一种酸溶联用发酵脱除大米中镉的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于稻米深加工技术领域，涉及一种脱除大米中镉的方法，具体涉及一种酸溶联用发酵技术脱除大米中镉的方法。
【背景技术】
[0002]中国作为世界大米的主要生产国，大米产量约占全球总产量的30%，据不完全统计，中国60%以上的人口以大米为主食。随着现代工业的快速发展，重金属镉正通过污染土壤侵入大米，大米中镉的污染问题日益严重，已成为全世界面临的重大食品安全问题之一。雷鸣(2010年)对湖南省污染区和市场上的大米进行调查分析发现，36%的大米样品存在镉超标情况；2010年有报道称，中国1/5的耕地受到重金属镉污染，涉及11个省25个地区，主要以湖南、江西等长江以南的地区为主。重金属镉被世界卫生组织定为优先研宄的食品污染物，水稻对镉有较强的富集能力，重金属镉可以通过食物链积累于人体内，长期的积累作用会对肝肾、生殖系统、结蹄组织等造成一定的损伤，甚至产生“三致作用”，所以研宄如何脱除大米中的重金属镉亟待需要解决。
[0003]目前，有关于治理大米中重金属镉污染的报道和技术成果颇多，但主要集中在大米的加工技术方面，如浸泡、蒸煮、砻谷、碾米、大米淀粉的提取和大米蛋白的提取等。由于重金属镉主要集中在大米胚乳中，砻谷和碾米方法对镉的脱除效果不明显；刘晶(2013年)在大米浸泡过程中发现，浸泡温度越高，镉的浸出量越多，但大米在30°C下浸泡30h，镉的脱除率只有33.71%，说明水的浸泡作用对大米中镉的脱除有一定的效果，但效果不明显。一些学者通过试验证明加热处理能在一定程度上降低大米中的镉含量，但镉的脱除率较低；田阳(2013年)利用碱法工艺提取大米淀粉产品，在最佳工艺条件下，镉的脱除率可达84.77%，但该方法制得的淀粉产品与原淀粉品质相差较大，且淀粉提取率较低。中国申请号为201510013525.3的文献公开了一种利用复配乳酸菌发酵脱除大米中重金属镉的方法，该方法的脱镉效果较好，但还有待于进一步提高。近年来很多研宄报道，有机酸可以与重金属镉结合形成可溶性络合物来增加镉的移动性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、可操作性强、效率高的酸溶联用发酵脱除大米中重金属镉的方法，为“镉大米”的安全转化提供一定的技术支持，能快速缓解镉超标大米的利用问题。
[0005]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种酸溶联用发酵脱除大米中重金属镉的方法，该方法步骤如下:
a.粉碎:将镉含量超标(即镉含量>0.2mg/kg)的大米粉碎，粉碎后的粒度为40-80
目；
b.酸溶去镉:按Ig大米粉加6-10mL质量浓度为1%_50%的酸溶液的比例，取大米粉与酸溶液，混合，搅拌，使大米粉与酸溶液充分混匀，在35-50°C下恒温振荡处理12-24h，使大米粉中的镉通过酸溶作用得到消减，振荡处理时的振荡频率为160-180次/分钟；
上述酸溶液是取食品级乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和冰醋酸中的一种或几种混合配制而成。
[0006]c.离心去除酸液:将酸溶去镉后的大米粉浆液离心(离心转速为3000-4500r/min，时间为5-10min)以去除酸溶液，得到去酸溶液后的大米粉，将大米粉用去离子水清洗2-4次，每次清洗时去离子水的用量为去酸溶液后得到的大米粉重量的3-4倍；每次清洗后进行离心脱水(离心转速为3000_4500r/min，时间为5_10min)，于最后离心脱水后的大米粉中加入3-5倍大米粉重量的去离子水，混匀，得大米粉浆液；
d.发酵去镉:将植物乳杆菌菌悬液和戊糖片球菌菌悬液按体积比2:1混合，然后按3%-5%的接种量接入到步骤c得到的大米粉浆液中，于37-40°C恒温静置发酵20-28h，使大米粉中的镉含量进一步降低；
上述植物乳杆菌菌悬液和戊糖片球菌菌悬液的制作方法为现有常规技术，具体为:将植物乳杆菌和戊糖片球菌的斜面菌种分别在37°C下培养24-48h，菌种活化后再分别接种至MRS肉汤培养基中，于37°C下恒温培养24-48h。所得植物乳杆菌菌悬液和戊糖片球菌菌悬液的含菌量皆为107-108cfu/mL。采用的植物乳杆菌和戊糖片球菌为现有常规菌种，如植物乳杆菌 CICC20038、CICC20039、CICC20765 等；戊糖片球菌 CICC22739、CICC21862、CICC22227 等。
[0007]e.离心滤除发酵液:将上述发酵降镉后的发酵米粉浆液离心(离心转速为3000-4500r/min，时间为5_10min)以去除发酵液，将去除发酵液后得到的大米粉用去离子水清洗2-4次，每次清洗后进行离心脱水(离心转速为3000-4500r/min，时间为5_10min)，将最后水洗离心后的大米粉于45-50°C热风干燥至含水量为11-13% ;其中，每次清洗时去离子水的用量为去除发酵液后得到的大米粉重量的3-5倍。
[0008]为了能进一步提高大米中镉的脱除率，本发明基于有机酸能与重金属结合形成可溶性络合物这一特性，先利用有机酸对大米进行浸泡预处理，通过洗米和离心脱水初步降低大米中的重金属镉含量，再对大米进行复合乳酸菌发酵处理，进一步使镉的溶出量增加。本发明通过有机酸酸溶与发酵技术联用，对镉含量在0.2mg/kg以上的大米中的重金属镉进行脱除，镉的脱除率达90%以上。脱镉后的大米粉安全性高，可用作饲料工业的粮食原料。本发明可操作性强、成本低、脱镉效果好，可快速缓解镉超标大米的利用问题，为“镉大米”的安全转化提供一定的技术支持。
【具体实施方式】
[0009]以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0010]菌悬液的制备:将植物乳杆菌和戊糖片球菌的斜面菌种分别在37°C下培养24-48h，菌种活化后再分别接种至MRS肉汤培养基中，于37°C下恒温培养24_48h，分别得到含菌量为107-108cfu/mL的植物乳杆菌菌悬液和戊糖片球菌菌悬液。
[0011]实施例1
将镉含量为0.6479mg/kg的大米粉碎过80目筛；取1g大米粉加入到60mL质量浓度为8%的冰醋酸溶液中，充分混匀后在35°C下恒温振荡处理24h(振荡频率为160次/分钟);离心(3500r/min，8min)去除酸溶液，去酸溶液后得到的大米粉用去离子水清洗3次(每次去离子水的用量为大米粉重量的4倍)，每次清洗后进行离心脱水(3500r/min，8min)，再于最后离心脱水后的大米粉中加入4倍大米粉重量的去离子水，混匀后得大米粉浆液；将植物乳杆菌菌悬液(菌种编号为CICC20039)和戊糖片球菌菌悬液(菌种编号为CICC22227)按体积比2:1混合(两种菌菌悬液的含菌量皆为107cfu/mL)，然后按3%的接种量接入到该大米粉浆液中，于40°C恒温静置发酵24h，得发酵米粉浆液；将发酵米粉浆液离心(3500r/min，8min)以滤除发酵液，去除发酵液后得到的大米粉用去离子水清洗3次(每次去离子水的用量为大米粉重量的4倍)，每次清洗后进行离心脱水(3500r/min，8min)，将最后离心脱水后的大米粉于50°C热风干燥至恒重(水分含量为11.9%)，得到脱镉后的大米粉。经检测，大米粉中镉的残留量为0.05851mg/kg，低于国家限量标准0.2mg/kg，且镉的脱除率达90.97%，说明本方法能有效脱除大米中的重金属镉。
[0012]对照1:大米粉不经过酸溶液浸泡处理，采用植物乳杆菌和戊糖片球菌的菌悬液接种进行发酵处理，其它条件同实施例1，大米粉在去离子水的浸泡及发酵作用下，大米中镉的脱除率只有83.73%。
[0013]对照2:大米粉只进行酸溶液浸泡处理，不进行植物乳杆菌和戊糖片球菌的菌悬液接种发酵，其它条件同实施例1，大米粉在冰醋酸的酸溶作用下，大米中镉的脱除率只有82.53%o
[0014]实施例2
将镉含量为0.4745mg/kg的大米粉碎过60目筛；取