镉（Cadmium,Cd）是一种毒性极强的重金属,极易在体内蓄积的有毒物质之一。据统计,湖南省2018年稻谷产量有3022.90万吨,其中因镉超标而不能直接食用用的早籼稻高达200万吨,对湖南省财政与农民的种粮积极性产生了巨大的负面影响。目前,行业内关于大米消减镉的方法主要有物理碾除法、化学酸降法,而利用乳酸菌发酵方法消减大米中镉的研究及工业化应用却鲜见报道。本文重点研究了乳酸菌发酵消减大米中重金属镉所需的工艺条件、探讨了乳酸菌发酵消减大米中镉的机理、对比分析了镉消减后的发酵大米与润米制粉后的大米粉品质特征等,具体研究内容如下:以常德米粉制作过程中的发酵工艺为基础,采用响应面分析法对影响发酵的条件进行优化。以发酵液酸度和大米镉消减率为评价指标,同时考虑工厂规模化生产的需求,最终确定大米发酵消减镉的最佳工艺条件为加水量120%、强化菌种添加量0.08‰、发酵温度32℃,食盐添加量0.8%,发酵时间22 h-28 h。分别以镉含量为0.6210 mg/kg和0.5380 mg/kg的大米进行效果验证,其镉含量可分别降至0.1651 mg/kg和0.1421 mg/kg,远低于国家安全标准限值0.2 mg/kg。为确保技术规模化应用的稳定生产及降低成本,采用增加发酵液营养底物增强乳酸菌活力的方法进一步提升了乳酸菌发酵消减镉的效率,并通过正交试验,确定最佳营养底物补充条件为:发酵液添加量3.5%、糊精:糖比例为2:1、营养底物添加量0.8%,以镉含量为0.3501 mg/kg的大米进行试验,正交试验结果镉消减率可达81.75%,中试验证镉消减率可达73.1%。大米（含镉0.5380 mg/kg）发酵过程中迁移出来的镉离子主要存在于发酵浊液中,其含量可达0.1578 mg/kg（不计大米表面附着物镉含量）,而发酵清液中较少,仅为0.02 mg/kg～0.03 mg/kg。通过DNA鉴定,发现米粉发酵液中的主要优势菌为3株乳杆菌和2株酵母菌:M7（Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus,德氏乳杆菌保加利亚亚种）,同源性97%;M8（Lactobacillus plantarum,植物乳杆菌）,同源性98%;M9（Lactobacillus fermentum,发酵乳杆菌）,同源性97%。将以上三株乳杆菌分别用于发酵消减镉试验,发现M8对大米的消减镉贡献率最高,为18.7%,将这一菌株作为混合菌液的强化菌种,其最高镉消减率可达69.1%,说明M8与发酵液中其他微生物有协同消减镉作用。通过对发酵浓缩液进行傅里叶红外光谱分析,检测到吸附镉的官能团主要有多糖、多肽提供的特征结构,如R-NO₂、-C-C-、-C-O-C-、O=CH-等,且降解后的镉离子依旧能与蛋白质相互作用,使蛋白质二级结构的无序化加强。通过研究单一菌株对大米粉淀粉凝胶的影响发现,M9乳酸菌和Y11酵母菌作用后的大米粉凝胶效果最佳,并且当复配M9乳酸菌:Y11酵母菌=5:5时,淀粉颗粒表面最完整,更有利于对大米淀粉分子结构的保护。进一步研究了普通机械粉碎、旋风磨、胶体磨以及超细粉碎等四种不同制粉方式与大米粉粒径分布、溶胶特性、淀粉破损率、碘蓝值与冻融稳定性等质量评价关键指标的关系,筛选出发酵消减镉后大米的最佳制粉方式。对淀粉破损值的影响结果由强至弱顺序依次为:（1）预处理方法:未做预处理>润米>发酵（有底物）>发酵（无底物）;（2）制粉方式:以润米为例,制粉方式对大米粉淀粉破损值影响顺序为:超细粉碎>普通机械粉碎>旋风磨或胶体磨。但是,发酵后大米经旋风磨、超细粉碎及胶体磨制粉方式处理均可获得较低淀粉破损值低的大米粉。其中,以旋风磨获得的主要粒径分布于60目-100目范围内的大米粉破损淀粉值较低,仅为2.04%,略高于胶体磨方法1.60%,结果接近。对早籼米2发酵后的大米粉溶胶特性、碘蓝值及冻融稳定性分析结果表明发酵可获得最低回生值、凝胶强度高、低碘蓝值及冻融次数高达9次的大米粉。通过上述研究结果可以得出,大米乳酸菌发酵后经胶体磨或旋风磨制粉均可以获得低镉含量、低回生值、低淀粉破损值、低碘蓝值、高黏度、高凝胶弹性、高冻融性的具有最佳加工特性的大米粉,而润米次之。实际生产过程中,可根据原料大米的镉含量结果、米制品品的质量要求合理选择发酵、润米等预处理方式与胶体磨、旋风磨制粉方式的不同组合方式设计安全性高,能耗低的产品加工方案。