一种降低大米中重金属镉含量的发酵方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及大米深加工技术领域及食品发酵领域，具体设及一种利用发酵降低大 米或糖米中重金属儒含量的方法。
【背景技术】
[0002] 水稻是世界第一大粮食作物，是最重要的主食之一。目前，中国大米的重金属污 染严重，特别是南方70%W上的大米儒含量超出了国家食品安全标准值（0.2mg/kg)，极 大影响了大米及其加工产品食用的安全性。环保部和国±资源部2014年4月发布的全 国±壤污染状况调查公报显示，全国近五分之一的耕地遭到污染。湖南作为重金属污染 耕地修复治理的试点省份，目前主要采用"VIP技术"，即"低儒品种（variety) +合理灌概 (irrigation) +调节酸度（pH)"。据一位曾在湖南研究过20年儒污染农田治理修复的青岛 农业大学资源与环境学院副院长王凯荣强调，目前国内还没有培养出真正意义上的低儒品 种。其次，合理灌概对水质的要求非常高，运在湖南难W实现。"如果VIP技术中的'V'和 '1'难W实现，只在'P'上做文章，效果肯定会大打折扣"。据相关知情人透露，2014年8月， 通过76万亩农田撒石灰的早稻试验数据显示，包括儒在内的重金属含量整体降低了 30%。 有关专家表示，此法不能持续发挥效果，且石灰对±壤结构和±壤质地没有其他好处。因 此，为了保护消费者的身体健康，也为了不影响农户的种粮积极性，相对于种植低儒含量的 大米，怎么样处理重金属儒超标的大米才是目前迫切需要解决的难题。
[0003] 现有技术中，已有一些对大米进行降儒处理的方法，如采用物理或者化学方法，冲 洗、浸泡或者将儒元素进行沉淀、分离的方法进行除儒，该方法没有直接将儒消除或者隔 离，容易产生二次污染；也有通过对一定范围儒含量的大米进行娠磨，剥离大米表层儒富集 的部分，留下大米中间部分，运种提高大米加工精度，使大米达到安全值W下的方法存在严 重的浪费；还有采用纯菌种发酵方法，利用发酵降低大米中重金属儒含量，该方法降儒效果 较好，但生产成本高，生产操作复杂，发酵的除儒稳定性不足，特别是菌种的培养等方面存 在较多的限制因素，在实际应用过程中会因为成本过高，稳定性不足等原因而难W广泛应 用。例如专利CN104489489A公开了一种利用乳杆菌和酵母混合发酵消减大米中重金属 儒的方法，将大米粉碎过筛，加入去离子水，再将植物乳杆菌、酿酒酵母、嗜酸乳杆菌的混合 菌悬液接及其中，进行恒溫静置发酵，再经清洗、离屯、等能将大米样品中重金属儒消减85% W上。此方法必须将大米粉碎才能够达到较好的除儒效果，且发酵条件限制较严格，验证试 验表明消减重金属儒的效率波动范围较大。专利申请201510329270. 1公开了一种利用发 酵工艺消减大米中重金属儒的方法提及利用传统发酵菌种，通过自然发酵或恒溫发酵可W 将儒降到90%W上。其发酵液中含有植物乳杆菌、唾液乳杆菌、酵母等多种微生物，该方法 受环境气溫、发酵液活力影响较大，消减重金属儒的效率波动范围也较大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，通过对重金属儒在大米中的主要分 布情况的了解，利用早釉米深加工过程中需要的浸泡或发酵等工序，制备一种稳定发酵液， 并利用该发酵液提供一种工艺简单且成本较低的降低大米中儒含量的方法。
[0005] 在本发明中，利用传统发酵液中的菌种，如植物乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、 酵母等，改善其发酵过程中浸泡溶液的营养物质结构，运种改善方法的主要目的在于： 一、通过发酵过程中对浸泡液营养物质的改变，可W增加微生物发酵过程中的营养供 给，如糖类、淀粉类营养物质；还可W促进微生物的增长速度，一定时间内提高浸泡液中的 微生物的活菌数。
[0006] 二、通过提高乳酸菌的活力，可W加速提高浸泡液中的酸度，据研究，酸液的浸泡 可W降低大米中的儒含量。
[0007] =、发酵过程中加入糖类、淀粉类物质可W改善发酵过程中因环境溫度、发酵初始 液的活力对发酵降儒的影响。
[0008] 四、利用乳酸菌产酸使重金属儒与蛋白络合的键断开，从而游离出儒，同时利用微 生物的膜吸附作用吸附一部分儒，清洗后大大降低大米中儒的含量。
[0009] 本发明所解决的技术问题采用W下技术方案来实现。
[0010] 一种降低大米中重金属儒含量的发酵方法，其特征在于，工艺方法为W下步骤： 一、 制备稳定发酵液 (1) 原料的准备：在容器中放入用于制备稳定发酵液的水；取营养物质预糊化淀粉类 或变性淀粉类或糊精类中的一种或者多种与糖类混合，得营养物质混合物A备用；预糊 化淀粉类或变性淀粉类或糊精类中的一种或者多种的混合物与糖类的质量比为1:0. 1~ 1:100 ;取儒含量《0. 2mg/kg的合格大米，大米与水的质量比为1:1~1:8 ; (2) 发酵：按用于制备稳定发酵液的水0. 1~10%的添加量称取步骤（1)备用的混合物 A，然后在容器中取混合物A2~10倍质量的水加入称取的混合物A中进行预溶解，待溶解 完全后，再加入容器中剩余的水，揽拌均匀，得到发酵准备液；当粉状物质一次性加入大量 水时，极易出现结块和不易溶解的现象，采用预溶解可避免运一现象。当混合物A采用节碎 米制作，则可W不经过预溶解。
[0011] (3)稳定发酵液的制备：按步骤（1)中用于制备稳定发酵液总水量的0.Ol~5%取 原始菌种，或按步骤（1)中用于制备稳定发酵液总水量的0. 05~15%取原始菌液，其中乳酸 菌总数>IOX104,将原始菌种或原始菌液加入步骤（2)的发酵准备液中，并放在20~42°C 的恒溫状态下静置，发酵16~28小时，然后取出液体部分作为发酵降低大米重金属儒的初 始发酵液备用； (4)稳定发酵液的保藏：取步骤（3)中已发酵16~28小时的初始发酵液作为儒含量超 过0. 2mg/kg大米发酵所需的发酵液；已发酵16~28小时的初始发酵液如需超过2小时 再用，则要放入冷库冷藏，冷藏溫度为0~l〇°C，待需要使用时取出； 二、 选取儒含量> 0. 2mg/kg的超标大米作为原料； =、将发酵用营养物质预糊化淀粉类或变性淀粉类或糊精类中的一种或者多种与糖类 混合，预糊化淀粉类或变性淀粉类或糊精类中的一种或者多种的混合物与糖类的质量比为 1:0. 1~1:100,得混合物B;按发酵用大米总量的0. 1~10%准备混合物B，加入相当于混 合物B2~10倍质量的水溶解，得混合物C; 四、按大米与水的质量比1:1. 1~1. 5准备发酵用水，将发酵用水加入混合物C中，揽 拌均匀，得混合物D; 五、 将步骤一制备的稳定发酵液，按儒含量超标大米数量的0. 2~20%的接种量接入到 大米浸泡液，即步骤四的混合物D中，混匀，然后加入儒超标的大米，并于20~42°C恒溫下 静置发酵16~30h; 六、 将发酵了 16~30h的发酵液排除，过滤，并用清水清洗发酵大米2~4次，过滤后 得到重金属儒消减后的大米。
[0012] 其中原始菌种或原始菌液为植物乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、酵母中的一种 或多种组成。
[0013] 所述混合物A由W下方法制备而成：取大米或节碎米加水混合，其中米和水质量 比为1:4~1:49 ;将米、水混合物加热熬煮至大米完全糊化成米糊，然后将米糊与糖按质量 比为1:0.Ol~1:1混合。
[0014] 混合物B由下列原料复合而成，原料重量份为： 麦芽糊精：〇~100份 糖类：〇~100份 变性淀粉：〇~30份； 所述麦芽糊精、糖类、变性淀粉3种物质制备的混合物B由其中的一种或者多种混合制 备而成。
[0015] 所述混合物B由W下方法制备而成：取大米或节碎米加水混合，其中米和水质量 比为1:4~1:49 ;将米、水混合物加热熬煮至大米完全糊化成米糊，再将米糊与糖类按质量 比为1:0.Ol~1:1混合。
[0016] 所述糖类包含了单糖、双糖、低聚糖和多糖中的一种或多种。
[0017] 所述变性淀粉包含了物理变性淀粉、化学变性淀粉、酶法变性淀粉和复合变性淀 粉的一种或多种，优选物理变性淀粉。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、本发明的除儒效果非常明显，适用范围广，在不同溫度条件下均可W有效消减超过 国家标准3倍的大米中儒的含量，从而使大米符合国家标准，大大提高了儒消除的效率。
[0019] 2、本发明预先制备稳定发酵液，有W下优点：第一、可降低大规模生产中工作不稳 定的风险，同时也为生产带来了便利；第二、稳定发酵液能够有效提高活菌的数量，也能够 更好地控制发酵液的PH值，进而带来稳定的发酵除儒效率。
[0020] 3、本发明不加入化学物质或者复合培养基，具有更大的食品安全性；通过本发明 方法得到的大米为整粒大米，对比部分技术得到大米粉，本发明具有更大的应用范围。
[0021] 4、本发明的生产工艺简单，没有高速离屯、等相关操作，设备投入小，能耗小，便于 推广。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合具体的实施方式阐述本发明的工艺过程。稳定发酵液的制备： (1)原料的准备：分别称取营养物质，预糊化淀粉类化g、变性淀粉类Ikg和糖类Ikg混 合，得营养物质混合物A;在容器中放入50kg水；取儒含量《0. 2mg/kg的合格大米IOkg 备用。
[0023] (2)发酵：先在容器中取15kg的水加入混合物A中进行预溶解，然后将预溶解物 放入容器剩余的水中，揽匀，得到发酵准备液，加入2kg原始菌液(乳酸菌总数> 10XIO4)。
[0024] (3)稳定发酵液的制备：让步骤（2)发酵准备液在3rC中恒溫静置，自然发酵16~ 2她，然后取出液体部分作为发酵降低大米重金属儒的初始发酵液备用。该发酵液可W直接 加入生产所需的浸泡水中，如果超过2小时