粒分成2组，每组3个重复，每个重复5g，分别装进相同的自封袋中，然后按照实施例2中的润麦加水量公式计算活化水添加量，向每组分别添加纯水和实施例1制备的电压为50kv，处理时间为10min的离子体活化水，在25℃下静置24h，进行小麦面粉基本组分、白度、粉质特性、微观结构的测定，其结果见下表6、表7和图2。
[0059]
表6等离子体活化水处理对小麦面粉基本组分和白度的影响
[0060]
处理水分含量(％)粗蛋白含量(％)湿面筋含量(％)白度纯水15.40
±
0.2012.52
±
0.3031.35
±
0.1577.65
±
0.25等离子体活化水15.55
±
0.0513.01
±
0.5731.30
±
0.4076.65
±
0.05
[0061]
由表6可知，等离子体活化水处理后，小麦面粉中的水分含量、粗蛋白含量、湿面筋含量和白度无显著变化，表明等离子体活化水处理没有对小麦面粉的基本组分和白度产生显著影响。
[0062]
表7等离子体活化水处理对小麦面粉粉质特性的影响
[0063][0064]
由表7可知，等离子体活化水处理后，小麦面粉中的吸水率、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质曲线质量指数无显著变化，表明等离子体活化水处理没有对小麦面粉的粉质特性产生显著影响。
[0065]
由图2可知，纯水和等离子体活化水处理后，小麦籽粒的横截面都具有紧密、坚硬、高度有序的结构。等离子体活化水处理后的小麦分离淀粉形态没有发生明显变化，说明等离子体活化水处理没有改变小麦淀粉的微观结构。
[0066]
实施例6
[0067]
等离子体活化水处理后，呕吐毒素降解产物分析。
[0068]
准备材料：呕吐毒素标准品、按照上述实施例1制备的电压为50kv，处理时间为6min的等离子体活化水。
[0069]
实验步骤：将0.8ml上述实施例1制备的电压为50kv，处理时间为6min的等离子体活化水与40μg预先氮气吹干的呕吐毒素标准品混合均匀，在25℃下静置24h，通过agilent 1200lc-6210tof ms进行分析。
[0070]
由图3可知，lc/tof-ms分析得到5个分子式，推断出10种可能的降解产物。有研究证明，c
12
和c
13
处的环氧基是呕吐毒素的毒性中心，c3位的羟基和c9与c
10
之间的不饱和键也与呕吐毒素的毒性有关。图3中10种推导产物的结构中，这些与呕吐毒素的毒性相关的基团都被不同程度地破坏，说明等离子体活化水处理后的呕吐毒素的降解产物毒性有很大可能性降低了。