臭氧去除粮食中黄曲霉毒素B_1的方法研究.pdf

分别在木制和白铁皮制的熏蒸柜中用臭氧处理黄曲霉毒素 B1污染过的粮食,臭氧发生器通过气管与熏蒸柜相连,臭氧处理浓度 20 50ppm,处理时间 1 9 小时。粮食中的黄曲霉毒素 B1采用免疫亲和柱法进行检测。研究结果表明,臭氧能有效地去除粮食中的黄曲霉毒素 B1。用臭氧连续或间断处理低水分(15%以下)粮 9 小时,粮食中污染的黄曲霉毒素 B1去除率可达 90%以上;同一粮种,低水分粮食的去毒效果比高水分粮好;不同的粮种去毒效果有差异,对稻谷效果最好,其次是小麦和玉米;粮食中污染的黄曲霉毒素 B1在臭氧处理的最初1 2 小时去除速度最快,毒素含量可下降 80%以上。对于低水分(15%以下)粮,如果黄曲霉毒素 B1含量在 100ppb 以内,经 20 50ppm 的臭氧处理 9 小时后,其黄曲霉毒素 B1含量就可降至 5ppb 以下。研究结果表明,臭氧处理法可以发展成为一种具有实际应用前景的去除粮食中污染的黄曲霉毒素 B1的有效方法。关键词臭氧 黄曲霉毒素 粮食真菌毒素是由分布在各级食物链中不同种属的真菌产生的有毒代谢物,可广泛地污染人类食源和牲畜饲料。真菌毒素是天然化学污染物,有些甚至是迄今为止人类已知的毒性最强的毒素种类。目前,人们已经确定了由 350 多种真菌产生的大约300 多种真菌毒素。对农业生产和人畜健康影响最大的几种真菌毒素包括黄曲霉毒素、T-2 毒素、呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素、伏马毒素和展青霉素等。人类食品和牲畜饲料中污染的黄曲霉毒素对人类和牲畜的健康产生严重的威胁。自然界中黄曲霉毒素有 B1、B2、G1和 G2四种异构体,其中黄曲霉毒素B1毒性最强,可引起人类和动物的肝脏病变和致癌。黄曲霉毒素 B1的化学性质和物理性质很稳定,对热、酸、碱和其它化学物质具有相当的稳定性。虽然人类曾研究出一些黄曲霉毒素 B1的去除方法,但由于黄曲霉毒素 B1稳定的理化性质和粮食的商品特性,至今还没有一种方法可用于大规模的生产实践。臭氧是由氧气经高压电弧电离产生的氧气同素体,具有极强的氧化还原性,可同许多化学物质发生反应,迅速降解包括黄曲霉毒素 B1在内的真菌毒素和杀灭许多微生物,同时它可以在 20 50 分钟内还原成氧气,故臭氧还被誉为环保绿色因子,对环境几乎不造成危害。因此,臭氧熏蒸处理是介于物理和化学氧化双重作用的去毒方法,具有发展成为一种可实际应用于去除粮食中污染的黄曲霉毒素 B1方法的潜在性。本项研究验证了臭氧去除粮食中污染的黄曲霉毒素 B1的效果,但要完善和发展成为一种成熟的方法还需要做进一步的工作。1 材料1.1 室内实验1.1.1供试粮食 选择稻谷、小麦和玉米为实验用粮样,粮样水分均在 11%17%之间,粮样中黄曲霉毒素 B1原始含量为 70 180ppb。每次实验粮样质量为 3 5kg。1.1.2臭氧 臭氧发生器由陕西生产,臭氧熏蒸柜用木板和塑料自制(图 1)。臭氧浓度控制在 20 50ppm,处理时间为每次 1 9 小时。1.1.3实验温度 室温,12 20。29第 32 卷臭氧去除粮食中黄曲霉毒素 B1的方法研究图 1 室内实验臭氧熏蒸柜示意图1.1.4 黄曲霉毒素 B1检测方法 VICAM AflaTest 高效液相色谱法。1.2扩大实验1.2.1 供试粮样 选择水分为 12.91%的稻谷为实验粮样,每次实验称取 700kg。粮样中黄曲霉毒素 B1原始含量为 19ppb。1.2.2 臭氧臭氧发生器由陕西生产,臭氧熏蒸柜用白铁 皮和 塑料 管自 制(图 2)。臭 氧浓 度 为20ppm,处理时间为每次 1 小时。图 2 扩大实验臭氧熏蒸柜示意图1.2.3 实验温度室温,12 20。1.2.4黄曲霉毒素 B1检测方法 VICAM AflaTest 高效液相色谱法。2 实验方法2.1臭氧熏蒸处理方法2.1.1 室内实验称取 3 5kg 被黄曲霉毒素 B1污染过的粮样,分装于铝制样筛盒中(每个样筛盒装样500g),再将其置于熏蒸柜的熏蒸室,关闭柜门,用塑料粘胶带密封熏蒸柜。开启臭氧发生器,使臭氧循环通过,5分钟后,用气体检测管测定臭氧浓度,待熏蒸柜中臭氧浓度达到规定值时,记录时间。达到预计的熏蒸时间后,关闭臭氧发生器,打开熏蒸柜,随机从每个样筛盒中采取总共 100 200g 粮样。混合粮样,立即用VICAM 免疫亲和柱检测法测定粮样中的黄曲霉毒素 B1的含量。关闭和密封熏蒸柜,继续实验,直到实现设计的技术要求和技术参数。2.1.2 扩大实验称取 70kg 被黄曲霉毒素 B1污染过的稻谷,将其散装置于熏蒸柜中的筛隔板上,用粘胶带将熏蒸柜密封。开启臭氧发生器,让臭氧在粮堆中循环,开机 15分钟后用气体检测管测定熏蒸柜中通过粮堆后气体中的臭氧浓度,待达到指定的浓度后,开始记录时间。熏蒸处理 1 小时后,关闭臭氧发生器,随机从 5 个取样孔扦取粮堆上、中、下三层总共 1kg 稻谷样,混合扦取的稻谷样,立即采用VICAM 免疫亲和柱检测法测定稻谷样中的黄曲霉毒素 B1的含量。密封熏蒸柜,继续实验,直到实现预定的实验要求和技术参数。2.2 粮食中黄曲霉毒素 B1的测定方法2.2.1抽提 将预检粮样粉碎后称重 50g,于高速混合机中加入定量的甲醇水溶液和无碘食盐,高速混合 1 分钟,用快速折叠滤纸过滤,收集抽提液。2.2.2稀释和过滤用定量熏蒸水稀释抽提液,经精细玻璃纤维滤纸过滤,收集滤液。2.2.3亲和层析 将滤液按 1 2 滴/s 的速度通过免疫亲和柱,用蒸馏水洗涤亲和柱 2 次,最后再用色谱级甲醇洗脱亲和柱,洗脱液用 1 个小玻璃管收集。2.2.4黄曲霉毒素 B1的测量 将洗脱液注入高效液相色谱仪中,测量粮样中的黄曲霉毒素 B1的含量。3 结果与讨论3.1 结果室内实验共进行 7 次,扩大实验进行 1 次。实验结果见表 1 表 8。3.2 讨论实验结果表明,臭氧可有效地降解粮食中的黄曲霉毒素 B1,臭氧熏蒸处理方法可以发展成为一种用于生产实践的去除粮食中黄曲霉毒素 B1的有效方法。3.2.1 臭氧可有效地去除低水分(15%以下)粮食中的黄曲霉毒素 B1,连续性或间断性地用臭氧处理含黄曲霉毒素 B1的粮食 9 小时,粮食中污染的毒素含量迅速降低,其去毒率可达 90%以上。从实验统计数据可以看出,除水分较高的粮样外,其它实验结果都达到了 90%以上的去毒率。3.2.2粮食水分对粮食中黄曲霉毒素 B1的去毒效果有较大影响。对于同一粮种,低水分粮的去毒效果比高水分粮好。例如,水分为 12.51%的玉米在用 40 50ppm 的臭氧处理了 180 分钟后,黄曲霉毒素 B1含量下降了 84.4%,而同等条件下水分为16.9%的玉米其毒素含量仅降低了 30.8%。30粮食储藏2003(4)表 120 30ppm 臭氧浓度处理高水分粮去毒室内实验处理次数每次处理时间(min)玉米AFB1含量(ppb)去毒率(%)小麦AFB1含量(ppb)去毒率(%)稻谷AFB1含量(ppb)去毒率(%)00760120014001602961.84959.22780.12602468.44860.02185.03602468.44066.71887.14602468.44066.71787.95602271.13670.01787.96602172.43075.01390.77601876.32380.8993.68601580.21686.7596.4960988.21091.72.198.510 120593.4496.71.698.9注:表中玉米水分为 15.12%,小麦 15.89%,稻谷 15.55%,表 2 同。表 240 50ppm 臭氧浓度处理高水分粮去毒室内实验处理次数每次处理时间(min)玉米AFB1含量(ppb)去毒率(%)小麦AFB1含量(ppb)去毒率(%)稻谷AFB1含量(ppb)去毒率(%)00970110012001604850.524063.642678.332604058.763865.462182.503603662.873568.181984.174603069.073072.731686.675602871.133072.731785.836602574.232775.461488.337602178.352379.091290.008601683.512180.911091.679601186.661586.365.495.5010 120792.804.595.902.797.80表 3处理时间不同的高水分粮去毒实验处理次数每次处理时间(min)玉米AFB1含量(ppb)去毒率(%)小麦AFB1含量(ppb)去毒率(%)稻谷AFB1含量(ppb)去毒率(%)0097013001600160925.25160.12981.921807126.84168.52683.833002.797.21390.02.198.741201.998.04.996.21.199.3注:臭氧浓度为 40 50ppm;玉米水分 15.12%,小麦 15.89%,稻谷15.55%。表 4不同水分的玉米去毒室内实验处理次数每次处理时间(min)玉米(水分:16.93%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)玉米(水分:12.51%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)00910160011806330.82884.421806034.12186.931801583.51193.24180990.14.297.4注:臭氧浓度为 40 50ppm。表 5不同水分的稻谷去毒室内实验处理次数每次处理时间(min)稻谷(水分:16.03%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)稻谷(水分:11.91%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)0099099015402574.74.995.05注:臭氧浓度为 40 50ppm。表 6不同水分的小麦去毒室内实验处理次数每次处理时间(min)小麦(水分:17.03%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)小麦(水分:13.91%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)0018001400136010044.43475.721805072.0596.431202188.34.197.1注:臭氧浓度为 40 50ppm。表 7低水分粮的去毒室内实验处理次数每次处理时间(min)玉米(水分:12.51%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)小麦(水分:13.89%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)稻谷(水分:11.91%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)0026035032011208.666.921362.864.087.5021205.280.001071.713.389.6931203.486.926.481.713.190.3141802.590.382.991.711.695.00注:臭氧浓度为 40 50ppm。表 8低水分稻谷的去毒扩大实验处理次数每次处理时间(min)稻谷(水分:12.91%)AFB1含量(ppb)去毒率(%)001901607.958.422607.361.163605.073.684604.178.425602.487.376601.990.00注:臭氧浓度为 15 20ppm。3.2.3粮食品种对臭氧去除黄曲霉毒素 B1的效果有一定影响。臭氧对稻谷去毒效果最好,其次是小麦和玉米。如表 2 所示,在相同的实验条件下,用40 50ppm 的臭氧处理 3 个粮种的含黄曲霉毒素B1的粮样 120 分钟,对稻谷的去毒率为 82.5%,小麦为 65.46%,玉米为 58.76%。3.2.4 用 20 30ppm 或 40 50ppm 的臭氧处理低水分粮食,在第 1 个小时,粮食中污染的黄曲霉毒素B1含量下降最快,其后则呈缓慢下降。如表 2 所示,31第 32 卷臭氧去除粮食中黄曲霉毒素 B1的方法研究在前 60分钟,稻谷中的黄曲霉毒素B1含量就降低了80.1%,而 540 分钟后去毒率为 98.5%,仅增加了18.4%。因此,使用臭氧去除粮食中的黄曲霉毒素B1,处理前的 1 2小时去毒速度最快和最重要。3.2.5 根据实验结果,可以认为,对于低水分(15%以下)粮,如果黄曲霉毒素 B1含量在 100ppb 以内,经 20 50ppm 浓度的臭氧处理 9 个小时后,其黄曲霉毒素 B1含量就可降至 5ppb 以下。4 结论总而言之,臭氧能有效地去除粮食中污染的黄曲霉毒素 B1。对于低水分粮食(15%以下),用 20 50ppm 浓度的臭氧处理 9 个小时,其污染的黄曲霉毒素 B1含量可降低 90%以上;对黄曲霉毒素 B1在100ppb 以内含量的低水分粮,经臭氧处理 9 小时后其污染的毒素量就会降至 5ppb 以下;粮食水分对臭氧的去毒效果有较大的影响,粮食水分越低,去毒效果越好;粮食品种不同,去毒效果也不一样,臭氧对稻谷的去毒效果最好,小麦和玉米次之;臭氧处理污染有黄曲霉毒素 B1的粮食,处理的前 1 2 小时去毒效果最好,去毒速度最快。因此,臭氧处理这种具有物理和化学氧化双重作用的去毒方法,可以发展成为一种具有应用前景的去除粮食中污染的黄曲霉毒素 B1的有效方法。参考文献1Ciegler,A.et al.Microbial Toxins Vo1.VI p57 672Yin,L.et al.J.A.O.A.C.54:102 1053Goldblatt,L.A.Aflatoxin p359 3914Mann,Godfrey.E.et al.J.A.C.S.47:173(1970)5Brekke,O.L.et al:Appliecl and Environmental Microbiolo-gy 34:34 37(1977)6Lee,L.S.et al.J.A.O.C.57:626 631(1974)7 Detroy,R.W.,et al.,inMicrobial Toxins,AcademicPress,New.York and London(Ed.By Ciegler,A.,et al.),Vol.6,3 178,19718Moreau,C.,Moisissures Tosiques dans IAlimentation,Masson et Cie,Editeurs,Paris,71 164,1974 Goldblatt,L.A.,J.Amer.Oil Chem.Soc.,48,605(1971)9Prevot,A.,Rev Fr Corps Gras,21,219(1974)10Drevot,A.,C.T.,et al.,J.Amer.Oil.Chem.Soc.,45,93(1968)Gardner,H.K.,Jr.et al.,J.Amer.Oil Chem.Soc.,48,70(1971)11Ueno,Y.et al:Japan J.Exp.Med.41:507(1971)12MckKenzie,K.S.et al Food and Chemical Toxicology 35,807 820(1997)13 McKenzie,K.S.et al Poultry Science 77,1094-1102.(1998)14Lemke,S.L.et al J.Toxicology and Environmental Healty56,283 295(1999)15Ottinger,S.E.et al J.Toxicology Environmental Health 57(8),565-8316Hitchens,G.D.et al Proceedings of the Fourth PrincessChulabhornInternational ScienceCongress,Bangkok,Thailand(1999)17Greenwalt,C.G.et al Life Support and Biosphere Science7,243 249(2000)18McKenzie,K.S.et al.The Toxicologist 15(1),215.(1995)19McKenzie,K.S.et al.The Toxicologist 30(1),213(199620McKenzie,K.S.et al.The Toxicologist 36(1),40(1997)21McKenzie,K.S.et al.Poultry Science Suppl.(12)(1997)22Ottinger,S.E.et al.The Toxicologist(42)(1-S),31(1998)23Lemke,S.L,et al.The Toxicologist(42)(1-S),290(1998)24McKenzie.K.Set al.National Corn Growers Association,St.Louis,Mo(1998)(收稿日期:20030325)RESEARCH ON O3TO DEGRADE AFB1IN CEREALSLuo Jianwei Li Rongtao Chen LanWu Junli(Chengdu Grain Storage Research Institute,State Administration Grain Reserves610031)Xie Gang(Sichuan University 610065)Cereal samples contaminated AFB1were treated with ozone in a wooden cabinet and a tinplate cabinet re-32粮食储藏2003(4)谷物化学与品质分析仪器法快速检测储粮霉菌的可靠性研究蔡静平黄淑霞张晓云刘淑君郭雷王海平(郑州工程学院河南450052)摘要 本研究利用微生物快速检测仪测定微生物的酶活性,快速检测粮食的微生物数量变化,监测储粮品质。结果表明,用该方法检测一个粮食样品的微生物含量只需 30 分钟;用检测仪和平板菌落计数法分别检测灰绿曲霉、黄曲霉等危害储粮品质的霉菌数量,两种检测方法的测定结果相关系数 R2值最低为 0.9796,这表明两种方法间有很好的线性相关性;同样的用两种方法监测小麦在模拟储藏过程中的微生物活动状况,其检测相关系数达 0.995,属显著相关。关键词粮食储藏 防霉微生物检测 在适宜的环境条件下,储粮中的微生物迅速生长繁殖,导致粮食变质;即使在良好的储藏条件下,微生物也有可能缓慢生长,使粮食的品质、色泽、风味等发生变化,导致粮食的食用品质、加工工艺品质下降,甚至丧失。据估计,全世界每年仅粮食霉变造成的损失就达总产量的 3%以上。而且有些霉菌还能产生毒素,严重影响粮食消费者的健康。因此霉菌的活动对粮食储藏的安全及人类的健康构成了巨大的威胁。多年来,人们研究和利用各种物理学和化学的方法控制储粮中微生物的发展,如干燥、低温、气调及添加防霉剂等。但这些方法要有效和经济地应用,必须依赖于对粮食霉菌存在和发展状况的准确了解,否则便可能错过应用的时机而影响使用效果,或可能在不必要的条件下盲目应用防霉措施而导致经济的损失及对粮食品质的不良影响。现有检测粮食中微生物状况的方法很多。传统的平板菌落计数法准确、有效,但要求操作者必须受过严格的微生物学检测培训,有相应的微生物学分离、培养的设施,另外,从检测开始到获得结果需要5 天以上的时间,因此这种方法难以有效推广,也难以及时监测粮食中微生物的发展状况。近年来,有人利用免疫学的手段,通过检测霉菌特异性细胞物质,如霉菌的细胞壁多糖等,研究快速检测食品中霉菌含量的方法,目前,对许多食品危害关键性的霉菌类群快速检测已经达到了商业化应用的水平;但由于该方法不能分辨菌体是否具有生命力,因此,不适用于监测粮食储藏过程中霉菌的发展状况。本文利用最新研制的霉菌快速检测装置检测粮食储藏中微生物数量的变化,其基本的原理是当霉菌等微生物在储藏的粮食中活动时,随着微生物数量的增加,酶的活性将升高,利用新研制的检测仪检测储藏粮食样品中酶活性的变化,即可快速检测和判断出粮食中微生物活动的状况,从而确保粮食的储藏安全。本研究结果表明,仪器检测的结果与储藏粮食中实际的微生物数量变化具有很强的线性相关性。spectively.Ozone resource is from a set of ozone generator jointed to the cabinets through tubes.Samples weretreated with ozone at 20 50ppm.AFB1in cereals were analyzed with VACAM mycotoxins test system.The re-sults indicate that ozone can degrade AFB1in cereals efficaciously.The lower cereals moisture,the more AFB1re-duces.To low moisture cereals(under 15%),the degraded rate of AFB1is over 90%by using ozone gas for 9hours continuously or intermittently.If AFB1content in cereals is below 100ppb,ozone is at 20 50ppm for 9hours,AFB1can be reduced to below 5ppb.Different varieties of cereals are different degraded rate of AFB1;it isthe most effective in rice.AFB1is degraded rapidly in the first 1 2 hours.AFB1content is reduced over 80%in2 hours.The more studies will be done for applying ozone into degrading AFB1of cereal in practice.Keywords:ozone,AFB1,grain33第 32 卷仪器法快速检测储粮霉菌的可靠性研究