脱镉再造米的生产工艺 |
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| 申请号 | CN201510920983.5 | 申请日 | 2015-12-11 | 公开(公告)号 | CN105455013A | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
| 申请人 | 中国农业科学院农产品加工研究所; | 发明人 | 魏帅; 魏益民; 郭波莉; 张波; 张影全; 李明; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种脱镉再造米的生产工艺，首先将镉含量为0.2mg/kg～1.0mg/kg的糙米 粉碎 成糙米粉，然后溶解、离心分离处理，得到大米 淀粉 和大米蛋白，分别对大米淀粉和大米蛋白进行脱镉处理，得到脱镉后的大米淀粉、大米蛋白和其他营养物质，最后混合、 挤压 造粒 处理，得到脱镉再造米。本发明能够将脱镉技术和再造米技术进行结合，递进式降低大米中的重金属镉的含量，且不会影响大米的外管和降低大米中的营养成分。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种脱镉再造米的生产工艺，其特征在于，首先将镉含量为0.2mg/kg～1.0mg/kg的糙米粉碎成糙米粉，然后溶解、离心分离处理，得到大米淀粉和大米蛋白，分别对大米淀粉和大米蛋白进行脱镉处理，得到脱镉后的大米淀粉、大米蛋白和其他营养物质，最后混合、挤压造粒处理，得到脱镉再造米。 |
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| 说明书全文 | 脱镉再造米的生产工艺技术领域[0001] 本发明涉及镉污染稻米的治理技术。更具体地说，本发明涉及一种对镉含量较高的大米进行加工利用，生产出低镉的再造米产品。 背景技术[0002] 近年来，由于工业排放、农田施肥等因素导致我国农田土壤重金属污染问题逐步加剧，稻米镉超标现象时有发生。调查表明，我国约有10％的稻米存在镉超标问题。目前，应对稻米镉超标的方法主要有土壤修复治理和低富集能力水稻品种筛选两个方面，但这两种手段均需要一定的治理周期。在治理过程中，每年仍有大量的镉超标稻米被生产出来，一方面造成粮食浪费，一方面也有流入食品领域威胁消费者健康的风险。 [0003] 针对镉污染稻米原料，开发脱除镉元素的米制品加工工艺，可有效解决我国镉污染稻米的加工利用难题，同时保障消费者健康。 发明内容[0004] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。 [0005] 本发明还有一个目的是提供一种脱镉再造米的生产工艺，其能够将脱镉技术和再造米技术进行结合，递进式降低大米中的重金属镉的含量，且不会影响大米的外观和降低大米中的营养成分。 [0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种脱镉再造米的生产工艺，首先将镉含量为0.2mg/kg～1.0mg/kg的糙米粉碎成糙米粉，然后溶解、离心分离处理，得到大米淀粉和大米蛋白，分别对大米淀粉和大米蛋白进行脱镉处理，得到脱镉后的大米淀粉、大米蛋白和其他营养物质，最后混合、挤压造粒处理，得到脱镉再造米。 [0007] 优选的是，所述的脱镉再造米的生产工艺，溶解、离心分离处理具体包括：将糙米粉溶解于NaOH溶液中，震荡2h，然后在5000r/min条件下离心10min，上清液为大米蛋白，沉淀为大米淀粉。 [0008] 优选的是，所述的脱镉再造米的生产工艺，所述脱镉处理，混合、挤压造粒处理具体包括： [0009] S1：大米淀粉脱镉处理：将大米淀粉用清水漂洗、离心，取沉淀物进行超声处理，得到脱镉的大米淀粉，干燥备用； [0010] S2：大米蛋白脱镉处理：向大米蛋白中加入柠檬酸和磷酸复配溶液调节pH值至4.0～4.2之间，进行高压脉冲电场处理和超声处理1～2h，离心分离得到上清液和沉淀大米蛋白，得到脱镉的大米蛋白，干燥备用； [0011] S3：其他营养物质脱镉处理：将S2得到的上清液用NaOH调节pH值至5～6，通过732强酸型阳离子交换树脂，清洗，干燥，获得脱镉的其他营养物质，使用过的树脂可用磷酸溶液清洗，脱除镉元素后重复利用。 [0012] S4：将S1得到的大米淀粉、S2得到的大米蛋白、S3得到的其他营养物质以80wt.％、12wt.％、8wt.％的比例混合，选用布拉本德双螺杆挤压机进行挤压造粒，条件物料水分含量至20％～27％，控制挤压机温度为85～95℃，设置喂料速度30～70g/min，设置螺杆转速 120～200r/min。 [0013] 优选的是，所述的脱镉再造米的生产工艺，S3步骤中，上清液通过732强酸型阳离子交换树脂可以通过以下任一种方式实现：上清液通过吸附柱，或将上清液引入搅拌池，在池底置放吸附树脂。 [0014] 优选的是，所述的脱镉再造米的生产工艺，S1中超声处理的条件为：超声频率为20～25kHz；S2中高压脉冲电场处理的条件为：电场强度为10～15kV/cm，脉冲宽度为15μs，连续作用200个脉冲；S2中超声处理的条件为：超声频率为20～25kHz。 [0015] 优选的是，所述的脱镉再造米的生产工艺，糙米粉的颗粒度为能过50目筛。 [0016] 优选的是，所述的脱镉再造米的生产工艺，S2得到的上清液进行S3步骤前，还需要进行发酵处理，具体为：按3～5％的接种重量接入发酵菌剂，保持温度为30～35℃，恒温静置发酵8～10h，发酵菌剂为质量比为1:1.2～1.5:0.2～0.3:0.2～0.3的醋酸杆菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、解烃棒杆菌的混合菌剂。 [0017] 本发明至少包括以下有益效果： [0018] 第一、本发明将大米脱镉技术和再造米技术结合，将大米粉碎成大米蛋白和大米淀粉，分别脱镉后进行挤压造粒，一方面有效降低了大米中的镉含量，另一方面再造成米回复大米形态，有效解决了大米中镉含量超标不宜食用的问题，营养物质流失率低，并可根据需求调整营养物质比例其产品效益和推广价值极高； [0019] 第二、本发明针对大米淀粉进行超声处理脱镉，超声处理解析吸附在表面的镉离子成为游离态，针对大米蛋白依次进行酸洗、高压脉冲电场处理和超声处理，酸洗使难溶的螯合形态镉转化为可溶解的离子态镉元素，高压脉冲电场处理使蛋白质分子链打开，打断镉与蛋白质的结合键，降低蛋白质与镉的结合能力，超声处理增加镉离子的溶解能力，采用强酸型阳离子交换树脂动态吸附去除溶液中的镉，递进式脱镉效果好、增加了蛋白质的溶解性，避免了单一方式能耗高、镉脱除不彻底的问题； [0020] 第三、酸液选择柠檬酸和磷酸，2种酸均是食品级的食品添加剂，柠檬酸在酸性条件下具有在较好的溶镉效果，而磷酸则在食品添加剂中具有较强的酸性，将柠檬酸与磷酸复配，有利于用更少的酸量达到更高的镉溶出能力； [0021] 第四、本发明使用的超声处理、高压脉冲电场处理的操作参数低于单一使用时的数值，酸洗用量有效降低，缩短了脱镉时间、增强了脱镉效果、并降低了功耗；发酵选择了具有重金属消减作用的优势微生物种类，彻底打断结合键，混合菌剂选择醋酸杆菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、解烃棒杆菌，具有好的产酸产酶能力，发酵天数缩短，镉脱除效果好。 [0022] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。 具体实施方式[0024] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。 [0025] <实施例1> [0026] 一种脱镉再造米的生产工艺，包括以下步骤： [0027] 第一、将镉含量为0.202mg/kg的糙米粉碎成糙米粉，颗粒度为能过50目筛； [0028] 第二、溶解、离心分离处理，具体包括：将糙米粉溶解于NaOH溶液中，震荡2h，然后在5000r/min条件下离心10min，上清液为大米蛋白，沉淀为大米淀粉； [0029] 第三、脱镉处理，混合、挤压造粒处理，具体包括： [0030] S1：大米淀粉脱镉处理：将大米淀粉用清水漂洗、离心，取沉淀物进行超声处理，超声频率为20kHz，得到脱镉的大米淀粉，干燥备用； [0031] S2：大米蛋白脱镉处理：向大米蛋白中加入柠檬酸和磷酸复配溶液调节pH值至4.0，进行高压脉冲电场处理，电场强度为10kV/cm，脉冲宽度为15μs，连续作用200个脉冲，然后进行超声处理，超声频率为20kHz，离心分离得到上清液和沉淀大米蛋白，得到脱镉的大米蛋白，干燥备用； [0032] S3：其他营养物质脱镉处理：将S2得到的上清液用NaOH调节pH值至5，通过732强酸型阳离子交换树脂吸附柱，清洗，干燥，获得脱镉的其他营养物质，使用过的树脂可用磷酸溶液清洗，脱除镉元素后重复利用； [0033] S4：将S1得到的大米淀粉、S2得到的大米蛋白、S3得到的其他营养物质以80wt.％、12wt.％、8wt.％的比例混合，选用布拉本德双螺杆挤压机进行挤压造粒，条件物料水分含量至20％，控制挤压机温度为85℃，设置喂料速度30g/min，设置螺杆转速120r/min。 [0034] <实施例2> [0035] 一种脱镉再造米的生产工艺，包括以下步骤： [0036] 第一、将镉含量为1.013mg/kg的糙米粉碎成糙米粉，颗粒度为能过50目筛； [0037] 第二、溶解、离心分离处理，具体包括：将糙米粉溶解于NaOH溶液中，震荡2h，然后在5000r/min条件下离心10min，上清液为大米蛋白，沉淀为大米淀粉； [0038] 第三、脱镉处理，混合、挤压造粒处理，具体包括： [0039] S1：大米淀粉脱镉处理：将大米淀粉用清水漂洗、离心，取沉淀物进行超声处理，超声频率为25kHz，得到脱镉的大米淀粉，干燥备用； [0040] S2：大米蛋白脱镉处理：向大米蛋白中加入柠檬酸和磷酸复配溶液调节pH值至4.2之间，进行高压脉冲电场处理，电场强度为15kV/cm，脉冲宽度为15μs，连续作用200个脉冲，然后进行超声处理，超声频率为25kHz，离心分离得到上清液和沉淀大米蛋白，得到脱镉的大米蛋白，干燥备用； [0041] S3：其他营养物质脱镉处理：将S2得到的上清液用NaOH调节pH值至6，将上清液引入搅拌池，在池底置放732强酸型阳离子交换树脂，清洗，干燥，获得脱镉的其他营养物质，使用过的树脂可用磷酸溶液清洗，脱除镉元素后重复利用； [0042] S4：将S1得到的大米淀粉、S2得到的大米蛋白、S3得到的其他营养物质以80wt.％、12wt.％、8wt.％的比例混合，选用布拉本德双螺杆挤压机进行挤压造粒，条件物料水分含量至27％，控制挤压机温度为95℃，设置喂料速度70g/min，设置螺杆转速200r/min。 [0043] <实施例3> [0044] 一种脱镉再造米的生产工艺，包括以下步骤： [0045] 第一、将镉含量为0.350mg/kg的糙米粉碎成糙米粉，颗粒度为能过50目筛； [0046] 第二、溶解、离心分离处理，具体包括：将糙米粉溶解于NaOH溶液中，震荡2h，然后在5000r/min条件下离心10min，上清液为大米蛋白，沉淀为大米淀粉； [0047] 第三、脱镉处理，混合、挤压造粒处理，具体包括： [0048] S1：大米淀粉脱镉处理：将大米淀粉用清水漂洗、离心，取沉淀物进行超声处理，超声频率为22kHz，得到脱镉的大米淀粉，干燥备用； [0049] S2：大米蛋白脱镉处理：向大米蛋白中加入柠檬酸和磷酸复配溶液调节pH值至4.1之间，进行高压脉冲电场处理，电场强度为12kV/cm，脉冲宽度为15μs，连续作用200个脉冲，然后进行超声处理，超声频率为22kHz，离心分离得到上清液和沉淀大米蛋白，得到脱镉的大米蛋白，干燥备用； [0050] S3：其他营养物质脱镉处理：将S2得到的上清液用NaOH调节pH值至6，通过732强酸型阳离子交换树脂吸附柱，清洗，干燥，获得脱镉的其他营养物质，使用过的树脂可用磷酸溶液清洗，脱除镉元素后重复利用； [0051] S4：将S1得到的大米淀粉、S2得到的大米蛋白、S3得到的其他营养物质以80wt.％、12wt.％、8wt.％的比例混合，选用布拉本德双螺杆挤压机进行挤压造粒，条件物料水分含量至24％，控制挤压机温度为90℃，设置喂料速度50g/min，设置螺杆转速160r/min。 [0052] <实施例4> [0053] 一种脱镉再造米的生产工艺，步骤同实施例1，其中，S2得到的上清液进行S3步骤前，还需要进行发酵处理，具体为：按3％的接种重量接入发酵菌剂，保持温度为30℃，恒温静置发酵8h，发酵菌剂为质量比为1:1.2:0.2:0.2的醋酸杆菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、解烃棒杆菌的混合菌剂。 [0054] <实施例5> [0055] 一种脱镉再造米的生产工艺，步骤同实施例2，其中，S2得到的上清液进行S3步骤前，还需要进行发酵处理，具体为：按5％的接种重量接入发酵菌剂，保持温度为35℃，恒温静置发酵10h，发酵菌剂为质量比为1:1.5:0.3:0.3的醋酸杆菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、解烃棒杆菌的混合菌剂。 [0056] <实施例6> [0057] 一种脱镉再造米的生产工艺，步骤同实施例3，其中，S2得到的上清液进行S3步骤前，还需要进行发酵处理，具体为：按4％的接种重量接入发酵菌剂，保持温度为32℃，恒温静置发酵9h，发酵菌剂为质量比为1:1.2:0.3:0.2的醋酸杆菌、乳酸菌、谷氨酸棒状杆菌、解烃棒杆菌的混合菌剂。 [0058] <镉含量试验> [0059] 样品消解：利用微波消解法消解样品。取样量为0.25g，消解体系为6mL HNO3(65％)+2mL H2O2(40％)。样品消解：样品利用微波消解法消解。称样量为0.300g，消解体系为8mL HNO3(65％)+2mL H2O2(40％)。采用逐步升温的方式消解，初始温度为40℃，以10℃/min的速度升温至120℃，保持2min；再以8℃/min的速度升温至160℃，保持5min；最后以4℃/min的速度升温至180℃，保持15min。消解完成后，将消解液于电热板上(180℃)赶至1ml，用超纯水(电阻≥18.2MΩ)定容至100mL待测。 [0060] 采用安捷伦7700型电感耦合等离子体质谱仪(IPC-MS)镉含量。仪器参数为：射频 |
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