陳 瑤 廖盧艷 吳衛(wèi)國

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

混菌發(fā)酵消減大米中鎘的工藝優(yōu)化

陳 瑤 廖盧艷 吳衛(wèi)國

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長沙 410128)

以鎘含量為0.977 8 mg/kg的超標(biāo)大米為原料，脫鎘率為衡量指標(biāo)，利用單因素試驗(yàn)和Box-behnken中心組合試驗(yàn)對羅伊氏乳桿菌+發(fā)酵乳桿菌+植物乳桿菌(體積比=1∶1∶1)發(fā)酵消減大米中鎘的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)考察發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間、大米粒度、料液比、接種量對脫鎘率的影響。結(jié)果表明：羅伊氏乳桿菌+發(fā)酵乳桿菌+植物乳桿菌(體積比=1∶1∶1)發(fā)酵消減大米中鎘的最佳工藝條件為大米粒度40目，接種量3%，料液比1∶5 (g/mL)，溫度37 ℃，時間21 h，該工藝條件下脫鎘率可達(dá)到89.98%，與模型預(yù)測值(89.736 2%)相近。

鎘；大米；乳酸菌；發(fā)酵

Abstract： Rice with cadmium content of 0.977 8 mg/kg was studied as the main material, its cadmium removal rate was regard as the basic measuring index. The process parameters of reducing techniques for cadmium-tainted rice were optimized by single factor test and Box-behnken response surface design. The investigation were focused on the effects of temperature, time, mesh number of rice, solid-liquid ratio, and inoculation amount. The optimal parameters were found as follows: mesh number of rice 40, inoculation amount 3, solid-liquid ratio 1∶5, treated at 37 ℃ for 21 h. Under this optimum conditions, the cadmium removal rate was 89.98%, which was similar to the predicted value of 89.736 2%.

Keywords： Cadmium; rice; lactobacillus; fermentation

近年來，“鎘大米”的出現(xiàn)引發(fā)了人們對大米食用安全性的擔(dān)憂與焦慮。另外，因鎘大米存在的安全問題而造成了大量糧食資源的浪費(fèi)。防治大米鎘污染的根本途徑即從源頭出發(fā)，修復(fù)鎘污染稻田及水源。選育鎘富集能力低的水稻也是減輕大米鎘污染的有效手段[1]。但這些技術(shù)的推廣和普及在短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。通過加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)大米脫鎘，是解決鎘超標(biāo)大米利用問題的應(yīng)急之策，有利于稻米行業(yè)的健康發(fā)展和糧食安全[2]。研究[3-4]表明，通過礱谷、碾米和浸泡等物理方法均能降低大米中的鎘含量，物理法設(shè)備簡單、成本低，但脫鎘率較低。田陽[3]發(fā)現(xiàn)鎘含量高于0.323 mg/kg的鎘超標(biāo)稻谷很難通過簡單的礱谷碾米等物理方式使鎘含量降低至達(dá)標(biāo)?；瘜W(xué)法能取得較好的脫鎘效果，但經(jīng)過酸式或堿式浸提得到的脫鎘大米制品應(yīng)用范圍窄，還有可能造成化學(xué)殘留[5-6]。微生物法在大米鎘脫除方面前景廣闊，一方面，針對鎘超標(biāo)嚴(yán)重的大米，采用微生物法可以有效脫鎘，為富鎘米的深加工及綜合利用提供了有效轉(zhuǎn)化途徑；另一方面，經(jīng)過微生物發(fā)酵作用還可以提升大米的口感和品質(zhì)[7-8]。目前的微生物脫鎘研究主要圍繞單一菌種展開，如植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、長雙歧乳桿菌等[9-10]。而多菌種發(fā)酵的優(yōu)勢明顯優(yōu)于單一菌種，很多重要的化學(xué)反應(yīng)僅靠純種發(fā)酵是無法順利進(jìn)行的，采用混菌發(fā)酵可以彌補(bǔ)單一菌種發(fā)酵不足的缺點(diǎn)[11-14]。此外，由于混菌發(fā)酵過程中代謝產(chǎn)物更為豐富，混菌發(fā)酵脫鎘效率可能會提高。

本研究結(jié)合了微生物脫鎘和混菌發(fā)酵的優(yōu)勢，以鎘超標(biāo)大米為原料，選用植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌4種常用于食品工業(yè)的益生菌復(fù)配成發(fā)酵劑，消減大米中的鎘，通過對比試驗(yàn)選擇具有最佳脫鎘能力的菌種組合，利用響應(yīng)面法優(yōu)化獲得發(fā)酵脫鎘的最佳工藝參數(shù)，以期為鎘超標(biāo)稻米的治理和用途轉(zhuǎn)換提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米：早秈米(鎘含量0.977 8 mg/kg)，產(chǎn)地湖南省株洲縣；

鼠李糖乳桿菌凍干粉、植物乳桿菌凍干粉：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；

羅伊氏乳桿菌凍干粉、發(fā)酵乳桿菌凍干粉：中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院；

硝酸、高氯酸：優(yōu)級純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲備液：1 000 μg/mL，中國計量科學(xué)院；

MRS培養(yǎng)基、MRS肉湯：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

立式壓力蒸汽滅菌鍋：LDZX-50KB型，上海申安醫(yī)療器械廠；

無菌操作臺：SW-CJ-IFD型，蘇州佳寶凈化工程設(shè)備有限公司；

生化培養(yǎng)箱：SPX-250BS-Ⅱ型，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；

臺式離心機(jī)：TD5A型，湖南赫西儀器裝備有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101A-3ET型，天津市泰斯特儀器有限公司；

電子天平：BS201S型，北京賽多利斯天平有限公司；

原子吸收分光光度計：AA-7000型，日本島津有效公司；

不銹鋼數(shù)顯電熱板：DB-1型，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 菌種的活化及菌懸液的制備

(1) 凍干菌種的復(fù)活：在無菌條件下開啟裝有菌種的安瓿管，加入復(fù)蘇液(MRS肉湯)，輕輕旋轉(zhuǎn)安瓿管，將凍干菌種粉制成懸浮液，然后用移液槍吸取適量菌液，移至滅菌的MRS液體培養(yǎng)基，在36 ℃下培養(yǎng)24～48 h，直至液體培養(yǎng)基渾濁。

(2) 菌懸液的制備：無菌條件下制備一系列稀釋度的菌液接種至滅菌的MRS瓊脂平板上，37 ℃恒溫培養(yǎng)24 h，采用稀釋平板計數(shù)對菌落計數(shù)，稀釋至濃度達(dá)到109CFU/mL即可。

1.3.2 大米粉發(fā)酵

(1) 大米粉樣品的制備：大米除雜后，用粉碎機(jī)粉碎，依次通過100，80，60，40，20目的標(biāo)準(zhǔn)篩，分別分裝編號。排氣密封后存放在陰涼、干燥、易通風(fēng)處，備用。

(2) 發(fā)酵大米粉的制作工藝：準(zhǔn)備20～70 mL的超純水置于錐形瓶中滅菌(121 ℃，20 min)，準(zhǔn)確稱量10.00 g過篩的大米粉樣品置于已滅菌的去離子水中，充分混合均勻。再將不同比例混合的乳桿菌菌懸液(植物乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、鼠李糖乳桿菌)接種到大米漿液中，菌懸液的接種量為1%～6%。用封口膜將錐形瓶密封后置于20～40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵12～32 h。空白組不接種，加入等量的0.3%的苯甲酸鈉于恒溫培養(yǎng)箱35 ℃浸泡發(fā)酵21 h[15]。待發(fā)酵完畢后倒去發(fā)酵液，用去離子水清洗4次，將發(fā)酵后的米粉轉(zhuǎn)入離心管中，再用40 mL的去離子水洗滌錐形瓶4次，洗液合并于離心管中。用離心機(jī)脫水(3 000 r/min，5 min)，脫水后的大米粉置于55 ℃的熱風(fēng)干燥箱中干燥至恒重，再用自封袋密封后置于冰箱4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 大米中鎘含量的測定

(1) 樣品消解：稱取干大米試樣0.3～0.5 g(精確至0.000 1 g)，采用濕法消解，消解液為10 mL硝酸—高氯酸混合溶液(體積比為9∶1)，待消解完畢后將消化液轉(zhuǎn)移至容量瓶，用1%的硝酸溶液定容至刻度，同時做空白試驗(yàn)[16]2-3。

(2) 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：調(diào)整原子吸收分光光度計至最佳狀態(tài)，參數(shù)條件：波長228.8 nm，狹縫寬度0.7 nm，燈電流8 mA，灰化溫度550 ℃，灰化時間30 s，原子化溫度1 800 ℃，原子化時間3 s[18]3。配制含鎘量分別為0.0，0.5，1.0，1.5，2.0 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，注入20 μL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和5 μL的基改劑溶液(10 g/L磷酸二氫銨溶液)于石墨爐中，測其吸光度值，得到吸光值與鎘濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線(見圖1)，平行測定3次，結(jié)果取平均值。

圖1 鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線

(3) 樣品中鎘含量的測定：吸取20 μL的樣品消化液和5 μL的基改劑溶液(10 g/L磷酸二氫銨溶液)于石墨爐中，測其吸光值，按式(1)求出樣品中的鎘含量，平行測定3次，結(jié)果取平均值。

(1)

式中：

X——試樣中鎘含量，mg/kg；

C1——試樣中消化液中的鎘含量，ng/mL；

C0——空白液中的鎘含量，ng/mL；

V——試樣消化液定容總體積，mL；

m——試樣質(zhì)量，g；

1 000——換算系數(shù)。

1.3.4 大米脫鎘率 按式(2)計算：

(2)

式中：

X——脫鎘率，%；

W0——原料大米中鎘的含量， mg/kg；

W1——發(fā)酵脫鎘后大米中鎘的含量，mg/kg。

1.3.5 發(fā)酵劑脫鎘效果的比較

(1) 單菌脫鎘效果：在相同試驗(yàn)條件下 [大米目數(shù)20目，發(fā)酵溫度35 ℃，發(fā)酵時間25 h，料液比1∶4 (g/mL)，接種量3%]，選取發(fā)酵乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌，以脫鎘率為考察指標(biāo)，研究各菌種單獨(dú)脫除大米中重金屬鎘的效果。

(2) 混菌脫鎘效果：在相同試驗(yàn)條件下[大米粒度20目米，發(fā)酵溫度35 ℃，發(fā)酵時間25 h，料液比1∶4 (g/mL)，接種量3%]，選取植物乳桿菌分別與發(fā)酵乳桿菌、羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌按體積比1∶1，2∶1混合復(fù)配成兩菌型發(fā)酵劑，植物乳桿菌與發(fā)酵乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、羅伊氏乳桿菌依次組合復(fù)配成三菌型發(fā)酵劑(體積比1∶1∶1)，以脫鎘率為考察指標(biāo)，研究混菌發(fā)酵劑脫除大米中重金屬鎘的效果。

每個試驗(yàn)重復(fù)3次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。通過對比試驗(yàn)，選取脫鎘效果最好的菌種或菌種組合作為后續(xù)試驗(yàn)的發(fā)酵劑。

針對在建設(shè)工程項(xiàng)目管理工作中存在的問題，企業(yè)應(yīng)實(shí)行定員定崗的崗位工作責(zé)任制。將企業(yè)控制成本的工作責(zé)任落實(shí)到涉及工程建設(shè)項(xiàng)目的每一個人身上。例如：負(fù)責(zé)合同擬定和管理的部門要與業(yè)主和各級部門做好合同內(nèi)容的溝通工作，明確合同各條款內(nèi)容。對存在爭議的部分要及時作出有效的溝通。施工內(nèi)容或者材料價格變更時要及時與業(yè)主溝通，劃分好責(zé)任。施工人員對施工工藝和施工設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，確保施工工作正常有序的進(jìn)行。這樣將責(zé)任細(xì)化分配給各個崗位的工作者，不僅可以增加施工工程的工作效率，也可以有效的將責(zé)任與成本結(jié)合起來，達(dá)到控制成本的目的。

1.3.6 單因素試驗(yàn)設(shè)計 單因素試驗(yàn)采用以下試驗(yàn)操作進(jìn)行，選取上一步得到的脫鎘效果最好菌種組合：羅伊氏乳桿菌∶發(fā)酵乳桿菌∶植物乳桿菌(體積比1∶1∶1)作為發(fā)酵劑，以脫鎘率為指標(biāo)，每個試驗(yàn)做3次平行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。

(1) 溫度：固定大米粒度20目，發(fā)酵時間25 h，料液比1∶4 (g/mL)，接種量3%，發(fā)酵溫度分別為20，25，30，35，40 ℃，研究發(fā)酵溫度對脫鎘率的影響。

(2) 時間：固定大米粒度20目，發(fā)酵溫度37 ℃，料液比1∶4 (g/mL)，接種量3%，發(fā)酵時間分別為12，16，20，24，28，32 h，研究發(fā)酵時間對脫鎘率的影響。

(3) 目數(shù)：固定發(fā)酵溫度37 ℃，發(fā)酵時間25 h，料液比1∶4 (g/mL)，接種量3%，大米粒度分別為20，40，60，80，100目，研究大米目數(shù)對脫鎘率的影響。

(4) 料液比：固定大米粒度20目，發(fā)酵溫度37 ℃，發(fā)酵時間25 h，接種量3%，料液比分別為1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7 (g/mL)，研究料液比對脫鎘率的影響。

(5) 接種量：固定大米粒度20目，發(fā)酵溫度37 ℃，發(fā)酵時間25 h，料液比1∶4 (g/mL)，接種量分別為1%，2%，3%，4%，5%，6%，研究接種量對脫鎘率的影響。

1.3.7 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取料液比、溫度、時間為自變量，以脫鎘率為響應(yīng)值。根據(jù) Box-Behnken Design中心組合試驗(yàn)設(shè)計原理，運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析優(yōu)化，得出大米發(fā)酵降鎘的最佳工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵劑脫鎘效果的比較

由表1可知，混菌發(fā)酵的脫鎘效果明顯優(yōu)于純種發(fā)酵脫鎘的效果，以三菌混合發(fā)酵脫鎘效果最佳。其中脫鎘效果最佳的菌種組合為羅伊氏乳桿菌∶發(fā)酵乳桿菌∶植物乳桿菌=1∶1∶1 (體積比)，脫鎘率可達(dá)(88.46±0.45)%，因此選擇該混合菌種，作為后續(xù)試驗(yàn)的發(fā)酵劑?；炀l(fā)酵效果較好的原因是混菌發(fā)酵利用了不同菌株作用效果的差異，具有多菌共生酶系互補(bǔ)的特點(diǎn)，使得混菌發(fā)酵產(chǎn)酶和產(chǎn)酸能力遠(yuǎn)高于單一菌株，并能克服中間產(chǎn)物過大對發(fā)酵產(chǎn)物生成的不良影響[17-18]。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 溫度對脫鎘率的影響 由圖 2可知，20 ℃時的脫鎘率最低，隨著溫度的升高脫鎘率逐漸升高，在35 ℃時脫鎘率達(dá)到最高值，之后脫鎘率明顯下降，說明過高和過低的溫度都不利于大米中重金屬鎘的去除。乳酸菌發(fā)酵脫除大米中的鎘主要是依靠微生物代謝產(chǎn)物——乳酸、蛋白酶等的作用，同時菌體本身對重金屬也有吸附作用[19-20]。低溫時脫鎘率較低可能是低溫時乳酸菌生長緩慢，其代謝產(chǎn)物也較少，不利于鎘的溶出。而高溫導(dǎo)致大量菌體自溶，乳酸菌的活菌數(shù)大量下降，削弱了微生物及其代謝產(chǎn)物對鎘的淋濾作用[21]。此外，微生物分泌的胞外聚合物存在大量具有重金屬親和性的陰離子基團(tuán)，溫度過高使胞外聚合物的活性降低，導(dǎo)致重金屬的吸收效率變低[22]。因此選擇35 ℃為中心點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

表1 發(fā)酵劑脫鎘效果的比較?

? 括號內(nèi)為體積比。

2.2.2 時間對脫鎘率的影響 由圖3可知，隨著發(fā)酵時間的延長，脫鎘率也隨之增加，當(dāng)發(fā)酵時間達(dá)到24 h之后，脫鎘率增加趨勢變緩。可能是在發(fā)酵前期，隨著微生物大量生長繁殖，代謝產(chǎn)物大量累積，游離態(tài)的鎘溶出速度較快，大量結(jié)合態(tài)的鎘也隨著發(fā)酵的進(jìn)行逐漸溶出，脫鎘率隨之上升；當(dāng)發(fā)酵時間繼續(xù)延長，乳酸菌的活菌數(shù)量逐漸下降，鎘的溶出逐漸接近飽和狀態(tài)，脫鎘率則增加緩慢。同時，隨著發(fā)酵時間的延長，發(fā)酵液的pH也越來越低，過低的pH環(huán)境影響了金屬離子與吸附活性點(diǎn)位的接觸，不利于微生物對重金屬的吸附[23-24]。由于24 h之后的脫鎘率增加幅度不明顯，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，選擇20 h為中心點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)。

相同字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.01水平上差異不顯著

相同字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.01水平上差異不顯著

2.2.3 大米目數(shù)對脫鎘率的影響 由圖4可知，脫鎘率隨大米目數(shù)的增加總體變化趨勢不大。當(dāng)大米目數(shù)為20目時，脫鎘率最低，隨著大米粉越來越細(xì)，脫鎘率先增加后下降?？赡苁谴竺啄繑?shù)變大，加速了微生物脫鎘的反應(yīng)速率，有利于游離態(tài)鎘的溶出；但大米粉粒度繼續(xù)降低，米粉的粒度過小，溶液的黏度增大，減弱了游離態(tài)鎘向外溶出的速率。因此在之后的試驗(yàn)中固定大米粒度為40目。

相同字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.01水平上差異不顯著

2.2.4 料液比對脫鎘率的影響 由圖5可知，隨著料液比的增加，脫鎘率先升高后下降。當(dāng)料液比較小時，脫鎘率也相對較低，可能是去離子水的用量較小，發(fā)酵液的pH偏小，大米中淀粉大量水解，可溶性物質(zhì)大量溶出，此時溶液的黏度較大，影響了金屬離子與吸附活性點(diǎn)位的結(jié)合，導(dǎo)致鎘溶出比較困難[25-26]。隨著料液比的增大，發(fā)酵液的pH隨之增加，加快了鎘的溶出，然而當(dāng)料液比繼續(xù)增加會稀釋發(fā)酵液的濃度，同時微生物的代謝產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)隨之下降。因此選擇料液比1∶5 (g/mL)為中心點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面優(yōu)化。

相同字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.01水平上差異不顯著

2.2.5 接種量對脫鎘率的影響 由圖6可知，隨著接種量的增加，脫鎘率先增加后下降。接種量較小時，初始活菌數(shù)較少，微生物代謝產(chǎn)物的積累也較少，從而不利于鎘的脫除；隨著接種量的增加，鎘脫除率逐漸升高。但繼續(xù)增加接種量，脫鎘率并未繼續(xù)升高。因?yàn)楫?dāng)接種量過大時，菌體生長環(huán)境中可供利用的營養(yǎng)物質(zhì)有限，菌種之間產(chǎn)生競爭，生長繁殖的速率減慢，使得鎘脫除的效率也隨之緩慢下降[26]。因此，后續(xù)試驗(yàn)接種量固定為3%。

相同字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)在P<0.01水平上差異不顯著

2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 響應(yīng)面分析試驗(yàn)結(jié)果 響應(yīng)面因素設(shè)計水平見表2。運(yùn)用Design Expert 8.0.6軟件，對表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到脫鎘率與所選3個因素的回歸方程為：

Y=88.99+0.58A+2.37B+2.13C+0.31AB+2.68AC-1.67BC-7.09A2-2.64B2-3.40C2，

(3)

2.3.2 響應(yīng)面交互作用分析 由圖7可知，料液比和發(fā)酵溫度之間的交互作用等高線圖呈圓形，說明兩者交互作用不是很顯著。由圖8可知，發(fā)酵時間對脫鎘率的影響大于料液比，且發(fā)酵時間與料液比之間的等高線圖呈橢圓形，說明兩者之間存在較強(qiáng)的交互作用。由圖9可知，發(fā)酵溫度對脫鎘率的影響略大于發(fā)酵時間，且兩者之間存在較強(qiáng)的交互作用。

2.3.3 最優(yōu)工藝條件的確定與驗(yàn)證 在各因素選定范圍內(nèi)，對回歸模型進(jìn)行分析優(yōu)化，得到的大米發(fā)酵脫鎘最佳工藝條件為：料液比1∶5.1 (g/mL)，溫度36.86 ℃，時間21.04 h，在此條件下預(yù)測脫鎘率為89.736 2%。為驗(yàn)證此方法的結(jié)果，并考慮實(shí)際可操作性，將最佳工藝參數(shù)修正為：料液比1∶5 (g/mL)，溫度37 ℃，時間21 h。并進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，脫鎘率分別為89.85%，90.01%，90.08%。實(shí)際脫鎘率平均值為89.98%，與模型擬合良好，說明該模型能夠較好地預(yù)測大米發(fā)酵脫鎘的效果。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計因子水平表

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計與結(jié)果

表4 回歸模型方差分析?

? **表示P<0.01，差異極顯著； *表示P<0.05，差異顯著。

圖7 料液比和溫度交互影響脫鎘率的等高線圖及曲面圖

圖8 料液比和時間交互影響脫鎘率的等高線圖及曲面圖

圖9 溫度和時間交互影響脫鎘率的等高線圖及曲面圖

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對混菌發(fā)酵的脫鎘效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)混菌發(fā)酵的脫鎘效果明顯比單菌純種發(fā)酵的效果好，脫鎘率最高菌株組合即羅伊氏乳桿菌+發(fā)酵乳桿菌+植物乳桿菌 (體積比1∶1∶1)。通過響應(yīng)面優(yōu)化了乳酸菌混合發(fā)酵消減大米中鎘的工藝條件為：大米目數(shù)40 目，接種量3%，料液比1∶5 (g/mL)，溫度37 ℃，時間21 h，在此工藝條件下脫鎘率可達(dá)到 89.98%，與模型預(yù)測值89.736 2%相近?？瞻捉M未進(jìn)行發(fā)酵的大米鎘脫除率僅為4.38%。

本研究雖獲得了較好的脫鎘效果，但其脫鎘機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。近年來，關(guān)于微生物脫除重金屬的研究尚處于起步階段。為了加速微生物脫鎘技術(shù)在大米脫鎘中的應(yīng)用，還需要進(jìn)一步了解脫鎘菌株的生理特征，代謝產(chǎn)物對脫鎘率的影響，以及各種發(fā)酵參數(shù)之間的關(guān)系。進(jìn)一步優(yōu)化工藝條件，盡可能地提高脫鎘菌種的利用效率。

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Optimization of the technology for reducing cadmium in rice by mixed fermentation

CHEN YaoLIAOLu-yanWUWei-guo

(CollegeofFoodScienceandTechnology,HunanAgriculturalUniversity,Changsha,Hunan410128,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.011

2017年湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(編號：CX2017B375)；農(nóng)業(yè)部、財政部專項(xiàng)(編號：農(nóng)辦財函 [2016] 6號)

陳瑤，女，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。

吳衛(wèi)國(1968—)，男，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士。 E-mail: 1061051403@qq.com

2017—05—04