花生組分對(duì)常壓等離子體降解黃曲霉毒素B1的影響

任翠榮，肖軍霞，王世清，姜文利，張 巖，劉 真

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109）

花生組分對(duì)常壓等離子體降解黃曲霉毒素B1的影響

任翠榮，肖軍霞，王世清，姜文利，張 巖，劉 真

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109）

采用常壓等離子體技術(shù)處理黃曲霉毒素B1（AFB1），探究花生中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪酸、白藜蘆醇、VE等組分對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響。結(jié)果表明：純乙腈體系中的AFB1在170 V等離子處理100 s時(shí)的降解率為62．5%，分別加入6%的水分、25%的花生蛋白、4 mg／100 g的白藜蘆醇、40 mg／100 g的VE、脂肪酸（含油酸、亞油酸和棕櫚酸）以及多組分混合物后，AFB1的降解率分別為72．25%、51．6%、60．12%、52．63%、58．3%和51．08%。與純乙腈體系相比，添加水分后，AFB1的降解率升高9．75%，而添加其它組分后，AFB1的降解率都有所降低。因此，利用常壓等離子技術(shù)降解AFB1時(shí)，花生組分對(duì)降解率有不同程度的影響，這對(duì)實(shí)際應(yīng)用有一定的參考價(jià)值。

常壓等離子體；花生組分；黃曲霉毒素B1；降解率

花生是我國(guó)油料中的優(yōu)勢(shì)出口產(chǎn)品，年出口總量居世界第一位，占世界市場(chǎng)份額的35%［1］。花生營(yíng)養(yǎng)豐富，每100 g花生中含水分6 g，蛋白質(zhì)25 g，油酸35 g，亞油酸45 g，棕櫚酸12 g，白藜蘆醇4 mg，VE40 mg［2］。但是，花生出口還存在比較嚴(yán)重的問題，主要是由于花生及其制品的黃曲霉毒素（Aflatoxins，AFT）含量有時(shí)超標(biāo)，AFT含量是關(guān)鍵質(zhì)量安全檢驗(yàn)指標(biāo)，且限量要求越來越嚴(yán)格，我國(guó)規(guī)定花生及制品中黃曲霉毒素B1（Aflatoxin Bl，AFBl）含量不得超過20 μg／kg［3－4］。歐盟規(guī)定花生及制品中AFB1含量不得超過2 μg／kg，AFT總量不得超過4 μg／kg［5］。AFT是由黃曲霉和寄生曲霉所產(chǎn)生的一種次生代謝物，依據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，產(chǎn)生的衍生物有20余種，其中最常見的有AFB1、黃曲霉毒素B2（AflatoxinB2，AFB2）、黃曲霉毒素G1（Aflatoxin Gl，AFG1）、黃曲霉毒素G2（Aflatoxin G2，AFG2）、黃曲霉毒素Ml（Aflatoxin M1，AFM1）五種［6］，其中AFB1毒性最強(qiáng)，被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為一級(jí)致癌物［7－9］。因此，AFB1的降解研究越來越受到關(guān)注。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)AFT的脫除方法進(jìn)行了大量研究，目前降解AFB1的常用方法有物理法、化學(xué)法和生物法［10－11］，但大部分方法存在反應(yīng)機(jī)制可逆、有機(jī)溶劑殘留、工藝復(fù)雜難以推廣等問題，這些都限制了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用［12－13］。本課題組自2007年以來，采用低壓等離子體技術(shù)處理AFB1，取得了初步的成效。張巖等研究發(fā)現(xiàn)，120 W的減壓等離子體處理乙腈中AFB1時(shí)，其降解率達(dá)99．8%［14］，且降解率均隨等離子體處理功率的增大而增加。李玉鵬等利用低壓等離子體技術(shù)有效降解農(nóng)產(chǎn)品中的AFB1，但比純水或純乙腈中的AFB1的降解率低［15］。這說明減壓等離子體對(duì)溶劑體系和農(nóng)產(chǎn)品中的AFB1均具有降解作用。近些年出現(xiàn)的常壓等離子體技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭逐漸勝過了傳統(tǒng)的低壓等離子體技術(shù)，因?yàn)榍罢邿o需使用真空設(shè)備，且能夠處理大面積物件，所以更適合實(shí)際生產(chǎn)線。

本研究采用的常壓等離子體是通過電暈放電、輝光放電、介質(zhì)阻擋放電等產(chǎn)生，其氣體溫度接近或略高于室溫，在不影響熱敏物質(zhì)的基礎(chǔ)上可以高效殺菌［16］。由于其設(shè)備投資少，能夠連續(xù)化生產(chǎn)，又可以節(jié)省資源，環(huán)保無公害，所以大氣壓低溫等離子體在材料表面改性、生物醫(yī)學(xué)、臭氧生成和殺菌消毒等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用［17－19］。但是，等離子體在降解花生AFB1的過程中，花生的各種組分可能會(huì)影響降解過程。本研究利用常壓等離子體降解AFB1，探究花生組分中水分、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸、棕櫚酸等對(duì)AFB1降解率的影響，以期為等離子體處理技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用提供理論支撐。清洗器：德國(guó)艾爾瑪公司。

1．3 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置，由中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所制作，該裝置由氬氣瓶、超凈工作臺(tái)、等離子體發(fā)生器等部分組成，見圖1。

圖1 常壓等離子體裝置圖

1 材料與方法

1．1 材料與試劑

AFB1：美國(guó)Sigma公司；乙腈（色譜純）：德國(guó)默克公司；花生蛋白質(zhì)粉：遼寧虹螺健康食品有限公司；油酸：天津巴斯夫化工有限公司；亞油酸：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；棕櫚酸：天津博迪化工股份有限公司；白藜蘆醇：上海麥克林生化科技有限公司；VE：上海鶴善實(shí)業(yè)有限公司。

1．2 儀器與設(shè)備

常壓等離子體：中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所；0．22 μm針筒式濾膜過濾器：天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；一次性無菌注射器：侯馬市康福萊醫(yī)療器械有限公司；Agilent 1100型HPLC液相色譜儀：美國(guó)Agilent公司；Elmasonic S900H通用型超聲波

1．4 實(shí)驗(yàn)方法

1．4．1 常壓等離子體處理電壓對(duì)不同花生組分中AFB1降解率的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，分別與一定量的水、花生蛋白、油酸、亞油酸、棕櫚酸、白藜蘆醇、VE以及多組分混合物（水、花生蛋白、油酸、亞油酸、棕櫚酸、白藜蘆醇和VE的混合物）混合均勻，控制水分含量為6%、花生蛋白含量為25%、油酸含量為35%、亞油酸含量為45%、棕櫚酸含量為12%、白藜蘆醇含量為4 mg／100 g、VE含量為40 mg／100 g，置于常壓等離子體上進(jìn)行處理，電壓分別設(shè)定為150、155、160、165和170 V，放電時(shí)間為100 s，同時(shí)設(shè)純乙腈體系作為對(duì)照組。

1．4．2 花生組分含量對(duì)AFB1降解率的影響

1．4．2．1 水分含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的水分混合均勻，控制水分含量分別為3%、6%、9%、12%，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．4．2．2 花生蛋白含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的花生蛋白混合均勻，控制花生蛋白含量分別為10%、20%、30%、40%，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．4．2．3 油酸含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的油酸混合均勻，控制油酸含量分別為10%、20%、30%、40%，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．4．2．4 亞油酸含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的亞油酸混合均勻，控制亞油酸含量分別為15%、30%、45%、60%，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．4．2．5 棕櫚酸含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的棕櫚酸混合均勻，控制棕櫚酸含量分別為6%、12%、18%、24%，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．4．2．6 白藜蘆醇含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的白藜蘆醇混合均勻，控制白藜蘆醇含量分別為2、4、6、8 mg／100 g，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．4．2．7 VE含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

用乙腈配制成濃度為10 mg／L的AFB1溶液，取5 mL AFB1溶液與不同含量的VE混合均勻，控制VE含量分別為20、40、60、80 mg／100 g，置于170 V常壓等離子體上處理100 s后，測(cè)定AFB1降解率。

1．5 樣品檢測(cè)器前處理

取2 g未經(jīng)常壓等離子體和經(jīng)過常壓等離子體處理的樣品于離心管中，用適量石油醚分?jǐn)?shù)次溶解，再用10 mL乙腈—水溶液（60∶40，V／V）萃取，4 000 r／min離心5 min，吸取乙腈—水層于第二個(gè)離心管中，將原離心管中樣品再用乙腈—水萃取一次，合并乙腈—水溶液于第二個(gè)離心管中，用20 mL三氯甲烷萃取兩次，合并三氯甲烷，氮吹濃縮至干，分別加入2 mL乙腈溶液溶解，過有機(jī)相濾膜后，用高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。

1．6 AFB1含量的測(cè)試方法

1．6．1 HPLC法的色譜條件

用Agilent液相系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。色譜柱為Waters Symmetry－C18（4．6 mm×250 mm，粒度5 μm）；柱溫為30℃；流動(dòng)相為V（乙腈）∶V（水）＝30∶70；流速為1 mL／min；進(jìn)樣量為20 μL；檢測(cè)器為紫外檢測(cè)器；激發(fā)波長(zhǎng)為365 nm；發(fā)射波長(zhǎng)為440 nm。

1．6．2 AFB1降解率的計(jì)算

AFB1降解率計(jì)算公式為：

1．7 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2．1 常壓等離子體處理電壓對(duì)不同花生組分中AFB1降解率的影響

2．1．1 常壓等離子體處理電壓對(duì)水分、花生蛋白、白藜蘆醇、VE中AFB1降解率的影響

常壓等離子體處理電壓對(duì)水分、花生蛋白、白藜蘆醇、VE中AFB1降解率的影響見圖2。由圖2可知，含有水分的體系中AFB1的降解效果要比純乙腈體系中的好。在170 V、100 s的處理?xiàng)l件下，水體系中AFB1的降解率為72．25%，與純乙腈體系相比，AFB1的降解率增加9．75%，這說明添加水分有利于AFB1的降解。原因可能有兩方面：一是水分與常壓等離子體發(fā)生了相互作用，產(chǎn)生了更多能夠促使AFB1降解的游離基，如氫離子等［20］；二是水分與AFB1結(jié)合，破壞了氫鍵，從而減少分子間的引力，增大分子間的距離，促進(jìn)了等離子體與AFB1發(fā)生作用。

圖2 含有水分、花生蛋白、白藜蘆醇和VE的體系中AFB1的降解曲線

添加花生蛋白后，170 V下進(jìn)行100 s的處理時(shí)，AFB1的降解率為51．6%。含有花生蛋白的體系中AFB1的降解率要比純乙腈體系中的低。這是因?yàn)樵诘入x子體產(chǎn)生的過程中，由于輝光放電，可放出大量紫外線，紫外線可以破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)［21］，即在本實(shí)驗(yàn)條件下，花生蛋白發(fā)生了變性，與常壓等離子體釋放的活性粒子結(jié)合，干擾了活性粒子與AFB1之間的相互作用，使得AFB1的降解率低于純乙腈體系中AFB1的降解率。

添加白藜蘆醇后，在170 V、100 s的處理?xiàng)l件下，AFB1的降解率為60．12%。與純乙腈體系相比，含有白藜蘆醇的體系中AFB1的降解效果較差，但隨著電壓的增加，兩者的降解效果逐漸接近。原因是白藜蘆醇是一種抗氧化劑，可清除常壓等離子體釋放的部分活性粒子，阻礙更多的活性粒子與AFB1結(jié)合，從而抑制了AFB1的降解，但是由于花生中白藜蘆醇的含量很少，隨著處理電壓的增加，噴出的等離子體能量、密度升高，白藜蘆醇與活性粒子的作用變小，即含有白藜蘆醇的乙腈體系與純乙腈體系的降解效果逐漸一致。

添加VE后，170 V下進(jìn)行100 s的處理時(shí)，AFB1的降解率為52．63%。含有VE的乙腈體系中AFB1的降解效果要比純乙腈體系中的差。推測(cè)原因可能為VE具有清除自由基的作用，常壓等離子體釋放的部分帶電粒子被清除，阻礙了AFB1與帶電粒子的結(jié)合。

2．1．2 常壓等離子體處理電壓對(duì)脂肪酸、多組分混合物中AFB1降解率的影響

常壓等離子體處理電壓對(duì)脂肪酸、多組分混合物中AFB1降解率的影響見圖3。由圖3可知，添加亞油酸或添加油酸在同一處理電壓下對(duì)AFB1降解率的影響基本一致，差異不顯著（P＞0．05）。與純乙腈體系相比，含有油酸或亞油酸的乙腈體系中AFB1的降解率都有所下降。原因可能是油酸和亞油酸都屬于不飽和脂肪酸，經(jīng)常壓等離子體處理后，在部分活性粒子的沖擊下，發(fā)生了氧化反應(yīng)，導(dǎo)致活性粒子與AFB1的接觸密度變小。添加棕櫚酸后，AFB1的降解率隨著處理電壓的增大而增加，與純乙腈體系相比，AFB1的降解率減少10%左右，差異顯著（P＜0．05）。原因可能是棕櫚酸為飽和脂肪酸，性質(zhì)較穩(wěn)定，含AFB1的乙腈體系中添加棕櫚酸后，會(huì)導(dǎo)致AFB1與活性粒子的接觸面積減少，從而引起降解率的降低。同時(shí)添加油酸、亞油酸、棕櫚酸三種脂肪酸后，在170 V、100 s的處理?xiàng)l件下，AFB1的降解率為58．3%；隨著處理電壓的增加，AFB1的降解率不斷增大，且其降解曲線與純乙腈體系交叉，交點(diǎn)之前，含有三種混合脂肪酸的體系中AFB1的降解率較高，交點(diǎn)之后，純乙腈體系中AFB1的降解率略高，差異不顯著（P＞0．05）。

圖3 含有脂肪酸、多組分混合物的體系中AFB1的降解曲線

添加多組分混合物后，在170 V下進(jìn)行100 s的處理時(shí)，AFB1的降解率為51．08%。含有多組分混合物的體系中AFB1的降解率要比純乙腈體系中的降解率低，但兩者在150 V時(shí)的降解率幾乎相等。原因可能是處理電壓較低時(shí)，常壓等離子體釋放的帶電粒子較少，很難與復(fù)雜體系中各組分發(fā)生相互作用，只用于AFB1的降解。隨著處理電壓的增大，帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度加快，噴出的等離子體密度升高，活性粒子會(huì)與復(fù)雜的組分發(fā)生各種反應(yīng)，干擾了AFB1與活性粒子的結(jié)合，使得AFB1的降解率減少［22］。劉真等人利用低壓等離子體降解含有蛋白質(zhì)、脂肪酸、VE的復(fù)雜體系中的AFB1時(shí)，在100～300 W的功率下處理4 min，發(fā)現(xiàn)其降解效果比純乙腈體系降解率高，兩者在處理功率為300 W的條件下降解率幾乎相等［23］。與上述報(bào)道相比，本研究中復(fù)雜體系與純乙腈體系中AFB1的降解率不僅沒有隨著處理電壓的增大而接近，差距反而逐漸增大，這可能是由于本實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜體系中還添加了水分、白藜蘆醇等物質(zhì)，這些物質(zhì)在常壓等離子體降解多組分混合物體系中的AFB1時(shí)發(fā)揮了主導(dǎo)作用。

2．2 花生組分含量對(duì)AFB1降解率的影響

2．2．1 水分含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響水分添加量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響見圖4。圖4顯示，水分含量越高，AFB1的降解率越大，降解效果越顯著（P＜0．05）。這表明，水分參與了常壓等離子體降解AFB1的過程，水分含量的增加有利于AFB1降解率的提升，這與Hooshmand H等人用γ射線對(duì)小麥、大豆中AFB1進(jìn)行降解研究時(shí)得到的結(jié)果一致［24］。

圖4 不同水分含量下AFB1的降解率

2．2．2 花生蛋白含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

花生蛋白添加量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響見圖5。圖5顯示，在170 V、100 s的處理?xiàng)l件下，隨著花生蛋白含量的升高，AFB1的降解率逐漸降低。該現(xiàn)象說明花生蛋白對(duì)AFB1的降解具有抑制作用，且花生蛋白的含量越高，抑制作用越明顯。原因可能是花生蛋白的含量越高，使得AFB1接觸到的等離子體能量密度越小，AFB1的降解率就會(huì)降低。結(jié)果表明，花生蛋白含量對(duì)AFB1的降解率有顯著影響。

圖5 不同花生蛋白含量下AFB1的降解率

2．2．3 脂肪酸含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

脂肪酸添加量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響見圖6～圖8。圖6顯示，隨著油酸含量的增加，AFB1的降解率不斷減少，油酸含量對(duì)AFB1的降解率有顯著性影響（P＜0．05）。原因可能是在常壓等離子體處理的電壓一定時(shí)，噴出的等離子體能量一定，隨著油酸含量的增大，更多的等離子能量用于油酸的氧化，只有少部分用于AFB1的降解，導(dǎo)致AFB1的降解率降低。圖7顯示，隨著亞油酸含量的增加，AFB1的降解率不斷減少，亞油酸含量對(duì)AFB1的降解率有顯著性影響（P＜0．05）。由于亞油酸與油酸的性質(zhì)相近，所以推測(cè)原因可能是因?yàn)檩^多的等離子體能量用于亞油酸的氧化，導(dǎo)致AFB1降解率減少。圖8顯示，棕櫚酸含量越高，AFB1的降解率越低。棕櫚酸含量對(duì)AFB1的降解率有顯著影響（P＜0．05），隨著棕櫚酸含量的提高，AFB1與常壓等離子體釋放的帶電粒子之間的相互作用減弱，AFB1的降解受到抑制。

圖6 不同油酸含量下AFB1的降解率

圖7 不同亞油酸含量下AFB1的降解率

圖8 不同棕櫚酸含量下AFB1的降解率

2．2．4 白藜蘆醇含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

白藜蘆醇添加量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響見圖9。圖9顯示，隨著白藜蘆醇添加量的增大，AFB1的降解率逐漸減小，白藜蘆醇的含量顯著影響AFB1的降解率（P＜0．05）。原因可能是白藜蘆醇具有良好的清除自由基的作用，清除能力隨其濃度的增加而升高，即白藜蘆醇含量越高，清除常壓等離子體釋放的帶電粒子的能力越強(qiáng)，AFB1的降解率越低［25］。

圖9 不同白藜蘆醇含量下AFB1的降解率

2．2．5 VE含量對(duì)常壓等離子體降解AFB1的影響

常壓等離子體對(duì)含有VE的體系中的AFB1進(jìn)行降解處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖10。圖10顯示，隨著VE含量的增加，AFB1的降解率逐漸降低（P＜0．05），這說明VE的含量越高，對(duì)AFB1降解的抑制作用越大。

圖10 不同VE含量下AFB1的降解率

3 結(jié)論

本研究考察了花生組分中水分、花生蛋白、花生油脂、白藜蘆醇等對(duì)AFB1降解效果的影響，運(yùn)用高效液相色譜儀分析AFB1的降解率。結(jié)果顯示：純乙腈體系中的AFB1在170 V等離子處理100 s時(shí)的降解率為62．5%，分別加入6%的水分、25%的花生蛋白、4 mg／100 g的白藜蘆醇、40 mg／100 g的VE、脂肪酸后，AFB1的降解率分別為72．25%、51．6%、60．12%、52．63%和58．3%。與純乙腈體系相比，添加水分后，AFB1的降解率升高9．75%，而添加其它組分后，AFB1的降解率都有所降低。加入多組分混合物后，在155～170 V下處理100 s時(shí)，含有多組分混合物的體系中AFB1的降解率要比純乙腈體系中的降解率低，兩者在150 V時(shí)的降解率幾乎相等。因此，花生組分會(huì)對(duì)常壓等離子體降解黃曲霉毒素B1產(chǎn)生影響，這為實(shí)際應(yīng)用提供了參考依據(jù)。

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Effect of peanut components on the degradation of aflatoxin B1treated by atmospheric pressure plasma

REN Cui－rong，XIAO Jun－xia，WANG Shi－qing，JIANG Wen－li，ZHANG Yan，LIU Zhen
（College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao Shandong 266109）

The effect of peanut moisture，protein，fatty acid，resveratrol and vitamin E on the degradation of AFB1treated by atmospheric pressure plasma was explored．The results showed that the degradation rate of AFB1reached to 62．5%in pure acetonitrile system by plasma of 170 V for 100 s．Then after adding 6%water，25%peanut protein，4 mg／100 g resveratrol，40 mg／100 g vitamin E，fatty acid（oleic acid，linoleic acid and palmitic acid）and multicomponent mixtures，the degradation rate of AFB1were 72．25%，51．6%，60．12%，52．63%，58．3%and 51．08%，respectively．Compared with the pure acetonitrile system，the degradation rate of AFB1increased by 9．75%after adding water，while the degradation rates of AFB1decreased after adding other components．Therefore peanut components have effect on the degradation rate of AFB1，and have a guiding role in practical application．

atmospheric pressure plasma；peanut components；aflatoxin B1；degradation rate

S 565．2

A

1007－7561（2017）02－0028－06

2016－08－25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31271963）

任翠榮，1992年出生，女，碩士研究生．

王世清，1961年出生，男，教授．