花生中的物质成分对低温射频等离子体降解黄曲霉毒素B1的影响

刘 真，王世清,*，肖军霞，熊旭波，姜文利，任翠荣

（1.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266109；2.青岛奥维康食品生物科技有限公司，山东 青岛 266109）

花生中的物质成分对低温射频等离子体降解黄曲霉毒素B1的影响

刘 真1，王世清1,*，肖军霞1，熊旭波2，姜文利1，任翠荣1

（1.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266109；2.青岛奥维康食品生物科技有限公司，山东 青岛 266109）

研究采用低温射频等离子体技术处理黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1），通过高效液相色谱分析其中AFB1的降解率，探究花生中的蛋白质、脂肪酸、维生素和水分对低温射频等离子体去除AFB1的影响。结果表明，添加花生蛋白和玉米蛋白后，在不同的等离子体处理功率条件下，AFB1的降解率明显下降。在相同处理条件下，添加花生蛋白比添加玉米蛋白后的降解率低；添加油酸和亚油酸后，在不同的等离子体处理功率条件下，AFB1的降解率明显下降。在相同处理条件下，油酸和亚油酸的AFB1降解率基本相同；添加VE后，AFB1的降解率先高于空白组，后低于空白组。在相同处理条件下VE的含量越多，AFB1的降解率越低。说明低温射频等离子体技术降解AFB1时，花生中的成分对降解有影响。

低温射频等离子体；花生物质成分；黄曲霉毒素B1；降解率

花生果实含有蛋白质、脂肪、糖类、VA、VB6、VE、VK，以及矿物质钙、磷、铁等营养成分，并含有8 种人体所需的氨基酸及不饱和脂肪酸及卵磷脂、胆碱、胡萝卜素、粗纤维等物质[1-4]，有促进人脑细胞发育、增强记忆的作用[5]。

黄曲霉毒素是一类由寄生曲霉、黄曲霉菌和特曲霉等菌株产生的有毒代谢产物。黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）与其他黄曲霉毒素相比毒性和致癌性最强，还能够致畸、致突变[6-10]。黄曲霉毒素的污染遍布世界各地，以热带和亚热带地区为主，主要存在于花生、玉米、稻谷等作物及其制品中。AFB1的性质非常稳定，简单加热等处理方法很难将其去除，而常用的物理、化学、生物等降解方法，在降解AFB1的同时也会产生试剂残留、环境污染等一系列问题[11-15]。

本研究采用的低温射频等离子体，空间富集的离子、电子、激发态的原子、分子及自由基，是极活泼的反应物质[16-17]，可与各种污染物进行反应，使污染物分子键断裂，形成低毒或是无毒的小分子物质[18-25]。

作者在前期研究中发现，等离子可以有效地降解纯的AFB1，表明该技术在解决花生中黄曲霉毒素污染方面有潜在的应用价值[26]。但是在等离子降解花生中AFB1的过程中，花生中的物质成分可能会发生反应，影响降解过程。因此本实验在低温射频等离子体处理条件下，通过添加蛋白质、脂肪酸、维生素和水，研究在降解花生油中黄曲霉毒素的过程中，花生中的成分对于等离子体处理的影响，为等离子体处理技术的实际应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

AFB1美国Sigma公司；花生蛋白质粉 辽宁虹螺健康食品有限公司；玉米蛋白质粉 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；亚油酸天津市光复精细化工研究所；VE 上海源叶生物科技有限公司；乙腈（色谱纯） 德国默克公司。

1.2 仪器与设备

针筒式滤膜过滤器 天津市津腾实验设备有限公司； 1100高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪 美国安捷伦公司；Elmasonic S450H智能超声波清洗器 德国艾尔玛公司；实验装置由青岛农业大学食品科学与工程学院制作，该装置由射频电源、射频电源匹配器、等离子体发生器、真空泵等部分组成（图1）。

图1 低温射频等离子体发生器Fig. 1 Low temperature radio frequency plasma generator

1.3 方法

1.3.1 实验处理

10 mg/L AFB1的乙腈溶液分别与花生蛋白、玉米蛋白、油酸、亚油酸、VE及上述所有物质的乙腈溶液混匀，置于低温射频等离子体发生器的样品处理仓之间进行处理，空白组为10 mg/L AFB1的乙腈溶液。其中混合液的配比参考GB/T 1532—2008《花生》中花生的几种主要营养组分含量。等离子体处理功率设定为100、200、300 W，时间为5 min，每个样品重复处理3 次。按下列公式计算AFB1降解率。

式中：ρ0、ρ1分别为等离子体处理前、后AFB1的质量浓度/（mg/L）。

1.3.2 HPLC色谱条件

色谱柱：Waters Symmetry-C18柱（4.6 mm× 250 mm，5 μm）；柱温：30 ℃；流动相：乙腈-水（30∶70，V/V）；流速：1 mL/min；进样量：20 μL；荧光检测器，激发波长：365 nm；发射波长：440 nm。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 13.0统计分析软件对实验数据进行方差分析（analysis of variance，ANOVA）、最小显著性差异（least significant difference，LSD）法组间比较，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。结果以±s表示。

2 结果与分析

2.1 蛋白质对等离子体降解AFB1的影响

图2 含有蛋白质的体系中AFB1降解效果Fig. 2 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of proteins as a function of plasma power

通过低温射频等离子体对含有蛋白质的AFB1的乙腈溶液进行降解处理，分别探究花生蛋白和玉米蛋白对低温射频等离子体降解率的影响。如图2所示，添加花生蛋白和玉米蛋白后与空白组相比，在不同的等离子体处理功率下AFB1的降解率明显下降。在同一处理功率下，添加花生蛋白比添加玉米蛋白后的降解率低；但花生蛋白与玉米蛋白中的降解率曲线斜率基本相同，说明两者的降解率相差不大。

图3 AFB1在不同质量浓度花生蛋白条件下的降解曲线Fig. 3 Degradation curve of AFB1 in the presence of peanut protein at various concentrations

图3 显示，在300 W条件下处理4 min，花生蛋白的质量浓度越高，AFB1的降解率越低。由此可见，在低温射频等离子体处理AFB1的过程中，蛋白质对降解过程有抑制作用，且质量浓度越高抑制作用越明显。推测原因可能有两方面，一是蛋白质会与AFB1发生反应，影响活性位点的暴露；二是在降解过程中，蛋白质也发生了变性，吸收了等离子体的部分能量和活性基团，影响了与AFB1之间的反应。

2.2 脂肪酸对等离子体降解AFB1的影响

图4 含有脂肪酸的体系中AFB1降解效果图Fig. 4 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of fatty acids as a function of plasma power

如图4所示，添加油酸和亚油酸后与空白组相比，在不同的等离子体处理功率下AFB1的降解率明显下降。在同一处理功率下，添加油酸和亚油酸后AFB1降解率基本相同。

图5 AFB1在不同质量浓度油酸条件下的降解曲线Fig. 5 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of oleic acid at various concentrations

如图5所示，在300 W、4 min的处理条件下，油酸的含量越多，AFB1降解率越低。由此可见，在低温射频等离子体处理AFB1的过程中，油酸对降解过程有抑制作用，且含量越多抑制作用越明显。推测原因可能是油酸和亚油酸中有许多双键，在部分活性粒子的冲击下，发生了氧化反应，导致活性粒子与AFB1的接触密度变小。

2.3 VE对等离子体降解AFB1的影响

图6 含有VE的体系中AFB1降解效果Fig. 6 Degradation efficiency of AFB1 in the presence of vitamin E as a function of plasma power

如图6所示，空白组和实验组的降解率曲线有一个交点，在此之前，实验组的降解率大于空白组的降解率，交点之后，含有VE的乙腈体系中AFB1的降解率显著低于纯乙腈体系降解率。推测原因可能是，VE的结构比较复杂，会发生多种反应，影响AFB1的降解。

图7 AFB1在不同质量浓度VE条件下的降解曲线Fig. 7 Degradation curve of AFB1 in the presence of vitamin E at various concentrations

如图7所示，在同一处理功率下VE质量浓度越高，AFB1的降解率越低。由此可见，在低温射频等离子体处理AFB1的过程中，VE对降解过程有抑制作用，且质量浓度越高抑制作用越明显。

2.4 水分对等离子体降解黄曲霉毒素的影响

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

如图8所示，实验组的降解率略高于空白组，实验组在300 W的处理功率下AFB1降解率可以达到74.81%，而不添加水的空白组降解率为67%。推测原因可能是在低压等离子体的电解下，水电解出氢离子和氢氧根离子，会与AFB1发生反应，提高了降解率。

2.5 复杂的混合体系对等离子体降解AFB1的影响

图9 复杂体系中AFB1降解效果Fig. 9 Degradation efficiency of AFB1 in complex system as a function of plasma power

如图9所示，10 mg/mL的AFB1溶液在0、100、200 W的等离子体处理下，蛋白质、脂肪酸、VE存在时AFB1降解率比纯乙腈体系中降解率高。但两者在处理功率为300 W的条件下降解率几乎相等。推测原因可能是体系中的各物质之间会相互发生反应，并且会与AFB1的活性位点发生反应，导致AFB1的含量降低。在复杂体系中，AFB1减少了20%，降解效果显著。

3 结 论

本实验以溶解于乙腈中的AFB1为研究对象，低温射频等离子体为降解手段，研究了蛋白质、脂肪酸、VE等物质对AFB1降解的影响。结果表明：添加花生蛋白和玉米蛋白后，与空白组相比，在不同的等离子体处理功率下AFB1的降解率明显下降。在同一处理功率下，花生蛋白比玉米蛋白中的降解率低。在同一处理功率下花生蛋白的质量浓度越高，AFB1的降解率越低；添加油酸和亚油酸后与空白组相比，在不同的等离子体处理功率下AFB1的降解率明显下降。在同一处理功率下，油酸和亚油酸的降解功率基本相同。在同一处理功率下油酸的质量浓度越高，AFB1的降解率越低；空白组和实验组的降解率曲线有一个交点，在此之前，实验组的降解率大于空白组的降解率，交点之后，含有VE的实验组降解率显著低于空白组，将AFB1与蛋白质、脂肪酸、VE组成混合体系后，0、100、200 W处理条件下AFB1的降解率高于空白组，但两者在处理功率为300 W的条件下降解率几乎相等。

在复合体系AFB1的降解过程中，在300 W的处理功率下分别添加花生蛋白、油酸和VE，同样条件下经减压等离子体处理后，其体系中的AFB1的降解率分别下降了60%、40%和20%，说明复合体系中的花生蛋白、油酸和VE对减压等离子降解AFB1具有抑制作用，可能是油酸和亚油酸在部分等离子体的冲击下，不饱和脂肪酸的双键发生了氧化反应，从而导致与AFB1接触的等离子体的密度减小。在蛋白质、油酸、VE的混合体系中，上述物质对减压等离子降解AFB1具有促进作用，可能的原因是AFB1的双呋喃环的双键部位是AFB1形成AFB1-pro的作用位点，在等离子体的冲击下，花生蛋白与AFB1的活性位点发生了作用，从而导致黄曲霉毒素的含量降低。

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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

刘真, 王世清, 肖军霞, 等. 花生中的物质成分对低温射频等离子体降解黄曲霉毒素B1的影响[J]. 食品科学, 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

国家自然科学基金面上项目（31271963）

刘真（1991—），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：514891700@qq.com

*通信作者：王世清（1961—），男，教授，博士，研究方向为食品安全保藏。E-mail：wangshiqing@163.com