劉 真，王世清,*，肖軍霞，熊旭波，姜文利，任翠榮

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266109；2.青島奧維康食品生物科技有限公司，山東 青島 266109）

花生中的物質(zhì)成分對(duì)低溫射頻等離子體降解黃曲霉毒素B1的影響

劉 真1，王世清1,*，肖軍霞1，熊旭波2，姜文利1，任翠榮1

（1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266109；2.青島奧維康食品生物科技有限公司，山東 青島 266109）

研究采用低溫射頻等離子體技術(shù)處理黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1），通過高效液相色譜分析其中AFB1的降解率，探究花生中的蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素和水分對(duì)低溫射頻等離子體去除AFB1的影響。結(jié)果表明，添加花生蛋白和玉米蛋白后，在不同的等離子體處理功率條件下，AFB1的降解率明顯下降。在相同處理?xiàng)l件下，添加花生蛋白比添加玉米蛋白后的降解率低；添加油酸和亞油酸后，在不同的等離子體處理功率條件下，AFB1的降解率明顯下降。在相同處理?xiàng)l件下，油酸和亞油酸的AFB1降解率基本相同；添加VE后，AFB1的降解率先高于空白組，后低于空白組。在相同處理?xiàng)l件下VE的含量越多，AFB1的降解率越低。說明低溫射頻等離子體技術(shù)降解AFB1時(shí)，花生中的成分對(duì)降解有影響。

低溫射頻等離子體；花生物質(zhì)成分；黃曲霉毒素B1；降解率

花生果實(shí)含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、VA、VB6、VE、VK，以及礦物質(zhì)鈣、磷、鐵等營(yíng)養(yǎng)成分，并含有8 種人體所需的氨基酸及不飽和脂肪酸及卵磷脂、膽堿、胡蘿卜素、粗纖維等物質(zhì)[1-4]，有促進(jìn)人腦細(xì)胞發(fā)育、增強(qiáng)記憶的作用[5]。

黃曲霉毒素是一類由寄生曲霉、黃曲霉菌和特曲霉等菌株產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物。黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）與其他黃曲霉毒素相比毒性和致癌性最強(qiáng)，還能夠致畸、致突變[6-10]。黃曲霉毒素的污染遍布世界各地，以熱帶和亞熱帶地區(qū)為主，主要存在于花生、玉米、稻谷等作物及其制品中。AFB1的性質(zhì)非常穩(wěn)定，簡(jiǎn)單加熱等處理方法很難將其去除，而常用的物理、化學(xué)、生物等降解方法，在降解AFB1的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生試劑殘留、環(huán)境污染等一系列問題[11-15]。

本研究采用的低溫射頻等離子體，空間富集的離子、電子、激發(fā)態(tài)的原子、分子及自由基，是極活潑的反應(yīng)物質(zhì)[16-17]，可與各種污染物進(jìn)行反應(yīng)，使污染物分子鍵斷裂，形成低毒或是無毒的小分子物質(zhì)[18-25]。

作者在前期研究中發(fā)現(xiàn)，等離子可以有效地降解純的AFB1，表明該技術(shù)在解決花生中黃曲霉毒素污染方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值[26]。但是在等離子降解花生中AFB1的過程中，花生中的物質(zhì)成分可能會(huì)發(fā)生反應(yīng)，影響降解過程。因此本實(shí)驗(yàn)在低溫射頻等離子體處理?xiàng)l件下，通過添加蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素和水，研究在降解花生油中黃曲霉毒素的過程中，花生中的成分對(duì)于等離子體處理的影響，為等離子體處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

AFB1美國(guó)Sigma公司；花生蛋白質(zhì)粉 遼寧虹螺健康食品有限公司；玉米蛋白質(zhì)粉 上海瑞永生物科技有限公司；油酸 天津巴斯夫化工有限公司；亞油酸天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；VE 上海源葉生物科技有限公司；乙腈（色譜純） 德國(guó)默克公司。

1.2 儀器與設(shè)備

針筒式濾膜過濾器 天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司； 1100高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀 美國(guó)安捷倫公司；Elmasonic S450H智能超聲波清洗器 德國(guó)艾爾瑪公司；實(shí)驗(yàn)裝置由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院制作，該裝置由射頻電源、射頻電源匹配器、等離子體發(fā)生器、真空泵等部分組成（圖1）。

圖1 低溫射頻等離子體發(fā)生器Fig. 1 Low temperature radio frequency plasma generator

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)處理

10 mg/L AFB1的乙腈溶液分別與花生蛋白、玉米蛋白、油酸、亞油酸、VE及上述所有物質(zhì)的乙腈溶液混勻，置于低溫射頻等離子體發(fā)生器的樣品處理倉(cāng)之間進(jìn)行處理，空白組為10 mg/L AFB1的乙腈溶液。其中混合液的配比參考GB/T 1532—2008《花生》中花生的幾種主要營(yíng)養(yǎng)組分含量。等離子體處理功率設(shè)定為100、200、300 W，時(shí)間為5 min，每個(gè)樣品重復(fù)處理3 次。按下列公式計(jì)算AFB1降解率。

式中：ρ0、ρ1分別為等離子體處理前、后AFB1的質(zhì)量濃度/（mg/L）。

1.3.2 HPLC色譜條件

色譜柱：Waters Symmetry-C18柱（4.6 mm× 250 mm，5 μm）；柱溫：30 ℃；流動(dòng)相：乙腈-水（30∶70，V/V）；流速：1 mL/min；進(jìn)樣量：20 μL；熒光檢測(cè)器，激發(fā)波長(zhǎng)：365 nm；發(fā)射波長(zhǎng)：440 nm。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（analysis of variance，ANOVA）、最小顯著性差異（least significant difference，LSD）法組間比較，P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。結(jié)果以±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋白質(zhì)對(duì)等離子體降解AFB1的影響

圖2 含有蛋白質(zhì)的體系中AFB1降解效果Fig. 2 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of proteins as a function of plasma power

通過低溫射頻等離子體對(duì)含有蛋白質(zhì)的AFB1的乙腈溶液進(jìn)行降解處理，分別探究花生蛋白和玉米蛋白對(duì)低溫射頻等離子體降解率的影響。如圖2所示，添加花生蛋白和玉米蛋白后與空白組相比，在不同的等離子體處理功率下AFB1的降解率明顯下降。在同一處理功率下，添加花生蛋白比添加玉米蛋白后的降解率低；但花生蛋白與玉米蛋白中的降解率曲線斜率基本相同，說明兩者的降解率相差不大。

圖3 AFB1在不同質(zhì)量濃度花生蛋白條件下的降解曲線Fig. 3 Degradation curve of AFB1 in the presence of peanut protein at various concentrations

圖3 顯示，在300 W條件下處理4 min，花生蛋白的質(zhì)量濃度越高，AFB1的降解率越低。由此可見，在低溫射頻等離子體處理AFB1的過程中，蛋白質(zhì)對(duì)降解過程有抑制作用，且質(zhì)量濃度越高抑制作用越明顯。推測(cè)原因可能有兩方面，一是蛋白質(zhì)會(huì)與AFB1發(fā)生反應(yīng)，影響活性位點(diǎn)的暴露；二是在降解過程中，蛋白質(zhì)也發(fā)生了變性，吸收了等離子體的部分能量和活性基團(tuán)，影響了與AFB1之間的反應(yīng)。

2.2 脂肪酸對(duì)等離子體降解AFB1的影響

圖4 含有脂肪酸的體系中AFB1降解效果圖Fig. 4 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of fatty acids as a function of plasma power

如圖4所示，添加油酸和亞油酸后與空白組相比，在不同的等離子體處理功率下AFB1的降解率明顯下降。在同一處理功率下，添加油酸和亞油酸后AFB1降解率基本相同。

圖5 AFB1在不同質(zhì)量濃度油酸條件下的降解曲線Fig. 5 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of oleic acid at various concentrations

如圖5所示，在300 W、4 min的處理?xiàng)l件下，油酸的含量越多，AFB1降解率越低。由此可見，在低溫射頻等離子體處理AFB1的過程中，油酸對(duì)降解過程有抑制作用，且含量越多抑制作用越明顯。推測(cè)原因可能是油酸和亞油酸中有許多雙鍵，在部分活性粒子的沖擊下，發(fā)生了氧化反應(yīng)，導(dǎo)致活性粒子與AFB1的接觸密度變小。

2.3 VE對(duì)等離子體降解AFB1的影響

圖6 含有VE的體系中AFB1降解效果Fig. 6 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of vitamin E as a function of plasma power

如圖6所示，空白組和實(shí)驗(yàn)組的降解率曲線有一個(gè)交點(diǎn)，在此之前，實(shí)驗(yàn)組的降解率大于空白組的降解率，交點(diǎn)之后，含有VE的乙腈體系中AFB1的降解率顯著低于純乙腈體系降解率。推測(cè)原因可能是，VE的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會(huì)發(fā)生多種反應(yīng)，影響AFB1的降解。

圖7 AFB1在不同質(zhì)量濃度VE條件下的降解曲線Fig. 7 Degradation curve of AFB1 in the presence of vitamin E at various concentrations

如圖7所示，在同一處理功率下VE質(zhì)量濃度越高，AFB1的降解率越低。由此可見，在低溫射頻等離子體處理AFB1的過程中，VE對(duì)降解過程有抑制作用，且質(zhì)量濃度越高抑制作用越明顯。

2.4 水分對(duì)等離子體降解黃曲霉毒素的影響

圖8 含有水分的體系中AFB1降解效果Fig. 8 Degradation efficiency of AFB1in the presence of water as a function of plasma power

如圖8所示，實(shí)驗(yàn)組的降解率略高于空白組，實(shí)驗(yàn)組在300 W的處理功率下AFB1降解率可以達(dá)到74.81%，而不添加水的空白組降解率為67%。推測(cè)原因可能是在低壓等離子體的電解下，水電解出氫離子和氫氧根離子，會(huì)與AFB1發(fā)生反應(yīng)，提高了降解率。

2.5 復(fù)雜的混合體系對(duì)等離子體降解AFB1的影響

圖9 復(fù)雜體系中AFB1降解效果Fig. 9 Degradation efficiency of AFB1 in complex system as a function of plasma power

如圖9所示，10 mg/mL的AFB1溶液在0、100、200 W的等離子體處理下，蛋白質(zhì)、脂肪酸、VE存在時(shí)AFB1降解率比純乙腈體系中降解率高。但兩者在處理功率為300 W的條件下降解率幾乎相等。推測(cè)原因可能是體系中的各物質(zhì)之間會(huì)相互發(fā)生反應(yīng)，并且會(huì)與AFB1的活性位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致AFB1的含量降低。在復(fù)雜體系中，AFB1減少了20%，降解效果顯著。

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)以溶解于乙腈中的AFB1為研究對(duì)象，低溫射頻等離子體為降解手段，研究了蛋白質(zhì)、脂肪酸、VE等物質(zhì)對(duì)AFB1降解的影響。結(jié)果表明：添加花生蛋白和玉米蛋白后，與空白組相比，在不同的等離子體處理功率下AFB1的降解率明顯下降。在同一處理功率下，花生蛋白比玉米蛋白中的降解率低。在同一處理功率下花生蛋白的質(zhì)量濃度越高，AFB1的降解率越低；添加油酸和亞油酸后與空白組相比，在不同的等離子體處理功率下AFB1的降解率明顯下降。在同一處理功率下，油酸和亞油酸的降解功率基本相同。在同一處理功率下油酸的質(zhì)量濃度越高，AFB1的降解率越低；空白組和實(shí)驗(yàn)組的降解率曲線有一個(gè)交點(diǎn)，在此之前，實(shí)驗(yàn)組的降解率大于空白組的降解率，交點(diǎn)之后，含有VE的實(shí)驗(yàn)組降解率顯著低于空白組，將AFB1與蛋白質(zhì)、脂肪酸、VE組成混合體系后，0、100、200 W處理?xiàng)l件下AFB1的降解率高于空白組，但兩者在處理功率為300 W的條件下降解率幾乎相等。

在復(fù)合體系A(chǔ)FB1的降解過程中，在300 W的處理功率下分別添加花生蛋白、油酸和VE，同樣條件下經(jīng)減壓等離子體處理后，其體系中的AFB1的降解率分別下降了60%、40%和20%，說明復(fù)合體系中的花生蛋白、油酸和VE對(duì)減壓等離子降解AFB1具有抑制作用，可能是油酸和亞油酸在部分等離子體的沖擊下，不飽和脂肪酸的雙鍵發(fā)生了氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致與AFB1接觸的等離子體的密度減小。在蛋白質(zhì)、油酸、VE的混合體系中，上述物質(zhì)對(duì)減壓等離子降解AFB1具有促進(jìn)作用，可能的原因是AFB1的雙呋喃環(huán)的雙鍵部位是AFB1形成AFB1-pro的作用位點(diǎn)，在等離子體的沖擊下，花生蛋白與AFB1的活性位點(diǎn)發(fā)生了作用，從而導(dǎo)致黃曲霉毒素的含量降低。

[1] 廖伯壽. 國(guó)花生油脂產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力淺析[J]. 花生學(xué)報(bào), 2003, 32(增刊1): 11-15. DOI:10.3969/j.issn.1002-4093.2003.z1.003.

[2] 王在序, 蓋樹人. 山東花生[M]. 上海: 上海科學(xué)技術(shù)出版社, 1999: 12.

[3] KRIS-ETHERTON P. 花生及花生制品有益健康的作用[C]//花生營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與產(chǎn)業(yè)前景國(guó)際論壇, 北京: 國(guó)家發(fā)改委宏觀院公眾營(yíng)養(yǎng)與發(fā)展中心, 2004: 36.

[4] HENRY J. 花生為全球營(yíng)養(yǎng)過剩及營(yíng)養(yǎng)不良提供的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[C]//花生營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與產(chǎn)業(yè)前景國(guó)際論壇, 北京: 國(guó)家發(fā)改委宏觀院公眾營(yíng)養(yǎng)與發(fā)展中心, 2004.

[5] 趙桂香. 花生中的生物活性物質(zhì)及其對(duì)健康的有益作用[C]//花生營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與產(chǎn)業(yè)前景國(guó)際論壇, 北京: 國(guó)家發(fā)改委宏觀院公眾營(yíng)養(yǎng)與發(fā)展中心, 2004.

[6] EATON D L, GROOPMAN J D. The toxicology of aflatoxins: human health, veterinary and agricultural significance[M]. San Diego: Academic Press, 1994: 368-369. DOI:10.1016/S0377-8401(97)00022-9.

[7] 馮建蕾. 黃曲霉毒素的危害和防治[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī), 2005, 32(12): 5-7. DOI:10.3969/j.issn.1671-7236.2005.12.027.

[8] 劉堅(jiān), 余敦年, 熊寧, 等. 高效液相色譜法對(duì)稻谷及稻谷籽粒中黃曲霉毒素的測(cè)定研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2011, 26(4): 107-111.

[9] SáNDOR G, AGACHI P ?. The effect of bentonite on AFB1, AFB2, AFG2and T-2 mycotoxins decomposition in sunflower oil under the irradiation of ultraviolet light[J]. Studia Universitatis Babes-Bolyai, 2011, 56(1): 249-259.

[10] ELLIS W O, SMITH J P, SIMPSON B K, et al. Aflatoxins in food: occurrence, biosynthesis, effects on organisms, detection, and methods of control[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1991, 30(4): 403-439. DOI:10.1080/10408399109527551.

[11] PIVA G F P, GALVANO F, PIETRI A, et al. Detoxification methods of aflatoxins[J]. Nutrition Research, 1995, 15: 767-776. DOI:10.1016/0271-5317(95)00042-H.

[12] BATA á, LáSZTITY R. Detoxification of mycotoxin contaminated food and feed by microorganisms[J]. Trends in Food Science and Technology, 1999, 10: 223-228. DOI:10.1016/S0924-2244(99)00050-3.

[13] 莫玉琴. 接觸輝光放電等離子體在去除水體中有機(jī)污染物的應(yīng)用[D].蘭州: 西北師范大學(xué), 2005: 10-12. DOI:10.7666/d.y817906.

[14] 高志杰. HPLC法同時(shí)測(cè)定食品中4種黃曲霉毒素[J]. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志, 2007, 17(10): 1803-1804. DOI:10.3969/ j.issn.1004-8685.2007.10.031.

[15] 竹濤, 萬艷東, 方巖, 等. 低溫等離子體自光催化技術(shù)降解燃油尾氣中的苯系物[J]. 石油學(xué)報(bào), 2010, 26(6): 922-927. DOI:10.3969/ j.issn.1001-8719.2010.06.015.

[16] 李娟娟, 蘇曉鷗. 3 種吸附劑對(duì)黃曲霉毒素B吸附效果的研究[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī), 2009, 36(8): 5-9. DOI:10.3864/ j.issn.0578-1752.2009.11.033.

[17] 劉睿杰, 金青哲, 陳波, 等. 紫外線照射去除黃曲霉毒素工藝對(duì)花生油品質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)油脂, 2011, 36(6): 17-20.

[18] 宮春波, 姜連芳, 張永翠, 等. 黃曲霉毒素在食品中的危害及去除方法[J]. 食品研究與開發(fā), 2004, 5(1): 120-123. DOI:10.3969/ j.issn.1005-6521.2004.01.048.

[19] 關(guān)舒, 胡新旭, 馬秋剛, 等. 黃曲霉毒索的傳統(tǒng)去毒方法和生物降解研究進(jìn)展[J]. 飼料工藝業(yè), 2008, 29(24): 57-59. DOI:10.3969/ j.issn.1006-6314-B.2008.07.006.

[20] 劉永軍. 輝光放電等離子體降解水中有機(jī)污染物與苯一步合成苯酚的研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2007: 8-10.

[21] GAO Jinzhang, LIU Yongjun, YANG Wu, et al. Oxidative degradation of phenol in aqueous electrolyte induced by plasma from a direct glow discharge[J]. Plasma Science & Technology, 2003, 12: 533-541. DOI:10.1088/0963-0252/12/4/305.

[22] VARGAS E A, PREIS R A, CASTRO L, et al. Co-occurrence of aflatoxins B1, B2, G1, G2, zearalenone and fumonisin B1in Brazilian corn[J]. Food Additives & Contaminants, 2001, 18(11): 981-986. DOI:10.1080/02652030110046190.

[23] 李雋. 高壓脈沖電暈放電等離子體降解煤制天然氣含酚廢水[J]. 天然氣化工, 2011, 36(5): 49-52; 72. DOI:10.3969/ j.issn.1001-9219.2011.05.011.

[24] PROCTOR A D, AHMEDNA M, KUMAR J V, et al. Degradation of aflatoxins in peanut kernels/flour by gaseous ozonation and mild heat treatment[J]. Food Additives & Contaminants, 2004, 21(8): 786-793. DOI:10.1080/02652030410001713898.

[25] 李戰(zhàn)國(guó), 胡真, 曹鵬. 脈沖電暈等離子體降解有毒氣體研究[C]//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集. 上海: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì), 2010: 4219-4222.

[26] WANG Shiqing, HUANG Guoqing, LI Yupeng, et al. Degradation of aflatoxin B1by low-temperature radio frequency plasma and degradation product elucidation[J]. European Food Research and Technology, 2015, 241(1): 103-113. DOI:10.1007/s00217-015-2439-5.

Effect of Peanut Components on the Degradation of Aflatoxin B1by Low Temperature Radio Frequency Plasma

LIU Zhen1, WANG Shiqing1,*, XIAO Junxia1, XIONG Xubo2, JIANG Wenli1, REN Cuirong1
(1. College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China; 2. Qingdao Aoweikang Food Biotechnology Co. Ltd., Qingdao 266109, China)

Aflatoxin B1(AFB1) was treated by low temperature radio frequency plasma (LTRFP) and the degradation rate of AFB1was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC). The effect of peanut components including protein, fat, vitamins and moisture on the degradation of aflatoxin B1by LTRFP treatment was explored. The results showed that LTRFP treatment at different processing powers could significantly reduce the degradation rate of AFB1with peanut protein or corn protein added. Under the same treatment conditions, adding peanut protein could result in lower degradation rate of AFB1than did adding corn protein. After adding oleic acid or linoleic acid, plasma treatment could significantly reduce the degradation rate of AFB1. Under the same treatment conditions, the degradation rates of AFB1in the presence of oleic acid and linoleic acid added were basically the same. After adding vitamin E, the degradation rate of aflatoxin was higher than that of the blank group. Under the same treatment conditions, the more vitamin E was added, the lower the degradation rate of AFB1was. Therefore, peanut components have significant influence on the degradation of AFB1by LTRFP treatment.

low temperature radio frequency plasma (LTRFP); peanut components; aflatoxin B1; degradation rate

10.7506/spkx1002-6630-201621037

TS255.1

A

1002-6630（2016）21-0219-05

劉真, 王世清, 肖軍霞, 等. 花生中的物質(zhì)成分對(duì)低溫射頻等離子體降解黃曲霉毒素B1的影響[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(21): 219-223. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621037. http://www.spkx.net.cn

LIU Zhen, WANG Shiqing, XIAO Junxia, et al. Effect of peanut components on the degradation of aflatoxin B1by low temperature radio frequency plasma[J]. Food Science, 2016, 37(21): 219-223. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621037. http://www.spkx.net.cn

2016-01-08

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31271963）

劉真（1991—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：514891700@qq.com

*通信作者：王世清（1961—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称钒踩２?。E-mail：wangshiqing@163.com