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使用臭氧降解花生粉中黄曲霉毒素B1的方法

摘要

提供花生粉和用于处理花生粉以减少花生中的黄曲霉毒素B1浓度的方法。该方法包括研磨花生以产生花生粉,并将花生粉暴露于富含臭氧的环境。经臭氧处理的花生粉包含小于20ppb的黄曲霉毒素B1和2.0meq/kg至3.0meq/kg的过氧化物。

著录项

  • 公开/公告号CN112351690A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-02-09

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 马斯公司;

    申请/专利号CN201880088370.1

  • 发明设计人 张广韬;李颖;常玉玮;R·贝克;

    申请日2018-01-31

  • 分类号A23L5/20(20060101);

  • 代理机构11326 北京市路盛律师事务所;

  • 代理人冯云;李宓

  • 地址 美国弗吉尼亚州

  • 入库时间 2023-06-19 09:49:27

说明书

技术领域

本发明涉及使用臭氧降解食品中黄曲霉毒素B1的方法和具有减少量的黄曲霉毒素B1的食品。更具体而言,本发明涉及具有减少的黄曲霉毒素B1的花生粉和使用臭氧降解花生粉中黄曲霉毒素B1的方法。

背景技术

霉菌毒素是由作物(如谷物、花生、木本坚果(tree nuts)和玉米)中常见的某些类型的真菌产生的次级代谢产物。大多数霉菌毒素对人类和动物都是非常有毒且危险的。此外,一些霉菌毒素是已知的致癌物。

一种特定类型的霉菌毒素,即黄曲霉毒素B1,是在许多主要作物的储存期间由真菌黄曲霉(Aspergillus flavus)和寄生曲霉产生的强力污染物。即使采取最佳的农业实践,污染也是不可避免的。然而,高水平的黄曲霉毒素B1已被证明具有致癌性、致突变性、致畸性和免疫抑制作用。受到高水平黄曲霉毒素B1污染的食品不仅对人类食用不安全,而且对动物食用也不安全。即使是食用了受黄曲霉毒素B1污染食品的动物所产出的动物产品(肉、乳制品、蛋等)也对人类食用不安全。

花生被用作许多食品(如糖块、花生酱、格兰诺拉麦片和谷物棒和饼干)中的成分。然而,黄曲霉毒素B1污染水平高的花生和其它有缺陷的花生一般都是从未受污染的花生中进行物理分选并销毁的。这是因为一旦黄曲霉毒素B1在食品中产生,就很难去除。用于从花生中物理去除黄曲霉毒素B1的已知方法和系统包括颜色分选、密度分离和物理结合。然而,物理方法和系统只是将受污染的花生与未受污染的花生隔离;这些方法不能解决有缺陷的花生中黄曲霉毒素B1含量的问题。

已使用利用生物转化剂通过微生物降解黄曲霉毒素并掺入微生物酶的方法来降低黄曲霉毒素B1水平,但这些方法未被证明在商业上有效。

发明内容

如上所述,降解花生中黄曲霉毒素B1的最常见方法包括物理分选、物理隔离和使用生物转化剂。然而,这些方法不能稳定有效地降解天然污染的花生中的黄曲霉毒素B1。

因此,本文描述了用于将天然污染的花生中的黄曲霉毒素B1降低至可接受水平的方法和系统。还描述了黄曲霉毒素B1水平降低的花生产品和粉末,其可用于生产供动物食用的各种产品,包括花生油、花生饼和/或花生粉。还描述了降解天然污染的花生中黄曲霉毒素B1的方法和系统,以使本将销毁的废花生最少化。所述的花生可用于生产各种含花生的产品。在一些实施方案中,经处理的花生可以用于生产动物饲料。

在一些实施方案中,所述系统和方法包括通过将花生粉暴露于富含臭氧的环境中来降解花生粉中的黄曲霉毒素B1。可以产生臭氧并将其以气态形式(gaseous form)或含水形式(aqueous form)用于处理花生粉。花生粉可以用气态臭氧(gaseous ozone)或臭氧水(aqueous ozone)处理,而气态臭氧或臭氧水可以氧化存在于花生粉中的部分或全部黄曲霉毒素B1。

使用臭氧来降解花生粉中的黄曲霉毒素B1可具有多种益处。例如,臭氧可以在现场生产,消除了与运输和储存有潜在危险的化合物相关的成本和风险。臭氧具有高度反应性,且能够自分解成氧气,消除了储存和处置有害化学物质的需要。此外,臭氧是无残留的,意味着当用于处理食品时,不会像目前用于处理食品的许多杀虫剂和其它化学品那样留下残留物。因此,所描述的方法、系统和产品利用臭氧的这些益处来降解天然污染的花生中的黄曲霉毒素B1。

在一些实施方案中,提供了减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法,所述方法包括:研磨含有第一量的黄曲霉毒素B1的花生以产生花生粉;并将花生粉暴露于富含臭氧的环境中以产生具有第二量的黄曲霉毒素B1的花生粉,其中所述第二量小于所述第一量。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生粉暴露于富含臭氧的环境包括使富含臭氧的气体以10g/m

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生粉暴露于富含臭氧的环境达15分钟或更长。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生粉暴露于富含臭氧的环境达5小时或更短。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生粉暴露于富含臭氧的环境达3小时或更短。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,花生粉在环境温度和压力下暴露于富含臭氧的环境。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,所述方法还包括将花生粉保持在密封的反应容器中。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生粉保持在密封的反应容器中达15分钟或更长。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生粉保持在密封的反应容器中达12小时或更短。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,将花生研磨至小于20目的平均粒度。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,所述方法还包括从黄曲霉毒素B1含量较低的花生中预分选出黄曲霉毒素B1含量较高的花生,以及仅研磨黄曲霉毒素B1含量较高的花生且仅将黄曲霉毒素B1含量较高的花生暴露于富含臭氧的环境中。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,黄曲霉毒素B1的第一百分比大于200ppb。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,黄曲霉毒素B1的第二百分比小于20ppb。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,富含臭氧的环境是臭氧水环境。

在减少花生中黄曲霉毒素B1含量的方法的一些实施方案中,富含臭氧的环境是空气中的臭氧气体(ozone gas in air)。

在一些实施方案中,提供经臭氧处理的花生粉,所述花生粉包含:小于20ppb的黄曲霉毒素B1;和2.0meq/kg至3.0meq/kg过氧化物。

在经臭氧处理的花生粉的一些实施方案中,花生粉具有小于20目的平均粒度。

在经臭氧处理的花生粉的一些实施方案中,花生粉具有小于15ppb的黄曲霉毒素B1。

在花生粉的一些实施方案中,花生粉具有大于2.5meq/kg的过氧化物。

在一些实施方案中,提供经过臭氧分解过程(ozonolysis process)处理的经处理的花生粉,所述处理的花生粉包括研磨花生以产生花生粉,并且将花生粉暴露于富含臭氧的环境,所述经处理的花生粉包含:小于20ppb的黄曲霉毒素B1;和2.0meq/kg至3.0meq/kg的过氧化物。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将花生粉暴露于富含臭氧的环境包括使富含臭氧的气体以10g/m

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将经处理的花生粉暴露于富含臭氧的环境达15分钟或更长。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将经处理的花生粉暴露于富含臭氧的环境达5小时或更短。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将经处理的花生粉暴露于富含臭氧的环境达3小时或更短。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将经处理的花生粉在环境温度和压力下暴露于富含臭氧的环境。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,臭氧分解过程还包括将花生粉保持在密封的反应容器中。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将花生粉保持在密封的反应容器中达15分钟或更长。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,将花生粉保持在密封的反应容器中达12小时或更短。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,经处理的花生粉具有小于20目的平均粒度。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,富含臭氧的环境是臭氧水环境。

在经处理的花生粉的一些实施方案中,富含臭氧的环境是空气中的臭氧气体。

从下面的详细描述中,本发明的其它优点对于本领域技术人员来说将变得明显。如将认识到的,本发明能够具有其他和不同的实施方案,并且其细节能够在各种明显的方面进行修改,而均不背离本发明。因此,这些示例和描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的示例性实施方案,其中:

图1是根据一些实施方案的臭氧分解处理过程的流程图。

图2是根据一些实施方案的臭氧分解处理过程的示意图。

图3是根据一些实施方案经受多种臭氧浓度和处理持续时间的多个花生样品的所得黄曲霉毒素B1浓度的图表。

图4是根据一些实施方案未经处理的花生样品中的黄曲霉毒素B1浓度与在多种处理条件下经处理的花生样品中的黄曲霉毒素B1浓度之比的图表。

图5是包含臭氧处理之前和臭氧处理之后的花生样品特征的表格。

具体实施方式

描述了用臭氧处理花生粉以降解天然污染的花生粉中的黄曲霉毒素B1的系统和方法。还描述了黄曲霉毒素B1水平降低的花生粉和含花生的产品。

本发明的发明人已经发现了可以用臭氧处理污染的花生以减少黄曲霉毒素B1含量的方法。在一些实施方案中,该方法可以包括将花生仁研磨成花生粉,其可以在多种臭氧浓度和不同的暴露持续时间下在反应容器中用臭氧处理。研磨的花生可以包括红皮或者红皮可以在研磨过程之前被去除。根据本文所述的一些实施方案用臭氧处理花生粉降低花生粉的黄曲霉毒素B1含量。在一些实施方案中,经臭氧处理的花生和花生粉可以用于人类食用(human consumption)或动物食用(animal consumption)。所描述的方法可用于将经处理的花生粉中的黄曲霉毒素B1水平降低至可安全食用的水平。所得的经臭氧处理的花生产品然后可以用作例如动物饲料,而不会浪费。

臭氧是已知的氧化剂并且可以用于氧化全花生仁(whole peanut kernels)中天然存在的黄曲霉毒素。黄曲霉毒素降解的机制被认为是基于黄曲霉毒素化合物的呋喃环C8-C9双键和内酯环,并利用克里吉反应(Criegee reaction)和甲氧基化反应(methoxylreaction)。黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2的化合物如下:

已经显示黄曲霉毒素B1和G1比黄曲霉毒素B2和G2更快地降解,这可能是由于额外的反应位点,即存在于黄曲霉毒素B1和G1中的呋喃环C8-C9双键,而黄曲霉毒素B2和G2中没有这样的呋喃环C8-C9双键。

用臭氧来氧化食品的一个挑战性方面是平衡毒素降解的有效速率,同时保持食品的品质。对于花生而言,这样的品质指标可相关于花生的皮色、蛋白质、脂肪、不饱和脂肪酸、电导率和毛油(crude oil)。游离脂肪酸、过氧化值和碘指数均可进行定量的测量和分析以确定臭氧分解后的花生品质。

在一些实施方案中,可以用臭氧处理天然污染的全花生仁。在一些实施方案中,可以将天然污染的全花生仁研磨成花生粉用于臭氧处理。在一些实施方案中,可以对全花生仁去壳并带着红皮研磨。还可以对全花生仁去壳并去除红皮后研磨。为了研磨全花生仁,可以使用任何可市售的搅拌机或类似的研磨机或粉碎机。在一些实施方案中,威恒WH-A150可用于研磨全花生。在一些实施方案中,威恒(Weiheng)WH-A150可在25000rpm下使用6秒至10秒以获得适用于臭氧处理的花生粉。然而,如上所述,可以使用任何市售搅拌机、研磨机或粉碎机并对其进行优化以产生适用于臭氧处理的花生粉。

气态臭氧可以使用臭氧发生装置形成。在一些实施方案中,使用气态臭氧降解花生粉中天然存在的黄曲霉毒素B1。一些实施方案的臭氧发生装置可以包括臭氧发生器组件、臭氧浓度控制和/或排气组件。在一些实施方案中,臭氧发生装置可以包括两个或更多个输出,其中至少一个输出用于所产生的臭氧,并且至少一个输出用于来自联接至臭氧发生装置的空气压缩机的大气空气。在一些实施方案中,可以通过加热以形成氧气来减少残余臭氧。

气态臭氧可以使用特定的臭氧发生装置(如电晕放电装置)以相对高的浓度和低成本产生。电晕放电装置通过利用对两个电极施加高电位差(例如1000V的电位差)的放电过程来产生臭氧。氧气或空气通过两个电极之间,电极之间的高电位差导致氧(O

气态臭氧也可以使用电离辐射来产生。例如,UV辐射可导致氧分子离解为自由基氧原子,然后其可以反应形成臭氧。

臭氧发生器容易获得以用于商业应用。臭氧发生装置的示例包括安思罗斯先进臭氧技术公司(Anseros Advanced Ozone Technologies)的产品,例如COM-AD-01、COM-AD-01-IP、COM-AD-02、COM-AD-04、COM-AD-08、COM-AD-1000、COM-SD-500、COM-SD-30、MEGAGENCOM-VD-6000和CD-COM-HF-4。其他类似的设备包括奥宗麦克斯公司(Ozomax Inc.)的那些设备,例如OZO-POE Cart、OZO-POE Skid或OZO-INSITU Skid。

臭氧水(aqueous ozone)可以通过将气态臭氧鼓泡到水中来产生。可以由臭氧发生装置形成气态臭氧,并在含有水的容器中进行鼓泡,以形成臭氧饱和的水溶液。当在水中鼓泡时,臭氧会部分溶解,产生羟基自由基,而除了氧化分子臭氧外,羟基自由基也可以氧化污染物。在一些实施方案中,全花生仁可以浸没在臭氧水溶液中进行处理。在一些实施方案中,花生粉可以浸没在臭氧水溶液中进行处理。

在一些实施方案中,用于降低天然污染的花生粉中的黄曲霉毒素B1含量的方法可使平均黄曲霉毒素B1含量从其处理前水平降低40%以上,优选50%以上,更优选60%以上。在一些实施方案中,所述方法可以将天然污染的花生粉中平均黄曲霉毒素B1的水平从其处理前水平降低70%以上,甚至降低高达80%。在一些实施方案中,经处理的花生粉可具有小于100ppb、小于80ppb、小于60ppb或小于20ppb的平均黄曲霉毒素B1浓度。

黄曲霉毒素B1水平保持稳定,且更长的暴露时间(例如,暴露时间大于3小时)可能不会继续降低黄曲霉毒素水平。在一些实施方案中,花生粉的臭氧分解可降低黄曲霉毒素B1水平,同时增加黄曲霉毒素B2、G1和/或G2水平。例如,在低臭氧浓度下,暴露于10mg/L臭氧达30分钟的全花生仁中的黄曲霉毒素B2和G2可以增加多至两倍。在一些实施方案中,黄曲霉毒素B2、G1和/或G2的组合含量小于黄曲霉毒素总含量的百分之一。此外,黄曲霉毒素B2、G1和G2的总体毒性远不如黄曲霉毒素B1的毒性强。

黄曲霉毒素B1含量可以使用各种科学工具来鉴定。一些实施方案使用色谱法(例如高效液相色谱法、薄层色谱法和/或气相色谱法)来鉴定和确定样品中的黄曲霉毒素B1含量。一些实施方案可以使用光谱法(例如红外光谱法)来鉴定和确定样本中的黄曲霉毒素B1含量。另外,一些实施方案可以使用免疫化学方法,例如放射免疫测定法、酶联免疫吸附测定法、免疫亲和柱测定法和/或免疫传感器。一些实施方案可以使用荧光毒素计鉴定和确定黄曲霉毒素B1含量。

已经显示影响花生中黄曲霉毒素B1降解效力的因素包括初始黄曲霉毒素浓度、含水量、处理时间、处理温度和/或臭氧浓度。天然污染的花生可以显示出黄曲霉毒素含量的很大变化。例如,天然污染的全花生仁中的黄曲霉毒素B1水平可能为40ppb至1000ppb。在一些实施方案中,可以将全花生仁研磨成花生粉用于臭氧处理。通过将全花生仁研磨成花生粉,整个花生样品中的黄曲霉毒素B1水平可以变得均匀。

花生的含水量可以变化。在一些实施方案中,全花生仁的含水量可以为4%至14%。在一些实施方案中,花生的含水量可以为7%至11%。在一些实施方案中,处理前的花生和/或花生粉的含水量可以小于12%、小于10%、小于8%、小于6%或小于5%。在一些实施方案中,处理前的花生和/或花生粉的含水量可以大于5%、大于6%、大于8%、大于10%、大于12%或大于14%。

处理时间、或花生或花生粉暴露于富含臭氧的环境的时间量可以变化。处理时间可以在15分钟到4小时之间。一些实施方案可以将花生和/或花生粉暴露于富含臭氧的环境达30分钟至3.5小时。在一些实施方案中,花生和/或花生粉可以暴露于富含臭氧的环境达1小时至3小时。在一些实施方案中,花生和/或花生粉可暴露于富含臭氧的环境达1.5小时至2.5小时。在一些实施方案中,花生和/或花生粉可以暴露于富含臭氧的环境达小于4小时、小于3.5小时、小于3小时、小于2.5小时、小于2小时、小于1.5小时、小于1小时、小于45分钟、小于30分钟或小于20分钟。在一些实施方案中,花生和/或花生粉可暴露于富含臭氧的环境达大于15分钟、大于30分钟、大于45分钟、大于1小时、大于1.5小时、大于2小时、大于2.5小时或大于3小时。

在一些实施方案中,在一定量的臭氧暴露之后,黄曲霉毒素B1水平可以保持稳定(plateau)。例如,黄曲霉毒素B1水平可以保持稳定,并且使得任何大于15分钟的处理时间都是不必要的。在一些实施方案中,黄曲霉毒素B1水平可以保持稳定并且使任何大于10分钟的处理时间都是不必要的。在一些实施方案中,黄曲霉毒素B1水平可以保持稳定,并且使得任何大于30秒、大于45秒、大于1分钟、大于3分钟、大于5分钟或大于8分钟的处理时间都是不必要的。

此外,臭氧分解过程的处理温度可以变化。在一些实施方案中,臭氧分解过程的处理温度可以在20℃至30℃之间。在一些实施方案中,臭氧分解过程的处理时间可以在22℃至28℃之间。在一些实施方案中,臭氧分解的处理温度可以是室温,或约23℃至25℃。在一些实施方案中,臭氧分解的处理温度可以大于20℃、大于22℃、大于24℃或大于26℃。在一些实施方案中,臭氧分解的处理温度可小于30℃、小于28℃、小于26℃或小于24℃。

臭氧浓度可以为5g/m

在一些实施方案中,处理花生和/或花生粉可以包括两个单独的阶段。在一些实施方案中,第一阶段可以包括如上所述的富含臭氧的环境,其中产生的臭氧以受控的浓度和流量流过反应容器达预定的时间量。在一些实施方案中,第二阶段可以包括其中反应容器被密封的保持期。第二阶段的保持期可以在第一阶段完成之后在反应容器内包含任何剩余的臭氧,或者富含臭氧的环境。在一些实施方案中,反应容器内的剩余臭氧中的至少一些可以在整个保持期期间通过转化为氧气而自分解。在一些实施方案中,可以使用保持期来将任何剩余的臭氧转化成氧气。

保持期可以持续15分钟至48小时。在一些实施方案中,保持期可以大于15分钟、大于30分钟、大于1小时、大于2小时、大于3小时、大于4小时、大于5小时、大于6小时、大于8小时、大于10小时、大于12小时、大于18小时、大于24小时或大于36小时。在一些实施方案中,保持期可以小于48小时、小于36小时、小于24小时、小于18小时、小于12小时、小于10小时、小于8小时、小于6小时、小于5小时、小于4小时、小于3小时、小于2小时、小于1小时或小于30分钟。

在花生粉的臭氧分解完成后,可以分析降解的黄曲霉毒素B1的产物以进一步表征最终的花生产品。例如,经处理的花生可以由增加的过氧化值来表征。在一些实施方案中,可以在经臭氧处理的花生中测量过氧化值以确定由于臭氧分解而发生的自氧化或氧化酸败。在一些实施方案中,经臭氧处理的花生和/或花生粉的过氧化值小于3meq/kg、小于2.5meq/kg、小于2.0meq/kg、小于1.5meq/kg或小于1.0meq/kg。在一些实施方案中,经臭氧处理的花生的过氧化值大于2.5meq/kg、大于3.0meq/kg、大于3.5meq/kg、大于4.0meq/kg或大于5.0meq/kg。一些实施方案包括减少天然污染的花生中的黄曲霉毒素B1同时将过氧化值保持在规定限度内的方法。在一些实施方案中,天然污染的花生可以用还原剂处理以降低过氧化值。

下面参照本文所包括的附图详细描述经臭氧处理的花生和用臭氧处理全花生仁的方法的多种实施方案。

图1提供了根据本文所述的一些实施方案的臭氧处理过程的工艺流程图100。在一些实施方案中,方法可以包括分选102。在一些实施方案中,分选102可以包括从未受污染的全仁花生物理地分选天然污染的全仁花生。在一些实施方案中,分选102可以包括根据颜色对全仁花生进行光学分选。在一些实施方案中,分选102可以包括使用紫外辐射和/或傅里叶变换红外光谱学对全仁花生进行光学分选。全花生仁的颜色可能与毒素水平(特别是黄曲霉毒素水平)相关。

在一些实施方案中,分选102可以包括在烹饪全花生仁并去除红皮之后光学分选全花生仁。在一些实施方案中,分选102可以包括将全花生仁分裂成两半并光学分选半仁(kernel halves)。分选102可以包括全花生仁、经烹饪花生仁和/或半花生仁分选的任意组合。

未受污染的食品104可以用于人类食用和/或动物食用而不需要处理。例如,未受污染的全仁花生可用于人类食用和/或动物食用而不需要处理。然而,可以对天然污染的食品106进行处理以减少黄曲霉毒素水平,使得它们至少适用于动物食用。

天然污染的食品106可以包括由全花生仁、经烹饪花生仁和/或半花生仁分选方法得到的任意组合的食品。在一些实施方案中,可以研磨天然污染的食品106以准备进行臭氧处理。研磨108可以增加待处理食品的表面积体积比,从而增加臭氧到食品中的渗透以进行臭氧分解和氧化反应。

研磨108可以使用市场上的任何市售搅拌机、研磨机和/或粉碎机来完成。在一些实施方案中,可以使用威恒WH-A150。在一些实施方案中,可在25000转每分钟(rpm)使用威恒WH-A150达6秒至10秒以获得适用于臭氧处理的平均花生粉粒度。在一些实施方案中,当将全花生仁研磨至平均粒度时,可以使用5目至15目筛网(5-15size mesh)。在一些实施方案中,可以使用10目至20目的筛网。在一些实施方案中,当将花生仁研磨至平均粒度时,可以使用15目至25目、20目至30目、25目至35目、30目至40目、35目至45目或40目至50目的筛网。在一些实施方案中,当将颗粒研磨至平均粒度时,可以使用小于45目、小于40目、小于35目、小于30目、小于25目、小于20目、小于15目、小于10目或小于5目的筛孔尺寸。在一些实施方案中,当将花生仁研磨至平均粒度时,可以使用大于2目、大于4目、大于5目、大于10目、大于15目、大于20目、大于25目、大于30目、大于35目或大于40目的筛孔尺寸。

研磨108可以产生天然污染的食品粉末。例如,研磨108可以产生天然污染的花生粉110。可以对该天然污染的食品粉末110进行臭氧处理112以减少黄曲霉毒素。

臭氧处理112可以根据本文公开的任何实施方案进行。例如,臭氧处理112可以包括将天然污染的花生粉暴露于臭氧水和/或基本上干燥的气态臭氧。臭氧处理112可以包括本文所讨论的各种臭氧浓度、处理时间、处理温度和/或其它处理变量中的任何变量。臭氧处理112任选地可以包括保持期。

臭氧处理112可将天然污染的花生粉110暴露于根据臭氧产生114产生的臭氧。例如,气态臭氧可由任意市售臭氧发生器产生。例如,市售的臭氧发生器包括但不限于安思罗斯先进臭氧技术公司和奥宗麦克斯公司提供的那些臭氧发生器。可将气态臭氧鼓泡到水中以产生臭氧饱和的水溶液。

在臭氧处理112之后,在氧化过程之后剩余的任何臭氧可以经历处理116。臭氧是高度反应性的并且可以自降解成氧。在一些实施方案中,可以将剩余的臭氧加热到80℃并转换成氧气。

臭氧处理112产生经臭氧处理的花生粉118。经臭氧处理的花生粉118可用于多种应用,包括但不限于用于动物饲料的花生饼和花生粉。

图2示出根据一些实施方案的臭氧分解过程200。臭氧分解过程200包括用于臭氧处理的臭氧发生器202和反应容器208。

臭氧发生器202使用本领域已知的任何臭氧生成方法形成臭氧。例如,气态臭氧可以使用电晕放电装置产生。电晕放电装置可以经由使空气或氧气通过由于放电过程而具有高电位差的两个电极来产生臭氧。两个电极之间的高电位差会导致分子氧(O

另外,可以使用臭氧发生器202通过将气态臭氧鼓泡到水中来产生臭氧水。当在水中鼓泡时,臭氧部分溶解以产生羟基自由基,除了氧化分子臭氧之外,羟基自由基也可以氧化污染物。

在一些实施方案中,可以用阀206来控制从臭氧发生器202输出的臭氧。在臭氧处理期间,可以打开阀206以允许臭氧流动到反应容器208。在保持期或另一个非流动期,阀206可被关闭以防止臭氧流动到反应容器208。

一旦由臭氧发生器202产生,臭氧就可以流到反应容器208用于处理。反应容器208可以是任何合适的反应容器。例如,许多合适的反应容器可以通过市售获得,包括但不限于臭氧化柱(ozonation columns)和/或流化床。在一些实施方案中,反应容器208可以包括臭氧扩散器212。反应容器208还可以容纳待用臭氧处理的食品。

在一些实施方案中,反应容器208可以是流化床,其可以配置为允许臭氧通过粉末向上鼓泡,以促进臭氧气体和花生粉固体之间的高度接触。流化床可以使气态臭氧和花生粉颗粒之间发生氧化反应。在一些实施方案中,流化床可以在容器底部包括多个孔,其中臭氧可以通过这些孔从臭氧发生器进入流化床。臭氧会通过流化床底部的多个孔,并向上流过粉末,造成花生粉的流化。在一些实施方式中,臭氧可对流化床中的花生粉充气,以在气态臭氧和固体花生粉之间产生每单位流化床体积的高表面积接触。

在一些实施方案中,反应容器208配置为保持花生210用于臭氧处理。花生210可以是任何形式的花生,包括但不限于全花生仁或花生粉。在一些实施方案中,反应容器208可以配置成容纳和处理其它食品,例如谷物、玉米和/或坚果。

在一些实施方案中,臭氧处理可以包括将指定浓度的臭氧的稳定的连续流施加到反应容器208中的花生210达指定的处理时间。在反应容器208内,天然的空气也可以与用于处理的臭氧一起存在。

在进行处理后,未与花生中的化合物反应的臭氧可能剩余。但是,由于臭氧可能非常危险,特别是在高浓度的情况下,臭氧处理后的任何剩余的臭氧都应该被消除。因此,可以用臭氧分解器216消除任何剩余的臭氧。在一些实施方案中,可以用排气系统处理任何剩余的臭氧。例如,剩余的臭氧可以离开反应容器208以进行消除。在一些实施方案中,剩余的臭氧可以被加热到80℃并转换成氧气。臭氧具有高度的反应性,且易于自分解成分子氧。此外,臭氧分解器216可以是市售的任何已知装置。例如,臭氧技术

图3提供了根据各种测试条件的经臭氧处理的花生中黄曲霉毒素B1、B2、G1和G2含量的图表300。测试变量包括臭氧浓度和暴露时间。X轴代表四种不同类型的黄曲霉毒素(B1、B2、G1和G2),Y轴代表十亿分率(parts per billion,ppb)的黄曲霉毒素含量水平。该图表的图例(key)提供每个数据点的测试条件,包括臭氧浓度和暴露时间。

臭氧浓度可以为5g/m

另外,花生在臭氧中的暴露时间可以变化。在一些实施方案中,暴露时间可以为0.25小时至5小时。在一些实施方案中,暴露时间可以是0.25小时至0.75小时。在一些实施方案中,暴露时间可以是0.75小时至1.25小时。在一些实施方案中,暴露时间可以是1.25小时至2小时。在一些实施方案中,暴露时间可以是2小时至4小时。在一些实施方案中,暴露时间可以为2.5小时至3.5小时。在一些实施方案中,暴露时间可以是0.5小时、1小时和/或3小时。

图3显示了根据一些实施方案的一些臭氧浓度和暴露时间条件对天然污染的花生中的黄曲霉毒素B1水平的影响。在图3中,提供未经处理的花生中的黄曲霉毒素B1含量,以及分别以10g/m

值得关注的是,如图3所示,在所有测试条件下黄曲霉毒素B1和G1的水平均下降,而在几乎所有测试条件下黄曲霉毒素B2和G2的水平均升高。这些结果被认为是由于黄曲霉毒素B1和G1中的呋喃环C8-C9双键,而在黄曲霉毒素B2或G2中没有这样的呋喃环C8-C9双键。因此,看上去臭氧在这个C8-C9双键反应位点容易氧化黄曲霉毒素B1和G1。然而,由于黄曲霉毒素B1的毒性显著高于黄曲霉毒素B2、G1和/或G2,所以花生样品的总体毒性(包括黄曲霉毒素B1、B2、G1和G2结合起来的毒性总和)会在所有测试条件下降低。

图4提供了根据各种测试条件的臭氧处理之前和臭氧处理之后的黄曲霉毒素B1、B2和G1含量比率的图表400。这些比率基于图4中所示的黄曲霉毒素水平。X轴代表四种不同类型的黄曲霉毒素中的三种(B1、B2和G1),并且Y轴代表处理之前的黄曲霉毒素含量与处理之后的黄曲霉毒素含量之比。该图表的图例提供每个数据点的测试条件,包括臭氧浓度和暴露时间。

图4中未经处理的花生显示在每个黄曲霉毒素B1、B2和G1数据点的最左边。由于这些样品未经臭氧处理,因此前后的黄曲霉毒素含量之比为1。

值得注意的是,从10g/m

在一些实施方案中,臭氧分解之前和之后的花生品质的分析可以考虑酸值、过氧化物指数、含水量、油酸含量和/或亚油酸含量。

在一些实施方案中,从处理前到处理后的花生粉酸值的改变可以小于10%、小于8%、小于5%、小于3%、小于2%、小于1%、小于0.5%或小于0.1%。在一些实施方案中,从处理前到处理后的花生粉酸值的改变可以大于0.1%、大于0.5%、大于1%、大于3%、大于5%或大于10%。

在一些实施方案中,经臭氧处理的花生粉的过氧化值小于3meq/kg、小于2.5meq/kg、小于2.0meq/kg、小于1.5meq/kg或小于1.0meq/kg。在一些实施方案中,经臭氧处理的花生的过氧化值大于2.5meq/kg、大于3.0meq/kg、大于3.5meq/kg、大于4.0meq/kg或大于5.0meq/kg。

在一些实施方案中,从处理前到处理后的花生粉的含水量可保持相对稳定。在一些实施方案中,含水量的改变可以小于10%、小于8%、小于5%、小于3%、小于1%、小于0.5%或小于0.1%。在一些实施方案中,含水量的改变可以大于0.1%、大于0.5%、大于1%、大于3%、大于5%或大于10%。

在一些实施方案中,从处理前到处理后的花生粉的油酸含量可保持相对稳定。在一些实施方案中,油酸含量的改变可以小于10%、小于8%、小于5%、小于3%、小于1%、小于0.5%或小于0.1%。在一些实施方案中,油酸含量的改变可以大于0.1%、大于0.5%、大于1%、大于3%、大于5%或大于10%。

在一些实施方案中,从处理前到处理后的花生粉的亚油酸含量可保持相对稳定。在一些实施方案中,亚油酸含量的改变可以小于10%、小于8%、小于5%、小于3%、小于1%、小于0.5%或小于0.1%。在一些实施方案中,亚油酸含量的改变可以大于0.1%、大于0.5%、大于1%、大于3%、大于5%或大于10%。

实施例

平均粒度为20目的天然污染的花生粉的样品包含253ppb的平均黄曲霉毒素B1含量。将花生粉样品在环境温度和压力下暴露于30mg/L的富含臭氧的环境达3小时。在这些条件下,黄曲霉毒素B1的平均含量降低至65ppb。

图5提供了根据花生粉组合物的一些实施方案对处理前粉末表征与处理后表征进行比较的测试结果。将两份花生粉样品以30g/m

样品1的结果显示,从处理前到处理后的花生样品的酸值可以仅增加0.01KOH mg/g(0.69KOH mg/g至0.70KOH mg/g)。过氧化物指数从0.20meq/kg增加到2.4meq/kg。含水量从8.6%略微下降到8.0%。在一些实施方案中,油酸含量保持稳定(38.2%至38.1%),亚油酸含量亦如此(41.3%至41.3%)。

样品2的结果相似。从处理前到处理后的花生粉样品酸值从0.48KOH mg/g略升至0.54KOH mg/g。同样,过氧化物指数显著地从0.24meq/kg增加到3.2meq/kg。含水量保持稳定,仅从5.2%略微下降到5.1%。油酸含量保持稳定,从39.0%变为39.2%,亚油酸含量也保持稳定,从38.9%变为38.6%。

处理后花生粉的分析可使用各种方法和仪器来完成。例如,可以使用酶联免疫吸附测定(ELISA)和/或超高效液相色谱串联质谱(UPLC MS/MS)来完成分析。

另外,在分析花生中的黄曲霉毒素水平之前,可以使用各种市售的方法和工具来清理和除去基质效应(matrix effect)。在一些实施方案中,可以使用盐和脂质结合。例如,市售的安捷伦QuEChERS可用于分析物提取。在一些实施方案中,QuEChERS需要30分钟并且能够回收约60%的黄曲霉毒素含量。在一些实施方案中,可以使用固相萃取,这通常是最快的可用方法。例如,罗莫实验室

本申请公开了正文和附图中的多个数字范围。所公开的数值范围本质上支持所公开的数值范围内的任何范围或值,即使在说明书中没有逐字写出精确的范围限制,因为本发明可以在所公开的整个数值范围内实施。

呈现以上描述是为了使本领域技术人员能够制造和使用本发明,并且是在特定应用及其要求的背景下提供的。对优选实施方案的各种修改对本领域技术人员而言将是明显的,并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可将本文定义的一般原理应用于其它实施方案和应用。因此,本发明并非旨在限于所示的实施方案,而是应对应于与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围。最后,本申请中引用的专利和出版物的全部公开内容通过引用并入本文。

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