淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中真菌毒素的降解消除作用

奥鹏网院作业

淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中真菌毒素的降解消除作用
郑婷婷1，刘玉兰1,*，王戬东2，裴娅晓2

（1.河南工业大学粮油食品学院，河南 郑州 450001；2.河北玉星食品有限公司，河北 邢台 055550）

摘 要：利用湿热和碱性条件对真菌毒素的破坏作用，以不同质量分数淡碱（NaOH）溶液调节玉米胚达到适宜蒸胚水分质量分数（14%），用115 ℃过热蒸汽蒸胚30 min，对蒸胚前后玉米胚及所制取玉米毛油中黄曲霉毒素B1（aflatoxin，AFB1）、玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）和呕吐毒素（deoxynivalenol，DON）含量进行检测，研究淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中真菌毒素的降解消除效果及碱液质量分数对降解消除效果的影响。结果表明：碱液质量分数为5.29%时，淡碱蒸胚对玉米胚中ZEN和DON的降解消除效果最好，ZEN含量从697.41 μg/kg降至246.25 μg/kg（降解率64.69%），DON含量由2 417.07 μg/kg降至802.83 μg/kg（降解率66.78%），所制取玉米毛油中ZEN含量从266.44 μg/kg减少至140.02 μg/kg，DON含量从150.76 μg/kg降低至108.47 μg/kg；碱液质量分数为6.55%时，淡碱蒸胚对玉米胚中AFB1的降解消除效果最好，AFB1含量从7.91 μg/kg降至0.77 μg/kg（降解率90.30%），所制取玉米毛油中AFB1含量从2.11 μg/kg减少至0.51 μg/kg。随碱液质量分数的增大，淡碱蒸胚所得玉米胚及其毛油的色泽有所加深，毛油酸价和过氧化值明显降低。采用淡碱蒸胚不仅能对玉米胚中真菌毒素进行有效降解，大幅降低玉米胚及其毛油中真菌毒素含量，同时也能降低玉米粕中真菌毒素含量，实现玉米油食用安全和玉米粕饲用安全的同步提升。

关键词：玉米胚；淡碱蒸胚；玉米毛油；黄曲霉毒素B1；玉米赤霉烯酮；呕吐毒素；降解消除

玉米胚是玉米深加工的副产物，年产量约500万 t[1]。玉米胚含油35%～56%，是重要的食用植物油料资源[2]。从玉米胚中提取的玉米油富含不饱和脂肪酸，且VE和植物甾醇含量很高，是一种优质的食用油，近年来玉米油年产量已接近150万 t[1]。玉米胚榨油后的玉米粕还是很好的饲料原料[3]。但因玉米容易发生霉变，而玉米胚又是玉米籽粒中营养最丰富的部位，更适宜霉菌生长，因此玉米胚及其加工产物如玉米油、玉米粕中真菌毒素的安全风险也更大。研究结果表明，在玉米及玉米胚中含量高、危害大的真菌毒素是黄曲霉毒素B1（aflatoxins B1，AFB1）、玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN）和呕吐毒素（daoxynivaleno，DON）[4-5]。GB 2761—2017《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》规定玉米、玉米制品及玉米油中AFB1不高于20 μg/kg，玉米、玉米面（渣、片）中ZEN不高于60 μg/kg（但没有规定玉米油及其原料玉米胚中ZEN限量，目前我国参照欧盟EC1126-2007规定，玉米胚和精炼玉米油中ZEN限量400 µg/kg[6]），玉米、玉米面（渣、片）中DON不高于1 000 μg/kg。GB 13078—2017《饲料卫生标准》规定玉米加工产品中AFB1不高于50 μg/kg，ZEN不高于500 μg/kg，DON不高于5 000 μg/kg。徐进栋等[7]采集了2016年山东产283 个玉米样品和74 个玉米胚芽粕样品，对其中AFB1进行检测，检出率分别为29.33%和82.43%，平均含量分别为34.64 μg/kg和18.11 μg/kg。裴娅晓[6]对50 份我国玉米胚、玉米油、玉米胚芽粕中ZEN进行检测，其中玉米胚、玉米毛油、玉米粕样品中ZEN的平均含量分别为3 208.58、4 232.53、3 060.65 μg/kg。Xu Lili等[8]对2016年采集于5 个省份的69 个玉米胚样品中DON进行检测，检出率达95.7%，有7.2%的样品DON含量高于GB 2761—2017限量。这些研究结果表明，玉米原料、玉米胚、玉米油及玉米粕中AFB1、ZEN、DON均存在较大的超标风险。

以往的研究报道大多关注于玉米原料中真菌毒素[9-12]，随着近年来玉米胚制油量的增大，玉米胚及玉米油中真菌毒素的安全风险开始受到更多关注[1,7,13]，对玉米油中真菌毒素脱除技术的研究已取得长足进展，并在工业生产中得到推广应用[14-15]，但对玉米胚和玉米粕中真菌毒素脱除的研究报道甚少，如果能对玉米胚中的真菌毒素进行高效脱除，就可实现玉米油食用安全和玉米粕饲用安全的同步提升。依据AFB1、ZEN和DON均具有碱性条件下不稳定、易降解脱除的原理[15-18]，在玉米胚制油生产的玉米胚湿润蒸胚工序中，采用淡碱条件对玉米胚进行高温湿热处理，有可能对玉米胚中真菌毒素进行消减和脱除。王月华[19]采用150～180 ℃、0.8～1.2 MPa的高温高压蒸汽对玉米胚进行处理，其中ZEN脱除率可达到85%以上。目前玉米深加工生产中主要采用湿法提胚，湿法提胚过程使用的亚硫酸残留在玉米胚中会使其具有一定的酸性（pH值一般为4.5～5.0）[20]，采用淡碱蒸胚也有利于对这部分残留酸进行中和并降低玉米毛油酸价。因此本实验在玉米胚制油生产的湿润蒸胚工序中添加不同质量分数的NaOH溶液对玉米胚进行淡碱蒸胚，检测蒸胚前后玉米胚中AFB1、ZEN和DON的含量，分析研究淡碱蒸胚对玉米胚中真菌毒素的降解消除效果，以及碱液质量分数对玉米胚及其毛油中真菌毒素降解消除效果的影响，旨在为玉米油生产技术的优化发展提供支持。

1 材料与方法
1.1 材料及试剂
玉米胚原料取自河北玉星食品有限公司。

AFB1标准品（纯度≥99%）、ZEN标准品（纯度≥99%）、DON标准品（纯度≥99%） 美国Sigma-Aldrich公司；甲醇、乙腈均为国产色谱纯；氯化钠、次氯酸钠、乙腈、甲醇-水溶液、氢氧化钠、聚乙二醇8000、去离子水均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备
AFB1免疫亲和柱、ZEN免疫亲和柱、DON免疫亲和柱月旭科技（上海）股份有限公司；2695高效液相色谱仪、2475荧光检测器、2489紫外检测器 美国Waters科技有限公司；MTN-2800W氮吹浓缩仪 天津艾特赛恩斯仪器有限公司；FM200均质机 上海弗鲁克公司；高速万能粉碎机 北京中兴伟业仪器有限公司；LD5-10台式低速离心机 北京京立离心机有限公司；Vortex QL-902漩涡混合仪 海门市其林贝尔仪器制造有限公司；KQ3200DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；WSL-2比较测色仪 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法
1.3.1 玉米胚的淡碱蒸胚

取6 份玉米胚原料，每份150 g，将其中一份均匀喷洒25 mL的蒸馏水，其余5 份均匀喷洒25 mL质量分数分别为1.20%（2 Bé°）、2.71%（4 Bé°）、4.00%（6 Bé°）、5.29%（8 Bé°）、6.55%（10 Bé°）的NaOH淡碱溶液，使玉米胚样品的水分质量分数均达到14%左右的适宜蒸胚水分[2]。之后将玉米胚样品逐个放置于自制的实验装置中进行蒸胚处理。实验装置包括水蒸气发生器、加热蒸胚室等，蒸胚温度为115 ℃，蒸胚时间30 min。蒸胚结束后将玉米胚取出冷却至室温，检测蒸胚前后样品中AFB1、ZEN和DON含量，并计算3 种真菌毒素的降解率。

1.3.2 玉米胚中毛油的提取

分别将6 个蒸胚后的玉米胚样品用高速万能粉碎机粉碎，各取60 g，分别与120 mL正己烷混合，于40 ℃水浴加热并搅拌，萃取油脂8 h，之后对固-液混合物高压抽滤，取滤出液（即油脂与正己烷溶剂组成的混合油）于45 ℃下旋蒸脱除其中的正己烷溶剂，再在90 ℃下脱除其中残留溶剂，即得到6 个玉米胚浸出毛油样品。检测玉米毛油样品中AFB1、ZEN和DON含量，分析研究淡碱蒸胚对玉米毛油中真菌毒素的消除效果。

1.3.3 玉米胚及其毛油的指标测定

水分及挥发物含量测定参照GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》；酸价测定参照GB/T 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》；过氧化值测定参照GB/T 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》；色泽测定参照GB/T 22460—2008《动植物油脂 罗维朋色泽的测定》。

1.3.4 玉米胚及其毛油中AFB1、ZEN和DON含量测定

AFB1含量测定参照GB 5009.22—2016《食品安全国家标准 食品中黄曲霉毒素B族和G族的测定》。样品前处理方法参照标准中高效液相色谱-柱后衍生法。

色谱条件：色谱柱：C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：甲醇-水溶液（45∶55，V/V）；流速：0.8 mL/min；柱温：35 ℃；进样量：20 μL，激发波长：360 nm；发射波长：440 nm；使用光化学衍生器进行衍生化。

ZEN含量测定参照GB 5009.209—2016《食品安全国家标准 食品中玉米赤霉烯酮的测定》。样品前处理方法参照标准中的液相色谱法。

色谱条件：色谱柱：C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：乙腈-水溶液（55∶45，V/V）；流速：1 mL/min；柱温：30 ℃；进样量：20 μL；检测波长：278 nm。

DON含量测定参照GB 5009.111—2016《食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的测定》。样品前处理方法参照标准中的免疫亲和层析净化高效液相色谱法。

色谱条件：色谱柱：C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：乙腈-水溶液（16∶84，V/V）；流速：0.8 mL/min；柱温：40 ℃；进样量：50 μL；检测波长：218 nm。

1.3.5 真菌毒素降解率的计算

玉米胚中真菌毒素的降解率按下式计算。

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式中：B为淡碱蒸胚对玉米胚中真菌毒素的降解率/%；X为淡碱蒸胚处理后物料中的真菌毒素含量/（μg/kg）；Z为未经蒸胚处理物料中的真菌毒素含量/（μg/kg）。

1.4 数据处理与分析
使用Excel 2010、SPSS Statistics 20和Origin 9.0软件分别进行数据统计、单因素方差分析和图表的绘制。

2 结果与分析
2.1 淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中AFB1含量的影响
对玉米胚原料、5 个经淡碱蒸胚处理的玉米胚样品、1 个未加碱液蒸胚处理的空白对照玉米胚样品分别提取其中油脂，检测蒸胚前后玉米胚和玉米毛油中AFB1含量，淡碱蒸胚时碱液质量分数对AFB1降解效果的影响如图1所示。

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图1 不同碱液质量分数下玉米胚及其毛油中AFB1含量
Fig. 1 Effect of steaming with different concentrations of dilute alkali on AFB1 contents in corn germ and the resulting crude oil

同一指标不同NaOH质量分数小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。下同。

由图1可见，在对玉米胚进行浸出制油过程中，部分AFB1会从玉米胚中迁移至玉米毛油中，7 个玉米胚样品中AFB1的含量分别为其对应玉米毛油中AFB1含量的3.75、3.95、1.53、2.82、2.28、2.19、1.50 倍。采用或不采用淡碱蒸胚处理，蒸胚后的玉米胚及其玉米毛油中AFB1含量有显著差异。不采用淡碱液对玉米胚进行蒸胚处理（即空白对照组），玉米胚中AFB1含量从7.91 μg/kg降低至7.86 μg/kg，降解率为0.67%，对应玉米毛油中AFB1含量从2.11 μg/kg减少至1.99 μg/kg，蒸胚处理对玉米胚和玉米毛油中AFB1含量的影响不显著；采用质量分数分别为1.20%、2.71%、4.00%、5.29%、6.55%的淡碱液对玉米胚进行蒸胚处理后，玉米胚中AFB1含量分别降低至2.83、2.09、1.46、1.39、0.77 μg/kg，降解率分别为64.23%、73.54%、81.52%、82.40%、90.30%，对应玉米毛油中AFB1含量分别降低至1.84、0.74、0.64、0.64、0.51 μg/kg。说明淡碱蒸胚对玉米胚中AFB1降解以及玉米毛油中AFB1含量降低具有明显效果，且玉米胚中AFB1降解率随碱液质量分数增大而提高。有文献报道，在碱液和高温的共同作用下，AFB1的内酯环结构易发生断裂，生成没有毒性的邻位香豆素钠盐[21-22]。

2.2 淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中ZEN含量的影响
对原料玉米胚和经过蒸胚处理的6 个玉米胚及其毛油中ZEN含量进行检测，淡碱蒸胚时碱液质量分数对ZEN降解效果的影响如图2所示。

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图2 不同碱液质量分数下玉米胚及其毛油中ZEN含量
Fig. 2 Effect of steaming with different concentrations of dilute alkali on ZEN contents in corn germ and the resulting crude oil

从图2可见，玉米胚中ZEN会在制油过程迁移至玉米毛油中，7 个玉米胚样品中的ZEN含量为对应玉米毛油中ZEN含量的1.8～2.7 倍。王月华等[23]对7 份玉米胚样品及其压榨毛油中ZEN含量进行检测对比，发现玉米胚中ZEN含量高于毛油。本实验结果与上述文献结果相符。

由图2还可以看出，未加碱液蒸胚时，蒸胚前后玉米胚及其毛油中ZEN含量变化不明显，当采用质量分数2.71%的碱液蒸胚后，玉米胚中ZEN含量从697.41 μg/kg显著下降至485.69 μg/kg（P＜0.05），降解率达到30.36%。碱液质量分数提高至5.29%时，ZEN含量由697.41 μg/kg降低至246.25 μg/kg，此时降解率达到最高（64.69%），但当碱液质量分数继续增达至6.55%时，ZEN降解率不再增加。这说明适当提高碱液质量分数有利于ZEN内酯环打开并降解，这与前期研究发现适量增大碱液浓度能使ZEN脱毒效果提高，但碱液达到一定浓度后对ZEN降解的影响已不再显著的结果[24-25]相一致。这是因为太低的碱液浓度不利于ZEN的内酯环断裂打开，甚至会使已断开的内酯环重新复合；而过高碱液浓度会使得加入的总碱液量减少，不利于碱液均匀分布在玉米胚中并对ZEN形成完善的降解作用。这与裴娅晓等[16]利用碱炼脱除玉米油中ZEN的实验结果基本一致（碱液质量分数5.11%时脱除效果明显优于更高的碱液质量分数）。玉米毛油中的ZEN含量的变化趋势与玉米胚中相同，其在碱液质量分数为5.29%时含量从266.44 μg/kg显著降低至140.02 μg/kg（P＜0.05）。

2.3 淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中DON含量的影响
对原料玉米胚和经过蒸胚处理的6 个玉米胚及其毛油中DON含量进行检测，淡碱蒸胚时碱液质量分数对DON降解效果的影响如图3所示。

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图3 不同碱液质量分数下玉米胚及其毛油中DON含量
Fig. 3 Effect of steaming with different concentrations of dilute alkali on DON contents in corn germ and the resulting crude oil

由图3可知，玉米胚中的DON含量远高于其对应玉米毛油中的DON含量，分别为对应玉米毛油DON含量的16.03、15.44、12.82、11.61、8.71、7.40、8.99 倍，这是由于DON在极性较弱的油和正己烷中的溶解度较小[26-27]。

由图3可以看出，随着蒸胚时碱液质量分数的增加，玉米胚中DON含量呈显著下降趋势（P＜0.05）。当碱液质量分数为1.20%时，DON降解率为37.09%，可见DON在较低的碱性环境下即开始降解；当碱液质量分数增加到5.29%时，DON降解率达到最高的66.78%，DON含量由2 417.07 μg/kg降低至802.83 μg/kg，达到GB 2761—2017中不高于1 000 μg/kg的限量规定；但当碱液质量分数持续增加至6.55%时，DON降解率为58.60%，较碱液质量分数为5.29%时反而有所降低，其机理可能与ZEN情况相似。玉米毛油中DON变化趋势与玉米胚中的变化趋势基本一致，在碱液质量分数5.29%时，DON含量从150.76 μg/kg降低至108.47 μg/kg。Bretz等[28]通过液相色谱串联质谱和核磁共振对DON在0.1 mol/L NaOH、75 ℃、加热60 min条件下降解所形成的化合物进行了检测分析，对分离出的7 种降解产物进行细胞毒性实验，均未发现毒性。

2.4 淡碱蒸胚对玉米胚和玉米毛油品质的影响
对经过蒸胚处理的6 个玉米胚样品的色泽等品质进行分析评价，结果显示，经不同碱液浓度淡碱蒸胚处理后的玉米胚色泽均不同程度地加深，采用较低碱液质量分数（1.20%）淡碱蒸胚处理后玉米胚的色泽与未经淡碱蒸胚处理（空白对照组）玉米胚的色泽相近，呈黄白色至黄色，随碱液质量分数的增大，蒸胚处理后玉米胚的色泽呈黄褐色至红褐色，随碱液浓度提高，蒸胚处理后玉米胚的色泽也越深。风味方面，除质量分数6.55%碱液蒸胚处理后的样品略微有碱味之外，其他经蒸胚处理后的玉米胚样品均具有良好的玉米胚原有风味。

对6 个玉米胚样品所制取毛油的品质进行检测分析，结果如表1所示。

表1 碱液质量分数对玉米毛油品质指标的影响
Table 1 Effect of steaming corn germ with different concentrations of dilute alkali on quality indicators of crude corn oil

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注：色泽测定选用25.4 mm比色槽。

由表1可见，玉米毛油的色泽随碱液质量分数的增加呈逐渐加深趋势，酸价和过氧化值均呈降低趋势，其原因可能是玉米胚中的蛋白质、糖类等在高温和碱液的共同作用下产生再生色素，这些色素溶解进入浸出毛油所致[29]，而碱液可中和玉米胚中所含的部分游离脂肪酸，使浸出毛油的酸价降低；此外碱可降低脂肪氧合酶的活性，降低油脂的酶促氧化速率，减少氢过氧化物的生成[30]。

3 结 论
以不同质量分数的淡碱（NaOH）溶液调节玉米胚水分达到14%的适宜蒸胚水分，再以115 ℃过热蒸汽进行淡碱胚30 min后，玉米胚及其毛油中3 种真菌毒素均被不同程度降解。碱液质量分数为6.55%时AFB1的降解消除效果最好，玉米胚中AFB1降解率达到90.30%，同时玉米油中AFB1含量从2.11 μg/kg减少至0.51 μg/kg；碱液质量分数为5.26%时ZEN和DON的降解消除效果最好，玉米胚中ZEN和DON的降解率分别为64.69%和66.78%，此时玉米毛油中ZEN和DON含量也显著降低至140.02 μg/kg和108.47 μg/kg。虽然随碱液质量分数的增大，淡碱蒸胚所得玉米胚及其毛油的色泽有所加深，但毛油酸价和过氧化值均呈明显降低趋势。因此，采用淡碱蒸胚可实现对玉米胚中真菌毒素的有效降解，减少玉米油和玉米粕中真菌毒素风险，同时可适当提升玉米毛油的品质，是玉米胚制油生产中湿润蒸胚工艺技术的优化改进方向。

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Degradation of Mycotoxins in Corn Germ and Crude Corn Oil by Steaming Corn Germ with Dilute Alkali

ZHENG Tingting1, LIU Yulan1,*, WANG Jiandong2, PEI Yaxiao2
(1. School of Food Science and Technology, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China;2. Hebei Yuxing Food Co. Ltd., Xingtai 055550, China)

Abstract: Given the fact that moist-heat and alkaline conditions can destroy mycotoxins, corn germ was steamed with superheated steam at 115 ℃ for 30 min after adjusting its moisture content to the suitable value for steaming (14%) with different concentrations of NaOH solution. The contents of aflatoxin B1 (AFB1), zearalenone (ZEN) and deoxynivalenol(DON) in steamed and unsteamed corn germ as well as crude oil prepared from each of them were tested to explore the effect of dilute alkali steaming of corn germ on the degradation of mycotoxins in corn germ and crude corn oil. The results showed that steaming corn germ with 5.29% NaOH exhibited the highest degradation of ZEN and DON, whose contents decreased by 64.69% (246.25 versus 697.41 μg/kg) and 66.78% (802.83 versus 2 417.07 μg/kg) in steamed corn germ,also decreased (140.02 versus 266.44 μg/kg, and 108.47 versus 150.76 μg/kg) in the resulting corn oil compared with their respective unsteamed counterparts. Steaming corn germ with 6.55% NaOH resulted in the highest degradation of AFB1, whose content decreased by 90.30% (0.77 versus 7.91 μg/kg) in steamed corn germ and also decreased (0.51 versus 2.11 μg/kg) in the resulting corn oil compared with their respective unsteamed counterparts. As the alkali concentration increased, the color of both corn germ and the resulting corn oil became darker, and the acid value and peroxide value of the oil were significantly reduced. The dilute alkali steaming method can effectively reduce the mycotoxin content in corn germ as well as the resulting crude oil and corn germ meal, thereby improving the safety of corn oil and meal for human and animal consumption respectively.

Keywords: corn germ; steamed corn germ with dilute alkali; corn germ oil; aflatoxin B1; zearalenone; deoxynivalenol; degradation

收稿日期：2019-06-05

基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（2016YFD0401405）

第一作者简介：郑婷婷（1993—）（ORCID: 0000-0003-2503-8147），女，硕士研究生，研究方向为植物油料和油脂加工过程真菌毒素的控制与脱除。E-mail: 326005594@qq.com

*通信作者简介：刘玉兰（1957—）（ORCID: 0000-0001-9194-889X），女，教授，硕士，研究方向为油料油脂加工技术与产品质量安全。E-mail: liuyl7446@163.com

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190605-049

中图分类号：TS224.3

文献标志码：A

文章编号：1002-6630（2020）13-0008-06

引文格式：

郑婷婷, 刘玉兰, 王戬东, 等. 淡碱蒸胚对玉米胚及其毛油中真菌毒素的降解消除作用[J]. 食品科学, 2020, 41(13): 8-13.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190605-049. http://www.spkx.net.cn

ZHENG Tingting, LIU Yulan, WANG Jiandong, et al. Degradation of mycotoxins in corn germ and crude corn oil by steaming corn germ with dilute alkali[J]. Food Science, 2020, 41(13): 8-13. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190605-049. http://www.spkx.net.cn