一种利用二氧化氯抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810033880.0 (22)申请日 2018.01.15 (71)申请人 江南大学 地址 214122 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大 道1800号 (72)发明人 孙秀兰 孙超 叶永丽 纪剑 张银志 (74)专利代理机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 23211 代理人 张勇 (51)Int.Cl. A23B 9/30(2006.01) (54)发明名称 一种利用二氧化氯抑制粮食中禾谷镰刀菌 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种利用二氧化氯抑制粮食 中禾谷镰刀菌

2、的方法， 属于食品安全技术领域。 本发明将污染的粮食原料倒入避光容器中， 加入 水浸润孵育一段时间， 然后通入ClO2进行反应， 并将反应包含ClO2在内的尾气由一管道通过硫 代硫酸钠溶液进行吸收， 避免污染和危害。 本发 明方法采用ClO2水有效抑制污染粮食中禾谷镰 刀菌， 方法简单， 能安全有效的抑制禾谷镰刀菌， 防止其在粮食收获后进一步污染， 抑制率可以达 到90以上。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 108244237 A 2018.07.06 CN 108244237 A 1.一种抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法， 其特征在于， 步骤如下： (1)将污染的粮食原料倒入避光封闭的

3、容器中， 按照粮食原料与水的料液比为1:3-1:4 (w/v)加水， 混合后在温度28-30的条件下， 浸润孵育120min； (2)向混合的粮食溶液中加入ClO2， 使料液中ClO2的添加量达到100150mg/L， 反应温 度为2830， 避光作用时间30min， 且每隔10min充分搅拌一次。 2.根据权利要求1所述的一种抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法， 其特征在于， 所述步骤 (1)粮食与水的料液比为1:3(w/v)。 3.根据权利要求1所述的一种抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法， 其特征在于， ClO2的添加 量为100mg/L。 4.根据权利要求3所述的一种抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法， 其特

4、征在于， 浸润孵育温 度为30， 混合液每10min搅拌一次。 5.根据权利要求14任一所述的一种抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法， 其特征在于， 所 述步骤(2)产生的废气用硫代硫酸钠溶液吸收后再排放。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108244237 A 2 一种利用二氧化氯抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种利用二氧化氯抑制粮食中禾谷镰刀菌的方法， 属于食品安全技术 领域。 背景技术 0002 全球每年的粮食总产量约为25亿吨， 有近25的农作物被霉菌毒素所污染， 受到 的经济损失超过几千亿美元。 中国每年也约有3100万吨的粮食受到污染。 在美国， 从1

5、998到 2000年的三年时间， 赤霉病总共造成了约7.34亿美元的损失。 禾谷镰刀菌是自然环境中赤 霉病的主要致病菌， 在温润气候、 雨水充足的条件下广泛传播侵染粮食作物， 侵染过程中除 了导致粮食减产， 还会产生有毒次级代谢产物脱氧雪腐镰刀菌烯醇DON， 又称呕吐毒素 (vomitoxin)。 0003 据文献报道， 相比于2015年(691mg/kg)2016年监测到粮食中呕吐毒素DON的污染 均值暴涨到1670mg/kg。 污染的区域性较强， 长江流域部分地区是污染重灾区， 小麦和小麦 等作物的污染率远远超出了国家规定的限量标准(1mg/kg)， 这些对粮食品质和经济都造成 了严重损害

6、。 同时， 近年来研究发现贮藏半年之久的DON污染的小麦、 小麦等粮食中DON毒素 的含量会出现逐渐增加的情况， 这样直接导致了粮食被真菌毒素污染的进一步加重， 主要 时间是在每年的4-10月间。 原因是潜伏于粮食中的禾谷镰刀菌在此期间遇到适宜环境会进 一步侵染粮食而导致粮食中毒素的增加。 0004 禾谷镰刀菌侵染粮食(玉米粒)的特征变化如图1， 镰刀菌侵害玉米会导致严重的 病变污染， 进而产生DON毒素。 侵染玉米后， 玉米谷皮、 胚乳和谷胚都会产生禾谷镰刀菌孢子 如图2。 粮食贮藏后由于环境不适镰刀菌生存其孢子会潜伏下来。 禾谷镰刀菌的孢子能抵抗 外界不良环境条件很难被破坏， 所以这些内部

7、潜伏的孢子则很难被清除。 0005 因此， 寻找一种安全有效的方法来抑制污染粮食中表面和内部潜伏的禾谷镰刀菌 是十分必要的。 0006 二氧化氯作为国际上公认的安全消毒灭菌剂， 在欧美国家已经得到广泛使用， 包 括食品保藏、 封闭环境消毒、 果蔬杀菌等等。 在我国GB 26366-2010二氧化氯消毒剂卫生标 准中规定， 二氧化氯允许使用在食品中， 使用标准为50150mg/L。 发明内容 0007 本发明的目的是提供一种有效抑制污染粮食中禾谷镰刀菌的方法， 本发明方法采 用ClO2水溶液抑制杀灭污染粮食中的禾谷镰刀菌， 工艺简单、 参数明确， 抑制效果好， 效果 均一， 稳定且安全有效无污染

8、。 0008 本发明提供了一种有效抑制收获粮食中禾谷镰刀菌的方法， 所述方法步骤如下： 0009 (1)将污染的粮食原料倒入避光封闭的容器中， 粮食原料与水的料液比为1:3-1:4 (w/v)， 混合后温度28-30条件下， 浸润孵育120min； 0010 (2)在混合的粮食溶液中加入ClO2， 配置终浓度为100150mg/L， 反应温度为28 说 明 书 1/4 页 3 CN 108244237 A 3 30， 避光作用时间30min， 且每隔10min充分搅拌一次。 含有ClO2的废气经过输出管道通过 硫代硫酸钠溶液吸收残余的气体。 0011 在本发明的一种实施方式中， 所述步骤(1)

9、粮食与水的料液比为1:3(w/v)， 浸润时 间为120min。 0012 在本发明的一种实施方式中， ClO2的配置浓度为100mg/L， 避光反应30min， 反应温 度30， 混合液每10min搅拌一次。 0013 在本发明的一种实施方式中， 所述步骤(2)的废气用硫代硫酸钠溶液吸收后再排 放。 由于废气中也含有ClO2， 废气经过硫代硫酸钠溶液后吸收残余的ClO2气体再排放。 过程 为： 5Na2S2O3+8ClO2+9H2O10NaHSO4+8HCl。 0014 在本发明的一种实施方式中， 所述粮食原料为小麦、 麸皮或者小麦。 0015 本发明的有益效果： 0016 (1)本发明将二

10、氧化氯溶于水中配置成二氧化氯水溶液来杀菌。 二氧化氯作为一 种强氧化剂， 具有很强的反应活性和氧化能力， 其有效氯含量是氯的2.63倍。 与Cl2很大的 不同是， 二氧化氯与酚反应不产生异味很大的氯苯酚， 与有机物、 无机物反应有很强的选择 性， 这使二氧化氯与腐殖质及有机物反应几乎不产生发散性有机卤化物(TOX)， 不生成并抑 制生成致癌作用的三卤甲烷(TMH)。 本发明方法与其他物理、 化学抑菌杀菌方法相比， ClO2 水体系更安全， 降解效果均一， 需要的作用浓度低， 成本低廉， 广泛推广经济有效。 0017 (2)本发明方法抑制杀灭粮食中的禾谷镰刀菌后， 残余的ClO2气体经过硫代硫酸

11、 钠吸收液可被吸收处理， 不会对环境造成危害， 属于环保无危害降解方法。 0018 (3)本发明方法中通过ClO2水来抑制污染粮食表面及内部潜伏的禾谷镰刀菌， 操 作方法简便， 可控性强， 粮食经过ClO2水处理后， 不但杀灭了镰刀菌， 同时也杀灭了其他有 害微生物， 对后期的保藏也有帮助。 附图说明 0019 图1为禾谷镰刀菌侵染小麦过程 0020 图2为镰刀菌侵染小麦粒的扫描电镜照片， a、 b为侵染前， c、 d为侵染后 0021 图3为未孵育小麦二氧化氯处理后孢子萌发情况 0022 图4为实施例2中采用不同浸润孵育时间对禾谷镰刀菌抑制率的影响 0023 图5为不同浓度二氧化氯对禾谷镰刀

12、菌抑制率的影响 具体实施方式 0024 实施例1： ClO2水抑制污染小麦中表面及潜伏的禾谷镰刀菌 0025 (1)将受污染的小麦原料倒入避光容器中， 100g小麦原料与300mL水按1:3混合， 料 液pH为自然， 在容器中28-30浸润孵育120min。 0026 (2)向步骤(1)避光的容器里， 加入ClO2， 使料液中ClO2的添加量达到100mg/L。 30 反应时间为30min。 ClO2在水中会与水发生反应， 产生次氯酸， 形成的ClO2水系统作用于污染 的粮食， 对微生物进行消毒灭菌作用。 (ClO2通入容器料液中， 先生成ClO2水体系， 然后与作 用并杀死粮食中的禾谷镰刀菌

13、， 反应结束后， 废气经过输出管道通过硫代硫酸钠溶液吸收 残余的ClO2气体。 ClO2与水的反应过程为： 4ClO2+2H2O2Cl2+3O2+4HClO。 ) 说 明 书 2/4 页 4 CN 108244237 A 4 0027 (3)反应结束后， 将处理过的小麦置于PDA培养基培养并进行抑菌效果检测。 0028 抑制率的检测方法： 取20粒经上述方法处理后的小麦置于PDA上， 30培养24- 36h， 然后对萌发的小麦数目进行统计， 最后计算抑制率。 培养过程中， 若是表面有禾谷镰刀 菌则会很快长出菌落， 若是培养24h没有发现菌落， 则说明小麦表面的禾谷镰刀菌被杀灭， 若是再继续培养

14、到36-48h， 小麦中萌发出禾谷镰刀菌， 则证明小麦内部潜伏的孢子没被杀 灭。 0029 抑制率的计算公式： 抑制率萌发出禾谷镰刀菌的小麦数/20 0030 采用上述步骤(1)、 (2)进行了3组平行实验， 小麦表面禾谷镰刀菌的杀灭情况： ClO2的添加量达到100mg/L处理后， 都能完全杀灭污染小麦表面的禾谷镰刀菌。 0031 采用上述步骤(1)、 (2)进行了3组平行实验， 小麦内部潜伏的禾谷镰刀菌孢子的杀 灭情况如下表1： 0032 表1培养36-48h的抑制率 0033 0034 实施例2浸润孵育时间对污染小麦潜伏的禾谷镰刀菌消杀效果的影响 0035 在实施例1的基础上， 将步骤(

15、1)中污染粮食浸润孵育的时间分别调整为30min、 60min和120min。 结果见表2和图4。 0036 结果发现， 孵育的时间分别选择120min后， 污染小麦的抑制率可达到92， 而孵育 的时间分别选择30min和60min的抑制率分别是60和75。 由此可见， 采用本发明的实验 条件(粮食按料液比1:3先浸润孵育120min， 再以ClO2浓度100mg/L， 30反应30min)， 可以 有效抑制污染粮食中的禾谷镰刀菌。 0037 表2采用不同浸润孵育时间处理小麦后培养36-48h所对应的抑制率 0038 0039 实施例3二氧化氯添加量对禾谷镰刀菌消杀效果的影响 0040 在实施

16、例1的基础上， 调整向料液中添加的二氧化氯的量， 分别是： 60、 80、 100、 120mg/L。 粮食按料液比1:3先浸润孵育120min， 再以不同浓度的ClO2在30条件下反应 30min， 结果发现， 60、 80mg/L ClO2处理后， 污染小麦中潜伏的禾谷镰刀菌抑制率分别是 60和75， 而以100-150mg/L的浓度处理后抑制率在90-95之间， 见表3和图5。 0041 表3采用不同浓度二氧化氯处理小麦并培养36-48h所对应的抑制率 说 明 书 3/4 页 5 CN 108244237 A 5 0042 0043 实施例4： ClO2废气的吸收处理 0044 ClO2

17、气体属于有害气体， 对人体会产生刺激和损害眼睛、 呼吸系统等黏膜组织， 对 人体健康产生负面作用， 反应中残余的ClO2气体会挥发若不处理会溢出到空气中。 在实施 例1的基础上， 将实验残余的ClO2气体由导管经过硫代硫酸钠溶液处理后排出， 硫代硫酸钠 溶液可以将ClO2水气体吸收处理， 而不会污染环境。 过程为： 3Na2S2O3+4O3+3H2O6NaHSO4。 0045 对照例1 0046 在实施例1的基础上， 将步骤(1)调整为： 将受污染的小麦原料倒入避光容器中， 100g小麦原料与300mL水按1:3混合， 料液pH为自然。 0047 如图3A， 处理30min后其表面的所有微生物

18、都能杀死， 但如图3B， 小麦在PDA培养基 上培养36-48h后， 小麦会萌发出禾谷镰刀菌， 同时还有青霉和黑曲霉。 这说明， 以本对照例 的处理方式来处理小麦， 无法杀灭潜伏在麦粒内部的禾谷镰刀菌孢子， 而这些内部潜伏的 禾谷镰刀菌孢子最终会导致： (1)贮藏期真菌毒素含量逐渐增加； (2)小麦作为种子播种后， 遇到雨季孢子萌发进而发生禾谷镰刀菌循环侵害。 0048 虽然本发明已以较佳实施例公开如上， 但其并非用以限定本发明， 任何熟悉此技 术的人， 在不脱离本发明的精神和范围内， 都可做各种的改动与修饰， 因此本发明的保护范 围应该以权利要求书所界定的为准。 说 明 书 4/4 页 6 CN 108244237 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/3 页 7 CN 108244237 A 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 8 CN 108244237 A 8 图5 说 明 书 附 图 3/3 页 9 CN 108244237 A 9