一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法
【專利摘要】一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，該方法是將鎘含量超標(biāo)（0.2mg/kg以上）的大米樣品粉碎過篩，加入去離子水，再將植物乳桿菌、釀酒酵母、嗜酸乳桿菌的混合發(fā)酵菌懸液接入其中，進(jìn)行恒溫靜置發(fā)酵，發(fā)酵后的大米粉經(jīng)過水洗和離心脫水，脫除大米中游離出的重金屬鎘離子，然后將離心后的米粉濕渣干燥，獲得重金屬鎘消減的大米粉。采用本方法，大米樣品中重金屬鎘的消減率達(dá)85%以上；脫水后的大米粉經(jīng)熱風(fēng)干燥后可用作飼料或用于生產(chǎn)發(fā)酵米粉。本發(fā)明不僅能有效降低大米中重金屬鎘的含量，而且能有效解決鎘超標(biāo)大米的利用問題。
【專利說明】一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稻米深加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于工業(yè)的發(fā)展，種植水稻的土壤受到污染，導(dǎo)致大米重金屬鎘超標(biāo)嚴(yán)重。張良運(yùn)(2009)發(fā)現(xiàn)；我國南方30%以上的大米鎘含量超出國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)值0.2mg/kg。大米及其米制品鎘超標(biāo)的現(xiàn)狀亟需改善，然而近幾年國內(nèi)外的有關(guān)研宄:水稻育種、土壤改良等方法均未能取得顯著成效加以推廣。劉晶(2013年)在浸泡大米的過程中發(fā)現(xiàn)了重金屬含量的變化規(guī)律；一些學(xué)者也通過實(shí)驗(yàn)證明淘洗、浸泡、加熱處理都能在一定程度上降低大米中的重金屬含量，但重金屬的脫除率都較低。王峰(2003年)對浸泡發(fā)酵后的大米粉組分進(jìn)行了研宄，發(fā)現(xiàn)大米粉中蛋白質(zhì)和灰分含量顯著降低，這從側(cè)面說明了發(fā)酵對于重金屬的脫除是有效果的，但并沒有對此開展進(jìn)一步的研宄。周顯青(2010年)等以不同微生物對米粉進(jìn)行純種發(fā)酵，結(jié)果顯示:植物乳桿菌對米粉的改性效果最好，主要是由于它有較高的產(chǎn)酸產(chǎn)酶能力，在發(fā)酵過程中能明顯降低蛋白質(zhì)和灰分含量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種工藝簡單、成本低的利用利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，本方法可有效降低大米中重金屬鎘的含量，對有效解決鎘超標(biāo)大米的利用問題具有重要意義。
[0004]為達(dá)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，該方法步驟如下:
(1)將鎘含量超標(biāo)(即超過國家標(biāo)準(zhǔn)0.2mg/kg)的大米粉碎過40-60目篩；
(2)按Ig大米粉加4-6mL去離子水的比例，于過篩后的大米粉中加入去離子水，混勻，得大米楽液；
(3)將植物乳桿菌種子培養(yǎng)液、釀酒酵母種子培養(yǎng)液和嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液按體積比7:6:7混合，然后按5-8%的接種重量接入到大米漿液中，于35-39°C恒溫靜置發(fā)酵16-32h，過濾，去除發(fā)酵液，得發(fā)酵大米粉；
上述植物乳桿菌種子培養(yǎng)液是取植物乳桿菌菌液在無菌條件下按2-5%的接種重量接入滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基中，在37°C下恒溫培養(yǎng)24-36h，稀釋至濃度達(dá)到IXlO8 cfu/ml-9X 18 cfu/ml 即可。
[0005]上述植物乳桿菌菌液的制備為現(xiàn)有技術(shù)，可參照文獻(xiàn):周顯青，陶華堂，王學(xué)鋒.植物乳桿菌大米發(fā)酵條件的優(yōu)化[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版，2013，34(6)。
[0006]上述釀酒酵母種子培養(yǎng)液是在無菌條件下用接種環(huán)刮取釀酒酵母斜面菌接種到Y(jié)ro培養(yǎng)基中，在30°C下恒溫培養(yǎng)24-36h，稀釋至濃度為IXlO7 cfu/ml-9X107 cfu/ml即可O
[0007]上述嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液是按5ml嗜酸乳桿菌凍干粉加Iml滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基的比例，于嗜酸乳桿菌凍干粉中加入滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基，振蕩使嗜酸乳桿菌凍干粉全部溶解成懸液后，按2-5%接種重量接入滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基中，在37°C下培養(yǎng)
24-36h，直至菌液渾濁有白色沉淀，最后稀釋至濃度為IXlO6 cfu/ml-9X106 cfu/ml即可。
[0008]上述植物乳桿菌(Z.plantarum)、釀酒酵母(51 cerevisiae)和嗜酸乳桿菌(acidophilus、采用的菌種均為現(xiàn)有菌種，如植物乳桿菌CGMCC 1.555, GIM1.648, GIM1.82、GIM1.140、GIM1.380、GIM1.191，釀酒酵母 ATCC9763、GIM2.200、GIM2.207、GIM2.139、GIM2.137、G頂2.133.GIM2.131，嗜酸乳桿菌 GIM1.208, GIM1.731, GIM1.412, GIM1.321 等。
[0009](4)用去離子水清洗發(fā)酵大米粉2-4次，每次去離子用量為發(fā)酵大米粉重量的2-5倍，最后一次清洗采用離心過濾，將濾渣于45-60°C熱風(fēng)干燥至水分含量低于14%，得到重金屬鎘消減的大米粉。
[0010]大米在自然浸泡發(fā)酵過程中起主要作用的微生物是植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌以及釀酒酵母等，本發(fā)明根據(jù)自然浸泡發(fā)酵中的優(yōu)勢微生物種類，選取具有重金屬消減作用的菌種，進(jìn)行接種發(fā)酵產(chǎn)酸，將蛋白質(zhì)分子脫除或?qū)⒌鞍踪|(zhì)分子鏈打開，從而打斷蛋白質(zhì)與鎘的結(jié)合鍵，使鎘含量在0.2mg/kg以上的大米中的重金屬鎘得到消減。大米中重金屬鎘的去除率在85%以上。獲得的脫鎘大米粉用作飼料或用于生產(chǎn)發(fā)酵米粉。本方法工藝簡單可靠、且鎘的脫除率較高，具有廣闊的市場應(yīng)用前景和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]植物乳桿菌種子培養(yǎng)液的制備:取植物乳桿菌菌液在無菌條件下接入滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基中，接種量為4%，在37°C下恒溫培養(yǎng)28h，稀釋至濃度達(dá)到7X 18 cfu/ml。
[0013]釀酒酵母種子培養(yǎng)液的制備:在無菌條件下用接種環(huán)刮取釀酒酵母斜面菌接種到Y(jié)PD培養(yǎng)基中，在30°C下恒溫培養(yǎng)28h，稀釋至濃度為6X 17 cfu/ml。
[0014]嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液的制備:按5ml嗜酸乳桿菌凍干粉加Iml滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基的比例，于嗜酸乳桿菌凍干粉中加入滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基，振蕩使嗜酸乳桿菌凍干粉全部溶解成懸液后，按3%接種重量接入滅菌的MRS肉湯培養(yǎng)基中，在37°C下培養(yǎng)28h，直至菌液渾濁有白色沉淀，最后稀釋至濃度為7 X 16 cfu/ml ο
[0015]實(shí)施例1
取植物乳桿菌培養(yǎng)液、釀酒酵母培養(yǎng)液及嗜酸乳桿菌培養(yǎng)液，按體積比7:6:7混合制成混合發(fā)酵種子液；取重金屬鎘含量為0.4mg/kg的大米，磨成粉，過60目篩，按Ig大米粉加4ml去離子水的比例，于大米粉中添加去離子水，混勻，制成大米漿液；于大米漿液中加入8%(w/w)混合發(fā)酵種子液，在35°C溫度條件下靜置發(fā)酵32h，過濾，去除發(fā)酵液，得發(fā)酵大米粉；用去離子水清洗發(fā)酵大米粉3次，每次去離子水的用量為發(fā)酵大米粉重量的5倍，最后一次清洗時采用離心(3000rpm，1min)過濾去除去離子水，將濾渣(發(fā)酵大米粉)于45°C熱風(fēng)干燥至含水量為13.5%，得到重金屬鎘消減的大米粉。經(jīng)檢測，制得的大米粉中鎘含量為0.049mg/kg，低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.2mg/kg，大米中錦消減率為87.6%。
[0016]對照1:大米漿液中不接入植物乳桿菌、釀酒酵母及嗜酸乳桿菌菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，僅依靠自然發(fā)酵，大米粉在去離子水的浸泡及自然發(fā)酵作用下，大米中鎘的消減率只有27.85%。
[0017]對照2:大米漿液中不接入植物乳桿菌、釀酒酵母及嗜酸乳桿菌菌種發(fā)酵，且在其中添加0.3%苯甲酸納溶液控制自然發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，大米粉在去離子水的浸泡作用下，大米中鎘的消減率僅為6.28%ο
[0018]對照3:大米漿液中僅接入植物乳桿菌菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，大米中鎘的消減率為47.85%。
[0019]對照4:大米漿液中僅接入釀酒酵母菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，大米中鎘的消減率為45.26%ο
[0020]對照5:大米漿液中僅接入嗜酸乳桿菌菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，大米中鎘的消減率為42.32%。
[0021]對照6:大米漿液中僅接入植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，大米中鎘的消減率為67.32%。
[0022]對照7:大米漿液中僅接入植物乳桿菌和釀酒酵母菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例1)，大米中鎘的消減率為62.32%。
[0023]對照8:大米漿液中僅接入釀酒酵母和嗜酸乳桿菌菌種發(fā)酵(其它條件同實(shí)施例
1)，大米中鎘的消減率為60.28%ο
[0024]實(shí)施例2
取植物乳桿菌種子培養(yǎng)液、釀酒酵母種子培養(yǎng)液、嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液，按體積比7:
6:7混合，制成混合發(fā)酵種子液；取重金屬鎘含量為0.4mg/kg的大米磨成粉，過40目篩，按Ig大米粉加6ml去離子水的比例，于大米粉中添加去離子水，混勻，制成大米漿液?’于大米漿液中加入7% (w/w)混合發(fā)酵種子液，在37°C溫度條件下靜置發(fā)酵28h，過濾，去除發(fā)酵液，得發(fā)酵大米粉；用去離子水清洗發(fā)酵大米粉4次，每次去離子水的用量為發(fā)酵大米粉重量的2倍，最后一次清洗采用離心(5000rpm，5min)過濾去除去離子水，將濾澄(發(fā)酵大米粉)于50°C熱風(fēng)干燥至水分含量為13.0%，得到重金屬鎘消減的大米粉。經(jīng)檢測，制得的大米粉中鎘含量為0.053mg/kg，低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.2mg/kg，大米中鎘消減率為86.6%。
[0025]實(shí)施例3
取植物乳桿菌種子培養(yǎng)液、釀酒酵母種子培養(yǎng)液和嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液，按體積比
7:6:7混合，制成混合發(fā)酵種子液；取重金屬鎘含量為0.6mg/kg的大米磨成粉，過50目篩，按Ig大米粉加5ml去離子水的比例，于大米粉中添加去離子水，混勻，制成大米漿液；于大米漿液中加入5% (w/w)混合發(fā)酵種子液，在39°C溫度條件下靜置發(fā)酵16h，過濾，去除發(fā)酵液，得發(fā)酵大米粉；用去離子水清洗發(fā)酵大米粉2次，每次去離子水的用量為發(fā)酵大米粉重量的4倍，最后一次清洗采用離心(4000rpm，7min)過濾去除去離子水，將濾渣(發(fā)酵大米粉)于60°C熱風(fēng)干燥至水分含量12.8%，得到重金屬鎘消減的大米粉。經(jīng)檢測，制得的大米粉中鎘含量為0.068mg/kg，低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.2mg/kg，大米中鎘消減率為88.6%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，其特征在于，該方法步驟如下: (1)將鎘含量超標(biāo)的大米粉碎過40-60目篩； (2)按大米粉加4-61去離子水的比例，于過篩后的大米粉中加入去離子水，混勻，得大米楽液； (3)將植物乳桿菌種子培養(yǎng)液、釀酒酵母種子培養(yǎng)液和嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液按體積比7:6:7混合，然后按5-8%的接種重量接入到大米漿液中，于35-391:恒溫靜置發(fā)酵16-321！，過濾，去除發(fā)酵液，得發(fā)酵大米粉； (4)用去離子水清洗發(fā)酵大米粉2-4次，每次去離子用量為發(fā)酵大米粉重量的2-5倍，最后一次清洗采用離心過濾，將濾渣于45-601:熱風(fēng)干燥至水分含量低于14%，得到重金屬鎘消減的大米粉。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，其特征在于，所述步驟(3)中植物乳桿菌種子培養(yǎng)液是取植物乳桿菌菌液在無菌條件下按2-5%的接種重量接入滅菌的183肉湯培養(yǎng)基中，在371:下恒溫培養(yǎng)24-361！，稀釋至濃度達(dá)到 1 X 108 0^11/1111-9X 108 0^11/1111 即可。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，其特征在于，所述步驟(3)中釀酒酵母種子培養(yǎng)液是在無菌條件下用接種環(huán)刮取釀酒酵母斜面菌接種到奸0培養(yǎng)基中，在301:下恒溫培養(yǎng)24-361！，稀釋至濃度為1乂 107 0^/1111-9 X 107 411/1111 即可。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，其特征在于，所述步驟(3)中嗜酸乳桿菌種子培養(yǎng)液是按5“嗜酸乳桿菌凍干粉加101滅菌的謝3肉湯培養(yǎng)基的比例，于嗜酸乳桿菌凍干粉中加入滅菌的謝3肉湯培養(yǎng)基，振蕩使嗜酸乳桿菌凍干粉全部溶解成懸液后，按2-5%接種重量接入滅菌的肉湯培養(yǎng)基中，在371:下培養(yǎng)24-361！，直至菌液渾濁有白色沉淀，最后稀釋至濃度為1 X 106 411/1111-9 X 1060^11/1111 即可。
5.權(quán)利要求1所述的一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，其特征在于，所述步驟(4)中離心時的轉(zhuǎn)速為3000-500017111111，時間為5-10111111。
6.權(quán)利要求1所述的一種利用乳桿菌和酵母菌混合發(fā)酵消減大米中重金屬鎘的方法，其特征在于，所述步驟(4)中獲得的脫鎘大米粉用作飼料或用于生產(chǎn)發(fā)酵米粉。
【文檔編號】A23L1/105GK104489489SQ201510013484
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月12日
【發(fā)明者】吳衛(wèi)國, 盧露, 廖盧艷, 王巨濤 申請人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)