脉冲强光对花生油饼中黄曲霉毒素降解动力学及营养保留的评估研究

【字体: 时间:2025年05月27日 来源:Food Chemistry: X 6.5

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  为解决花生油饼中黄曲霉毒素(AFT)污染及传统脱毒方法的不足,研究人员开展脉冲强光(PL)对冷 / 热榨花生油饼中 AFT 降解及营养影响的研究。发现最优条件下 AFT 降解率达 75%,AFB1降解 81%,且营养成分无显著变化,为食品脱毒提供新方向。

  
在食品加工领域,黄曲霉毒素(AFT)污染一直是威胁食品安全的重大隐患。这类由寄生曲霉和黄曲霉产生的剧毒真菌毒素,尤其是具有强肝致癌性的黄曲霉毒素 B1(AFB1),广泛存在于花生等油作物及其制品中。传统的物理、化学和生物脱毒方法,如吸附、碱中和、酶解等,或存在脱毒效率低、或导致营养成分破坏、或操作条件苛刻等问题,难以在实际生产中高效应用。如何在有效降解 AFT 的同时,最大程度保留食品中的营养成分,成为食品工业亟待解决的关键问题。

为攻克这一难题,河南工业大学的研究人员开展了脉冲强光(PL)技术在花生油饼脱毒中的应用研究。脉冲强光作为一种新型非热加工技术,通过高强度、短脉冲的宽光谱光(200-1100 nm)照射,能瞬间释放能量引发光化学反应,具有高效杀菌和降解毒素的潜力,且无需化学试剂,环保安全。该研究成果发表在《Food Chemistry: X》,为花生油饼的安全加工提供了新的技术路径。

研究主要采用了以下关键技术方法:通过高效液相色谱(HPLC)结合荧光检测测定 AFT 含量;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和 X 射线衍射(XRD)分析蛋白质结构变化;借助共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察油饼微观结构;采用 UPLC-MS/MS 检测 AFT 降解产物;通过 Cell Counting Kit-8(CCK-8)法评估细胞毒性。实验以冷榨(CGC)和热榨(HGC)花生油饼为样本,模拟 AFT 污染环境,系统考察了 PL 处理时间、能量、照射距离及初始 AFT 水平对脱毒效果的影响。

3.1 脉冲强光处理条件对 AFT 降解的影响


  • 照射时间与能量:随着照射时间从 40 s 延长至 480 s,AFT 降解率从约 20% 提升至 75% 左右,AFB1降解率达 80% 以上。能量增加至 500 J 时,降解效果显著提升,表明能量越高,产生的自由基(如?OH、O2-)越多,加速 AFT 结构中呋喃环的破坏。
  • 照射距离:距离从 9 cm 增加至 21 cm 时,降解率显著下降,近距离能使样本接受更高光强,增强脱毒效率。
  • 初始 AFT 水平:初始浓度在 60-160 μg/kg 时,降解率相对稳定,过高浓度(240 μg/kg)因自由基不足导致降解效率降低,提示实际生产中需控制原料污染水平。

3.2 脉冲强光对花生油饼结构与营养的影响


  • 微观结构与蛋白质:CLSM 显示 PL 处理后蛋白质颗粒保持球形,结构完整;FT-IR 表明长期处理虽使部分 α- 螺旋和 β- 折叠转化为 β- 转角,但整体二级结构未显著改变,粗蛋白含量无统计学差异。
  • 氨基酸与理化性质:氨基酸组成仅轻微波动,总含量保持稳定;水分、灰分、粗脂肪含量变化均在合理范围内,符合食品安全标准。
  • 晶体结构与色泽:XRD 证实 PL 未改变蛋白质晶体结构;色泽参数(L、a、b、?E)显示轻微变暗,可能与酚类氧化有关,但无明显视觉差异。

3.3 降解动力学与机制


动力学模型表明,AFT 降解符合二级反应,降解速率与反应物浓度平方成正比。HPLC-Q-TOF-MS 鉴定出主要降解产物 A1(C16H14O5)和 A2(C17H17O9),推测其形成与 AFB1分子中内酯环水解脱羧及脱水加成反应有关。细胞毒性实验显示,处理后油饼对 HepG2 细胞毒性显著降低,证实其安全性。

结论与讨论


本研究证实,脉冲强光技术在最优条件(500 J 能量、9 cm 距离、480 s 照射)下,可使花生油饼中 AFB1降解 81%,总 AFT 降解 75%,且能有效保留粗蛋白、氨基酸等营养成分,符合中国及欧盟的食品安全标准。该技术无需化学试剂,无残留风险,为花生制品的非热脱毒提供了高效、环保的新方案,尤其适用于对热敏感的冷榨油饼加工。尽管降解机制仍需进一步深入解析,但研究结果已为 PL 技术在食品工业中的规模化应用奠定了实验基础,有望推动食品加工领域的技术革新,提升食品安全水平。

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