CN107410869A - 利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法 - Google Patents

利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，是取镉含量超标的大米粉碎，加去离子水混匀后加入罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液的混合液，静置发酵后过滤，再用去离子水清洗，离心过滤，所得滤渣热风干燥，即得脱除重金属镉的大米粉。本发明选取具有重金属消减作用的乳酸菌进行混合发酵，通过菌体表面基团的吸附和菌体代谢产物对镉的淋滤作用使镉含量在0.2mg/kg以上的大米中的重金属镉得到消减，大米中重金属镉的去除率达到90%以上。本方法工艺简单可靠，不仅能有效降低大米中重金属镉的含量，而且能有效解决镉超标大米的利用问题。

Description

利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减 大米粉中重金属镉的方法
技术领域
本发明属于稻米深加工技术，具体涉及一种利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法。
背景技术
近年来，“镉大米”的出现引发了人们对大米食用安全性的广泛担忧与焦虑。如今，大米的镉含量超标已成为危害人们身体健康的重大食品安全问题。通过加工技术实现大米脱镉，是解决镉超标大米利用问题的应急之策，有利于稻米行业的健康发展和国家粮食安全。
经研究发现，通过浸泡、砻谷和碾米等物理方法均能降低大米中的镉含量，但脱镉效果较差。化学法能取得较好的脱镉效果，但经过酸式或碱式浸提得到的脱镉大米制品风味较差，应用范围窄，还有可能造成化学残留。微生物法是近年来备受关注的新型重金属脱除技术，在大米镉脱除方面前景广阔。一方面，微生物种类繁多、来源广泛，为镉脱除剂的选择提供了无限可能。另一方面，采用微生物法能够获得较好的降镉效果，同时对环境造成的负面影响小。此外，经过微生物发酵作用还可以提升大米的口感和品质。
但是，目前的微生物脱镉研究主要围绕单一菌种展开，如翟齐啸（2015）对乳酸菌减除镉危害的作用及机制进行了研究，提出植物乳杆菌具有较强的镉吸附能力及镉耐受能力。而多菌种发酵的优势明显优于单一菌种，雷群英（2015）等研究发现多菌种混合发酵对大米中镉的脱除效果明显优于单一菌株。主要原因是混菌发酵利用了不同菌株作用效果的差异，具有多菌共生酶系互补的特点，使得混菌发酵产酶和产酸能力远高于单一菌株，并能克服中间产物过多对发酵产物生成的不良影响。因此，菌种的选择成为业内脱除大米中重金属镉讨论的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足，提供一种利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，该方法工艺简单、成本低，能有效降低大米中重金属镉的含量，对有效解决镉超标大米的利用问题具有重要意义。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，该方法步骤如下：
（1）取镉含量超标（即超过国家标准0.2mg/kg）的大米，粉碎，按1g大米粉加4ml去离子水的比例，于大米粉中加入去离子水，混匀，得大米浆液；
（2）将罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液按体积比1:1:1混合，然后按2-4%的接种重量接入到大米浆液中，于35-37℃恒温静置发酵16-25h，过滤，得发酵大米粉；
（3）用去离子水清洗发酵大米粉，离心过滤，得滤渣，将滤渣热风干燥至含水量低于14%，即得脱除重金属镉的大米粉。
上述提及的罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液的浓度皆为108-109cfu/mL。其中，该罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液的制备皆为常规技术，具体制备过程如下：在无菌条件下启开装有菌种的安瓿管，加入复菌液（MRS肉汤培养基），轻轻旋转安瓿管，将冻干菌种粉制成悬浮液，然后用移液枪吸取适量菌液，移至灭菌的MRS液体培养基中，于36℃培养24-48h，直至液体培养基浑浊；在无菌条件下，将培养后的菌液接种至灭菌的MRS琼脂平板上，37℃恒温培养24h，采用稀释平板计数对菌落计数，再稀释至浓度为108-109cfu/mL即可。
上述提及的大米粉碎后的粒度为40-60目。
上述提及的用去离子水清洗发酵大米粉是用2-5倍发酵大米粉重量的去离子水清洗大米粉2-4次。
上述提及的离心的转速为2500-3500r/min，时间为5-10min。
上述提及的热风干燥的温度为45-60℃。
上述方法所获得的脱镉大米粉能用作饲料或用于生产发酵米粉。
目前，对于直接消减大米中镉污染的研究相对较少，被镉污染的大米也不宜采取简单丢弃的后续处理方式，否则极易引起二次污染。本发明选取具有重金属消减作用的乳酸菌进行混合发酵，通过菌体表面基团的吸附和菌体代谢产物对镉的淋滤作用使镉含量在0.2mg/kg以上的大米中的重金属镉得到消减，消减后的大米中重金属镉的含量远低于0.2mg/kg，去除率达到90%以上。获得的脱镉大米粉可用作饲料或用于生产发酵米粉。本方法工艺简单可靠，镉的脱除率高，具有广阔的市场应用前景和显著的社会经济效益。
具体实施方式
分别制备罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌菌悬液：在无菌条件下启开装有菌种的安瓿管，加入复菌液（MRS肉汤培养基），轻轻旋转安瓿管，将冻干菌种粉制成悬浮液，然后用移液枪吸取适量菌液，移至灭菌的MRS液体培养基中，于36℃培养36h，直至液体培养基浑浊；在无菌条件下，将培养后的菌液接种至灭菌的MRS琼脂平板上，37℃恒温培养24h，采用稀释平板计数对菌落计数，再稀释至浓度为109cfu/mL即可。
实施例1
取镉含量为0.9778mg/kg的大米，粉碎至40目，按1g大米粉加4ml去离子水的比例，于大米粉中加入去离子水，混匀，得大米浆液；将罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液按体积比1:1:1混合，然后按2%的接种重量接入到大米浆液中，于35℃恒温静置发酵25h，过滤，得发酵大米粉；用2倍发酵大米粉重量的去离子水清洗大米粉4次，离心（3000r/min，8min。）过滤，得滤渣，将滤渣于45℃热风干燥至含水量为13.5%，即得脱除重金属镉的大米粉，该大米粉中重金属镉的含量为0.086mg/kg，大米中镉消减率为91.2%。
对照1：大米浆液中不接入罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液进行发酵（其他条件同实施例1），仅依靠自然发酵。大米粉在去离子水的浸泡及自然发酵作用下，大米粉中镉的脱除率只有27.31%。
对照2：大米浆液中不接入罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液进行发酵，而是添加0.3%苯甲酸钠溶液控制自然发酵，其他条件同实施例1。大米粉在去离子水的浸泡作用下，大米粉中镉的脱除率仅为5.13%。
对照3：大米浆液中仅接入罗伊氏乳杆菌进行发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为35.59%。
对照4：大米浆液中仅接入发酵乳杆菌进行发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为68.62%。
对照5：大米浆液中仅接入植物乳杆菌菌种发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为48.98%。
对照6：大米浆液中仅接入罗伊氏乳杆菌和植物乳杆菌（体积比，1:1）进行发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为76.62%。
对照7：大米浆液中仅接入发酵乳杆菌和植物乳杆菌（体积比，1:1）进行发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为74.54%。
对照8：大米浆液中仅接入罗伊氏乳杆菌和植物乳杆菌（体积比，1:2）进行发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为78.36%。
对照9；大米浆液中仅接入发酵乳杆菌和植物乳杆菌（体积比，1:2）进行发酵（其它条件同实施例1），大米中镉的脱除率为80.58%。
实施例2
取镉含量为0.9778mg/kg的大米，粉碎至60目，按1g大米粉加4ml去离子水的比例，于大米粉中加入去离子水，混匀，得大米浆液；将罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液按体积比1:1:1混合，然后按4%的接种重量接入到大米浆液中，于37℃恒温静置发酵16h，过滤，得发酵大米粉；用5倍发酵大米粉重量的去离子水清洗大米粉2次，离心（3500r/min，5min。）过滤，得滤渣，将滤渣于60℃热风干燥至含水量为13.2%，即得脱除重金属镉的大米粉。该大米粉中重金属镉的含量为0.093mg/kg，大米中镉消减率为90.5%。
实施例3
取镉含量为0.9778mg/kg的大米，粉碎至50目，按1g大米粉加4ml去离子水的比例，于大米粉中加入去离子水，混匀，得大米浆液；将罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液按体积比1:1:1混合，然后按3%的接种重量接入到大米浆液中，于36℃恒温静置发酵20h，过滤，得发酵大米粉；用3倍发酵大米粉重量的去离子水清洗大米粉3次，离心（2500r/min，10min。）过滤，得滤渣，将滤渣于55℃热风干燥至含水量为13.4%，即得脱除重金属镉的大米粉。该大米粉中重金属镉的含量为0.0812mg/kg，大米中镉消减率为91.7%。

Claims (7)

1.一种利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，该方法步骤如下：
（1）取镉含量超标的大米，粉碎，按1g大米粉加4ml去离子水的比例，于大米粉中加入去离子水，混匀，得大米浆液；
（2）将罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液按体积比1:1:1混合，然后按2-4%的接种重量接入到大米浆液中，于35-37℃恒温静置发酵16-25h，过滤，得发酵大米粉；
（3）用去离子水清洗发酵大米粉，离心过滤，得滤渣，将滤渣热风干燥至含水量低于14%，即得脱除重金属镉的大米粉。
2.如权利要求1所述的利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，步骤（2）中罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌菌悬液的浓度皆为108-109cfu/mL。
3.如权利要求1所述的利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，步骤（1）中大米粉碎后的粒度为40-60目。
4.如权利要求1所述的利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，步骤（3）中用去离子水清洗发酵大米粉是用2-5倍发酵大米粉重量的去离子水清洗大米粉2-4次。
5.如权利要求1所述的利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，步骤（3）中离心的转速为2500-3500r/min，时间为5-10min。
6.如权利要求1所述的利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，步骤（3）中热风干燥的温度为45-60℃。
7.如权利要求1所述的利用罗伊氏乳杆菌、发酵乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵消减大米粉中重金属镉的方法，其特征在于，步骤（3）所获得的脱镉大米粉能用作饲料或用于生产发酵米粉。
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