臭氧降解小麥中嘔吐毒素的工藝優(yōu)化

李心悅 嚴(yán)雷雷 萬(wàn)忠民 張崇彬

摘要：通過(guò)單因素分析臭氧質(zhì)量濃度和臭氧處理時(shí)間、小麥水分含量對(duì)臭氧處理降解小麥中嘔吐毒素的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化臭氧降解小麥中嘔吐毒素的工藝參數(shù)。結(jié)果表明：嘔吐毒素含量隨著臭氧質(zhì)量濃度、臭氧處理時(shí)間和小麥水分含量的增加均顯著降低（P<0.05）。臭氧降解小麥中嘔吐毒素含量的最佳條件為臭氧質(zhì)量濃度100 mg/L、臭氧處理時(shí)間60 min、小麥水分含量12.5%。該處理?xiàng)l件下，小麥中嘔吐毒素的降解率為56.33%。

關(guān)鍵詞：臭氧；嘔吐毒素；小麥；降解率

中圖分類號(hào)：TS210 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220416

Optimization of Ozone Degradation Process for Vomiting Toxin in Wheat

Li Xinyue， Yan Leilei， Wan Zhongmin， Zhang Chongbin

（School of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics/ Jiangsu Modern Grain Circulation and Security Collaborative Innovation Center， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： The effects of ozone concentration， ozone treatment time and wheat moisture content on the degradation of vomit toxin in wheat were analyzed by single factor， and the process parameters of ozone degradation of vomit toxin in wheat were optimized by orthogonal test. The results showed that the content of vomit toxin decreased significantly with the increasing of ozone concentration， ozone treatment time and moisture content of wheat （P < 0.05）. The optimum conditions for ozone degradation of emetic toxin content in wheat was ozone concentration of 100 mg/L， ozone treatment time of 60 min and wheat moisture content of 12.5%. Under in this treatment condition， the degradation rate of vomiting toxin in wheat was 56.33%. Key words： ozone， DON， wheat， degradation rate

嘔吐毒素（DON），學(xué)名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，是禾谷鐮刀菌代謝反應(yīng)產(chǎn)生的一種具有毒性的化合物，因豬中毒嘔吐而得名。世界上許多地區(qū)的農(nóng)作物都被檢測(cè)出嘔吐毒素，其存在較為廣泛。DON不僅降低糧食的品質(zhì)、造成農(nóng)產(chǎn)品加工營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損耗，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)隨著DON 含量增大，小麥的容重、硬度指數(shù)、千粒重均呈下降趨勢(shì)，不完善粒的含量呈上升趨勢(shì)[1]。而且當(dāng)人和動(dòng)物食用了被污染的小麥，會(huì)出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉、神經(jīng)紊亂等毒性效應(yīng)[2-3]。DON在普通的加工生產(chǎn)過(guò)程中難被破壞、其耐熱、耐酸和耐藏力強(qiáng)，病麥經(jīng)長(zhǎng)達(dá)4年的貯藏后DON毒性仍不消失，且能在人畜體內(nèi)蓄積，具有細(xì)胞毒性、遺傳毒性和免疫毒性，嚴(yán)重?fù)p害人畜健康[4-5]。目前用于DON的降解方法主要包括：物理法、化學(xué)法和生物法，但是存在能耗高、安全性低和破壞谷物營(yíng)養(yǎng)特性等缺點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足糧食生產(chǎn)與加工的需要[6]。因此不僅需要從源頭對(duì)DON進(jìn)行防控，還需要對(duì)已經(jīng)污染了DON的糧食進(jìn)行脫毒化處理 [7]。對(duì)于安全、高效的DON降解方法的研究，一直是糧食領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。

臭氧（O3）具有非常強(qiáng)的氧化性，可以對(duì)真菌毒素結(jié)構(gòu)中的雙鍵進(jìn)行破壞，生成毒性較低的物質(zhì)，且臭氧會(huì)自動(dòng)分解生成清潔無(wú)污染的氧氣，不會(huì)在食物中留下任何殘留物[8-9]。臭氧對(duì)有機(jī)分子的破壞一般有兩種方式：直接氧化、間接氧化。直接氧化是有機(jī)分子被臭氧分子直接破壞；間接氧化是由臭氧分子進(jìn)入水中與水結(jié)合反應(yīng)生成的羥基基團(tuán)來(lái)破壞有機(jī)分子[10]。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于臭氧降解DON的研究進(jìn)展，大致可以分為3個(gè)層面：臭氧處理糧食對(duì)于DON的降解率，糧食經(jīng)過(guò)臭氧處理后自身品質(zhì)的改變，經(jīng)臭氧處理后對(duì)于糧食的安全性評(píng)估。臭氧可以導(dǎo)致食物或飼料感官屬性的改變、顏色損失、脂質(zhì)氧化、酚化合物和維生素的降解[11]；可以通過(guò)提高小麥粉的白度和減少黃度來(lái)潛在地改善小麥粉的品質(zhì)[12]。Violleau等[13]研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的臭氧處理會(huì)使小麥粉的延展性減小、韌性增大，但臭氧濃度過(guò)高或時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)引起蛋白質(zhì)聚合/解聚合之間的競(jìng)爭(zhēng)。目前臭氧已用于控制花生、小麥、玉米和面粉等產(chǎn)品中的不同霉菌毒素[14]。隨著其他真菌毒素的臭氧降解方法研究日益增多，臭氧降解DON也受到越來(lái)越多的關(guān)注和研究[15-16]。本研究采用臭氧降解法來(lái)降解污染小麥中的嘔吐毒素，研究臭氧處理對(duì)嘔吐毒素的降解效果，優(yōu)化臭氧降解小麥中嘔吐毒素的參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑1.1.1 材料

受嘔吐毒素污染小麥：產(chǎn)地江蘇南京。

1.1.2 試劑

甲醇（色譜純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；聚乙二醇（average Mn 8000）、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇標(biāo)準(zhǔn)品：上海麥克林生化科技有限公司；氯化鉀（分析純）、氯化鈉（分析純）：上海源葉生物科技有限公司；無(wú)水磷酸氫二鈉（分析純）、鹽酸（分析純）：南京化學(xué)試劑有限公司；嘔吐毒素-免疫親和柱：北京博爾西科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SB25-12DTDN型超聲波清洗機(jī)：寧波新芝生物科技有限公司；JM-B30001型電子天平：余姚市紀(jì)銘稱重校驗(yàn)設(shè)備有限公司；WH-2型微型漩渦混合儀：上海滬西分析儀器廠有限公司；YG100型臭氧發(fā)生器：北京山美水美環(huán)保高科技有限公司；TG16WS型高速離心機(jī)：長(zhǎng)沙湘智離心機(jī)儀器有限公司；GM-0.5B型隔膜真空泵：天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；Agilent 1100 Series型高效液相色譜儀：美國(guó)安捷倫公司；Ideal-2000型臭氧在線檢測(cè)儀：淄博愛(ài)迪爾測(cè)控技術(shù)有限公司；一次性使用無(wú)菌注射器 5 mL：常州悅康醫(yī)療器材有限公司；PHS-3C型pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；200～1 000 μL Top Pette型手動(dòng)可調(diào)式移液器：大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器（北京）有限公司；FW80型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：天津市泰斯特儀器有限公司；101-3AS型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 小麥處理

（1） 水分調(diào)節(jié)：挑出雜質(zhì)后取1 000 g的小麥樣品，用干燥箱（60 ℃）干燥2 h，降低小麥水分含量。通過(guò)水分速測(cè)儀測(cè)定小麥水分含量，利用水分調(diào)節(jié)公式計(jì)算所需加水量，通過(guò)潤(rùn)麥增加至指定含水量，分別是10.0%、12.5%、15.0%、17.5%。

（2） 臭氧處理：將上述不同水分含量的小麥，各取100 g置于玻璃反應(yīng)器中。反應(yīng)器的底部鋪滿了玻璃珠，目的是使臭氧氣體可以均勻分布。玻璃珠上部是待處理的小麥，兩者之間由鋼絲網(wǎng)隔開(kāi)。臭氧質(zhì)量濃度為：0、25、50、75、100 mg/L，處理時(shí)間為：0、20、40、60、80 min。經(jīng)處理的樣品在4 ℃條件下儲(chǔ)藏，待測(cè)。試驗(yàn)裝置如圖1所示。

1.3.2 單因素試驗(yàn)方案

（1） 臭氧質(zhì)量濃度：設(shè)置臭氧流速為2 L/min，準(zhǔn)備4份水分含量為12.5%的樣品各10 g，調(diào)節(jié)臭氧質(zhì)量濃度分別為25、50、75、100 mg/L，每個(gè)樣品處理60 min。

（2） 臭氧處理時(shí)間：設(shè)置臭氧流速為2 L/min，準(zhǔn)備4份水分含量為12.5%的樣品各10 g，用質(zhì)量濃度為75 mg/L的臭氧分別處理20、40、60、80 min。

（3） 小麥水分含量：設(shè)置臭氧流速為2 L/min，準(zhǔn)備4份樣品各10 g，將樣品水分含量分別調(diào)至10.0%、12.5%、15.0%、17.5%，不同水分含量的樣品，用質(zhì)量濃度為75 mg/L的臭氧處理60 min。

1.3.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表（見(jiàn)表1），根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化臭氧降解小麥中嘔吐毒素的工藝參數(shù)。

1.3.4 嘔吐毒素測(cè)定

（1） 樣品預(yù)處理：將10 g經(jīng)臭氧處理的受嘔吐毒素污染的小麥用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎，注意不要磨成粉末?？瞻自囼?yàn)組為10 g未被臭氧處理的小麥。稱取2.50 g的樣品粉末放至規(guī)格為50 mL的離心管中，稱取0.50 g聚乙二醇加入管中，加30 mL水混合均勻，放入超聲清洗器超聲30 min，離心（5 000×g，15 min），取出上清液保存。

（2） 凈化：把免疫親和柱連接到玻璃注射器，用注射器精確吸取預(yù)處理好的樣品上清液2.0 mL。將注射器固定在空氣壓力泵上，設(shè)置壓力、流速，使注射器中的溶液（1滴/s）滴入免疫親和柱中，再?gòu)拿庖哂H和柱中排出，直到溶液完全排出，空氣進(jìn)到免疫親和柱中，排出廢液。先用注射器吸入5.0 mL PBS緩沖液，使其以1滴/s的速度滴入免疫親和柱中，再?gòu)拿庖哂H和柱中流出，一直到溶液全部流出，空氣進(jìn)到免疫親和柱中，排出廢液。再用注射器吸入5.0 mL水，重復(fù)上述步驟，抽干免疫親和柱。

（3） 洗脫：移液槍準(zhǔn)確加入1.0 mL的色譜甲醇溶液于免疫親和柱中，使其以1滴/s的速度滴出，洗脫毒素，收集至一次性塑料試管中。滴出的洗脫液置于微型旋渦混合儀工作臺(tái)混合1 min，然后采用0.22 μm的濾膜過(guò)濾，注入精量瓶中，待高效液相色譜測(cè)定。

（4） 高效液相色譜條件：色譜柱為C18柱（5 μm，150 mm×4.6 mm）；流動(dòng)相為甲醇—水（20∶80）；流速0.8 mL/min；柱溫35 ℃；進(jìn)樣量50 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)218 nm。

（5） 嘔吐毒素標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：用甲醇—水（20∶80）對(duì)嘔吐毒素標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行稀釋，配制成 0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)系列，將其進(jìn)行HPLC測(cè)定，橫坐標(biāo)為嘔吐毒素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度、縱坐標(biāo)為峰面積，繪制嘔吐毒素標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出線性回歸方程。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，測(cè)定的數(shù)據(jù)通過(guò)Excel 2010處理，并用SPSS 20進(jìn)行顯著性（P<0.05）分析。

參 考 文 獻(xiàn)

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