臭氧降解小麥中嘔吐毒素的工藝優化

李心悅 嚴雷雷 萬忠民 張崇彬

摘要：通過單因素分析臭氧質量濃度和臭氧處理時間、小麥水分含量對臭氧處理降解小麥中嘔吐毒素的影響，并通過正交試驗優化臭氧降解小麥中嘔吐毒素的工藝參數。結果表明：嘔吐毒素含量隨著臭氧質量濃度、臭氧處理時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量濃度100 mg/L、臭氧處理時間60 min、小麥水分含量12.5%。該處理條件下，小麥中嘔吐毒素的降解率為56.33%。

關鍵詞：臭氧；嘔吐毒素；小麥；降解率

中圖分類號：TS210 文獻標識碼：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），學名脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，是禾谷鐮刀菌代謝反應產生的一種具有毒性的化合物，因豬中毒嘔吐而得名。世界上許多地區的農作物都被檢測出嘔吐毒素，其存在較為廣泛。DON不僅降低糧食的品質、造成農產品加工營養價值損耗，產生經濟損失。同時隨著DON 含量增大，小麥的容重、硬度指數、千粒重均呈下降趨勢，不完善粒的含量呈上升趨勢[1]。而且當人和動物食用了被污染的小麥，會出現惡心、嘔吐、腹瀉、神經紊亂等毒性效應[2-3]。DON在普通的加工生產過程中難被破壞、其耐熱、耐酸和耐藏力強，病麥經長達4年的貯藏后DON毒性仍不消失，且能在人畜體內蓄積，具有細胞毒性、遺傳毒性和免疫毒性，嚴重損害人畜健康[4-5]。目前用于DON的降解方法主要包括：物理法、化學法和生物法，但是存在能耗高、安全性低和破壞谷物營養特性等缺點，遠遠不能滿足糧食生產與加工的需要[6]。因此不僅需要從源頭對DON進行防控，還需要對已經污染了DON的糧食進行脫毒化處理 [7]。對于安全、高效的DON降解方法的研究，一直是糧食領域的重要研究內容。

臭氧（O3）具有非常強的氧化性，可以對真菌毒素結構中的雙鍵進行破壞，生成毒性較低的物質，且臭氧會自動分解生成清潔無污染的氧氣，不會在食物中留下任何殘留物[8-9]。臭氧對有機分子的破壞一般有兩種方式：直接氧化、間接氧化。直接氧化是有機分子被臭氧分子直接破壞；間接氧化是由臭氧分子進入水中與水結合反應生成的羥基基團來破壞有機分子[10]。

國內外關于臭氧降解DON的研究進展，大致可以分為3個層面：臭氧處理糧食對于DON的降解率，糧食經過臭氧處理后自身品質的改變，經臭氧處理后對于糧食的安全性評估。臭氧可以導致食物或飼料感官屬性的改變、顏色損失、脂質氧化、酚化合物和維生素的降解[11]；可以通過提高小麥粉的白度和減少黃度來潛在地改善小麥粉的品質[12]。Violleau等[13]研究發現，適宜濃度的臭氧處理會使小麥粉的延展性減小、韌性增大，但臭氧濃度過高或時間太長會引起蛋白質聚合/解聚合之間的競爭。目前臭氧已用于控制花生、小麥、玉米和面粉等產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也受到越來越多的關注和研究[15-16]。本研究采用臭氧降解法來降解污染小麥中的嘔吐毒素，研究臭氧處理對嘔吐毒素的降解效果，優化臭氧降解小麥中嘔吐毒素的參數。

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：產地江蘇南京。

1.1.2 試劑

甲醇（色譜純）：國藥集團化學試劑有限公司；聚乙二醇（average Mn 8000）、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇標準品：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；無水磷酸氫二鈉（分析純）、鹽酸（分析純）：南京化學試劑有限公司；嘔吐毒素-免疫親和柱：北京博爾西科技有限公司。

1.2 儀器與設備

SB25-12DTDN型超聲波清洗機：寧波新芝生物科技有限公司；JM-B30001型電子天平：余姚市紀銘稱重校驗設備有限公司；WH-2型微型漩渦混合儀：上海滬西分析儀器廠有限公司；YG100型臭氧發生器：北京山美水美環保高科技有限公司；TG16WS型高速離心機：長沙湘智離心機儀器有限公司；GM-0.5B型隔膜真空泵：天津市津騰實驗設備有限公司；Agilent 1100 Series型高效液相色譜儀：美國安捷倫公司；Ideal-2000型臭氧在線檢測儀：淄博愛迪爾測控技術有限公司；一次性使用無菌注射器 5 mL：常州悅康醫療器材有限公司；PHS-3C型pH計：上海精密科學儀器有限公司；200～1 000 μL Top Pette型手動可調式移液器：大龍興創實驗儀器（北京）有限公司；FW80型高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；101-3AS型電熱鼓風干燥箱：上海蘇進儀器設備廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 小麥處理

（1） 水分調節：挑出雜質后取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。通過水分速測儀測定小麥水分含量，利用水分調節公式計算所需加水量，通過潤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置于玻璃反應器中。反應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，兩者之間由鋼絲網隔開。臭氧質量濃度為：0、25、50、75、100 mg/L，處理時間為：0、20、40、60、80 min。經處理的樣品在4 ℃條件下儲藏，待測。試驗裝置如圖1所示。

1.3.2 單因素試驗方案

（1） 臭氧質量濃度：設置臭氧流速為2 L/min，準備4份水分含量為12.5%的樣品各10 g，調節臭氧質量濃度分別為25、50、75、100 mg/L，每個樣品處理60 min。

（2） 臭氧處理時間：設置臭氧流速為2 L/min，準備4份水分含量為12.5%的樣品各10 g，用質量濃度為75 mg/L的臭氧分別處理20、40、60、80 min。

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

1.3.3 正交試驗設計

設計正交試驗表（見表1），根據正交試驗設計表進行試驗，優化臭氧降解小麥中嘔吐毒素的工藝參數。

1.3.4 嘔吐毒素測定

（1） 樣品預處理：將10 g經臭氧處理的受嘔吐毒素污染的小麥用高速萬能粉碎機粉碎，注意不要磨成粉末。空白試驗組為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，再從免疫親和柱中排出，直到溶液完全排出，空氣進到免疫親和柱中，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，再從免疫親和柱中流出，一直到溶液全部流出，空氣進到免疫親和柱中，排出廢液。再用注射器吸入5.0 mL水，重復上述步驟，抽干免疫親和柱。

（3） 洗脫：移液槍準確加入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混合1 min，然后采用0.22 μm的濾膜過濾，注入精量瓶中，待高效液相色譜測定。

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

（5） 嘔吐毒素標準曲線繪制：用甲醇—水（20∶80）對嘔吐毒素標準品進行稀釋，配制成 0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 μg/mL標準系列，將其進行HPLC測定，橫坐標為嘔吐毒素標準溶液濃度、縱坐標為峰面積，繪制嘔吐毒素標準曲線，求出線性回歸方程。

1.3.5 數據處理

試驗指標均重復測定3次，測定的數據通過Excel 2010處理，并用SPSS 20進行顯著性（P<0.05）分析。

參 考 文 獻

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