一種玉米原料中黃曲霉毒素的降解方法
【技術領域】
[0001]本發明公開一種黃曲霉毒素的降解方法，具體說是涉及玉米原料在發酵生產乙醇過程中添加霉立解降解黃曲霉毒素的方法。
【背景技術】
[0002]黃曲霉毒素(AfIatoxin)是一類主要由黃曲霉(Aspergillus flavus)和寄生曲霉(Aspergillus parasiticus)真菌產生的次級代謝產物，是至今為止發現的毒性最大的真菌毒素。它可通過多種途徑污染食品和飼料，直接或間接進入人類食物鏈，威脅人類健康和生命安全，對人體及動物內臟器官(尤其是肝臟)損害嚴重。美國疾病控制和預防中心估計在發展中國家有45億人可能通過飲食慢性暴露黃曲霉毒素。根據一項分析，每年黃曲霉毒素慢性暴露導致25200到155000例肝癌，尤其在亞洲和撒哈拉以南的非洲地區。據粗略估計，全世界每年平均至少有約2%的糧食因為污染霉菌，發生霉變而不能食用和飼用，有25 %谷物受到霉菌毒素污染。黃曲霉毒素的強毒性、強致癌性、強致突變性嚴重威脅動物的生產性能和人類的健康，每年給食品工業、飼料工業和畜牧業造成巨大的經濟損失。
[0003]傳統的去除黃曲霉毒素毒的方法有加酸、加氧化劑、加二硫化物、加鹽、加堿以及加抗氧化劑等化學方法;還有水浸搓洗法、揀除霉粒法、擠壓蒸煮法、高溫法、酒精溶液提取法、紫外線照射法、超濾-滲濾法、電子束輻照以及γ-射線輻照法、等離子體法、紫外線、微波和光波聯合處理等物理方法;這些方法大多存在效果不穩定、營養成分損失較大、難以規模化處理等缺點。此外，許多吸附劑可以通過物理結合作用來去毒，飼料行業目前采用這種方法較多。常用的吸附劑包括硅藻土、硅鋁酸鹽、活性炭、酵母細胞壁、酯化甘露聚糖等，也有許多新型的吸附劑問世。這種方法在吸附毒素的同時會吸附一些營養成分，也不能徹底去除黃曲霉毒素的毒性。
[0004]生物法主要包括生物醫學、生化和微生物及其代謝產物來進行去毒。生物醫學和生化的方法主要是對黃曲霉毒素進行體內生化轉化。利用微生物去毒是目前研究的熱點，也是未來的研究方向。許多研究發現微生物包括細菌、酵母菌、霉菌、放線菌和藻類都能去除或降解食品和飼料中的黃曲霉毒素。從目前的文獻報道來看，大多數研究證實，微生物降解黃曲霉毒素的機理是酶促反應:黃曲霉毒素分子的毒性基團被微生物產生的次級代謝產物或者所分泌的胞內、胞外酶分解破壞，同時產生無毒的降解產物的過程;毒素生物降解是一種化學反應的過程，不是對毒素的物理性吸附作用。無論胞內還是胞外酶，它們的理想反應條件是高水分活度的反應體系，如適合醬油、啤酒、牛奶等黃曲霉毒素的降解，但限制了其在實際生產中的應用，對籽實、植物油、餅柏等低水分原料可能不起作用。
[0005]霉立解是由中國農業大學計成教授課題組篩選出的一株具有降解黃曲霉毒素的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis ANSB060，其保藏編號為CGMCC N0.3440;已獲授權發明專利，專利號為ZL 200910242938.3)經工業化發酵干燥后制成的黃曲霉毒素生物降解劑，已經獲得了飼料添加劑的許可，其許可證號為飼添(2012)3160。霉立解是商業化生產的降解黃曲霉毒素的生物制劑，其主要成分為經工業化發酵及干燥后的枯草芽孢桿菌ANSB060及其發酵液。目前，有關霉立解的應用報道，僅限于將其添加到玉米、豆柏、花生柏、玉米蛋白粉等飼料原料及乳仔豬、種豬、肉雞、蛋雞、牛羊等畜禽全價飼料中，通過飼喂降低動物體內的黃曲霉毒素。趙麗紅等報道霉立解對飼喂霉變花生柏肉雞22?42天生長特性的影響，發現在含有黃曲霉毒素的霉變日糧中添加霉立解能顯著緩解肉雞的中毒癥狀。雷元培等報道霉立解060菌在4 h內對胃酸具有很強的耐受性，在24 h內對膽鹽具有很好的耐受性，同時對85°C(加熱15 min)高溫也具有很好的耐受性。目前還未見與本發明專利申請相同的、將霉立解應用于玉米等原料發酵生產乙醇的工藝過程中且專門針對黃曲霉毒素降解方法的發明專利和研究報道。
[0006]我國是世界上種植玉米較多的國家之一，每年都不同程度地受到黃曲霉毒素污染的影響。玉米除了在食品和飼料產品中使用，還是生產乙醇的主要原料，而且污染的糧食大多用作生產燃料乙醇的原料。玉米發酵生產乙醇產生的主要副產物是酒糟。酒糟中黃曲霉毒素的含量約是玉米原料中黃曲霉毒素含量的2?3倍。被黃曲霉毒素污染的玉米，其發酵副產物酒糟中的黃曲霉毒素污染情況更嚴重，對動物的危害更大，并且毒素經過富集通過食物鏈重新回到人類餐桌。目前，在玉米發酵過程中利用生物學方法降解黃曲霉毒素的應用非常少。如果在發酵過程中能夠同步降解黃曲霉毒素，降解產物無毒，且對發酵工藝和結果沒有影響或者影響較小，將是一種理想的降解途徑，具有廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0007]本發明的目的正是為了提供一種通過在玉米原料發酵生產乙醇過程中添加霉立解實現降解玉米原料中黃曲霉毒素的方法。
[0008]本發明的目的是通過下述技術措施來實現:
玉米等淀粉質原料在發酵生產乙醇的過程中，工藝系統本身就具有水分含量高、反應時間長的顯著特點，非常適合對黃曲霉毒素的酶促降解。本發明充分利用以上優勢，將霉立解引入玉米發酵生產乙醇的工藝系統中，即在玉米發酵生產乙醇過程中添加霉立解讓黃曲霉毒素的降解過程與玉米粉發酵過程同步，不改變現有的乙醇生產工藝和裝備，無需添加正常玉米發酵所需以外的任何設備、設施和裝置，也不影響乙醇轉化效率，本發明的方法具有高效、溫和、無毒安全的特點。
[0009]更具體說，在利用被黃曲霉毒素污染的玉米為原料發酵生產乙醇時，當原料中黃曲霉毒素BI的含量按干基質量計算>20 yg/kg、且經過發酵后的副產物(即酒糟)中黃曲霉毒素BI的含量按干基質量計算< 50 yg/kg時，霉立解的添加量為玉米質量的0.01%?10%。
[0010]本發明中所述霉立解的添加時機為在玉米發酵生產乙醇過程的粉碎、調漿、蒸煮、液化、糖化、發酵或同步糖化發酵、蒸餾、干燥步驟中的任意步驟添加，可達到降解黃曲霉毒素的目的。
[0011]本發明依據玉米發酵生產乙醇的全過程(即從玉米粉原料、醪液到發酵后的成熟醪液以及酒糟)中黃曲霉毒素的分布、轉化規律，利用霉立解在發酵過程中高效降解黃曲霉毒素的方法。在玉米發酵生產乙醇的全過程中，可以確保酒糟中黃曲霉毒素含量降解到玉米飼料中規定的黃曲霉毒素限量范圍以下(依據我國《飼料衛生標準》(GB 13078)規定:對黃曲霉毒素的限量要求<50 yg/kg)，降解過程與玉米粉發酵過程同步，不改變不影響現有玉米粉發酵工藝和發酵過程，不影響乙醇生產工藝和產量。
[0012]本發明建立一種完備的玉米發酵過程黃曲霉毒素的降解方法，依據玉米粉發酵生產乙醇過程中從玉米原料、醪液到終產品、副產品全過程的黃曲霉毒素分布、轉化規律，可依據實際生產要求對不同階段實施檢測，針對檢測結果，依據玉米飼料黃曲霉毒素限量標準，在玉米粉發酵不同階段采用霉立解降解黃曲霉毒素。
[0013]本發明在玉米發酵生產乙醇的全過程中，不論任何發酵階段和工藝過程，利用霉立解均可以降解到玉米或者玉米飼料中規定的黃曲霉毒素限量范圍以下。在玉米發酵生產乙醇的全過程中，根據實際降解需要，在玉米發酵生產過程利用霉立解降解黃曲霉毒素，與玉米發酵過程同步進行，不影響玉米發酵工藝和乙醇產量，不改變玉米發酵過程，無需添加正常玉米發酵所需以外的任何設備、設施和裝置。
[0014]在玉米發酵生產乙醇的全過程中，在玉米發酵生產過程利用霉立解降解黃曲霉毒素，根據實際降解需要，可以與玉米發酵過程同步進行，也可以分階段降解，均可降解酒糟中黃曲霉毒素。在玉米粉發酵生產乙醇的過程中，霉立解能夠高效降解玉米中的黃曲霉毒素，并且生產過程中所需的液化酶、糖化酶、酵母以及產生的乙醇等發酵產物對霉立解的降解效果均無顯著影響。
[0015]本發明具有高效、溫和、無毒安全的特點，適用于被黃曲霉毒素污染的玉米在發酵生產乙醇過程中黃曲霉毒素的降解。
[0016]本發明的有益效果如下:
1)提供一種高效、溫和、無毒安全的降解玉米發酵生產乙醇的副產物即DDGS中黃曲霉毒素的方法；
2)使用霉立解與黃曲霉毒素污染的玉米粉原料、發酵輔料直接混合發酵生產乙醇，或者直接