1.本发明涉及一种处理食品中有害物质的方法，具体地说是一种同步降解薏苡仁中黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮的方法。
背景技术：
2.黄曲霉毒素主要是由黄曲霉、寄生曲霉产生的次生代谢产物，被世界卫生组织(who)的癌症研究机构划定为ⅰ类致癌物，其中，afb1是天然污染食品中最常见的，也是毒性和致癌性最强的，其毒性是氰化钾的10倍，是砒霜的60倍。
3.玉米赤霉烯酮(zea)主要由禾谷镰刀菌产生，玉米赤霉烯酮具有雌激素作用，主要作用于生殖系统，妊娠期的人或动物在食用了含玉米赤霉烯酮的食物后，可引起流产、死胎或畸胎。zea在根及根茎类、果实种子类中药材中污染较为广泛。
4.薏苡仁是一种常见的药食同源的中药材，综合利用价值较高。但在薏苡仁的生产、贮运过程中，经常存在黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮等毒素超标的问题，影响了消费者的身体健康和产业的健康发展。我国2020药典中规定，每1000g薏苡仁含黄曲霉毒素b1不得过5μg，含黄曲霉毒素g2、黄曲霉毒素g1、黄曲霉毒素b2和黄曲霉毒素b1的总量不得过10μg。每1000g薏苡仁含玉米赤霉烯酮不得过500μg。
5.目前对真菌毒素的降解方法主要包括化学法、物理法和生物法。
6.化学法是利用化学试剂与真菌毒素发生化学反应，破坏其分子结构，使活性基团失活，从而达到降解或脱除毒素的目的。生产实践中常用的方法主要有碱处理法和氧化法。使用化学法降解真菌毒素时可能会引入新的化学物质，破坏其本身的营养成分，且该方法成本较高，设施不完善，在食品药品领域较少使用。
7.生物法主要是通过微生物或其产生的酶类来抑制真菌生长或吸附降解真菌毒素。常见的微生物有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、双歧杆菌、酿酒酵母、m.arvensis提取物等。该方法受到生物技术水平的限制，操作复杂，成本昂贵；在复杂基质中，生物酶的活性不稳定；现在仅处于实验室测试阶段，研究特异性降解菌株或酶的筛选，潜在的代谢产物和解毒特性尚不明确。
8.物理法是通过物理方式降解真菌毒素，主要包括去壳分离、浸泡洗涤、吸附和热处理等。近年来兴起的微波加热技术和冷等离子体技术也属于物理法的范畴。通过物理清洗、剔除去皮和粉碎等处理方式，可以去除谷物表面附着的玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素。由于玉米赤霉烯酮和黄曲霉毒素难溶于水，所以，采用水洗法脱除的效果不理想。而且，人工剔除的效率低，不适于大规模生产。研磨粉碎法易将营养成分破坏，成本代价高，不实用。
技术实现要素：
9.本发明的目的就是提供一种同步降解薏苡仁中黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮的方法，以解决现有真菌毒素降解方法存在的操作复杂、成本高和实用应用价值低的问题。
10.本发明的目的是这样实现的：一种同步降解薏苡仁中黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮
的方法，使用低温等离子体刷装置产生的低温等离子羽流对薏苡仁进行解毒处理，低温等离子体刷装置的工作电流为12ma～16ma，处理时间为6min～10min。
11.进一步地，所述低温等离子体刷装置包括两个钨棒、喷气导管、高压直流电源、移动工作台和石英玻璃板；两个钨棒端部相对设置，其中一个钨棒串接电阻后连接高压直流电源，另一个钨棒接地线，喷气导管的喷嘴位于两个钨棒对头端的上部，移动工作台位于两个钨棒的下方，石英玻璃板放置在移动工作台上。
12.进一步地，低温等离子体刷装置的工作方式为：接通高压直流电源后，在两个钨棒对头端的空间内产生等离子体；将氩气与氧气混合，形成混合气体，送入喷气导管，再经喷嘴向下方喷出，在混合气体的吹动作用下，两钨棒间所产生的等离子体转变成为等离子体羽流，扫过放置在石英玻璃板上的薏苡仁，以利用低温等离子体羽流降解薏苡仁中的毒素。
13.进一步地，混合气体中氧气的含量为0.4％～0.6％，通入的混合气体的流量控制在8.00l/min。
14.本发明利用低温等离子体针降解薏苡仁中afb1和zea，在处理过程中不引入新杂质，减少afb1和zea造成的人体伤害和经济损失。该技术不添加任何化学成分，操作简单，处理高效，适合大规模工业应用。
附图说明
15.图1(a)是不同处理时间的薏苡仁中afb1的降解率图。
16.图1(b)是不同处理时间的薏苡仁中zea的降解率图。
17.图2(a)是不同气体介质处理的薏苡仁中afb1的降解率图。
18.图2(b)是不同气体介质处理的薏苡仁中zea的降解率图。
19.图3(a)是不同电流大小处理的薏苡仁中afb1的降解率图。
20.图3(b)是不同电流大小处理的薏苡仁中zea的降解率图。
21.图4(a)是afb1处理时间与工作电流交互作用的等高线图。
22.图4(b)是afb1处理时间与工作电流交互作用的响应面图。
23.图5(a)是afb1处理时间与氧气含量交互作用的等高线图。
24.图5(b)是afb1处理时间与氧气含量交互作用的响应面图。
25.图6(a)是afb1工作电流与氧气含量交互作用的等高线图。
26.图6(b)是afb1工作电流与氧气含量交互作用的响应面图。
27.图7(a)是zea处理时间与工作电流交互作用的等高线图。
28.图7(b)是zea处理时间与工作电流交互作用的响应面图。
29.图8(a)是zea处理时间与氧气含量交互作用的等高线图。
30.图8(b)是zea处理时间与氧气含量交互作用的响应面图。
31.图9(a)是zea工作电流与氧气含量交互作用的等高线图。
32.图9(b)是zea工作电流与氧气含量交互作用的响应面图。
33.图10是低温等离子体羽流装置的结构示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明做进一步详述。
35.本发明同步降解薏苡仁中黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮的方法是，使用低温等离子体刷装置产生的低温等离子羽流对薏苡仁进行解毒处理，低温等离子体刷装置的工作电流为12ma～16ma，处理时间为6min～10min。
36.如图10所示，低温等离子体刷装置包括两个钨棒、喷气导管、高压直流电源、移动工作台和石英玻璃板；两个钨棒端部相对设置，其中一个钨棒串接电阻后连接高压直流电源，另一个钨棒接地线，喷气导管的喷嘴位于两个钨棒对头端的上部，移动工作台位于两个钨棒的下方，石英玻璃板放置在移动工作台上。移动工作台可以。图10中，在低温等离子体刷装置中还接有示波器、电流环和高压探头。电流环用以测量钨棒电流，高压探头用以测量两个钨棒之间的间隙电压，示波器用于标识电流值和电压值。
37.低温等离子体刷装置的工作方式为：接通高压直流电源后，在两个钨棒对头端的空间内产生等离子体；将高纯氩气与高纯氧气混合，形成混合气体，混合气体中氧气的含量为0.4％～0.6％，通入的混合气体的流量控制在8.00l/min。将混合气体送入喷气导管，再经喷嘴向下方喷出，在混合气体的吹动作用下，两钨棒间所产生的等离子体转变成为等离子体羽流，扫过石英玻璃板上的薏苡仁，利用低温等离子体羽流降解薏苡仁中的毒素。
38.关于本发明处理方法以及对比处理方式的分析说明。
39.一、对薏苡仁中afb1和zea的hplc检测。
40.1、精密称取afb1标准品干品1mg加入适量乙腈充分溶解并定容到100ml，得到afb1标准品储备液，放置于-20℃冰箱中避光保存，用于绘制标准曲线。精密称取zea标准品干品50mg加入适量乙腈充分溶解并定容到50ml，得到zea标准品储备液，放置于-20℃冰箱中避光保存，用于绘制标准曲线。
41.2、供试品的制备：使用高速多功能粉碎机将薏苡仁颗粒研磨粉碎，准确称取5g(精确到0.01)粉碎的样品粉末，置于50ml离心管中，加入1g氯化钠，精密25ml体积分数84％乙腈溶液，涡旋振荡3min，超声振荡30min，用84％乙腈溶液定容到30ml,摇匀静置，在10000r/min离心5min。取5ml上清液，放入50ml离心管，再加入45ml体积分数1％ tween-20溶液稀释混匀，经玻璃纤维滤纸过滤，备用。取上清液25ml，以1～2滴/s的流速通过a&z二合一免疫亲和柱，依次用10ml淋洗缓冲液和10ml超纯水洗脱免疫亲和柱2次，直至空气进入亲和柱中，弃去全部流出液，抽干小柱。准确加入1.0ml甲醇洗脱，收集全部洗脱液于干净的试管中，0.22μm微孔滤膜滤，微量注射器抽取20μl进样检测。
42.3、色谱条件：
43.(1)afb1色谱柱：athena c18色谱柱(250mm
×
4.6mm，5μm)；荧光检测器：激发波长360nm，发射波长440nm，柱后光化学衍生法：光化学衍生器；柱温：40℃；流动相︰甲醇︰乙腈︰水(21︰21︰58)，流速1.0ml/min；进样量20.0μl。
44.(2)zea色谱柱：athena c18色谱柱(250mm
×
4.6mm，5μm)；荧光检测器：激发波长274nm，发射波长440nm；柱温：30℃；流动相：乙腈︰水为60︰40，流速1.0ml/min；进样量20.0μl。
45.4、真菌毒素含量的计算方法：
46.采用多点校正法，以标准曲线为参比，样品测定液中某真菌毒素的峰面积与相应的参比峰面积相比较，求得样品测定液中特定真菌毒素的浓度，再由测定液与原样品的关系，换算得到样品中特定真菌毒素含量。
47.5、样品降解率的计算：
48.(1)按以下公式计算afb1降解率：m＝(1－n/n0)
×
100％；其中，m为afb1的降解率，n为低温等离子体处理后afb1的浓度，n0为空白对照组中afb1的浓度。
49.(2)按以下公式计算zea降解率：a＝(1－c/c0)
×
100％；其中，a为zea降解率，c为低温等离子体处理后zea的浓度，c0为空白对照组中zea浓度。
50.二、不同处理方式对薏苡仁中afb1和zea降解率的影响分析。
51.低温等离子体射流设备在12ma电流条件下工作，通入纯氩气，将薏苡仁样品分别处理1min、2min、4min、8min，hplc检测真菌毒素残留量。
52.1、不同处理时间对薏苡仁中afb1和zea降解率的影响。
53.由图1可以看出，afb1、zea的降解率随处理时间的增长而升高，不同处理时间对薏苡仁中afb1、zea的降解存在显著性差异。薏苡仁中afb1经低温等离子体处理4min与2min相比增长幅度不大；处理时间为8min的降解率增长明显达18.57％，是处理时间4min的1.5倍。薏苡仁中zea处理时间为4min的降解率为18.85％，是处理时间2min降解率的2.07倍；处理时间为8min时zea的降解率达20.33％，比处理时间4min降解率仅高出1.48％。若继续延长处理时间，降解率可能会继续增大，但增长幅度不大。综合考虑，选择4min为最佳处理时长。
54.2、不同气体介质对薏苡仁中真菌毒素降解率的影响。
55.取薏苡仁样品5g
×
12份，低温等离子体射流设备在12ma电流条件下工作，分别通入纯氩气、氩气混合0.5％氧气、氩气混合1％氧气、氩气混合2％氧气，处理4min，匀速转动样品确保每颗充分接触。hplc检测真菌毒素残留量。
56.不同气体介质对薏苡仁中afb1和zea降解率的影响如图2所示。由图2可以看出，随着含氧量的增加afb1、zea的降解率呈现先增大后减小的趋势，不同组别处理间存在显著性差异。薏苡仁中的afb1在混合0.5％氧气时的降解率为14.66％，是混合2％氧气时降解率的1.82倍；薏苡仁中的zea在混合0.5％氧气时的降解率为20.44％，是混合2％氧气时降解率的1.73倍。出现这种现象可能与含氧量过高会抑制放电有关。afb1和zea均在氩气(混合0.5％氧气)时，取得降解率最大值，因此以0.5％含氧量为最佳条件。
57.3、不同电流大小对薏苡仁中真菌毒素降解率的影响。
58.低温等离子体射流设备分别在4ma、8ma、12ma、16ma，通入纯氩气，处理4min，匀速转动样品确保每颗充分接触。hplc检测真菌毒素残留量。
59.不同电流大小对薏苡仁中afb1和zea降解率的影响如图3所示。由图3可以看出，薏苡仁中afb1的降解率随电流的增大而升高；zea的降解率随着电流的增大呈现先上升后下降的趋势。afb1的降解率在电流16ma时取得最大值为22.51％，是电流12ma时降解率的1.82倍，各组别处理间存在显著性差异。zea的降解率在电流12ma时取得最大值为18.85％。
60.4、响应面优化低温等离子体降解薏苡仁中两种毒素。
61.根据单因素试验，确定了处理时间、气体介质、电流大小三因素各自的最佳水平，但各因素之间存在一定的联系，为了得到一个最佳配比，需要进行三因素响应面设计。以处理时间、气体介质、电流大小为因素，以真菌毒素降解率为响应值，通过design expert分析软件，采用box-behnken设计法设计响应面试验优化降解条件。采用三因素三水平的响应面分析法，试验设计如表1所示。
62.表1：响应面试验因素水平
[0063][0064]
(1)模型的建立与显著性检验
[0065]
根据box-behnken设计原则，design expert 10.07软件设计了17组实验，并分析实验结果，得到以afb1和zea的降解率为响应值的回归方程：
[0066]
afb1降解率＝-39.22322 0.65111a 4.54851b 24.25751c－4.39508
×
10-3
ab－0.025831ac－0.30270bc－3.41633
×
10-3
a2－0.16750b2－19.18018c2；
[0067]
zea降解率＝-58.79334 0.46037a 9.27535b 13.51671c－3.23361
×
10-4
ab－0.15201ac 0.76233bc－1.95540
×
10-3
a2－0.39170b2－9.31369c2；
[0068]
其中，a—处理时间，b—电流大小，c—氧气含量。
[0069]
该回归方程的相关系数r2分别为0.9695、0.9193，调整相关系数r
2adj
分别为0.9302、0.8156，预测系数r2分别为0.8670、0.8937，表明方程可信度较好，能够准确的分析和预测afb1和zea在低温等离子体下的降解率。
[0070]
表2：响应面实验设计与结果
[0071][0072]
表3：响应面试验法对afb1降解率的anova分析
[0073][0074]
表4：响应面试验法对zea降解率的anova分析
[0075][0076]
注：“**”表示该项极显著(p《0.01)，“*”表示该项显著(p《0.05)。
[0077]
(2)响应面交互作用分析。
[0078]
通过design expert软件对各因素之间的交互作用进行响应面分析，绘制响应面等高线图和曲面图(见图4～图10)。响应面曲线图的曲面倾斜度越高，即坡度越陡，说明两者交互作用越显著；或者，若等高线的形状为椭圆，则表示两因素交互作用显著，而圆形则与之相反。
[0079]
不同处理时长和不同工作电流两个因素对薏苡仁中afb1降解率的等高线图如图4(a)所示，响应曲面图如图4(b)所示。由图4可知处理时间和工作电流存在交互作用，且工作电流值的等高线密集程度高于处理时间，说明工作电流值对降解率的影响高于处理时间。随着处理时间的增加，薏苡仁中afb1降解率在增加，超过一定值(5.5～6.5min)时，降解率开始下降。随着工作电流值的增大降解率在增加，超过一定值(11～13ma)时，降解率开始下降。
[0080]
不同处理时长和不同氧气含量两个因素对薏苡仁中afb1降解率的等高线图如图5
(a)所示，响应曲面图如图5(b)所示。由图5可知处理时间和氧气含量存在明显的交互作用，且处理时间的等高线密集程度高于氧气含量，说明处理时间对降解率的影响高于氧气含量。随着处理时间的增加，薏苡仁中afb1降解率在增加，超过一定值(5.5～6.5min)时，降解率开始下降。随着氧气含量的增大降解率在增加，超过一定值(0.4～0.6％)时，降解率开始下降。
[0081]
不同处理时长和不同氧气含量两个因素对薏苡仁中afb1降解率的等高线图如图6(a)所示，响应曲面图如图6(b)所示。由图6可知处理时间和氧气含量交互作用不明显，且工作电流值的等高线密集程度高于氧气含量，说明工作电流对降解率的影响高于氧气含量。随着工作电流值的增大，薏苡仁中afb1降解率在增加降解率在增加，超过一定值(11～13ma)时，降解率开始下降。随着氧气含量的增大降解率在增加，超过一定值(0.4～0.6％)时，降解率开始下降。
[0082]
不同处理时长和不同工作电流两个因素对薏苡仁中zea降解率的等高线图如图7(a)所示，响应曲面图如图7(b)所示。由图7可知处理时间和工作电流存在交互作用，且工作电流值的等高线密集程度高于处理时间，说明工作电流值对降解率的影响高于处理时间。随着处理时间的增加，薏苡仁中zea降解率在增加，超过一定值(6～7.5min)时，降解率开始下降。随着工作电流值的增大降解率在增加，超过一定值(11～13ma)时，降解率开始下降。
[0083]
不同处理时长和不同氧气含量两个因素对薏苡仁中zea降解率的等高线图如图8(a)所示，响应曲面图如图8(b)所示。由图8可知处理时间和氧气含量存在明显的交互作用，且氧气含量的等高线密集程度高于处理时间，说明氧气含量对降解率的影响高于处理时间。随着处理时间的增加，薏苡仁中zea降解率在增加，超过一定值(6～7.5min)时，降解率开始下降。随着氧气含量的增大降解率在增加，超过一定值(0.2～0.4％)时，降解率开始下降。
[0084]
不同处理时长和不同氧气含量两个因素对薏苡仁中zea降解率的等高线图如图9(a)所示，响应曲面图如图9(b)所示。由图9可知处理时间和氧气含量存在交互作用，且氧气含量的等高线密集程度高于工作电流，说明氧气含量对降解率的影响高于工作电流。随着工作电流值的增大，薏苡仁中zea降解率在增加，超过一定值(11～13ma)时，降解率开始下降。随着氧气含量的增大降解率在增加，超过一定值(0.4～0.6％)时，降解率开始下降。
[0085]
通过响应面分析可知，本次实验所选因素对降解率影响存在线性效应和二次方效应以及交互效应，随着处理时间、工作电流和氧气含量三个因素水平的增加，薏苡仁中afb1、zea降解率增加，达到一定值时，开始下降；且工作电流引起的薏苡仁中afb1的降解率的波动幅度高于处理时间和氧气含量，处理时间引起的降解率的波动幅度略高于氧气含量；氧气含量引起的薏苡仁中zea的降解率的波动幅度高于工作电流和处理时间，工作电流引起的降解率的波动幅度略高于处理时间。
[0086]
经design expert10.0软件优化后进行分析，结合实际情况，薏苡仁中afb1降解最佳条件为：处理时间5.7min，工作电流12ma，氧气含量0.5％；此时薏苡仁中afb1降解率为21.85％。经实验验证后发现降解率为21.35％
±
0.29％，说明该模型拟合度良好。zea降解最佳条件为：处理时间6.7min，工作电流12ma，氧气含量0.4％；此时薏苡仁中zea降解率为23.71％。经实验验证后发现降解率为24.21％
±
0.54％，说明该模型拟合度良好。为了进一步验证回归模型是否准确可靠，随机选取三组实验结果进行验证，验证结果如表5、表6所
示。
[0087]
表5：afb1结果验证
[0088][0089]
表6：zea结果验证
[0090]