臭氧處理法對燕麥中鐮刀菌毒素研究降解效果

穆靜，于洋*

錦州醫(yī)科大學（錦州 121000）

我國燕麥種植面積約700萬 hm2。2014年燕麥年總產量達85萬 t左右。一千年前，我國就有種植燕麥的記錄，燕麥作為我國餐桌的糧食作物，不僅為我國人民的營養(yǎng)健康做出重要貢獻，而且隨著糧食精深加工業(yè)的發(fā)展，燕麥也具有一定的經濟價值[1]。近年來我國燕麥真菌毒素污染狀況調查結果顯示我國燕麥受T-2毒素、黃曲霉毒素、嘔吐毒素和曲霉毒素等真菌毒素污染，隨著逐年上升的真菌毒素檢出率和超標率，真菌毒素污染越來越受到重視，成為衡量燕麥質量安全水平的一個重要指標[2]。真菌毒素對人畜健康的損害很大，可分為急性中毒和慢性中毒，還具有致癌、致畸、致突變的潛在危害，而且還與某些地方性疾病的發(fā)生有密切聯系[3-5]。全球性的真菌毒素污染風險，對人畜健康和社會、經濟可持續(xù)發(fā)展均造成極大危害，而鐮刀菌毒素是污染人類食物鏈的重要真菌毒素類型之一。在鐮刀菌毒素導致的食品安全問題日益受到全世界關注的大背景下，發(fā)展具有實際應用價值的降解鐮刀菌毒素的方法對于食品安全控制具有重要意義。

近幾年，對真菌毒素的形成、危害、降解開展大量研究。在研究過程中由于毒素劑量和毒性的不對等關系進而發(fā)現隱蔽型真菌毒素，隱蔽型毒素在動物和人腸道中經消化酶的作用可釋放出DON單體而同樣產生毒性，在谷物類糧食作物中經常發(fā)生隱蔽型真菌毒素污染的情況，因此隱蔽型毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇-3-葡萄糖（D3G）被視為潛在危害物。試驗以嘔吐毒素DON為對比，探討臭氧處理法對隱蔽型毒素D3G 的降解效果，在考慮燕麥營養(yǎng)損失的基礎上，尋求最佳的降解條件，以期對隱蔽型毒素的降解提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

燕麥（產自吉林）。

無水甲醇、鹽酸、氫氧化鈉、蒽酮、碘化鉀（均為分析純）；DON標準品（上海誠竺生物科技有限公司）；D3G標準品（石家莊鼎晨科技有限公司）；高純氧氣。

1.2 試驗儀器與設備

DHG-9073A電熱鼓風干燥箱（上海左樂儀器有限公司）；JIDI-16D離心機（廣州吉迪儀器有限公司）；J5000A電子天平（華瑞科學儀器有限公司）；FL-805Y臭氧發(fā)生器（深圳市飛立電器科技有限公司）；ROSA-M快速檢測儀（美國CHARM）；THZ-92C水浴恒溫振蕩器（上海標隆儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗準備

1.3.1.1 DON、D3G 標準液的配制

分別稱取1 mg DON和D3G標準品，用無水甲醇定容至1 L，在3 ℃條件下密封保存。

1.3.1.2 燕麥中添加 DON、D3G

取2份40 g燕麥，平鋪在玻璃板上，分別取1 mL DON和D3G標準液放入5 mL噴壺中，均勻噴灑于玻璃板上的燕麥，曬干后于玻璃瓶中存放。

1.3.1.3 臭氧制備高純氧通過臭氧發(fā)生器制備臭氧，采用控制氧氣流量的方法控制臭氧的輸送速率。

1.3.1.4 臭氧降解DON、D3G

分別將10 g添加DON、D3G的燕麥置于具塞玻璃瓶內，將具塞玻璃瓶放在振蕩器上，玻璃瓶一孔通入臭氧，另一孔外接尾氣處理瓶，瓶中裝碘化鉀溶液，通入臭氧并開始振蕩，降解時間為20，30，40和50 min，輸送速率為0.4，0.6，0.8，1.0，1.2和1.4 L/min。

1.3.1.5 檢測前準備

分別稱取5 g不同臭氧條件處理后的燕麥，粉碎后置于不同的50 mL離心管中，加入25 mL去離子水，渦旋振蕩20 min，靜置10 min，取1 000 μL上清液于1號離心管中，放入離心機按5 000 r/min離心10 min后，取上清液待測。

1.3.1.6 降解后DON、D3G檢測

分別將快速檢測儀讀數調至DON、D3G檔，取嘔吐毒素快檢試劑條（綠色），將其反面放入孵育器中，膠紙撕開至黑線處，取300 μL待測液，緩慢加入試劑條凹槽中后蓋上膠紙，45 ℃下孵育5 min后，插入讀數儀測定讀數。

1.3.2 臭氧處理前后燕麥品質的測定

1.3.2.1 臭氧處理前后還原糖含量的測定

分別稱取未經臭氧處理的燕麥及經臭氧處理20，30，40和50 min，輸送速率分別為0.4，0.6，0.8，1.0，1.2和1.4 L/min的燕麥，各5 g，碾碎成粉狀，將其溶于45 mL超純水中，于50 ℃水浴鍋，每隔5～10 min振蕩1次，60 min后取出進行離心（3 000 r/min，15 min），取上清液，用DNS法測定還原糖含量。

1.3.2.2 臭氧處理前后總糖含量的測定

分別稱取未經臭氧處理的燕麥及經臭氧處理20，30，40和50 min，輸送速率分別為0.4，0.6，0.8，1.0，1.2和1.4 L/min的燕麥，各5 g，將其溶于75 mL超純水中，加入200 mL配好的6 mol/L的鹽酸溶液，在油浴鍋加熱30 min，放置室溫后加入NaOH溶液中和至中性，超純水定容至500 mL，在轉速3 000 r/min條件下離心15 min，離心后取上清液，用DNS法測定總糖含量。

1.3.2.3 臭氧處理后燕麥粉溶解度和膨脹度的測定

稱取未經臭氧處理的燕麥，經臭氧處理20，30，40和50 min，輸送速率分別為0.4，0.6，0.8，1.0，1.2和1.4 L/min的燕麥各5 g，碾碎后，各加入250 mL超純水，在50 ℃下充分攪拌30 min，按3 000 r/min速度離心20 min，將上清液置于蒸發(fā)器中105 ℃烘干，稱得水溶淀粉質量A，計算其溶解度，由離心管中膨脹淀粉質量P計算膨脹度。按式（1）和（2）計算得出溶解度（S）和膨脹度（B）。

式中：W為淀粉樣品質量，g；A為上清液烘干至恒重后的殘留物質量，g；P為沉淀物質量，g。

2 結果與分析

2.1 臭氧處理燕麥中DON、D3G的降解效果

圖1為燕麥粉在經過不同時間、不同速率的臭氧處理后DON的降解效果。時間不變，燕麥粉中DON的降解率隨著臭氧輸送率增加而增大，臭氧輸送速率一定，隨著時間增大，燕麥粉中的DON降解率變化不明顯。在臭氧速率從0升到0.4 L/min時，DON降解最快，在臭氧輸送率達到1.2 L/min時，DON降解率最大為45.76%，在20 min、速率0.4 L/min時降解率最低為28.41%。臭氧輸送速率在0～0.4 L/min范圍內，處理時間50 min時，DON降解率變化最大。臭氧處理時間對DON降解率的影響不明顯，可能臭氧輸送速率大于0.4 L/min后，臭氧處理燕麥中DON的能力接近飽和，所以降解率變化幅度較小。

圖1 臭氧含量對燕麥中DON降解率的影響

圖2為燕麥粉經過不同時間、不同臭氧輸送率處理后D3G的降解情況。D3G降解率在臭氧輸送速率0～0.4 L/min范圍內變化最大，處理時間對D3G降解率的影響不明顯，輸送速率大于0.4 L/min，降解率增加速度減緩并趨于穩(wěn)定。由此可以看出，臭氧輸送率在0～0.4 L/min的范圍內，臭氧含量對D3G降解率有顯著影響，隨著臭氧含量增加，D3G降解率明顯增大，在臭氧含量達到飽和后，降解率增長緩慢。

圖2 臭氧含量對燕麥中D3G降解率的影響

2.2 臭氧處理對燕麥中還原糖含量的影響

圖3為時間20，30，40和50 min，臭氧輸送速率0.4，0.6，0.8，1.0，1.2和1.4 L/min條件下，臭氧處理對燕麥中還原糖含量的影響。經過臭氧處理后燕麥中還原糖含量逐漸增大，輸送速率大于0.6 L/min，臭氧含量對燕麥中還原糖含量的影響很大，隨著臭氧量的增加，燕麥中還原糖含量也明顯增加。原因可能是臭氧本身具有強氧化性，能使燕麥中長鏈淀粉氧化分解為小的片段，產生還原糖。

圖3 臭氧含量對燕麥中還原糖含量的影響

2.3 臭氧處理對燕麥中總糖含量影響

圖4為不同臭氧處理條件對燕麥中總糖含量的影響。臭氧輸送速率在0～0.6 L/min的范圍內，燕麥中總糖含量降低得最快，臭氧輸送速率大于0.6 L/min，臭氧含量的增加對燕麥中總糖含量的影響不大。原因可能是臭氧有很強的氧化性，能使燕麥淀粉中的一些C—C、C—O化學鍵發(fā)生斷裂，產生一些糖類、醛類等，使總糖含量降低，某些糖類發(fā)生氧化生成非糖物質，進而使燕麥中總糖含量降低。

圖4 臭氧含量對燕麥中總糖含量的影響

2.4 臭氧處理對燕麥粉溶解度的影響

圖5為不同條件的臭氧處理對燕麥粉溶解度的影響。由圖5可以看出，隨著臭氧輸送速率增加，燕麥粉溶解度也增大，輸送速率大于0.4 L/min，溶解率顯著增大，說明臭氧含量對燕麥粉溶解度有很大影響，可能是臭氧處理可以使燕麥分子鏈斷裂，產生大量的短鏈，短鏈的鏈端有一定的親水基團，容易與水分子結合，從而導致溶解度增大。

圖5 臭氧含量對燕麥粉溶解度的影響

2.5 臭氧處理對燕麥粉膨脹度的影響

圖6為不同條件的臭氧處理對燕麥粉膨脹度的影響。燕麥粉膨脹度隨著臭氧含量增加而增大，相對臭氧濃度來說處理時間對燕麥粉膨脹度的影響不大，膨脹度的大小與淀粉性質有關，可能是臭氧的強氧化性能使燕麥的淀粉結構發(fā)生變化，進而影響直鏈淀粉、直鏈淀粉的含量，使燕麥粉的膨脹度發(fā)生變化。

圖6 臭氧含量對燕麥粉膨脹度的影響

3 結論

相比較處理時間而言，臭氧含量對燕麥中DON降解率影響較大，隨著臭氧輸送速率增大，DON降解率增大，輸送速率大于0.4 L/min后DON降解率變化不明顯。

隨著臭氧輸送速率的增大，燕麥中D3G的降解率增大，臭氧達到飽和后，D3G降解率不再隨著臭氧含量的增加而增大，處理時間對降解率的影響不顯著。

臭氧輸送速率大于0.4 L/min后，隨著臭氧輸送速率增大，燕麥中還原糖含量顯著增高，總糖含量下降。

燕麥粉的溶解度和膨脹度隨著臭氧輸送速率增大而增高，臭氧含量對燕麥粉膨脹度和溶解度的影響顯著。

綜上所述，此次試驗對臭氧在降解燕麥中DON及其隱蔽毒素D3G的應用中提供了更廣泛的理論依據，對燕麥產品的食品安全控制具有重要意義。