臭氧降解稻谷中不同黃曲霉毒素B1初始含量效果研究

丁愛鳳,包月紅,周建新,黃永軍,吳萌萌

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210023)

臭氧降解稻谷中不同黃曲霉毒素B1初始含量效果研究

丁愛鳳,包月紅,周建新*,黃永軍,吳萌萌

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210023)

針對黃曲霉毒素B1(AFTB1)污染造成的食用安全性問題,研究了稻谷儲藏過程中AFTB1含量隨時(shí)間和黃曲霉量的變化規(guī)律以及臭氧降解率與稻谷中AFTB1初始含量的關(guān)系。結(jié)果表明:30 ℃時(shí),16.0%水分的稻谷AFTB1含量(X)與儲藏時(shí)間(T)呈極顯著的拋物線型關(guān)系,回歸方程為X=3.958T2-30.523T+45.049(R2=0.945,p<0.01),與黃曲霉量(M)呈正線性關(guān)系,回歸方程為X=3.031E-005M+12.311(R2=0.955,p<0.01)。隨著稻谷中AFTB1的初始含量增加,臭氧處理后的毒素降解率呈先上升后下降,降解率最大達(dá)到88.1%,在給定條件下,可將含68.42 μg/kg AFTB1的稻谷降解到國家限量標(biāo)準(zhǔn)(10 μg/kg)。

臭氧,稻谷,儲藏時(shí)間,黃曲霉量,黃曲霉毒素B1,降解率

稻谷是我國南方主要的食物來源和儲備糧品種,而在南方夏收時(shí)高溫、高濕的氣候下,高水分稻谷往往因不能及時(shí)干燥處理而導(dǎo)致霉變[1],并產(chǎn)生以黃曲霉毒素為代表的真菌毒素。黃曲霉毒素有多種衍生物,其中以B1毒性最強(qiáng),與人類肝癌的發(fā)生有關(guān)系[2],給人們的身體健康帶來巨大的傷害與經(jīng)濟(jì)損失[3]。因此糧食中黃曲霉毒素脫毒技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。黃曲霉毒素的脫毒方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法,但大部分方法存在著處理時(shí)間長、成本高、脫毒效率低、損害品質(zhì)和實(shí)踐應(yīng)用受到限制等問題,高效、安全、經(jīng)濟(jì)的方法很少[4]。臭氧氧化能力強(qiáng),易分解為氧氣,對環(huán)境和基質(zhì)幾乎不造成危害,因此,被廣泛應(yīng)用于糧食和果蔬的滅菌、殺蟲和保鮮[5-9]。1997年,Mckenzie等[10]報(bào)道臭氧氣體能降解伏馬毒素、赭曲霉毒素、黃曲霉毒素等標(biāo)準(zhǔn)品,隨后國內(nèi)外利用臭氧降解真菌毒素的研究主要集中在降解糧食、果蔬黃曲霉毒素和赭曲霉毒素研究上[11-15],結(jié)果均表明臭氧對黃曲霉毒素及其他毒素均具有良好的降解效果。Luo等[16-19]闡明了臭氧解毒作用的機(jī)理是臭氧與AFBT1末端呋喃環(huán)的雙鍵發(fā)生了共軛加成反應(yīng),形成產(chǎn)物的毒性大幅度降低,因此臭氧降解糧食、食品中黃曲霉毒素具有良好的應(yīng)用前景。

本研究在臭氧處理稻谷降解黃曲霉毒素B1的工藝條件優(yōu)化[20]的基礎(chǔ)上,首次研究了高水分稻谷模擬儲藏過程中黃曲霉毒素B1形成規(guī)律和臭氧降解稻谷中不同AFTB1初始含量的效果,為臭氧降解AFTB1污染的稻谷提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

晚粳稻谷 2012年產(chǎn),江蘇省南京市石埠寨糧庫,2013年5～6月進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)。無水乙醇、95%乙醇(分析純)、乙腈、甲醇(色譜純) 南京丁貝生物科技有限公司;AFTB1標(biāo)準(zhǔn)品 Sigma-Aldrich公司。

臭氧脫毒專用裝置 南京金仁環(huán)保科技有限公司,熏蒸箱工作室尺寸為360 mm×350 mm×500 mm,可控臭氧濃度:50～100 ppm,箱內(nèi)裝有可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形桶(200 mm×150 mm),桶側(cè)面均勻分布網(wǎng)孔,待脫毒的樣品放置在圓桶內(nèi),按照設(shè)定條件進(jìn)行操作;Agilent-1260型高效液相色譜儀 美國Agilent公司;HM11104型光化學(xué)衍生器、AFTB1型免疫親和柱 北京華安麥科生物技術(shù)有限公司;KH5200型超聲波清洗機(jī) 昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司;GNP-9160型隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司;FW80型高速萬能粉碎機(jī) 天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 稻谷中AFTB1含量隨儲藏時(shí)間的變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn) 稻谷平鋪在超級工作臺臺面,計(jì)算水量,用噴霧器噴水,經(jīng)常翻動(dòng),3 d后測定水分為16.0%,將此稻谷10 kg裝入布袋,封口后,放入30 ℃培養(yǎng)箱,模擬儲藏3周,每2 d取樣,測定其AFTB1含量,每隔4 d的樣品還需要測定霉菌菌量、菌相及百分比。

1.2.2 臭氧降解稻谷中不同黃曲霉毒素B1初始含量效果 將1.2.1模擬儲藏每隔4 d的樣品,其黃曲霉毒素B1初始含量不同,分別進(jìn)行臭氧處理:濃度95 mL/m3,時(shí)間25 min,稻谷量1000 g[20],處理前后分別測定AFTB1含量,計(jì)算毒素降解率。

1.2.3 指標(biāo)測定方法 AFTB1測定參照文獻(xiàn)[20]。霉菌菌量測定:GB 4789.15-2010,通過菌落和菌體形態(tài)進(jìn)行菌種鑒定[21],并計(jì)算黃曲霉量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,并采用Excel系統(tǒng)和SPSS分析軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻谷中AFTB1含量與儲藏時(shí)間相關(guān)性

稻谷中AFTB1含量隨儲藏時(shí)間變化情況如圖1所示,從圖中可看出,稻谷在剛開始儲藏的2 d沒有產(chǎn)生AFTB1,第4 d時(shí),有少量毒素生成,毒素含量為2.41 μg/kg,至12 d時(shí),稻谷中AFTB1緩慢增加,含量為13.17 μg/kg,超出國家規(guī)定的限量標(biāo)準(zhǔn)(10 μg/kg)。第14 d開始,AFTB1含量開始加速增加,到第20 d時(shí),毒素含量已經(jīng)達(dá)到202.41 μg/kg,遠(yuǎn)高于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。儲藏時(shí)間對AFTB1含量進(jìn)行方差分析的結(jié)果如表1所示,經(jīng)過F檢驗(yàn),儲藏時(shí)間的顯著性p<0.01,表明不同時(shí)間AFTB1含量存在極顯著差異。對稻谷AFTB1含量(X)與儲藏時(shí)間(T)進(jìn)行回歸分析,擬合結(jié)果為X=3.958T2-30.523T+45.049(R2=0.945,p<0.01),說明AFTB1含量與儲藏時(shí)間呈極顯著的拋物線型關(guān)系,相關(guān)性良好。

圖1 稻谷AFTB1含量隨儲藏時(shí)間的變化Fig.1 Content change of AFTB1 in paddy with storage time

項(xiàng)目平方和df均方FSig.組間143129.2631014312.92650316.5590.000組內(nèi)6.258220.284總數(shù)143135.52232

2.2 稻谷中AFTB1含量與黃曲霉量的相關(guān)性

在我國,稻谷中AFTB1的產(chǎn)生菌為黃曲霉[4],對稻谷中霉菌量和種類分析表明,初始稻谷中霉菌的種類比較多,除黃曲霉(占58%)外,還有交鏈孢霉(23%)、產(chǎn)黃青霉(14%)等,霉菌菌量3.4×103CFU/g,第12 d時(shí),從感官判斷,稻谷處于早期霉變階段,霉菌量達(dá)到5.4×104CFU/g,黃曲霉成為絕對優(yōu)勢菌(占92%),此前AFTB1生成緩慢,之后,由于黃曲霉菌大量繁殖,代謝活動(dòng)進(jìn)入旺盛時(shí)期,次級代謝產(chǎn)物大量積累,導(dǎo)致AFTB1含量迅速上升,20 d時(shí)霉菌量達(dá)到6.4×106CFU/g,黃曲霉成為唯一的霉菌(占100%),稻谷出現(xiàn)典型的中后期霉變特征。黃曲霉量隨儲藏時(shí)間的變化如圖2所示,通過儲藏時(shí)間對稻谷中黃曲霉量的單因素方差分析,稻谷中黃曲霉量與儲藏時(shí)間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)(表2)。通過SPSS軟件分析,稻谷中AFTB1含量與黃曲霉量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)。對稻谷中AFTB1含量(X)與黃曲霉量(M)進(jìn)行回歸方程分析,其結(jié)果為:X=3.031E-005W+12.311(R2=0.955,F=338.661,p<0.01),說明稻谷中AFTB1含量與黃曲霉量呈線性關(guān)系。

圖2 稻谷中黃曲霉量隨儲藏時(shí)間的變化Fig.2 Count change of Aspergillus flavus in paddy with storage time

2.3 稻谷中AFTB1初始含量與臭氧處理降解率的關(guān)系

分別測定模擬儲藏稻谷臭氧處理前后AFTB1含量,稻谷中AFTB1初始含量與臭氧處理降解率如圖3所示。從圖3中可得,針對不同AFTB1初始含量的稻谷,臭氧對其降解率先上升后逐漸趨于平穩(wěn),降解率達(dá)到最大88.11%。模擬儲藏16 d時(shí),稻谷AFTB1含量達(dá)到68.42 μg/kg時(shí),臭氧處理后為8.13 μg/kg,能將AFTB1降解到國家限量標(biāo)準(zhǔn)以下。

表2 儲藏時(shí)間對稻谷中黃曲霉量的單因素方差分析

圖3 臭氧處理前后稻谷中AFTB1含量及降解率Fig.3 Contents and degradation rate of AFTB1 in paddy before and after of ozone treatment

3 結(jié)論

30 ℃時(shí),16.0%水分的稻谷AFTB1含量(X)與儲藏時(shí)間(t)呈極顯著的拋物線型關(guān)系,回歸方程為X=3.958T2-30.523T+45.049(R2=0.945,p<0.01),與黃曲霉量(M)呈正線性關(guān)系,回歸方程為X=3.031E-005M+12.311(R2=0.955,p<0.01)。隨著稻谷中AFTB1的初始含量增加,臭氧處理后的毒素降解率呈先上升后下降,降解率最大達(dá)到88.1%,在給定條件下,可將含68.42 μg/kg AFTB1的稻谷降解到國家限量標(biāo)準(zhǔn)(10 μg/kg)。

[1]周建新,鞠興榮,孫肖東,等. 不同儲藏條件下稻谷霉菌區(qū)系演替的研究[J].中國糧油學(xué)報(bào),2008,23(5):133-136.

[2]李群偉,王紹萍,鮑文生. 真菌毒素與人類疾病的研究進(jìn)展與展望[J]. 中國地方病防治雜志,2001,16(1):24-25.

[3]王彥波,許梓榮,汪以真. 飼料中的霉菌毒素[J].飼料博覽,2002(8):26-28.

[4]宮春波,姜連芳,張永翠,等.黃曲霉毒素在食品中的危害及去除方法[J].食品研究與開發(fā),2004,25(1):120-123.

[5]耿玉秋,農(nóng)紹莊,伊霞,等.臭氧對脫水蔬菜殺菌效果的影響[J].保鮮與加工,2006,7(5):40-42.

[6]施國偉,謝昌其,黃志宏.臭氧儲糧滅菌殺蟲技術(shù)研究[J].糧食儲藏,2004,33(4):20-22.

[7]付曉記,祝水蘭,林勇敢,等.糧油原料貯藏前臭氧預(yù)殺蟲滅菌技術(shù)研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),2013,9(11):76-78.

[8]畢乃亮,韓堯堂.臭氧用于葡萄貯藏的實(shí)驗(yàn)研究[J].落葉果樹,1990,25(3):4-6.

[9]Mendez F.,Maier D. E.,Mason L. J.,et al. Penetration of ozone into columns of stored grains and effects on chemical composition and processing performance[J]. Journal of Stored Products Research,2003,39(1):33-44.

[10]Mckenzie K S,Sarr A B,Mayura K,et al. Oxidative degradation and detoxification of mycotoxins using a novel source of ozone[J]. Food and Chemical Toxicology,1997,35(8):807-820.

[11]Prudente A,King J. Efficacy and safety evaluation of ozonation to degrade aflatoxin in corn[J]. Journal of Food Science,2002,67(8):2866-2872.

[12]Inan F,Pala M,Doymaz I. Use of ozone in detoxification of aflatoxin B1in red pepper[J]. Journal of Stored Products Research,2007,43(4):425-429.

[13]鄧捷,陳文潔,郭柏雪,等.臭氧降解玉米中赭曲霉毒素A的效果及對玉米脂肪酸的影響[J].食品科學(xué),2011,32(21):12-16.

[14]羅建偉,李榮濤,陳蘭,等.臭氧去除糧食中黃曲霉毒素B1的方法研究[J].糧食儲藏,2003,32(4):29-33.

[15]Zorlugen B,Kiroglu Z F,Ztekin S,et al. The influence of gaseous ozone and ozonated water on microbial flora and degradation of aflatoxin B1in dried figs[J]. Food and Chemical Toxicology,2008,46(12):3593-3597.

[16]Luo X H,Wang R,Wang L,et al. Effect of ozone treatment on aflatoxin B1 and safety evaluation of ozonized corn[J]. Food Control,2014(37):171-177.

[17]Luo X H,Wang R,Wang L,et al. Structure elucidation and toxicity analyses of the degradation products of aflatoxin B1 by aqueous ozone[J]. Food Control,2013(31):331-336.

[18]Zorlugenc B,Zorlugenc F K,Oztekin S,et al. The influence of gaseous ozone and ozonated water on microbial flora and degradation of aflatoxin B1 in dried figs[J]. Food and Chemical Toxicology,2008,(46):3593-3597.

[19]Kim J G,Yousef A E,Khadre M A. Ozone and its current and future application in the food industry[J]. Advances in Food and Nutrition Research,2003,45:167-218.

[20]周建新,吳萌萌,包月紅,等. 臭氧處理稻谷降解黃曲霉毒素B1的工藝條件優(yōu)化[J]. 糧食儲藏,2014,43(4):17-21.

Study on effects of ozone detoxification on different initial content of AFTB1in paddy

DING Ai-feng,BAO Yue-hong,ZHOU Jian-xin*,HUANG Yong-jun,WU Meng-meng

(College of Food Science and Engineering/Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety/Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing,Nanjing University of Finance and Economics,Nanjing 210023,China)

For food safety problems caused by aflatoxin B1(AFTB1)pollution the paddy,the change lows of content of AFTB1with the time and amount ofAspergillusflavusand the relationship between the initial content of AFTB1and degradation rate by ozone were investigated in storage of paddy. The results showed the content of AFTB1(X)was significantly parabolic relationship with storage time(T)and positive linear relationship with counts ofAspergillusflavus(M)in 16.0% moisture content of paddy at 30 ℃,and the regression equations were X=3.958T2-30.523T+45.049(R2=0.945,p<0.01)and X=3.031E-005M+12.311(R2=0.955,p<0.01),respectively. The detoxification rates of AFTB1rose in the first stage,and then decreased with the increase of the initial content of AFTB1in paddy. The maximum degradation rate of AFTB1was 88.1%,and the paddy with AFTB1of 68.42 μg/kg was reduced to the national limited standard(10 μg/kg)at given conditions.

ozone;paddy;storage time;counts ofAspergillusflavus;AFTB1;degradation rate

2015-04-09

丁愛鳳(1972-),女,本科,講師,研究方向:糧食儲藏與加工,E-mail:dingafp@126.com。

*通訊作者:周建新(1964-),男,本科,教授,研究方向:糧食儲藏與加工,E-mail:zhoujx1964@163.com。

國家科技支撐項(xiàng)目(2013BAD17B01-3);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目。

TS210.1

A

1002-0306(2015)23-0072-03

10.13386/j.issn1002-0306.2015.23.006