一种利用紫外线处理小麦粒的装置及其处理方法与流程

本发明涉及一种利用紫外线处理小麦粒的装置及其处理方法。

背景技术：

1960年，英国发生导致10万只火鸡幼仔死亡的中毒事件，后来查明是由于火鸡吃了含有霉变花生饼的饲料引起的，因而发现了黄曲霉毒素。从此霉菌毒素污染问题在20世纪60年代已引起各个国家和地区的普遍重视。在我国和世界上其他地区，霉菌毒素对食品和饲料的污染非常普遍，无论是农产品还是畜产品都会受到霉菌毒素的危害。

我国农作物收获的夏秋季节，雨季持续时间长，空气湿润，非常有利于霉菌的生长，因此我国的霉菌毒素污染问题十分的严重。霉菌毒素严重损害动物机体进而影响人们的身体健康，霉菌毒素的预防和脱毒一直以来是行业所关注的焦点。霉菌毒素种类较多，对动物和人体的毒害作用不同，黄曲霉毒素bl、呕吐毒素在我国农作物和饲料的污染中普遍存在。在实际应用中，防霉剂被广泛应用。防霉剂主要目的是抑制霉菌的生长，阻止霉菌毒素的产生。对于已经污染霉菌毒素的饲料和农作物，解决的方法较少。

对于小麦粒而言，其黄曲霉毒素b1、呕吐毒素主要存于小麦粒的麸皮层中，黄曲霉毒素b1具有耐热的特点，在100℃加热20小时也不被破坏，只有在270℃0c以上的高温才裂解，don在100℃和120℃下加热1小时仍很稳定，170℃加热15min部分被破坏。所以难以用加热的方法去除毒性。

经检索目前国际和国内对小麦粒中黄曲霉毒素b1、呕吐毒素的去除研究不及其它农产品产品，特别是在采用绿色物理方法脱除小麦粒中黄曲霉毒素b1、呕吐毒素的方面，基本属于空白。选用合适的脱毒方法对霉菌毒素所污染的小麦进行脱毒，可减少霉菌毒素的污染水平，降低毒素对动物及人类造成的危害。常用的脱毒方法有：物理脱毒方法，包括水洗法、剔除法、脱胚去毒法、溶剂提取法、加热去毒法、辐射法，吸附剂吸附法等；化学脱毒方法，包括酸处理、碱处理以及添加其他化学物质处理等；生物脱毒方法，主要是利用微生物本身或其产生的酶对霉菌毒素进行降解。最常用的方法是在日粮中添加霉菌毒素吸附剂。这些方法都需要加入一定的物质在小麦粒中，容易造成二次污染，另外，加入的物质也存在如何去除的难题。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种利用紫外线处理小麦粒的装置，通过本装置可以降低小麦粒黄曲霉毒素b1、呕吐毒素的含量。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种利用紫外线处理小麦粒的装置的处理方法，该方法步骤简单，处理效果好，效率高。

为解决上述第一个技术问题本发明提供了一种利用紫外线处理小麦粒的装置，包括竖直布置且上下封口的反应罐，反应罐内设有水平布置且上下间隔的第一板、第二板、第三板，所述的第一板、第二板均采用的是60目的筛网板，所述的第三板上设有若干沿竖直向贯穿第三板的气孔，所述的气孔在第三板上呈行列式布置，气孔的直径为2cm，每行或者每列中任意相邻的两个气孔的中心距为20cm，反应罐侧壁位置上对应第三板下部处设有一个连通反应罐内外的管道，所述的管道远离反应罐的一侧与压缩气源相连，反应罐侧壁位置上对应第一板和第二板之间处设有一个连通反应罐内外的填料口，反应罐外侧位置上对应填料口处设有一个覆盖填料口的盖体，反应罐侧壁位置上对应第一板上方处设有一个连通反应罐内外的排风口，反应罐顶部的内侧活络连接有若干平行布置的紫外光灯管，紫外光灯管相互并联并通过控制器连接外部供电。

作为优选的，所述的紫外光灯管为长条形，且紫外光灯管均沿其宽度方向等距间隔布置。

为解决上述第二个技术问题，本发明还提供了一种利用紫外线处理小麦粒的装置的处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)在上述一种利用紫外线处理小麦粒的装置中，选用254nm波长的紫外光灯管和压缩空气的气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为320mj/cm²，稳定3-5min；

(2)将待处理的小麦粒从填料口放入第二板上，然后开启压缩空气气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理10-15min后取出小麦粒；

(3)然后换装185nm波长的紫外光灯管和纯氧压缩气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为150mj/cm²，稳定3-5min；

(4)最后再将经过第一部处理的小麦粒从填料口放入第二板上，开启纯氧压缩气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理10-15min后取出小麦粒即可。

本发明的优点：本发明所述的一种利用紫外线处理小麦粒的装置结构简单，处理方法简单方便，通过不同波长的紫外线灯管和不同的光照强度对小麦粒两次处理，可以降低小麦粒黄曲霉毒素b1、呕吐毒素的含量。可以符合《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(gb2761—2011)食品中小麦粉：黄曲霉毒素b1限量指标为5(μg/kg)、呕吐毒素限量指标为1000(μg/kg)的相关标准。

紫外光解技术是指在物质在特定波段的紫外光的照射下使有机污染物结构发生异构化、或者化学键发生断裂重排而生成新的化合物，从而达到分解或去除有机污染物目的的一种技术。第一步先采用254nm波长的紫外线对小麦粒表面的黄曲霉毒素b1及呕吐毒素分子链进行分解，将其大分子结构打碎变成小分子结构。小麦粒中的小麦胚芽富含脂类，易于产生黄曲霉毒素b1，呕吐毒素是由于小麦赤霉病造成，因此，小麦粒中的黄曲霉毒素b1及呕吐毒素大部分存在于小麦粒的表面，由于上述254nm波长的紫外线对小麦粒表面的黄曲霉毒素bl及呕吐毒素分子链进行分解，仅仅将其大分子结构打碎变成小分子结构。生成物难以确定其成分，所以第二步再采用185nm波长的紫外线分解氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，臭氧进一步氧化小麦粒表面的黄曲霉毒素bl及呕吐毒素在第一步处理中产生的小分子物质，生成无害的co2、h2o等。同时进一步除去黄曲霉毒素b1及呕吐毒素。为了提高效率，采用纯氧压缩气源代替空气压缩气源，提高臭氧浓度，减少高能紫外线的辐照强度及辐照时间，从而不破坏小麦粒内部胚乳的理化性质。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的a向放大视图。

图3是图1的b向放大视图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1-图3，一种利用紫外线处理小麦粒的装置，包括竖直布置且上下封口的反应罐1，反应罐1内设有水平布置且上下间隔的第一板11、第二板12、第三板13，所述的第一板11、第二板12均采用的是60目的筛网板，所述的第三板13上设有若干沿竖直向贯穿第三板13的气孔131(本实施例中采用16个气孔131按照4×4排列)，所述的气孔131在第三板13上呈行列式布置，气孔131的直径为2cm，每行或者每列中任意相邻的两个气孔131的中心距为20cm，反应罐1侧壁位置上对应第三板13下部处设有一个连通反应罐1内外的管道14，所述的管道14远离反应罐1的一侧与压缩气源2相连，管道14中部串联有一个转子流量计21，反应罐1侧壁位置上对应第一板11和第二板12之间处设有一个连通反应罐1内外的填料口15，反应罐1外侧位置上对应填料口15处设有一个覆盖填料口15的盖体151，反应罐1侧壁位置上对应第一板11上方处设有一个连通反应罐1内外的排风口16，反应罐1顶部的内侧活络连接有若干平行布置的紫外光灯管3(本实施例中采用5根紫外光灯管3)，所述的紫外光灯管3为长条形，且紫外光灯管3均沿其宽度方向等距间隔布置。紫外光灯管3相互并联并通过控制器(图中控制器以及电路接线未示出)连接外部供电。

上述利用紫外线处理小麦粒的装置处理小麦粒的方法，该方法包括以下步骤：

(1)在上述一种利用紫外线处理小麦粒的装置中，选用254nm波长的紫外光灯管和压缩空气的气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为320mj/cm²，稳定3min；

(2)在电子秤上秤取黄曲霉毒素b1、呕吐毒素超标的小麦粒50kg从填料口放入第二板上，然后开启压缩空气气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理10min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1的量为2.2μg/kg，去除率为92.3％，呕吐毒素的含量为1090μg/kg，去除率为30.6％；

(3)然后换装185nm波长的紫外光灯管和纯氧压缩气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为150mj/cm²，稳定3min；

(4)把步骤(2)处理后的小麦粒从填料口放入第二板上，开启纯氧压缩气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理10min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1的量为0.2μg/kg，去除率为99.2％，呕吐毒素的含量为230μg/kg，去除率为85.4％。

处理结果符合《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(gb2761—2011)食品中小麦粉：黄曲霉毒素b1限量指标为5(μg/kg)、呕吐毒素限量指标为1000(μg/kg)的相关标准。

实施例二：

本实施例中利用紫外线处理小麦粒的装置与实施例一中相同，通过该装置处理小麦粒的方法，包括以下步骤：

(1)在上述一种利用紫外线处理小麦粒的装置中，选用254nm波长的紫外光灯管和压缩空气的气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为320mj/cm²，稳定4min；

(2)在电子秤上秤取黄曲霉毒素b1、呕吐毒素超标的小麦粒50kg从填料口放入第二板上，然后开启压缩空气气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理15min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1的量为1.6μg/kg，去除率为94.3％，呕吐毒素的含量为1010μg/kg，去除率为35.7％；

(3)然后换装185nm波长的紫外光灯管和纯氧压缩气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为150mj/cm²，稳定4min；

(4)把步骤(2)处理后的小麦粒从填料口放入第二板上，开启纯氧压缩气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理15min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1未检出，呕吐毒素的含量为170μg/kg，去除率为89.2％。

处理结果符合《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(gb2761—2011)食品中小麦粉：黄曲霉毒素b1限量指标为5(μg/kg)、呕吐毒素限量指标为1000(μg/kg)的相关标准。

实施例三：

(1)在上述一种利用紫外线处理小麦粒的装置中，选用254nm波长的紫外光灯管和压缩空气的气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为320mj/cm²，稳定5min；

(2)在电子秤上秤取黄曲霉毒素b1、呕吐毒素超标的小麦粒100kg从填料口放入第二板上，然后开启压缩空气气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理12min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1的量为3.5μg/kg，去除率为87.6％，呕吐毒素的含量为1250μg/kg，去除率为20.4％；

(3)然后换装185nm波长的紫外光灯管和纯氧压缩气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为150mj/cm²，稳定5min；

(4)把步骤(2)处理后的小麦粒从填料口放入第二板上，开启纯氧压缩气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理10min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1的量为0.2μg/kg，去除率为99.2％，呕吐毒素的含量为210μg/kg，去除率为86.6％。

处理结果符合《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(gb2761—2011)食品中小麦粉：黄曲霉毒素b1限量指标为5(μg/kg)、呕吐毒素限量指标为1000(μg/kg)的相关标准。

实施例四：

(1)在上述一种利用紫外线处理小麦粒的装置中，选用254nm波长的紫外光灯管和压缩空气的气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为320mj/cm²，稳定4min；

(2)在电子秤上秤取黄曲霉毒素b1、呕吐毒素超标的小麦粒100kg从填料口放入第二板上，然后开启压缩空气气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理15min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1的量为2.7μg/kg，去除率为90.5％，呕吐毒素的含量为1050μg/kg，去除率为33.1％；

(3)然后换装185nm波长的紫外光灯管和纯氧压缩气源，通过控制器保持紫外光平均辐射光强度为150mj/cm²，稳定4min；

(4)把步骤(2)处理后的小麦粒从填料口放入第二板上，开启纯氧压缩气源，使小麦粒在第一板和第二板之间保持翻滚的状态，处理12min后取出小麦粒，测定小麦粒中黄曲霉毒素b1未检出，呕吐毒素的含量为190μg/kg，去除率为87.9％。

处理结果符合《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(gb2761—2011)食品中小麦粉：黄曲霉毒素b1限量指标为5(μg/kg)、呕吐毒素限量指标为1000(μg/kg)的相关标准。

上述四个实施例中有关小麦粒黄曲霉毒素b1的测定、呕吐毒素的测定的具体操作步骤如下：

1、小麦粒黄曲霉毒素b1的测定

①提取：将小麦粒粉碎，混匀，过60目筛网，采用四分法对小麦粉进行缩分处理，称取2.000g样品至250ml的三角烧瓶中，加入乙腈与水的混合液80ml，其中水与乙腈的体积比为84:16，在摇床上混匀30min后，过滤，收集提取液。

②净化：移取8ml提取液至净化柱的玻璃管内，将净化柱的填料缓慢推柱，得到净化液。

③衍生与测定：取2ml净化液至棕色具塞瓶中，在6o℃水浴下以氮气柔和吹干，加入200μl正已烷和100μltfa衍生液，混匀30s后，在40℃干燥箱中衍生15min，在室温下蒸发后以步骤①中乙腈与水的混合液溶解并定容至10ml，混匀30s，1000r/min离心15min，取上清液备用。待仪器稳定后，取10μl滤液进样，同时进10μl标准溶液，以保留时间定性，用样品峰面积和标准峰面积比较，外标法定量。

④黄曲霉毒素b1标准贮备溶液：准确吸取浓度为10μg/ml的黄曲霉毒素b11ml至体积为10ml的容量瓶中，加乙腈(分析纯)溶解，并稀释刻度，溶液浓度是1μg/ml。

⑤黄曲霉毒素b1标准使用液：准确移取标准贮备液1.00μl至10ml容量瓶中，加乙腈稀释至刻度，溶液浓度是0.1μg/ml、此溶液密封后避光保存在于4℃，有效期为1周。

⑥色谱条件:

色谱柱：c18柱，4.6mm×l50mm，5μm。流动相：甲醇、乙腈和水混合溶液，其中甲醇、乙腈和水的体积比为15:13:72，流速1ml/min，检测器激发波长：460nm。

2、小麦粒呕吐毒素测定-酶联免疫法：

①将小麦粒粉碎后混匀过筛，筛网为20目，采用四分法对小麦粉进行缩分处理，在电子天平上称取5.000g，用50ml水振荡15min，用定性滤纸过滤，取滤液用试剂盒进行测量；

②)检测参数设置

样品经酶联免疫试剂盒反应后于酶标仪上检测，检测波长450nm。

测定上述实施例中采用的被污染的小麦粒中黄曲霉毒素b1的含量为28.3μg/kg，呕吐毒素的含量为1570μg/kg。