利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素a降解效果的方法
【專利摘要】本發明公開了利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特點是采用電子加速器產生的電子束輻照處理水溶液中的赭曲霉毒素A，處理后水會輻解產生氧化性極強的·OH，還原性極強的水合電子和H·自由基，其中·OH自由基可以與OTA的苯環和不飽和鍵發生加成反應，水合電子易攻擊OTA的Cl元素，而使其脫鹵；H·自由基在其脫氯后，迅速加成到基團上，致使OTA降解。提高降解效果的工藝條件是輻照時將赭曲霉毒素A水溶液的pH值調節到7～10；溶液的初始濃度不高于200ng/mL，采用的輻照劑量1～12kGy時，OTA降解率在98％以上。本發明操作簡便、效果顯著，能有效降解OTA水溶中的OTA。
【專利說明】利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，屬于降解食品中真菌毒毒素和環保【技術領域】。
【背景技術】
[0002]OTA(赭曲霉毒素A)由青霉屬和曲霉屬產生的一種有毒次級代謝產物。OTA較穩定、不易降解，廣泛存在于自然界中，農作物和飼料成為其主要的污染對象，嚴重威脅人類和動物的健康。大量資料表明，OTA有一定的致癌、致畸和致突變性，以及強烈的腎毒性、肝臟毒性、神經毒性和免疫毒性，其毒性僅次于黃曲霉毒素。1993年國際癌癥研究機構已將OTA列為2B類致癌物。2011年中國重新修訂的GB2701-2011《食品中真菌毒毒素限量》，明確規定食品中OTA的限量標準(見表I)。
[0003]表I食品中OTA的限量標準
[0004]
食品類別(名稱)限量kg/kg)
谷物及其制品
谷物a5.°
谷物研磨加工品 豆類及其制品
豆類5.0
a稻谷以糙米計
[0005]降解OTA的方法有很多，包括物理方法、化學方法、生物方法等，但這些方法大多數降解不徹底、操作復雜、破壞營養成分等，使其在實際生產過程中受到限制。輻照降解技術因其反應徹底、速度快、無二次污染等特點廣泛應用于食品貯藏和加工領域，有效地提高了食品的安全性和延長了產品的貨架期。
[0006]電子束是一種高束電子流，具有很高的能量，能有效的殺滅食品中的細菌、蟲害、病毒以及降解有機污染物等，可用于水果、蔬菜、肉類以及谷物的貯藏保鮮。近年來，電子束輻照降解真菌毒素受到學者的廣泛關注，但其降解效果受初始濃度、環境等多種因素的影響。因此，如何高效的降解溶液中的OTA是本發明要解決的技術問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是針對上述現狀，通過對射線類型對比，以及溶劑、溶液初始濃度和pH等輻照工藝條件的優化，提出利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，有效提高了其降解效果，該法操作簡便、效果顯著。
[0008]本發明提供的技術方案為:
[0009]利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，包括:
[0010]步驟1、配制初始濃度低于200ng/mL的赭曲霉毒素A溶液；
[0011]步驟2、將赭曲霉毒素A溶液的pH值調節到7?10 ;
[0012]步驟3、用電子加速器產生的電子束輻照赭曲霉毒素A溶液，降解溶液中赭曲霉毒素A。
[0013]優選的是，所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法中，所述步驟I中，赭曲霉毒素A溶液的初始濃度為50ng/mL。
[0014]優選的是，所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法中，所述步驟I中，赭曲霉毒素A溶液的溶劑為水。
[0015]優選的是，所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法中，所述步驟2中，調節赭曲霉毒素A溶液的pH到8?9。
[0016]優選的是，所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法中，所述步驟3中，輻照赭曲霉毒素A溶液的電子束的強度為I?12kGy。
[0017]優選的是，所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法中，所述步驟3中，輻照赭曲霉毒素A溶液的電子束的強度為lOkGy。
[0018]本發明的設計了利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法。本發明采用電子束輻照對OTA水溶液(赭曲霉毒素A水溶液)，OTA水溶液經過電子束輻照后，溶劑水會輻解產生氧化性極強的.0H，還原性極強的水合電子‘和H.自由基，其中.0H自由基可以與OTA的苯環和不飽和鍵發生加成反應，水合電子e:q易攻擊OTA的Cl元素，而使其脫鹵；H.自由基在其脫氯后，迅速加成到基團上，致使OTA降解。同時，本發明通過改變OTA水溶液的初始濃度和初始pH值，采用電子束對OTA進行輻照降解，以進一步提高其降解效果，在不同的初始濃度和PH條件下，OTA水溶液中.0H、水合電子‘和H.自由基會發生相應的變化，影響OTA降解，在堿性條件下，低濃度的OTA水溶液的降解效果最好。本發明操作簡便、效果顯著，能有效降解OTA水溶中的OTA，OTA降解率在98%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的流程圖。
[0020]圖2為本發明實施例1中不同射線對OTA輻照降解效果的影響。
[0021]圖3為本發明實施例2中不同溶劑對OTA輻照降解效果的影響。
[0022]圖4為本發明實施例3中OTA水溶液的初始濃度對OTA輻照降解效果的影響。
[0023]圖5為本發明實施例4中OTA水溶液的初始pH值對OTA輻照降解效果的影響。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0025]實施例1、不同射線對OTA降解效果影響
[0026]在室溫條件下，[0027]OTA標準儲備液用水稀釋至100ng/ml，分別采用O~IOkGy的電子束和6tlCo- Y射線進行輻照處理。
[0028]結果分析:
[0029]如圖2所示，X軸表示輻照強度，y軸表示OTA溶液的初始濃度與降解后的濃度的比值，*表示電子束，籲表示6tlCo-Y射線。
[0030]射線類型不同，溶液中赭曲霉毒素A的降解效果也不同。劑量較低時，電子束對OTA的輻照降解效果要略高于6tlCo-Y射線。在IkGy時，其降解率分別為70.98%和61.92%。隨著劑量的增大，降解率的增加趨于平穩。在7.5kGy時，兩種輻照條件下的OTA都幾乎完全降解。其原因在于Y射線屬于不帶電的電磁輻射，而由高能電子加速器產生的電子束是帶有負電荷的電子。長期大量研究發現Y射線會引發氧化效應，而電子束輻照過程中可能存在還原效應，可在一定程度上降低氧化效應。 [0031]實施例2、不同溶劑對OTA降解效果影響
[0032]在室溫條件下，
[0033]OTA標準儲備液用水、乙腈、60%甲醇和雙氧水溶液稀釋至100ng/mL ;采用強度為O~25kGy的電子束進行輻照處理。
[0034]結果分析:
[0035]如圖3所示，X軸表示輻照強度，y軸表示OTA溶液的初始濃度與降解后的濃度的比值，*表示OTA溶液的溶劑為水，?表示OTA溶液的溶劑為乙腈，▲表示OTA溶液的溶劑為60%甲醇，▼表示OTA溶液的溶劑為雙氧水。
[0036]經電子束輻照后，OTA得到有效的降解，在這四種溶劑中OTA的降解率隨著劑量的增大而增大。其原因在于輻照劑量越高，就能產生更多的自由基，誘發更多的自由基與OTA發生加成、取代反應，降解越徹底，其降解率也就越高。溶劑對OTA的輻照降解率有顯著的影響。OTA的降解速率依次為水>甲醇溶液>乙腈溶液>雙氧水溶液。OTA溶液中的溶劑經過輻照產生化學反應，產生氧化性極強的.0Η、還原性極強的H.自由基和水合電子e:q，這些自由基與OTA發生反應，導致其降解。水經電子束輻照產生的自由基最多，降解速率也最快。甲醇可以捕獲.0Η自由基和水合電子e，自由基濃度降低，從而抑制了 OTA的降解。此實驗中雙氧水濃度較高，過多的H2O2會與.0H自由基形成活性較弱的HO2,因而降低了 OTA的降解率。由于乙腈較穩定，較高劑量才能誘使溶液輻照產生的一定的自由基，參與OTA的降解反應，所以其降解率在IOkGy時突然上升。故本發明選擇的溶劑為水溶液。
[0037]實施例3、初始濃度對水溶液中OTA的降解效果試驗
[0038]在室溫條件下，
[0039]配制50ng/mL、100ng/mL和200ng/mL三種不同濃度的OTA水溶液,米用強度為O~25kGy的電子束進行輻照處理。
[0040]結果分析
[0041]如圖4所示，X軸表示輻照強度，y軸表示OTA水溶液的初始濃度與降解后的濃度的比值，*表示濃度為50ng/mL的OTA水溶液，?表示濃度為100ng/mL的OTA水溶液，▲表示濃度為200ng/mL的OTA水溶液。
[0042]OTA水溶液的初始濃度對OTA的降解有一定的影響。三種OTA水溶液中OTA的降解率依次為50ng/ml > 100ng/ml > 200ng/ml,即低初始濃度有利于OTA的降解。在5kGy時，3種不同濃度的OTA水溶液的降解率均達到95%以上，其中50ng/mL的溶液幾乎完全降解。其后，三種濃度的OTA水溶液降解趨勢比較平穩。這主要與電子束輻照產生的活性自由基與OTA碰撞結合的幾率有關。電子束強度一定時，水輻解產生的活性自由基是一定的，濃度越低，OTA與自由基碰撞結合的幾率就越高，降解率越高。當濃度過高時，活性自由基不足以使所有的OTA分子都發生反應，因此降解率下降。當溶液中的濃度過低時，單位體積溶液中的OTA分子數目過少，與自由基碰撞結合的幾率很低，就產生了自泯滅或與水中其他化合物發生反應，因此在高劑量下三種不同濃度的OTA水溶液降解率比較平穩。故應適當降低OTA水溶液的初始濃度。
[0043]實施例4、pH值對水溶液中OTA的降解效果試驗
[0044]如圖1所示，在室溫條件下，
[0045]分別配制pH值為4、7和10初始濃度為50ng/mL的OTA水溶液，采用強度為O~IOkGy的電子束進行輻照處理。
[0046]結構分析:
[0047]如圖5所示，X軸表示輻照強度，y軸表示OTA水溶液的初始濃度與降解后的濃度的比值，◆表示pH值為4的OTA水溶液，籲表示pH值為7的OTA水溶液，▲表示pH值為10的OTA水溶液。
[0048]OTA水溶液的初始pH值對OTA的降解效果有影響。酸性環境抑制了 OTA的降解，而中性和堿性環境均能促進OTA的降解，且堿性環境下的OTA降解率最高。在IkGy時，中性和堿性條件下 中OTA的降解率均達到98%以上，而酸性條件下降解率為70.98%。在酸性環境中，H+會消耗還原性強的e:q ,從而溶液中e:q的濃度降低，不利于OTA的降解；在堿性環境中，.H自由基會成與0H_反應生成e:q和H2O,此時溶液中e:q的濃度升高，能加速OTA的降解。故本發明采用的pH應在7以上。
[0049]本發明的設計了一種利用電子束輻照提高降解溶液中赭曲霉毒素A的方法。本發明采用電子束輻照對OTA水溶液(赭曲霉毒素A水溶液)，OTA水溶液經過輻照后,溶劑水會輻解產生氧化性極強的.0Η，還原性極強的水合電子e和H.自由基，其中.0H自由基可以與OTA的苯環和不飽和鍵發生加成反應，水合電子A1W攻擊OTA的Cl元素，而使其脫鹵；H.自由基在其脫氯后，迅速加成到基團上，致使OTA降解。同時，本發明通過改變OTA水溶液的初始濃度和初始PH值，采用電子束對OTA進行輻照降解，以進一步提高其降解效果，在不同的初始濃度和PH條件下，OTA水溶液中.0H、水合電子^和H.自由基會發生相應的變化，影響OTA降解，在堿性條件下，低濃度的OTA水溶液的降解效果最好。本發明操作簡便、效果顯著，能有效降解OTA水溶中的OTA，OTA降解率在98%以上。
[0050]盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【權利要求】
1.利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特征在于，包括: 步驟1、配制初始濃度低于200ng/mL的赭曲霉毒素A溶液； 步驟2、將赭曲霉毒素A溶液的pH值調節到7?10 ; 步驟3、用電子加速器產生的電子束輻照赭曲霉毒素A溶液，降解溶液中赭曲霉毒素A。
2.如權利要求1所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特征在于，所述步驟I中，赭曲霉毒素A溶液的初始濃度為50ng/mL。
3.如權利要求2所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特征在于，所述步驟I中，赭曲霉毒素A溶液的溶劑為水。
4.如權利要求3所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特征在于，所述步驟2中，調節赭曲霉毒素A溶液的pH到8?9。
5.如權利要求4所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特征在于，所述步驟3中，輻照赭曲霉毒素A溶液的電子束的強度為I?12kGy。
6.如權利要求1?5任意一項所述的利用電子束輻照提高溶液中赭曲霉毒素A降解效果的方法，其特征在于，所述步驟3中，輻照赭曲霉毒素A溶液的電子束的強度為lOkGy。
【文檔編號】A62D101/20GK103599619SQ201310575254
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】李淑榮, 彭春紅, 周林燕, 魏明, 張樂, 李亞茹, 曹珍 申請人:中國農業科學院農產品加工研究所