一种玉米原料中黄曲霉毒素的降解方法
阅读：827发布：2021-06-13
专利汇可以提供一种玉米原料中黄曲霉毒素的降解方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种玉米原料中黄曲霉毒素的降解方法。本发明在研究 发酵 生产 乙醇 的全过程（即从玉米粉原料、醪液到发酵后的成熟醪液以及 酒糟 ）中黄曲霉毒素的分布、转化规律的 基础 之上，利用霉立解高效降解黄曲霉毒素，可以确保将酒糟中的黄曲霉毒素含量降低到国家 饲料 卫生标准(GB 13078)对黄曲霉毒素的限量要求（≤50 μg/kg），而且降解过程与玉米粉发酵过程同步，无需改变现有的乙醇生产工艺，也不影响乙醇转化效率。本发明具有温和、安全、高效的特点，适用于被黄曲霉毒素污染的玉米发酵生产乙醇过程中黄曲霉毒素的降解。，下面是一种玉米原料中黄曲霉毒素的降解方法专利的具体信息内容。
一种玉米原料中黄曲霉毒素的降解方法
技术领域
背景技术
[0002] 黄曲霉毒素(Aflatoxin)是一类主要由黄曲霉(Aspergillus flavus)和寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)真菌产生的次级代谢产物，是至今为止发现的毒性最大的真菌毒素。它可通过多种途径污染食品和饲料，直接或间接进入人类食物链，威胁人类健康和生命安全，对人体及动物内脏器官（尤其是肝脏）损害严重。美国疾病控制和预防中心估计在发展中国家有45亿人可能通过饮食慢性暴露黄曲霉毒素。根据一项分析， 每年黄曲霉毒素慢性暴露导致25200到155000例肝癌，尤其在亚洲和撒哈拉以南的非洲地区。据粗略估计，全世界每年平均至少有约2％的粮食因为污染霉菌，发生霉变而不能食用和饲用，有25％谷物受到霉菌毒素污染。黄曲霉毒素的强毒性、强致癌性、强致突变性严重威胁动物的生产性能和人类的健康，每年给食品工业、饲料工业和畜牧业造成巨大的经济损失。
[0003] 传统的去除黄曲霉毒素毒的方法有加酸、加氧化剂、加二硫化物、加盐、加碱以及加抗氧化剂等化学方法；还有水浸搓洗法、拣除霉粒法、挤压蒸煮法、高温法、酒精溶液提取法、紫外线照射法、超滤-渗滤法、电子束辐照以及γ-射线辐照法、等离子体法、紫外线、微波和光波联合处理等物理方法；这些方法大多存在效果不稳定、营养成分损失较大、难以规模化处理等缺点。此外，许多吸附剂可以通过物理结合作用来去毒，饲料行业目前采用这种方法较多。常用的吸附剂包括硅藻土、硅铝酸盐、活性炭、酵母细胞壁、酯化甘露聚糖等，也有许多新型的吸附剂问世。这种方法在吸附毒素的同时会吸附一些营养成分，也不能彻底去除黄曲霉毒素的毒性。
[0004] 生物法主要包括生物医学、生化和微生物及其代谢产物来进行去毒。生物医学和生化的方法主要是对黄曲霉毒素进行体内生化转化。利用微生物去毒是目前研究的热点，也是未来的研究方向。许多研究发现微生物包括细菌、酵母菌、霉菌、放线菌和藻类都能去除或降解食品和饲料中的黄曲霉毒素。从目前的文献报道来看，大多数研究证实，微生物降解黄曲霉毒素的机理是酶促反应：黄曲霉毒素分子的毒性基团被微生物产生的次级代谢产物或者所分泌的胞内、胞外酶分解破坏，同时产生无毒的降解产物的过程；毒素生物降解是一种化学反应的过程，不是对毒素的物理性吸附作用。无论胞内还是胞外酶，它们的理想反应条件是高水分活度的反应体系，如适合酱油、啤酒、牛奶等黄曲霉毒素的降解，但限制了其在实际生产中的应用，对籽实、植物油、饼粕等低水分原料可能不起作用。
[0005] 霉立解是由中国农业大学计成教授课题组筛选出的一株具有降解黄曲霉毒素的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis ANSB060，其保藏编号为CGMCC No. 3440；已获授权发明专利，专利号为ZL 200910242938.3）经工业化发酵干燥后制成的黄曲霉毒素生物降解剂，已经获得了饲料添加剂的许可，其许可证号为饲添（2012）3160。霉立解是商业化生产的降解黄曲霉毒素的生物制剂，其主要成分为经工业化发酵及干燥后的枯草芽孢杆菌ANSB060及其发酵液。目前，有关霉立解的应用报道，仅限于将其添加到玉米、豆粕、花生粕、玉米蛋白粉等饲料原料及乳仔猪、种猪、肉鸡、蛋鸡、牛羊等畜禽全价饲料中，通过饲喂降低动物体内的黄曲霉毒素。赵丽红等报道霉立解对饲喂霉变花生粕肉鸡22~42天生长特性的影响，发现在含有黄曲霉毒素的霉变日粮中添加霉立解能显著缓解肉鸡的中毒症状。雷元培等报道霉立解060菌在4 h内对胃酸具有很强的耐受性，在24 h内对胆盐具有很好的耐受性，同时对85℃（加热15 min）高温也具有很好的耐受性。目前还未见与本发明专利申请相同的、将霉立解应用于玉米等原料发酵生产乙醇的工艺过程中且专门针对黄曲霉毒素降解方法的发明专利和研究报道。
[0006] 我国是世界上种植玉米较多的国家之一，每年都不同程度地受到黄曲霉毒素污染的影响。玉米除了在食品和饲料产品中使用，还是生产乙醇的主要原料，而且污染的粮食大多用作生产燃料乙醇的原料。玉米发酵生产乙醇产生的主要副产物是酒糟。酒糟中黄曲霉毒素的含量约是玉米原料中黄曲霉毒素含量的2~3倍。被黄曲霉毒素污染的玉米，其发酵副产物酒糟中的黄曲霉毒素污染情况更严重，对动物的危害更大，并且毒素经过富集通过食物链重新回到人类餐桌。目前，在玉米发酵过程中利用生物学方法降解黄曲霉毒素的应用非常少。如果在发酵过程中能够同步降解黄曲霉毒素，降解产物无毒，且对发酵工艺和结果没有影响或者影响较小，将是一种理想的降解途径，具有广阔的应用前景。
发明内容
[0007] 本发明的目的正是为了提供一种通过在玉米原料发酵生产乙醇过程中添加霉立解实现降解玉米原料中黄曲霉毒素的方法。
[0008] 本发明的目的是通过下述技术措施来实现：玉米等淀粉质原料在发酵生产乙醇的过程中，工艺系统本身就具有水分含量高、反应时间长的显著特点，非常适合对黄曲霉毒素的酶促降解。本发明充分利用以上优势，将霉立解引入玉米发酵生产乙醇的工艺系统中，即在玉米发酵生产乙醇过程中添加霉立解让黄曲霉毒素的降解过程与玉米粉发酵过程同步，不改变现有的乙醇生产工艺和装备，无需添加正常玉米发酵所需以外的任何设备、设施和装置，也不影响乙醇转化效率，本发明的方法具有高效、温和、无毒安全的特点。
[0009] 更具体说，在利用被黄曲霉毒素污染的玉米为原料发酵生产乙醇时，当原料中黄曲霉毒素B1的含量按干基质量计算＞20 µg/kg、且经过发酵后的副产物（即酒糟）中黄曲霉毒素B1的含量按干基质量计算≤50 µg/kg时，霉立解的添加量为玉米质量的0.01%~10%。
[0011] 本发明依据玉米发酵生产乙醇的全过程（即从玉米粉原料、醪液到发酵后的成熟醪液以及酒糟）中黄曲霉毒素的分布、转化规律，利用霉立解在发酵过程中高效降解黄曲霉毒素的方法。在玉米发酵生产乙醇的全过程中，可以确保酒糟中黄曲霉毒素含量降解到玉米饲料中规定的黄曲霉毒素限量范围以下（依据我国《饲料卫生标准》（GB 13078）规定：对黄曲霉毒素的限量要求≤50 μg/kg），降解过程与玉米粉发酵过程同步，不改变不影响现有玉米粉发酵工艺和发酵过程，不影响乙醇生产工艺和产量。
[0012] 本发明建立一种完备的玉米发酵过程黄曲霉毒素的降解方法，依据玉米粉发酵生产乙醇过程中从玉米原料、醪液到终产品、副产品全过程的黄曲霉毒素分布、转化规律，可依据实际生产要求对不同阶段实施检测，针对检测结果，依据玉米饲料黄曲霉毒素限量标准，在玉米粉发酵不同阶段采用霉立解降解黄曲霉毒素。
[0013] 本发明在玉米发酵生产乙醇的全过程中，不论任何发酵阶段和工艺过程，利用霉立解均可以降解到玉米或者玉米饲料中规定的黄曲霉毒素限量范围以下。在玉米发酵生产乙醇的全过程中，根据实际降解需要，在玉米发酵生产过程利用霉立解降解黄曲霉毒素，与玉米发酵过程同步进行，不影响玉米发酵工艺和乙醇产量，不改变玉米发酵过程，无需添加正常玉米发酵所需以外的任何设备、设施和装置。
[0014] 在玉米发酵生产乙醇的全过程中，在玉米发酵生产过程利用霉立解降解黄曲霉毒素，根据实际降解需要，可以与玉米发酵过程同步进行，也可以分阶段降解，均可降解酒糟中黄曲霉毒素。在玉米粉发酵生产乙醇的过程中，霉立解能够高效降解玉米中的黄曲霉毒素，并且生产过程中所需的液化酶、糖化酶、酵母以及产生的乙醇等发酵产物对霉立解的降解效果均无显著影响。
[0015] 本发明具有高效、温和、无毒安全的特点，适用于被黄曲霉毒素污染的玉米在发酵生产乙醇过程中黄曲霉毒素的降解。
[0016] 本发明的有益效果如下：1）提供一种高效、温和、无毒安全的降解玉米发酵生产乙醇的副产物即DDGS中黄曲霉毒素的方法；
2）使用霉立解与黄曲霉毒素污染的玉米粉原料、发酵辅料直接混合发酵生产乙醇，或者直接添加到发酵罐中，能够对副产物DDGS中的黄曲霉毒素起到脱毒作用，脱毒率降解率符合标准要求（依据GB 13078《饲料卫生标准》对黄曲霉毒素的限量要求≤50 μg/kg）。
2）使用霉立解与黄曲霉毒素污染的玉米粉原料、发酵辅料直接混合发酵生产乙醇，或者直接添加到发酵罐中，能够对副产物DDGS中的黄曲霉毒素起到脱毒作用，脱毒率降解率符合标准要求（依据GB 13078《饲料卫生标准》对黄曲霉毒素的限量要求≤50 μg/kg）。
具体实施方式
[0017] 本发明以下将结合实施例作进一步描述：实施例1
受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在液化前的调浆步骤中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至9.39±
0.26 µg/kg和19.49±0.52 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为97.8%和24.2%。
受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在液化前的调浆步骤中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至9.39±
0.26 µg/kg和19.49±0.52 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为97.8%和24.2%。
[0018] 实施例2受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在液化后、同步糖化发酵前的醪液中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至10.25±0.46 µg/kg和20.04±0.15 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为97.6%和
22.0%。
22.0%。
[0019] 实施例3受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在同步糖化发酵
36 h后的醪液中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至
15.70±0.87 µg/kg和20.85±0.02 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为96.4%和
18.9%。
36 h后的醪液中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至
15.70±0.87 µg/kg和20.85±0.02 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为96.4%和
18.9%。
[0020] 实施例4受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在同步糖化发酵
72 h后、蒸馏前的醪液中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至17.23±2.88 µg/kg和20.96±0.05 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为96.0%和18.5%。
72 h后、蒸馏前的醪液中添加占玉米粉质量1%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至17.23±2.88 µg/kg和20.96±0.05 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为96.0%和18.5%。
[0021] 实施例5受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在液化前的调浆步骤中添加占玉米粉质量0.4%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至47.37±
0.25 µg/kg和21.67±0.16 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为89.1%和15.7%。
0.25 µg/kg和21.67±0.16 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为89.1%和15.7%。
[0022] 实施例6受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在液化前的调浆步骤中添加占玉米粉质量0.6%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至20.42±
0.50 µg/kg和20.47±0.07 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为95.2%和20.4%。
0.50 µg/kg和20.47±0.07 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为95.2%和20.4%。
[0023] 实施例7受到黄曲霉毒素严重污染的某玉米样品，按现有的生产工艺步骤发酵生产乙醇（料液比为1:3；86℃条件下液化90 min；30℃条件下同步糖化发酵时间为72 h），副产物DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别为434.21±3.02 µg/kg和25.71±0.30 µg/kg；在液化前的调浆步骤中添加占玉米粉质量0.8%的霉立解，DDGS中黄曲霉毒素B1、B2的含量分别降至12.30±
0.33 µg/kg和19.61±0.42 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为97.2%和23.7%。
0.33 µg/kg和19.61±0.42 µg/kg；黄曲霉毒素B1、B2的降解率分别为97.2%和23.7%。
[0025] 1、提取：准确称取25.0 g试样于250 mL具塞三角瓶中，加入5.0 g NaCl、100 mL甲醇-水（70+30）的混合液，均质器高速均质2 min，静置10 min以上。准确移取15.0 mL提取液于50 mL比色管中，加水定容至50 mL刻度，混匀，定性滤纸和玻璃纤维滤纸过滤于25 mL比色管中。
[0026] 2、净化：将免疫亲和柱注接于注射器下，待保护液流干后，准确移取15.0 mL提取
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