淡堿蒸胚對玉米胚及其毛油中真菌毒素的降解消除作用

鄭婷婷，劉玉蘭,*，王戩東，裴婭曉

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河北玉星食品有限公司，河北 邢臺 055550）

玉米胚是玉米深加工的副產(chǎn)物，年產(chǎn)量約500萬 t[1]。玉米胚含油35%～56%，是重要的食用植物油料資源[2]。從玉米胚中提取的玉米油富含不飽和脂肪酸，且VE和植物甾醇含量很高，是一種優(yōu)質(zhì)的食用油，近年來玉米油年產(chǎn)量已接近150萬 t[1]。玉米胚榨油后的玉米粕還是很好的飼料原料[3]。但因玉米容易發(fā)生霉變，而玉米胚又是玉米籽粒中營養(yǎng)最豐富的部位，更適宜霉菌生長，因此玉米胚及其加工產(chǎn)物如玉米油、玉米粕中真菌毒素的安全風(fēng)險也更大。研究結(jié)果表明，在玉米及玉米胚中含量高、危害大的真菌毒素是黃曲霉毒素B1（aflatoxins B1，AFB1）、玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）和嘔吐毒素（daoxynivaleno，DON）[4-5]。GB 2761—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中真菌毒素限量》規(guī)定玉米、玉米制品及玉米油中AFB1不高于20 μg/kg，玉米、玉米面（渣、片）中ZEN不高于60 μg/kg（但沒有規(guī)定玉米油及其原料玉米胚中ZEN限量，目前我國參照歐盟EC1126-2007規(guī)定，玉米胚和精煉玉米油中ZEN限量400 μg/kg[6]），玉米、玉米面（渣、片）中DON不高于1 000 μg/kg。GB 13078—2017《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定玉米加工產(chǎn)品中AFB1不高于50 μg/kg，ZEN不高于500 μg/kg，DON不高于5 000 μg/kg。徐進棟等[7]采集了2016年山東產(chǎn)283 個玉米樣品和74 個玉米胚芽粕樣品，對其中AFB1進行檢測，檢出率分別為29.33%和82.43%，平均含量分別為34.64 μg/kg和18.11 μg/kg。裴婭曉[6]對50 份我國玉米胚、玉米油、玉米胚芽粕中ZEN進行檢測，其中玉米胚、玉米毛油、玉米粕樣品中ZEN的平均含量分別為3 208.58、4 232.53、3 060.65 μg/kg。Xu Lili等[8]對2016年采集于5 個省份的69 個玉米胚樣品中DON進行檢測，檢出率達95.7%，有7.2%的樣品DON含量高于GB 2761—2017限量。這些研究結(jié)果表明，玉米原料、玉米胚、玉米油及玉米粕中AFB1、ZEN、DON均存在較大的超標(biāo)風(fēng)險。

以往的研究報道大多關(guān)注于玉米原料中真菌毒素[9-12]，隨著近年來玉米胚制油量的增大，玉米胚及玉米油中真菌毒素的安全風(fēng)險開始受到更多關(guān)注[1,7,13]，對玉米油中真菌毒素脫除技術(shù)的研究已取得長足進展，并在工業(yè)生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用[14-15]，但對玉米胚和玉米粕中真菌毒素脫除的研究報道甚少，如果能對玉米胚中的真菌毒素進行高效脫除，就可實現(xiàn)玉米油食用安全和玉米粕飼用安全的同步提升。依據(jù)AFB1、ZEN和DON均具有堿性條件下不穩(wěn)定、易降解脫除的原理[15-18]，在玉米胚制油生產(chǎn)的玉米胚濕潤蒸胚工序中，采用淡堿條件對玉米胚進行高溫濕熱處理，有可能對玉米胚中真菌毒素進行消減和脫除。王月華[19]采用150～180 ℃、0.8～1.2 MPa的高溫高壓蒸汽對玉米胚進行處理，其中ZEN脫除率可達到85%以上。目前玉米深加工生產(chǎn)中主要采用濕法提胚，濕法提胚過程使用的亞硫酸殘留在玉米胚中會使其具有一定的酸性（pH值一般為4.5～5.0）[20]，采用淡堿蒸胚也有利于對這部分殘留酸進行中和并降低玉米毛油酸價。因此本實驗在玉米胚制油生產(chǎn)的濕潤蒸胚工序中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaOH溶液對玉米胚進行淡堿蒸胚，檢測蒸胚前后玉米胚中AFB1、ZEN和DON的含量，分析研究淡堿蒸胚對玉米胚中真菌毒素的降解消除效果，以及堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米胚及其毛油中真菌毒素降解消除效果的影響，旨在為玉米油生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展提供支持。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

玉米胚原料取自河北玉星食品有限公司。

AFB1標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%）、ZEN標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%）、DON標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥99%） 美國Sigma-Aldrich公司；甲醇、乙腈均為國產(chǎn)色譜純；氯化鈉、次氯酸鈉、乙腈、甲醇-水溶液、氫氧化鈉、聚乙二醇8000、去離子水均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

AFB1免疫親和柱、ZEN免疫親和柱、DON免疫親和柱月旭科技（上海）股份有限公司；2695高效液相色譜儀、2475熒光檢測器、2489紫外檢測器 美國Waters科技有限公司；MTN-2800W氮吹濃縮儀 天津艾特賽恩斯儀器有限公司；FM200均質(zhì)機 上海弗魯克公司；高速萬能粉碎機 北京中興偉業(yè)儀器有限公司；LD5-10臺式低速離心機 北京京立離心機有限公司；Vortex QL-902漩渦混合儀 海門市其林貝爾儀器制造有限公司；KQ3200DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；WSL-2比較測色儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 玉米胚的淡堿蒸胚

取6 份玉米胚原料，每份150 g，將其中一份均勻噴灑25 mL的蒸餾水，其余5 份均勻噴灑25 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.20%（2 Bé°）、2.71%（4 Bé°）、4.00%（6 Bé°）、5.29%（8 Bé°）、6.55%（10 Bé°）的NaOH淡堿溶液，使玉米胚樣品的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達到14%左右的適宜蒸胚水分[2]。之后將玉米胚樣品逐個放置于自制的實驗裝置中進行蒸胚處理。實驗裝置包括水蒸氣發(fā)生器、加熱蒸胚室等，蒸胚溫度為115 ℃，蒸胚時間30 min。蒸胚結(jié)束后將玉米胚取出冷卻至室溫，檢測蒸胚前后樣品中AFB1、ZEN和DON含量，并計算3 種真菌毒素的降解率。

1.3.2 玉米胚中毛油的提取

分別將6 個蒸胚后的玉米胚樣品用高速萬能粉碎機粉碎，各取60 g，分別與120 mL正己烷混合，于40 ℃水浴加熱并攪拌，萃取油脂8 h，之后對固-液混合物高壓抽濾，取濾出液（即油脂與正己烷溶劑組成的混合油）于45 ℃下旋蒸脫除其中的正己烷溶劑，再在90 ℃下脫除其中殘留溶劑，即得到6 個玉米胚浸出毛油樣品。檢測玉米毛油樣品中AFB1、ZEN和DON含量，分析研究淡堿蒸胚對玉米毛油中真菌毒素的消除效果。

1.3.3 玉米胚及其毛油的指標(biāo)測定

水分及揮發(fā)物含量測定參照GB/T 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》；酸價測定參照GB/T 5009.229—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中酸價的測定》；過氧化值測定參照GB/T 5009.227—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》；色澤測定參照GB/T 22460—2008《動植物油脂 羅維朋色澤的測定》。

1.3.4 玉米胚及其毛油中AFB1、ZEN和DON含量測定

AFB1含量測定參照GB 5009.22—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中黃曲霉毒素B族和G族的測定》。樣品前處理方法參照標(biāo)準(zhǔn)中高效液相色譜-柱后衍生法。

色譜條件：色譜柱：C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：甲醇-水溶液（45∶55，V/V）；流速：0.8 mL/min；柱溫：35 ℃；進樣量：20 μL，激發(fā)波長：360 nm；發(fā)射波長：440 nm；使用光化學(xué)衍生器進行衍生化。

ZEN含量測定參照GB 5009.209—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中玉米赤霉烯酮的測定》。樣品前處理方法參照標(biāo)準(zhǔn)中的液相色譜法。

色譜條件：色譜柱：C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：乙腈-水溶液（55∶45，V/V）；流速：1 mL/min；柱溫：30 ℃；進樣量：20 μL；檢測波長：278 nm。

DON含量測定參照GB 5009.111—2016《食品中脫氧雪腐鐮刀菌烯醇及其乙?；苌锏臏y定》。樣品前處理方法參照標(biāo)準(zhǔn)中的免疫親和層析凈化高效液相色譜法。

色譜條件：色譜柱：C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相：乙腈-水溶液（16∶84，V/V）；流速：0.8 mL/min；柱溫：40 ℃；進樣量：50 μL；檢測波長：218 nm。

1.3.5 真菌毒素降解率的計算

玉米胚中真菌毒素的降解率按下式計算。

式中：B為淡堿蒸胚對玉米胚中真菌毒素的降解率/%；X為淡堿蒸胚處理后物料中的真菌毒素含量/（μg/kg）；Z為未經(jīng)蒸胚處理物料中的真菌毒素含量/（μg/kg）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2010、SPSS Statistics 20和Origin 9.0軟件分別進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、單因素方差分析和圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 淡堿蒸胚對玉米胚及其毛油中AFB1含量的影響

對玉米胚原料、5 個經(jīng)淡堿蒸胚處理的玉米胚樣品、1 個未加堿液蒸胚處理的空白對照玉米胚樣品分別提取其中油脂，檢測蒸胚前后玉米胚和玉米毛油中AFB1含量，淡堿蒸胚時堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對AFB1降解效果的影響如圖1所示。

圖1 不同堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)下玉米胚及其毛油中AFB1含量Fig. 1 Effect of steaming with different concentrations of dilute alkali on AFB1 contents in corn germ and the resulting crude oil

由圖1可見，在對玉米胚進行浸出制油過程中，部分AFB1會從玉米胚中遷移至玉米毛油中，7 個玉米胚樣品中AFB1的含量分別為其對應(yīng)玉米毛油中AFB1含量的3.75、3.95、1.53、2.82、2.28、2.19、1.50 倍。采用或不采用淡堿蒸胚處理，蒸胚后的玉米胚及其玉米毛油中AFB1含量有顯著差異。不采用淡堿液對玉米胚進行蒸胚處理（即空白對照組），玉米胚中AFB1含量從7.91 μg/kg降低至7.86 μg/kg，降解率為0.67%，對應(yīng)玉米毛油中AFB1含量從2.11 μg/kg減少至1.99 μg/kg，蒸胚處理對玉米胚和玉米毛油中AFB1含量的影響不顯著；采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.20%、2.71%、4.00%、5.29%、6.55%的淡堿液對玉米胚進行蒸胚處理后，玉米胚中AFB1含量分別降低至2.83、2.09、1.46、1.39、0.77 μg/kg，降解率分別為64.23%、73.54%、81.52%、82.40%、90.30%，對應(yīng)玉米毛油中AFB1含量分別降低至1.84、0.74、0.64、0.64、0.51 μg/kg。說明淡堿蒸胚對玉米胚中AFB1降解以及玉米毛油中AFB1含量降低具有明顯效果，且玉米胚中AFB1降解率隨堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而提高。有文獻報道，在堿液和高溫的共同作用下，AFB1的內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)易發(fā)生斷裂，生成沒有毒性的鄰位香豆素鈉鹽[21-22]。

2.2 淡堿蒸胚對玉米胚及其毛油中ZEN含量的影響

對原料玉米胚和經(jīng)過蒸胚處理的6 個玉米胚及其毛油中ZEN含量進行檢測，淡堿蒸胚時堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對ZEN降解效果的影響如圖2所示。

圖2 不同堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)下玉米胚及其毛油中ZEN含量Fig. 2 Effect of steaming with different concentrations of dilute alkali on ZEN contents in corn germ and the resulting crude oil

從圖2可見，玉米胚中ZEN會在制油過程遷移至玉米毛油中，7 個玉米胚樣品中的ZEN含量為對應(yīng)玉米毛油中ZEN含量的1.8～2.7 倍。王月華等[23]對7 份玉米胚樣品及其壓榨毛油中ZEN含量進行檢測對比，發(fā)現(xiàn)玉米胚中ZEN含量高于毛油。本實驗結(jié)果與上述文獻結(jié)果相符。

由圖2還可以看出，未加堿液蒸胚時，蒸胚前后玉米胚及其毛油中ZEN含量變化不明顯，當(dāng)采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.71%的堿液蒸胚后，玉米胚中ZEN含量從697.41 μg/kg顯著下降至485.69 μg/kg（P＜0.05），降解率達到30.36%。堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高至5.29%時，ZEN含量由697.41 μg/kg降低至246.25 μg/kg，此時降解率達到最高（64.69%），但當(dāng)堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增達至6.55%時，ZEN降解率不再增加。這說明適當(dāng)提高堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)有利于ZEN內(nèi)酯環(huán)打開并降解，這與前期研究發(fā)現(xiàn)適量增大堿液濃度能使ZEN脫毒效果提高，但堿液達到一定濃度后對ZEN降解的影響已不再顯著的結(jié)果[24-25]相一致。這是因為太低的堿液濃度不利于ZEN的內(nèi)酯環(huán)斷裂打開，甚至?xí)挂褦嚅_的內(nèi)酯環(huán)重新復(fù)合；而過高堿液濃度會使得加入的總堿液量減少，不利于堿液均勻分布在玉米胚中并對ZEN形成完善的降解作用。這與裴婭曉等[16]利用堿煉脫除玉米油中ZEN的實驗結(jié)果基本一致（堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.11%時脫除效果明顯優(yōu)于更高的堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。玉米毛油中的ZEN含量的變化趨勢與玉米胚中相同，其在堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.29%時含量從266.44 μg/kg顯著降低至140.02 μg/kg（P＜0.05）。

2.3 淡堿蒸胚對玉米胚及其毛油中DON含量的影響

對原料玉米胚和經(jīng)過蒸胚處理的6 個玉米胚及其毛油中DON含量進行檢測，淡堿蒸胚時堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對DON降解效果的影響如圖3所示。

圖3 不同堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)下玉米胚及其毛油中DON含量Fig. 3 Effect of steaming with different concentrations of dilute alkali on DON contents in corn germ and the resulting crude oil

由圖3可知，玉米胚中的DON含量遠(yuǎn)高于其對應(yīng)玉米毛油中的DON含量，分別為對應(yīng)玉米毛油DON含量的16.03、15.44、12.82、11.61、8.71、7.40、8.99 倍，這是由于DON在極性較弱的油和正己烷中的溶解度較小[26-27]。

由圖3可以看出，隨著蒸胚時堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，玉米胚中DON含量呈顯著下降趨勢（P＜0.05）。當(dāng)堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.20%時，DON降解率為37.09%，可見DON在較低的堿性環(huán)境下即開始降解；當(dāng)堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到5.29%時，DON降解率達到最高的66.78%，DON含量由2 417.07 μg/kg降低至802.83 μg/kg，達到GB 2761—2017中不高于1 000 μg/kg的限量規(guī)定；但當(dāng)堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)增加至6.55%時，DON降解率為58.60%，較堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.29%時反而有所降低，其機理可能與ZEN情況相似。玉米毛油中DON變化趨勢與玉米胚中的變化趨勢基本一致，在堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.29%時，DON含量從150.76 μg/kg降低至108.47 μg/kg。Bretz等[28]通過液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜和核磁共振對DON在0.1 mol/L NaOH、75 ℃、加熱60 min條件下降解所形成的化合物進行了檢測分析，對分離出的7 種降解產(chǎn)物進行細(xì)胞毒性實驗，均未發(fā)現(xiàn)毒性。

2.4 淡堿蒸胚對玉米胚和玉米毛油品質(zhì)的影響

對經(jīng)過蒸胚處理的6 個玉米胚樣品的色澤等品質(zhì)進行分析評價，結(jié)果顯示，經(jīng)不同堿液濃度淡堿蒸胚處理后的玉米胚色澤均不同程度地加深，采用較低堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（1.20%）淡堿蒸胚處理后玉米胚的色澤與未經(jīng)淡堿蒸胚處理（空白對照組）玉米胚的色澤相近，呈黃白色至黃色，隨堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，蒸胚處理后玉米胚的色澤呈黃褐色至紅褐色，隨堿液濃度提高，蒸胚處理后玉米胚的色澤也越深。風(fēng)味方面，除質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.55%堿液蒸胚處理后的樣品略微有堿味之外，其他經(jīng)蒸胚處理后的玉米胚樣品均具有良好的玉米胚原有風(fēng)味。

對6 個玉米胚樣品所制取毛油的品質(zhì)進行檢測分析，結(jié)果如表1所示。

表1 堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對玉米毛油品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 1 Effect of steaming corn germ with different concentrations of dilute alkali on quality indicators of crude corn oil

由表1可見，玉米毛油的色澤隨堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈逐漸加深趨勢，酸價和過氧化值均呈降低趨勢，其原因可能是玉米胚中的蛋白質(zhì)、糖類等在高溫和堿液的共同作用下產(chǎn)生再生色素，這些色素溶解進入浸出毛油所致[29]，而堿液可中和玉米胚中所含的部分游離脂肪酸，使浸出毛油的酸價降低；此外堿可降低脂肪氧合酶的活性，降低油脂的酶促氧化速率，減少氫過氧化物的生成[30]。

3 結(jié) 論

以不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的淡堿（NaOH）溶液調(diào)節(jié)玉米胚水分達到14%的適宜蒸胚水分，再以115 ℃過熱蒸汽進行淡堿胚30 min后，玉米胚及其毛油中3 種真菌毒素均被不同程度降解。堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.55%時AFB1的降解消除效果最好，玉米胚中AFB1降解率達到90.30%，同時玉米油中AFB1含量從2.11 μg/kg減少至0.51 μg/kg；堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.26%時ZEN和DON的降解消除效果最好，玉米胚中ZEN和DON的降解率分別為64.69%和66.78%，此時玉米毛油中ZEN和DON含量也顯著降低至140.02 μg/kg和108.47 μg/kg。雖然隨堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，淡堿蒸胚所得玉米胚及其毛油的色澤有所加深，但毛油酸價和過氧化值均呈明顯降低趨勢。因此，采用淡堿蒸胚可實現(xiàn)對玉米胚中真菌毒素的有效降解，減少玉米油和玉米粕中真菌毒素風(fēng)險，同時可適當(dāng)提升玉米毛油的品質(zhì)，是玉米胚制油生產(chǎn)中濕潤蒸胚工藝技術(shù)的優(yōu)化改進方向。