随着工业的发展和环境污染的加剧,重金属镉通过不同途径进入稻田并在稻米中富集,稻米镉污染已经成为重要的环境卫生和食品安全问题。据统计,我国每年约有1200万吨粮食受到重金属污染,一方面造成了大量的经济损失,另一方面给人类健康带来了威胁。本文以镉污染大米为研究对象,初步探讨植物乳杆菌对稻米中镉的脱除能力及其作用方式,并研究发酵对大米食味品质的影响,为镉污染大米的再利用提供依据。首先,对从全国各地采集到的大米进行镉含量测定,并选择采集自湖南省的广两优210(镉含量为0.45 mg/kg)作为研究对象。其次,对本文选用的10株植物乳杆菌进行产酸能力和镉吸附能力评价,然后将所有菌株分别接入大米发酵体系。结果表明,菌株发酵组发酵液pH大幅降低,镉去除率显著高于自然发酵组;同时,镉在发酵大米、发酵液上清和发酵液沉淀(菌泥)中的分布显示,菌泥镉含量显著高于发酵液上清和大米镉含量,说明菌株的产酸作用和镉吸附作用在镉去除过程中均起到主要作用。针对镉去除率最高的菌株CCFM8610,考察不同因素(料液比、接种量、发酵时间、发酵温度和水洗次数)对镉去除率的影响,响应面优化得出在料液比1:1.5、接种量1%(控制发酵液菌浓度为10~7 CFU/m L)、37°C发酵24 h,并于发酵结束后水洗3次,镉去除率可达到89.7%,大米镉含量由0.45 mg/kg降至0.07 mg/kg。为探究发酵脱除大米中镉的机理,分别研究大米中镉的去除动力学、发酵对大米中镉结合态的影响、发酵前后大米主要成分的变化,并对大米颗粒进行扫描电镜观察。结果显示,在发酵过程中,自然发酵组的发酵液镉含量较低且保持平稳,CCFM8610发酵组发酵液镉含量较高,且随着发酵时间逐渐增加,在发酵12 h后达到稳定,该镉浓度升高曲线与pH下降曲线相吻合,进一步验证了酸在镉去除过程中的作用。对分级提取得到的大米清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白进行蛋白浓度和镉含量测定,结果显示大米中的镉主要与清蛋白结合,而大米镉含量的减少伴随着谷蛋白含量的大幅降低。发酵前后大米各成分均有变化,大米蛋白由6.07%降至4.62%。SEM结果显示发酵后大米的表面和内部结构均变得疏松多孔,可推测正是这些质构上的改变有利于镉的去除。通过快速黏度分析仪、X-衍射光谱仪和傅里叶红外光谱分析发酵前后大米品质变化,RVA结果显示,相对于原大米和自然发酵大米,CCFM8610发酵后大米粉的糊化时间提前,黏性峰值增加,回生值减小,食味品质得到改善。XRD谱图显示发酵后发米粉的结晶度下降,结晶区结构变化,可能对米线品质造成影响。FTIR结果未表现出官能团的改变或新的官能团的产生,大米粉基本成分保持不变。最后,对米线产品进行镉含量的测定和食味品质的评价,结果显示,米线的镉含量有了进一步的降低,自然发酵米线镉含量为0.196 mg/kg,CCFM8610发酵米线镉含量为0.031 mg/kg。对米线制品的感官和品质评价显示,CCFM8610发酵米线相对来讲拥有更好的色泽、气味和弹性,蒸煮品质和自然发酵米线无显著差异。