本发明涉及酒精生产领域，具体涉及酒精生产过程中脱除黄曲霉毒素的方法。
背景技术：
黄曲霉毒素(aflatoxin，aft)是一类具有强致癌性和强免疫抑制性的毒性物质。它是一类由黄曲霉(aspergillusflavus)、寄生曲霉(a.parasiticus)等真菌产生的次生代谢产物。它存在于土壤、动植物、各种坚果中，特别容易污染花生、玉米、稻米、大豆、小麦等粮油产品，是真菌毒素中毒性最大、对人类健康危害极为突出的一类真菌毒素。由于真菌毒素的特殊结构，它们耐高温、耐受一般的酸碱度(ph3-7)、耐受各种物理的加工过程。黄曲霉毒素一般在中性溶液中较稳定，但在强酸性溶液中稍有分解，在ph9-10的强碱溶液中分解迅速，耐高温黄曲霉毒素b1的分解温度为268℃。
酒精生产工艺一般包括原料粉碎、调浆、液化、糖化、发酵、蒸馏、酒糟干燥，最终产品为酒精和酒精糟。在酒精发酵过程中，黄曲霉毒素容易富集到酒精糟中，从而影响酒精糟的进一步利用。
目前常用的脱毒方法有物理法(挤压蒸煮法、γ射线法)、化学法(氨法、亚硫酸钠法、次氯酸钠法、过氧化氢法、臭氧法)和生物法(酶法、微生物法)。而在酒精生产过程中，黄曲霉毒素的脱除方法主要有臭氧法、氨化法和微生物法。
mckenzie等(mckenzieks,sarrab,mayurak,etal.oxidativedegradationanddetoxificationofmycotoxinsusinganovasourceofozone[j].foodandchemicaltoxicology,1997,35(8):807-820)用20％(w/w)的臭氧连续处理含黄曲霉毒素标准品的玉米粉浆、含大米黄曲霉素的玉米粉浆和黄曲霉毒素标准品溶液各5min，结果黄曲霉毒素b1的降解率分别为71.8％、66.9％和100％。这种臭氧处理过程简单、无污染、无残留，但是在大规模生产应用中，如何连续制备大量高浓度的臭氧是一个挑战。
美国北部研究中心(nrrc)通过四个阶段的试验，完成了利用氨降解玉米中黄曲霉素毒素的中试工艺研究(brekkeol,peplinskiaj,nofsingergw,etal.aflatoxininactivationincombyammoniagas:afieldtrial[j].trans.asae,1979,22:425-432)：在常温下将玉米与氨气密封在储仓内13d，黄曲霉毒素含量从1000μg/kg降解至20μg/kg以下。这种氨化处理法存在一定的安全隐患，而且需要对现有的仓储设施进行系统改造，管理难度大，因此也难以在生产实践中应用。
可见，臭氧法和氨化法存在可操作性差(须在极端的温度和压力条件下进行)，不安全(有毒残留物形成)，成本高的缺陷。微生物法相对安全，但是工业菌株改造困难，易破坏产品的营养、感官及功能特性等。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的可操作性差和产品性能受损的问题，提供酒精生产过程中脱除黄曲霉毒素的方法。
蒙脱石又名微晶高岭石，是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物，吸水后膨胀，体积增大几倍至十几倍，其可以在饲料中安全使用。本发明的发明人在研究中发现，在酒精生产过程中加入蒙脱石能够有效脱除黄曲霉毒素，还可以保证酒精糟的各项性能。因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种酒精生产过程中脱除黄曲霉毒素的方法，该方法包括在以生物质原料发酵生产酒精的过程中引入蒙脱石，其中，所述蒙脱石的粒径在850μm以下。
通过上述技术方案，本发明在保证产品(酒精糟)特性的情况下实现了酒精生产过程中(特别是以生物质原料发酵生产酒精的过程中)黄曲霉毒素的有效脱除，操作简单，适合工业生产应用。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，原料的重量均以干基计(包括实施例)；使用的术语“蒙脱石”是指八面体蒙脱石产品，属于一种硅铝酸盐；“粒径”以颗粒通过的筛对应的筛网孔径表征；根据gb8275-2009定义：1g固体酶粉(或1ml液体酶)，于70℃、ph＝6.0条件下，1min内液化1mg可溶性淀粉所需要的酶量，即为1个酶活力单位，以u/g(或u/ml)表示，本发明中酶活力单位沿用此定义。
本发明提供的酒精生产过程中脱除黄曲霉毒素的方法包括在以生物质原料发酵生产酒精的过程中引入蒙脱石，其中，所述蒙脱石的粒径在850μm以下，优选在45μm以下，更优选在0.2-45μm范围内。
只要在酒精生产过程中使用特定粒径的蒙脱石即可实现本发明的目的，对蒙脱石的用量没有特别的要求，优选情况下，相对于每吨的以干基计的生物质原料，所述蒙脱石用量为1-180kg，更优选为1-15kg，最优选为4.5-9kg。
本发明中，对引入蒙脱石的具体时机没有特别的要求，可以是生产过程中的任意时期。具体地，以生物质原料发酵生产酒精的过程通常包括如下步骤(依次进行)：
步骤a：生物质原料的预处理；
步骤b：调浆；
步骤c：液化；
任选进行的步骤d：糖化；
步骤e：发酵；
步骤f：蒸馏；
步骤g：干燥；
而所述蒙脱石可以在步骤a-g的至少一个(特别是步骤b-f的至少一个)中引入。为了进一步提高黄曲霉毒素的脱除效果，并且将蒙脱石对发酵指标的影响降低到最大限度，优选在步骤e中引入蒙脱石。在实际操作时，如果在多个步骤中添加蒙脱石，则蒙脱石的用量表示总重量，也即各个步骤中的总重量优选在上述范围内。
其中，所述生物质原料的预处理可以包括原料粉碎，经原料粉碎后物料的粒径优选在1.25-4000μm范围内，更优选在500-3000μm范围内。如果使用纤维质原料作为生物质原料，还可以对其进行蒸汽爆破、蒸煮等。
可以根据常规的条件进行调浆。优选地，调浆的条件包括：料水比(即生物质原料与水之间的重量比)1:1-100，更优选为1:1.5-4。调浆的温度可以为20-100℃，优选为45-65℃。调浆的ph可以为2-8，优选为5-7。
进行液化和糖化的方法和条件均可以为本领域技术人员所熟知的方法和条件。优选地，液化的温度为55-105℃，更优选为80-105℃。液化的ph优选为2-8，更优选为4-7。液化的时间优选为0.1-48h，更优选为1-8h。液化和糖化所使用的酶亦可以为常规选择，在此不再赘述。
优选地，糖化的温度为20-80℃，更优选为45-70℃。糖化的ph优选为2-8，更优选为3-5。糖化的时间优选为0-48h，更优选为0-8h。糖化是选择性进行的步骤，也即可以将液化产物直接用于发酵，也可以将液化产物经糖化后再用于发酵，本领域技术人员可以根据实际情况确定是否进行。当进行糖化时，糖化的时间通常在20min以上。
发酵也可以按照常规的方法和条件进行，优选地，发酵的条件包括：菌种接种量(以细胞干基计)0.1-5kg/t生物质原料。发酵的ph优选为2-8，更优选为3-6。发酵的温度优选为10-60℃，更优选为25-40℃。发酵的时间优选为0.1-20天，更优选为1-5天。发酵的方式可以为分批发酵、连续发酵或半连续发酵。能够发酵单糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物菌种(例如酵母)都可以用于本发明的发酵过程，由于酿酒酵母是酿酒工业上普遍应用的耐酒精、副产物少、乙醇产率高的发酵己糖的微生物，因此优选发酵所使用的菌种为酿酒酵母(saccharomycescerevisiae)。
通过配合上述优选的调浆、液化、糖化和发酵条件，能够更有效地脱除黄曲霉毒素，同时保证酒精的产量以及酒精糟的特性。
其中，可以通过蒸馏分离出酒精，再经过分子筛脱水，制得无水酒精。
蒸馏后的釜底物经干燥后得到酒精糟，例如，可以通过压滤对釜底物进行固液分离，液相进行浓缩，烘干滤渣，混合后得到酒精糟。
本发明中，所述生物质原料可以为常规的选择，例如，可以选自玉米、大米、小麦、高粱、土豆、甘薯、菊芋、木薯等淀粉原料，甘蔗汁、糖蜜、甜高粱汁、甜菜汁、糖浆等糖类，以及麦秆、稻草、玉米秸秆、能源草等纤维质原料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，蒙脱石购自内蒙古爱牧化工有限公司；黄曲霉毒素b1含量的分析方法为黄曲霉毒素b1竞争性elisa试剂盒法，购自美国helica，货号为941bafl011-96；酒精糟的成分分析参照标准gb/t25866-2010进行。
实施例1
步骤a：玉米粉(原料)粉碎，粉碎后物料颗粒径为500-3000μm；
步骤b：调浆，料水比1:2.2，温度60℃，ph5.6；
步骤c：液化，使用购自诺维信公司的耐高温α-淀粉酶，用量为25酶活力单位/g原料，温度90℃，ph6，时间5h；
步骤d：糖化，使用购自杰能科公司生产的4060复合糖化酶，用量为50酶活力单位/g原料，温度60℃，ph4，时间1h；
步骤e：发酵，菌种为安琪超级酿酒高活性干酵母，购自湖北安琪酵母股份公司，菌种接种量1kg/t原料，ph4，温度33℃，时间5天；
步骤f：蒸馏，通过三塔差压蒸馏分离出酒精，再经过分子筛脱水(140℃，200kpa)，制得无水酒精，并计算产量，结果如表1所示；
步骤g：干燥，通过压滤蒸馏的釜底物进行固液分离，将清液浓缩，烘干滤渣，混合后制得酒精糟，将酒精糟进行成分分析，结果如表1所示；
其中，在步骤e中加入9kg/t原料的蒙脱石(粒径在45μm以下)。
实施例2
步骤a：小麦粉(原料)粉碎，粉碎后物料颗粒径为1000-2500μm；
步骤b：调浆，料水比1:1.5，温度45℃，ph7；
步骤c：液化，使用购自诺维信公司的耐高温α-淀粉酶，用量为30酶活力单位/g原料，温度80℃，ph4，时间8h；
步骤d：糖化，使用购自杰能科公司生产的4060复合糖化酶，用量为25酶活力单位/g原料，温度45℃，ph3，时间8h；
步骤e：发酵，菌种为安琪超级酿酒高活性干酵母，购自湖北安琪酵母股份公司，菌种接种量0.1kg/t原料，ph3，温度25℃，时间3天；
步骤f：蒸馏，通过三塔差压蒸馏分离出酒精，再经过分子筛脱水(140℃，200kpa)，制得无水酒精，并计算产量，结果如表1所示；
步骤g：干燥，通过压滤蒸馏的釜底物进行固液分离，将清液浓缩，烘干滤渣，混合后制得酒精糟，将酒精糟进行成分分析，结果如表1所示；
其中，在步骤b中加入9kg/t原料的蒙脱石(粒径在45μm以下)。
实施例3
步骤a：甘薯粉(原料)粉碎，粉碎后物料颗粒径为1200-2000μm；
步骤b：调浆，料水比1:4，温度65℃，ph6；
步骤c：液化，使用购自诺维信公司的耐高温α-淀粉酶，用量为35酶活力单位/g原料，温度105℃，ph7，时间1h；
步骤d：糖化，使用购自杰能科公司生产的4060复合糖化酶，用量为10酶活力单位/g原料，温度70℃，ph5，时间5h；
步骤e：发酵，菌种为安琪超级酿酒高活性干酵母，购自湖北安琪酵母股份公司，菌种接种量3kg/t原料，ph6，温度40℃，时间1天；
步骤f：蒸馏，通过三塔差压蒸馏分离出酒精，再经过分子筛脱水(140℃，200kpa)，制得无水酒精，并计算产量，结果如表1所示；
步骤g：干燥，通过压滤蒸馏的釜底物进行固液分离，将清液浓缩，烘干滤渣，混合后制得酒精糟，将酒精糟进行成分分析，结果如表1所示；
其中，在步骤b和e中分别加入4.5kg/t原料的蒙脱石(粒径在45μm以下)。
实施例4
按照实施例1的方法生产酒精，不同的是，加入的蒙脱石的量为0.5kg/t原料，结果如表1所示。
实施例5
按照实施例1的方法生产酒精，不同的是，加入的蒙脱石的量为180kg/t原料，结果如表1所示。
实施例6
按照实施例1的方法生产酒精，不同的是，在步骤g中加入蒙脱石，结果如表1所示。
实施例7
按照实施例1的方法生产酒精，不同的是，在步骤a中加入蒙脱石，结果如表1所示。
对比例1
按照实施例1的方法生产酒精，不同的是，不加入蒙脱石，结果如表1所示。
对比例2
按照实施例1的方法生产酒精，不同的是，加入的蒙脱石的粒径在45-60μm范围内，结果如表1所示。
表1
注：ppb表示重量浓度，1ppb＝1ng/g。
通过表1的结果可以看出，采用本发明的方法可以有效脱除生产酒精过程中的黄曲霉毒素，且不会大幅度影响酒精的产量。比较实施例1与实施例4-7可以看出，按照优选的方式添加蒙脱石具有明显更好的脱毒效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。