关键词:
花生
臭氧
黄曲霉毒素B1
安全性评价
臭氧降解机理
摘要:
黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)是由黄曲霉和寄生曲霉产生的次生代谢产物,具有强烈的致癌、致畸和致突变性。AFB1常污染花生及其制品,严重威胁的人类和动物的生命和健康,每年也因花生AFB1污染给生产者和加工者造成巨大的经济损失。预防或控制花生及其制品黄曲霉毒素的污染是世界性难题,早在上世纪60年代臭氧开始被应用于降解棉籽和花生粕中污染的AFB1。臭氧具有较高的活性、渗透性,并自发分解为氧气,不产生有毒有害物质,因此被广泛用于研究农产品中黄曲霉毒素的脱除。但目前还没有文献详细报道AFB1臭氧降解机理以及识别其氧化产物的结构;且大部分臭氧脱毒研究仅局限于实验室研究,尚未有配套的脱毒设备在中试以上规模生产中应用。本研究前期在模式系统下研究了AFB1的臭氧降解机理,并识别了其臭氧降解产物,后期利用自主研发的两套臭氧脱毒设备降解花生中污染的AFB1,对脱毒前后的花生进行安全性评价,为臭氧脱毒技术在食品工业中的推广应用提供重要的理论依据和技术支持。主要结果如下:1、在模式系统下,随着臭氧处理时间的增加,AFB1浓度快速降低,在处理至25 s时,AFB1完全消失,并产生一些中间氧化产物,其中13种氧化产物被识别,即C17H14O10(m/z 379.0667)、C17H12O9(m/z 361.0554)、C16H12O8(m/z 333.0611)、C16H10O8(m/z 331.0452)、C18H16O10(m/z 393.0822)、C15H10O5(m/z 271.0599)、C15H10O6(m/z 287.0551)、C16H10O7(m/z 315.0499)、C16H10O6(m/z 299.0556)、C17H12O8(m/z 345.0605)、C19H15NO9(m/z 402.0820)、C17H12O9(m/z 361.0555)、C17H12O6(m/z 313.0707)。在这13种氧化产物中有6种为主要产物,即C17H14O10(m/z379.0667)、C18H16O10(m/z 393.0822)、C16H10O6(m/z 299.0556)、C19H15NO9(m/z402.0820)、C17H12O9(m/z 361.0554)和C17H12O9(m/z 361.0555)。根据上述中间氧化产物,推断出AFB1臭氧降解经历两条途径:第一条是Criegee反应路径,是主要的氧化途径,由AFB1经Criegee反应产生C16H10O8(m/z331.0452)、C17H14O10(m/z 379.0667)和C18H16O10(m/z 393.0822);第二条苯环甲氧基反应路径,即AFB1被臭氧氧化成C16H10O7(m/z 315.0502)和C15H10O6(m/z287.0551)。2、根据AFB1结构与毒性的关系,确定AFB1分子左边呋喃环上的C8-C9双键以及右边的内酯环是决定AFB1毒性的主要官能团。由识别出的13种AFB1臭氧降解产物的结构判定,有9种产物呋喃环上C8-C9双键断裂或破坏,2种产物的内酯环破坏,剩余的2种产物苯环的-OCH3被-OH取代;在6种主要氧化产物中,除了氧化产物C16H10O6(m/z 299.0556)呋喃上的C8-C9双键保留完好外,其它5种主要产物呋喃环上的C8-C9双键均受到破坏;与AFB1毒性相比,其绝大多数氧化产物的毒性显著降低,甚至是消失,而产物C16H10O6(m/z 299.0556)仍具有一定的毒性。3、干法和湿法臭氧处理均能有效降解花生中的AFB1。在相同条件下处理30 h时,干法处理可将花生中的AFB1从85.83±3.36μg/kg显著降低到14.70±1.92μg/kg(P<0.05),脱毒率为82.88%;湿法处理可将花生中的AFB1从84.25±3.23μg/kg显著降低到8.61±0.74μg/kg(P<0.05),脱毒率达到89.78%。湿法脱毒效果优于干法。4、采用自主研发的粮油真菌毒素脱毒设备降解花生中污染的AFB1效果显著。采用该设备对染毒花生进行处理时,在臭氧浓度50 mg/L、流速5.0 L/min条件下处理60h和120 h,花生中的AFB1含量从189.53±2.38μg/kg分别降低到20.08±0.89μg/kg和14.60±1.69μg/kg(P<0.01),达到GB 2761-2011中对花生中AFB1含量的限量要求(20μg/kg)。5、自主研发的臭氧脱毒榨油蒸炒锅脱除花生中黄曲霉毒素的工艺为:花生原始水分9~10%时,臭氧水(臭氧在水中达饱和)添加量为4~5%,臭氧浓度50 mg/L(臭氧水浓度在5.0 mg/L左右),至花生最终水分含量达到14%左右,控制浸润层温度为90℃、浸润