玉米赤霉烯酮的消减方法与流程

本发明涉及食品科学领域，具体而言，涉及一种玉米赤霉烯酮的消减方法。

背景技术：

玉米赤霉烯酮(zearalenone，zea)，又称f-2毒素，是一种主要从患有赤霉病的玉米中分离，由镰刀菌产生、具有类雌激素样作用的真菌毒素。zea理化性质较为稳定，难以降解，危害严重。主要污染玉米、大麦、高粱、大米和小米等，大豆及其制品中也可以被检测到，但以玉米的检出率和含量最高。我国饲料原料以及配合饲料中zea的污染问题严重，王若军等从华南、华北和华中的饲料厂、仓库及客户手中抽取了109个样品，使用酶联免疫法检测zea发现:玉米样品和全价料中zea的检出率为100％，超标率20％～30％。

纯zea是一种白色的结晶，不溶于水，能溶于碱性溶液、乙醚、乙醇、甲苯等，熔点为164～165℃。耐热性较强，120℃下加热未见分解。因此在对被污染的农产品进行进一步的加工过程中，很难随着加工工艺的改变而受到降解，从而会农产品中一直存在下去。

zea主要作用于生殖系统，可使家畜、家禽和实验小鼠产生雌激素亢进症。妊娠期的动物(包括人)采食含zen的食物可引起流产、死胎和畸胎。动物发生急性中毒时，由于体内含有过高水平的雌激素，导致神经系统过于亢奋，从而引起实质脏器(如心脏、肝脏、肾脏以及肺等)中形成大量出血点，导致动物突然发生死亡。

传统技术主要采用物理高温、物理吸附、辐射、化学脱毒或生物脱毒等方法对zea进行消减，但普遍存在消减效率不理想、成本高、产生额外污染物、对粮食的品种产生不良影响等缺点。有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术对玉米赤霉烯酮(zearalenone，zea)消减时所存在的上述问题，提供一种消减效率高、操作方便、无污染、细胞毒性低的玉米赤霉烯酮的消减方法，能有效保证国家粮食安全。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明涉及一种玉米赤霉烯酮的消减方法，所述方法包括：利用低温等离子体对玉米赤霉烯酮进行消减。

与传统zea消减技术相比，低温等离子体技术具有十分显著的优点，具有成本低、无废弃物、无污染等优点；且安全性高、无药物残留、处理流程和时间短、能够保留食品营养与风味、无环境污染等优点。并且与现有技术所采用的物理、化学和生物消减法相比，本发明的消减率还更胜一筹。

因而本发明所提供的方法具有良好的应用前景。

可选的，如上所述的玉米赤霉烯酮的消减方法，所述低温等离子体通过高压气体放电产生。

可选的，如上所述的玉米赤霉烯酮的消减方法，所述高压气体放电的气氛为空气、含氧气体、氮气、稀有气体中的任一种或多种。

可选的，如上所述的玉米赤霉烯酮的消减方法，所述高压气体放电所采用的电源输出为正弦电压。

可选的，如上所述的玉米赤霉烯酮的消减方法，在进行消减时，所述电源的电压幅值为3～8kv，频率为10～50khz。

可选的，如上所述的玉米赤霉烯酮的消减方法，所述消减的时间≥5min。

可选的，如上所述的玉米赤霉烯酮的消减方法，所述消减的时间为4min～6min。

根据本发明的再一方面，本发明还涉及如上所述的方法在消减植物或植物制品、除所述植物或植物制品以外的动物来源饲料原料中的玉米赤霉烯酮中的应用。

可选的，如上所述的应用，所述植物包括谷物、豆类、椰子以及棕榈中的一种或多种；

可选的，如上所述的应用，所述植物制品包括饲料、青贮、酒糟、植物性蛋白粉、植物油、植物榨取油后留下的残渣中的一种或多种；

可选的，如上所述的应用，所述除所述植物或植物制品以外的动物来源饲料原料包括鱼粉、鱼油、乳清粉、鸡肉粉和骨粉中的一种或多种。

可选的，如上所述的应用，所述谷物选自：

玉米、小麦、大麦、燕麦、黑麦、青稞、水稻、粟米、高粱、薏仁米、埃塞俄比亚画眉草、千穗谷、奎藜籽、白藜、荞麦和藜麦中的任一种或其组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明选取低温等离子体处理为核心技术，利用高压气体放电产生低温等离子体，开展消解真菌毒素的实验研究，降解zea浓度，并减低zae毒性作用。为构建高效、安全和绿色的zea毒素消减技术提供了全新的路径和科学依据。

本发明对zea的消减率能够达到99％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中zea16μg/ml经等离子体处理后的细胞生长状态比较；

图2为本发明一个实施例中zea16μg/ml经等离子体处理后细胞毒性剂量效应曲线；

图3为本发明一个实施例中16ug/ml的zea溶液处理的3t3细胞细胞凋亡实验结果，以及经低温等离子体处理后的结果。

具体实施方式

现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。

因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本发明的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本发明更广阔的方面。

本发明涉及一种玉米赤霉烯酮的消减方法，其包括：利用低温等离子体对玉米赤霉烯酮进行消减。

物质存在的状态一般会随着温度的上升呈现出固态、液态、气态的转化过程，这三种物质的基本形态被称为物质的三态。对于处于气态的物质，如果温度升到几千摄氏度或更高时，物质的分子由于热运动加剧，相互间的激烈碰撞会使气体分子发生电离，这时物质就变成由自由电子与正离子组成的混合物，这种物质状态被称为物质的第四态，即等离子体状态。

低温等离子体生成过程中产生的紫外线、高能带电粒子、活性物质(分子、激发态原子、亚稳态原子、自由基)等多种成分能够综合作用于zea及其衍生物，从而起到消减毒素的作用。与传统减毒技术相比，本发明具有效果好、无需高温、保留食物营养与风味、无残留等诸多优势。

在一些实施方式中，所述低温等离子体通过高压气体放电产生。

用于高压气体放电产生等离子体处理工艺的气体，可为例如，含氧气体，如o2、h2o、no2，氮气和空气，或惰性气体(例如氦、氖、氩、氪、氙)；或上述气体的混合气体。优选含氧气体，特别是o2和空气。气压可为大气压或更低。

在一些实施方式中，所述高压气体放电所采用的电源输出为高频交流电压，优选正弦电压，也可采用脉冲电压和脉冲直流电压。

在一些实施方式中，在进行消减时，所述电源的电压幅值为3～8kv，频率为10～50khz。

在一些实施方式中，在进行消减时，所述电源的电压幅值还可以选择2、5、6或7kv，频率还可以选择15、20、25、30、35、40或45khz，优选25～35khz。

在一些实施方式中，所述消减的时间≥5min，例如6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min或20min。

低温等离子体技术虽然不需高温、高压、添加化学试剂等苛刻的操作条件，但由于其在高压放电条件下产生，电耗较高，从而使该技术处理废水的成本相对较高；本发明发现，在对zea进行消减时，当消减时间≥5min时，消减较为理想，但在5min的基础上再增加处理时间消减作用增长也不会出现明显加强。故而为提高本发明的能量利用率，减少能耗，降低处理成本，在一个更优选的实施方式中，所述消减的时间为4min～6min，最优选约5min。

本发明还涉及如上所述的方法在消减植物或植物制品、除所述植物或植物制品以外的动物来源饲料原料中的玉米赤霉烯酮中的应用。

通常，术语“植物”涉及通过细胞分裂而特征性地生长的植物界的任何各种光合作用的、真核的、单细胞的或多细胞的生物，含有叶绿体，并且具有由纤维素组成的细胞壁。植物包括单子叶植物和双子叶植物。具体而言，植物旨在包括但不限于被子植物和裸子植物，例如金合欢、苜蓿、苋菜、苹果、杏、朝鲜蓟、白蜡树、芦笋、鳄梨、香蕉、大麦、豆类、甜菜、桦树、山毛榉、黑莓、蓝莓、西兰花、布鲁塞尔的豆芽、白菜、油菜、哈密瓜、胡萝卜、木薯、花椰菜、雪松、谷物、芹菜、板栗、樱桃、大白菜、柑橘、克莱门汀、三叶草、咖啡、玉米、棉花、豇豆、黄瓜、柏树、茄子、榆树、莴苣、桉树、茴香、无花果、冷杉、天竺葵、葡萄、葡萄柚、花生、地面樱桃、胶铁杉、山核桃、羽衣甘蓝、猕猴桃、大头菜、落叶松、生菜、韭菜、柠檬、石灰、蝗虫、松、掌叶铁线蕨、玉米、芒果、枫树、甜瓜、小米、蘑菇、芥末、坚果、橡树、燕麦、油棕榈、秋葵、洋葱、橙子、观赏植物或花或树、木瓜、棕榈、欧芹、欧洲防风草、豌豆、桃、花生、梨、泥炭、胡椒、柿子、木豆、松、菠萝、车前草、李子、石榴、土豆、南瓜、菊苣、萝卜、油菜、覆盆子、大米、黑麦、高粱、红花、淡黄色、大豆、菠菜、云杉、南瓜、草莓、甜菜、甘蔗、向日葵、甘薯、甜玉米、橘子、茶、烟草、西红柿、树木、小黑麦、草坪草、萝卜、藤、核桃、豆瓣菜、西瓜、小麦、山药、红豆杉和西葫芦。植物还包括藻类，其主要是光合自养生物，主要通过缺乏根、叶和其他表征高等植物的器官而统一。

在一些优选的实施方式中，所述植物包括谷物、豆类、椰子以及棕榈中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述谷物选自：玉米、小麦、大麦、燕麦、黑麦、青稞、水稻、粟米、高粱、薏仁米、埃塞俄比亚画眉草、千穗谷、奎藜籽、白藜(kaniwa)、荞麦和藜麦中的任一种或其组合。

在一些实施方式中，豆类为大豆。

在一些实施方式中，所述植物制品包括饲料、青贮、酒糟、植物性蛋白粉、植物油、植物榨取油后留下的残渣(优选豆粕、椰子饼粕、棕榈粕)中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述植物制品为谷物磨成的粉状物，例如面粉，或者是谷物进一步加工制备得到食品，例如面包等。

在一些实施方式中，所述除所述植物或植物制品以外的动物来源饲料原料包括鱼粉、鱼油、乳清粉、鸡肉粉和骨粉中的一种或多种。

除非另有限定，本发明使用的所有技术和科学术语具有与所公开的实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。虽然与本发明所述的方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本实施方式的实践或测试中，但下文仍然描述了合适的方法和材料。本发明提及的所有出版物、专利申请、专利以及其他参考文献通过引用全部内容结合于本文中。在冲突的情况下，本说明书(包括定义)将起支配作用。此外，材料、方法以及实施例仅仅是说明性的，而不旨在限制。实施方式的其他特征和优点将从以下详细的说明书和权利要求中变得明显。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例

一、实验步骤：

1、配液

zea，1mg/支，1ml乙腈溶解为1mg/ml，并加超纯水稀释至0.016mg/ml，用于等离子体处理；

2、等离子体处理

本方法采用的电源为高压高频电源(hfhv20-1型)，该电源由两部分组成：控制机箱和高频变压器。输入为220v工频电压，输出为正弦电压，幅值0～20kv可调，频率10khz～60khz可调。实验时电压幅值为3～8kv，频率为30khz。放电电极采用平板型介质阻挡放电结构，上下电极采用圆形铝平板电极，电极直径70mm，电极边缘半径10mm，放电时电极有效面积约19.6cm²。下电极上面放置玻璃制成的平皿作为阻挡介质，其直径为80mm，厚度为2mm，深度为2mm。zea溶液配制后，每次取7ml注入平皿，等离子体在上电极与溶液液面间产生，气隙均为2mm。为了比较低温等离子体的处理效果，处理时长设为1分钟(短时)，5分钟(中时)，10分钟(长时)。

3、消解率验证

参照国标gb5009.209—2016，采用高效液相色谱法测定处理后zea的浓度，判定消减效率

4、生物效应验证

常规培养小鼠胚胎成纤维细胞3t3，取zea母液及等离子处理液，分别配置细胞培养液，用于生物效应验证，其中行cck-8法测试细胞毒性，应用细胞周期试剂盒行流式细胞术检测细胞周期，应用bd细胞凋亡试剂盒，采用anexinv、dapi染色后采用高内涵细胞荧光测试法测试细胞凋亡率。

细胞毒性试验中，zea浓度为(16.0，8.0，4.0，2.0，1.0，0.5，0.25，0μg/ml)，并分别设溶剂对照和正常培养液对照组。

细胞凋亡试验中，zea浓度为(8.0，4.0，2.0，1.0，0μg/ml)。

zea等离子处理液配置浓度根据母液浓度平行配置。

二、结果

1.低温等离子体消减zea结果如表所示，当低温等离子体处理zea1分钟后，zea降解53.7％，5分钟降解98.5％左右，10分钟的没有更明显的降低。实验结果显示，低温等离子体对于zea消解效果显著。

表1.低温等离子体处理zea消减率

2.生物效应验证试验结果

细胞毒性结果显示在zea4μg/ml时出现明显生长抑制，而同样浓度的zea经等离子体处理后，细胞生长状态正常，毒性效应不明显。细胞生长状态与剂量效应曲线依次如图1和图2所示。

细胞凋亡实验结果(图3)显示在浓度为2ug/ml的zea溶液处理后的3t3细胞，anexinv标记的荧光强度增加，提示细胞凋亡增加，且显示呈浓度增加而增加的剂量依赖关系，等离子体处理后的zea溶液处理的3t3细胞，细胞凋亡未见明显增加。

表2.低温等离子体处理zea与现有技术中的处理方法比较

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以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。