一種脫鎘大米粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種脫鎘大米粉及其制備方法，具體涉及一種高壓脈沖電場和超聲波協(xié)同作用的脫鎘大米粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境中的鎘可通過大氣降塵、污水灌溉、污泥農(nóng)用及農(nóng)業(yè)施肥等途徑輸入農(nóng)作物，并在作物籽粒中富集。與其它作物相比，稻米對鎘富集能力較強(淺談食物中鎘的來源、危害及其檢測控制方法，廣東化工，2013，40 (18)，p80?81)。研宄表明，鎘在稻米中分布具有不均一性，各結(jié)構(gòu)中含量有明顯差異，皮層和胚的鎘含量顯著高于穎殼和胚乳(稻谷加工產(chǎn)物的鎘含量及累積量分析，中國食品學(xué)報，2014，14(5)，pl86?191)。從營養(yǎng)成分上看，鎘主要與蛋白質(zhì)以絡(luò)合物形式結(jié)合，在淀粉等成分中積累較少(污染稻、麥籽實中Cd、Cu、Pb的分布及其存在形態(tài)初探，中國環(huán)境科學(xué)，1999，19(6)，p500?504)。
[0003]隨著環(huán)境污染造成的水稻鎘污染問題日益嚴(yán)重，越來越多的研宄人員開始關(guān)注大米加工降鎘及控制技術(shù)。目前報道的大米或大米粉加工降鎘方法主要有兩種:一是化學(xué)法，通過檸檬酸、乳酸等有機酸與大米或大米制品發(fā)生反應(yīng)，通過酸化作用使難溶態(tài)的鎘化合物形成可溶解的金屬離子除去，如CN 103652514 A公開的一種降低大米及其制品重金屬含量的方法，CN 103283932 A公開的一種脫鎘大米蛋白及其制備方法和應(yīng)用；二是生物法，利用乳桿菌、乳酸菌或酵母菌發(fā)酵，通過蛋白質(zhì)分子脫除或?qū)⒌鞍踪|(zhì)分子鏈打開使鎘離子去除，如CN 104489489 A公開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、CN 104585563 A公開的一種利用復(fù)配乳酸菌發(fā)酵脫除大米中重金屬鎘的方法。這兩種方法都存在一些問題，比如，化學(xué)法容易造成食品添加劑殘留，生物法則反應(yīng)時間太長，而且這兩種方法對環(huán)境污染影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種工藝簡單、操作方便、高效、安全、環(huán)保的脫鎘大米粉及其制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:一種脫鎘大米粉，按照以下方法制成:(I)將鎘含量0.2?0.4mg/kg的大米粉碎后用水混合；(2)高壓脈沖電場處理；(3)超聲處理；(4)離心、清洗；(5)干燥，即成。
[0006]進一步，各步驟具體操作方式如下:
(1)加水混合:將含鎘大米粉碎過80?100目篩，然后加水?dāng)嚢杈鶆?，配制?5?50w/v%的懸池液；
(2)高壓脈沖電場處理:將步驟(I)所得懸濁液進行高壓脈沖電場處理，電場強度為20?40kV/cm，脈沖寬度為2?4 μ s，脈沖頻率為200?400Hz，懸濁液流速為I?2mL/s，處理時間為200?400個脈沖數(shù)，處理溫度為25?35°C ;
(3)超聲處理:將高壓脈沖電場處理后的懸濁液在超聲頻率20?40kHz，25?35°C下，進行超聲處理10?20min ；
(4)離心、清洗:將超聲處理后的懸濁液離心去除上清液，在大米粉沉淀中加水進行離心清洗；
(5)干燥:將離心清洗后的大米粉沉淀置于30?35°C下干燥，即成。
[0007]本發(fā)明方法中的高壓脈沖電場處理過程可通過電穿孔或電崩解作用，使大米蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，蛋白質(zhì)分子鏈打開，從而打斷蛋白質(zhì)與鎘離子的結(jié)合鍵，促進鎘離子溶解到去離子水中；而超聲波則具有方向性好、穿透能力強等特點，超聲空化作用可直接作用于米粉顆粒內(nèi)部，可改變米粉的顆粒結(jié)構(gòu)，破壞大米蛋白的二硫鍵，解吸附著在米粉顆粒內(nèi)部及表面的固著態(tài)重金屬離子而成為游離態(tài)，促進鎘離子溶解到去離子水中。另外，高壓脈沖電場和超聲波協(xié)同作用還可增加蛋白質(zhì)的溶解性，進一步提高鎘離子的去除率。且高壓脈沖電場和超聲波均屬于冷處理技術(shù)，對營養(yǎng)成分破壞少。
[0008]進一步，步驟(I)中，所述含鎘大米的鎘含量為0.2?0.4 mg/kg，水分含量(14.5wt%。水分含量低于14.5wt%的大米或大米粉更有利于儲藏、流通和加工。
[0009]進一步，步驟(4)中，所述離心清洗的轉(zhuǎn)速為3000?5000r/min，每次離心清洗的時間為9?15min。
[0010]進一步，步驟(4)中，所述離心清洗每次加入的水相當(dāng)于大米粉沉淀質(zhì)量的2?3倍，所述離心清洗的次數(shù)多I次。所述離心清洗是為了洗掉游離出來的鎘離子，由于大米粉是微小的粉狀顆粒，只有適宜的離心條件，才能在最大限度地去除鎘離子的同時，減少大米粉的損失。
[0011]本發(fā)明方法的有益效果如下:
(1)本發(fā)明方法對含鎘大米中鎘的去除率可達75%以上，脫鎘后的大米粉的鎘含量低于0.1 mg/kg，滿足《GB2762-2012食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》規(guī)定的谷物碾磨加工品的鎘限量指標(biāo)要求；
(2)本發(fā)明方法處理時間短，整個處理過程僅需要25?40min，而化學(xué)法通常需要60min以上，生物法通常需要24h以上；無需任何添加劑，避免了化學(xué)法造成的食品添加劑殘留及生物法容易造成細菌污染，產(chǎn)生的廢水更易處理；
(3)經(jīng)本發(fā)明方法脫鎘后的大米粉安全、衛(wèi)生、無污染，回收率多92%，可進一步作為加工米線、米糕、米面包、米乳飲料等食品的原料；
(4)本發(fā)明方法通過高壓脈沖電場和超聲波協(xié)同作用，直接對大米粉進行脫鎘處理，具有工藝簡單、操作方便、高效、安全、環(huán)保、對營養(yǎng)成分破壞少等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]本發(fā)明實施例所使用的化學(xué)試劑，如無特殊說明，均通過常規(guī)商業(yè)途徑獲得。
[0014]實施例1
(1)加水混合:稱取500g含鎘大米(鎘含量為0.256mg/kg，水分含量為13.7%)，粉碎過80目篩，然后加入100mL去離子水?dāng)嚢杈?，配制?0w/v%的懸池液；
(2)高壓脈沖電場處理:將步驟(I)所得懸濁液進行高壓脈沖電場處理，電場強度為20kV/cm，脈沖寬度為2 μ s，脈沖頻率為200Hz，懸濁液流速為lmL/s，處理時間為200個脈沖數(shù)，處理溫度為25°C ;
(3 )超聲處理:將高壓脈沖電場處理后的懸濁液泵入超聲波分散乳化器中，維持懸濁液溫度為25°C，在超聲頻率20kHz，進行超聲處理1min ；
(4)離心、清洗:將超聲處理后的懸濁液離心去除上清液，在500g大米粉沉淀中加入100mL去離子水，在離心轉(zhuǎn)速3000r/min下，離心清洗I次，離心清洗的時間為15min ；
(5)干燥:將離心清洗后的大米粉沉淀置于30°C的烘箱中干燥，得脫鎘大米粉465.5g，回收率為93.1%。
[0015]經(jīng)過檢測，脫鎘大米粉中鎘含量為0.055 mg/kg,水分含量為13.6%，脫鎘率為78.5%。
[0016]實施例2
(1)加水混合:稱取500g含鎘大米(鎘含量為0.341mg/kg，水分含量為13.5%)，粉碎過100目篩，然后加入1500mL去離子水?dāng)嚢杈矗渲瞥?3w/v%的懸池液；
(2)高壓脈沖電場處理:將步驟(I)所得懸濁液進行高壓脈沖電場處理，電場強度為30kV/cm,脈沖寬度為3 μ s，脈沖頻率為300Hz，懸濁液流速為1.5mL/s，處理時間為300個脈沖數(shù)，處理溫度為30°C ;
(3 )超聲處理:將高壓脈沖電場處理后的懸濁液泵入超聲波分散乳化器中，維持懸濁液溫度為30°C，在超聲頻率30kHz，進行超聲處理15min ；
(4)離心、清洗:將超聲處理后的懸濁液離心去除上清液，每次在500g大米粉沉淀中加入100mL去離子水，在離心轉(zhuǎn)速4000r/min下，離心清洗2次，每次離心清洗的時間為12min ；
(5)干燥:將離心清洗后的大米粉沉淀置于33°C的烘箱中干燥，得脫鎘大米粉461g，回收率為92.2%。
[0017]經(jīng)過檢測，脫鎘大米粉中鎘含量為0.078 mg/kg,水分含量為13.2%，脫鎘率為77.1%。
[0018]實施例3
(1)加水混合:稱取500g含鎘大米(鎘含量為0.400mg/kg，水分含量為14.1%)，粉碎過100目篩，然后加入2000mL去離子水?dāng)嚢杈鶆?，配制?5w/v%的懸濁液；
(2)高壓脈沖電場處理:將步驟(I)所得懸濁液進行高壓脈沖電場處理，電場強度為40kV/cm，脈沖寬度為4 μ s，脈沖頻率為400Hz，懸濁液流速為2mL/s，處理時間為400個脈沖數(shù)，處理溫度為35°C ;
(3 )超聲處理:將高壓脈沖電場處理后的懸濁液泵入超聲波分散乳化器中，維持懸濁液溫度為35°C，在超聲頻率40kHz，進行超聲處理20min ；
(4)離心、清洗:將超聲處理后的懸濁液離心去除上清液，每次在500g大米粉沉淀中加入1500mL去離子水，在離心轉(zhuǎn)速5000r/min下，離心清洗2次，每次離心清洗的時間為9min ；
(5)干燥:將離心清洗后的大米粉沉淀置于35°C的烘箱中干燥，得脫鎘大米粉467g，回收率為93.4%。
[0019]經(jīng)過檢測，脫鎘大米粉中鎘含量為0.062 mg/kg,水分含量為14.1%，脫鎘率為
84.5%ο
【主權(quán)項】
1.一種脫鎘大米粉，其特征在于，按照以下方法制成:(I)將鎘含量0.2?0.4mg/kg的大米粉碎后用水混合；(2)高壓脈沖電場處理；(3)超聲處理；(4)離心、清洗；(5)干燥，即成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鎘大米粉，其特征在于，各步驟具體操作方式如下: (1)加水混合:將含鎘大米粉碎過80?100目篩，然后加水?dāng)嚢杈鶆?，配制?5?50w/v%的懸池液； (2)高壓脈沖電場處理:將步驟(I)所得懸濁液進行高壓脈沖電場處理，電場強度為20?40kV/cm，脈沖寬度為2?4 μ s，脈沖頻率為200?400Hz，懸濁液流速為I?2mL/s，處理時間為200?400個脈沖數(shù)，處理溫度為25?35°C ; (3)超聲處理:將高壓脈沖電場處理后的懸濁液在超聲頻率20?40kHz，25?35°C下，進行超聲處理10?20min ； (4)離心、清洗:將超聲處理后的懸濁液離心去除上清液，在大米粉沉淀中加水進行離心清洗； (5)干燥:將離心清洗后的大米粉沉淀置于30?35°C下干燥，即成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫鎘大米粉，其特征在于:步驟(I)中，所述含鎘大米的鎘含量為0.2?0.4 mg/kg,水分含量彡14.5wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的脫鎘大米粉，其特征在于:步驟(4)中，所述離心清洗的轉(zhuǎn)速為3000?5000r/min，每次離心清洗的時間為9?15min。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的脫鎘大米粉，其特征在于:步驟(4)中，所述離心清洗每次加入的水相當(dāng)于大米粉沉淀質(zhì)量的2?3倍。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫鎘大米粉，其特征在于:步驟(4)中，所述離心清洗每次加入的水相當(dāng)于大米粉沉淀質(zhì)量的2?3倍。
【專利摘要】一種脫鎘大米粉及其制備方法，所述脫鎘大米粉按照以下方法制成：（1）將鎘含量0.2～0.4mg/kg的大米粉碎后用水混合；（2）高壓脈沖電場處理；（3）超聲處理；（4）離心、清洗；（5）干燥，即成。本發(fā)明通過高壓脈沖電場和超聲波協(xié)同作用，對含鎘大米中鎘的去除率可達75%以上，脫鎘后的大米粉的鎘含量低于0.1mg/kg；本發(fā)明處理時間短，整個處理過程僅需要25～40min；無需任何添加劑，產(chǎn)生的廢水更易處理；經(jīng)本發(fā)明方法脫鎘后的大米粉安全、衛(wèi)生、無污染，回收率≥92%，可進一步加工成多種食品；本發(fā)明方法工藝簡單、操作方便、高效、安全、環(huán)保、對營養(yǎng)成分破壞少。
【IPC分類】A23L1/025, A23L1/10
【公開號】CN104920966
【申請?zhí)枴緾N201510380727
【發(fā)明人】吳偉, 林親錄, 吳曉娟, 吳躍, 付湘晉, 梁盈, 徐友志
【申請人】中南林業(yè)科技大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月30日