CN102657328B - 螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于食用菌加工技术领域，特别涉及螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法，它包括以下方法步骤：（a）原料处理；（b）螺杆挤压膨化预处理；（c）酶解；（d）离心处理，得到可溶性含氮化合物的上清液及食用菌残渣。本发明利用螺杆挤压的改性破壁和进一步蛋白酶酶解相联合的方式，结合了二者的优势，既有效地释放食用菌的菌体内的鲜美滋味物质，又提高香菇可溶性含氮化合物的提取率，绿色环保。

Description

螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法

技术领域

本发明属于食用菌加工技术领域，特别涉及螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法。

背景技术

食用菌被推荐为十大健康食品之一，不仅具有较高的营养和保健价值，还具有独特的风味，深受消费者青睐。如草菇味道鲜美、香味浓郁，素有“放一片、香一锅”之美誉；杏鲍菇以“香味浓郁似杏仁，味道鲜美如鲍鱼”而得名；真姬菇具有独特的蟹香味等等。作为诸多表达食用菌独特鲜味物质成分之一的游离氨基酸，在食用菌中占氨基酸总量的25%-35%。其中天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸等鲜味氨基酸的含量在食用菌中极为丰富，尤其是在香菇、金针菇、双孢蘑菇中，含量占氨基酸总量的40%以上。此外食用菌中的一些氨基酸如天冬氨酸、甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸，能呈现出较强的甜味，并有助鲜作用。香菇是食用菌中呈鲜性最强的，主要是其所含的核苷酸物质较多，国外报道香菇浸出液中鸟苷酸的含量占4%以上。这类鲜味物质主要为非挥发性可溶性含氮化合物。

食品挤压加工技术是集混合、搅拌、破碎、加热、蒸煮、杀菌、膨化及成型为一体的高新技术，是指物料经预处理（粉碎、调湿、混合等）后，通过机械作用迫使其通过一个专门的模具孔，以形成一定形状和组织状态的产品。该技术的应用，彻底改变了传统的谷物食品加工方法，不仅减化了谷物食品的加工工艺、缩短了生产周期、降低了产品生产成本和劳动强度，而且还丰富了谷物食品的花色品种、使物料主要组分发生了复杂理化反应，在结构、组织和外观上都发生了很大的变化，改善了产品的组织状态和口感、提高了产品质量，是一种经济实用的新型加工技术。

位于食用菌的菌体内部的有效成分的利用均需破坏菌体细胞结构，目前要想充分利用食用菌的菌体内部的有效成分，普遍采用的方法多为酶解法，国内有关酶解文献报道（以香菇为例）主要从酱或者抽提物角度研究，而且研究方法以纤维素酶结合蛋白酶居多；物理方法中高压均质或超声波处理及其结合蛋白酶破坏菌体细胞结构也见报道。

申请号为201010237045.2的中国发明专利申请公开了一种食药用菌细胞组分的综合提取法及提取物的应用，该综合提取法首先对食药用菌细胞进行酶法结合超声破壁，然后分别对提取液和菌渣采用不同顺序的水提、醇提和脂提工艺进行提取，获得纤维素、蛋白质、核酸、多糖、脂肪酸等多种营养组分和生物活性组分。

上述综合提取法忽略了在破壁过程中酶对于超声波处理前、后的食药用菌细胞均有作用的特点，使超声波破壁后暴露的酶解位点不能合理利用，不能发挥酶解的优势。而且，挤压膨化处理菌渣制得的产物为食药用菌膳食纤维。

目前，在食用菌可溶性膳食纤维改性方面已有研究，但对食用菌可溶性含氮化合物的提取方法却研究较少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种克服食用菌加工领域技术薄弱的缺点的螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法。

本发明的目的是这样实现的。

螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法，它包括以下方法步骤：

（a）原料处理：取新鲜食用菌烘干或者取干品食用菌，去除杂质，粉碎后备用；

（b）螺杆挤压膨化预处理：将经过步骤（a）处理的原料，按原料含水量的重量百分比的0~20%喷洒水分，并混合搅拌均匀，然后通过双螺杆挤压机进行梯度加热式挤压膨化加工，冷却后粉碎为粉状物，备用；

（c）酶解：取经过步骤（b）处理的粉状物，加水混合均匀，然后加入蛋白酶，进行酶解，得到酶解液；

（d）离心：将经过步骤（c）处理的酶解液进行灭酶处理，然后进行离心分离，即可得到可溶性含氮化合物的上清液及食用菌残渣。

其中，所述步骤（b）螺杆挤压膨化预处理中，螺杆筒体的末端温度为120~160℃，螺杆的转速为25~45rpm，喂料速度为9~15rpm，挤压膨化加工后的物料的含水量为0~20%。

其中，所述步骤（b）螺杆挤压膨化预处理中，梯度加热式挤压膨化加工具体为：原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为60℃~100℃、Ⅲ区的温度为100℃~140℃、Ⅳ的温度为120℃~160℃。

其中，所述步骤（c）酶解中，蛋白酶为胰蛋白酶，胰蛋白酶的酶活力为4000U/g。

其中，所述胰蛋白酶的用量为新鲜食用菌的重量百分比的0.5~3%或者为干品食用菌的重量百分比的0.5~6%。

其中，所述步骤（c）酶解中，蛋白酶为由菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、酸性蛋白酶、外切蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、复合蛋白酶、复合风味蛋白酶筛选出的胰蛋白酶。

其中，所述步骤（c）酶解中，酶解的温度35~60℃，酶解的初始pH值为5.5~10.5，酶解的时间为0.5~3.0小时；原料为新鲜食用菌时，料液比为1:3~1:13；原料为干品食用菌时，料液比为1:40~1:120。

其中，所述步骤（a）原料处理具体为：取新鲜食用菌烘干或者取干品食用菌，去除杂质，粉碎至95%以上，过60目筛，冷却备用。粉碎至95%以上是指粉碎后物料过60目筛的通过率在95%以上。

其中，所述步骤（d）离心处理中，酶解液灭酶具体为：酶解液在90℃的水浴中灭酶10min。

其中，所述食用菌包括香菇、猴头菇、鸡腿菇、金针菇、双孢蘑菇、茶树菇、杏鲍菇、草菇、真姬菇、木耳、灵芝、姬松茸中的一种或者两种以上的混合物。

本发明的有益效果：本发明利用螺杆挤压的改性破壁和进一步蛋白酶酶解相联合的方式，结合了二者的优势，既有效地释放食用菌的菌体内的鲜美滋味物质，又提高食用菌的可溶性含氮化合物的提取率，绿色环保。相较单一螺杆挤压或蛋白酶酶解均有提高和改善，尤其是一些具有特殊风味的风味物质（如氨基酸和核苷酸）的释放效果明显，香味浓郁，利于消化吸收利用，改善了食用菌产品风味，且得到的残渣可作为诸如调味料、药物、化妆品等的基料或辅料，使食用菌得到高效利用。

本发明采用了梯度加热式挤压膨化加工并结合了蛋白酶酶解，前者预处理产生了物理改性效果，后者通过深度酶解可获得大量游离氨基酸，可作为美拉德反应良好的氨基酸来源，为改善食品风味提供了条件。蛋白质水解物可用于各类食品和方便食品调味料中，酶法水解蛋白质具有效率高、条件温和、营养成分不破坏等优点，而分离出的残渣也属于可利用的高营养基料或辅料。采用梯度加热式挤压膨化加工并结合了蛋白酶酶解，二者联合显着改善了多肽、核苷酸、氨基酸等可溶性含氮化合物的溶出及溶解性，提高了人体对可溶性含氮化合物的消化和吸收能力，本发明的方法安全、操作简单，容易实施，工艺成品低，易于工业规模化应用。

采用本发明的方法提取的可溶性含氮化合物的上清液，可以为多种产品提供原液，特别是用于增强调味品的鲜味；同时食用菌残渣可作为多种产品的基料或辅料，使食用菌得到高效的利用。所得产物可通过喷雾干燥或真空浓缩处理得到相应的粉末状或膏状深加工原料。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。

对比例1~2及实施例1~3选取香菇，分别通过胰蛋白酶酶解的方法提取香菇可溶性含氮化合物、只螺杆挤压不蛋白酶酶解的方法提取香菇可溶性含氮化合物及本发明的螺杆挤压联合酶解提取香菇的可溶性含氮化合物进行对比实验。

香菇应无污染、无异味、无虫蛀、无腐败变质，清理去除砂质等杂质。调pH（鲜香菇）过程中采用了氢氧化钠溶液和柠檬酸溶液，打浆后的原始pH在5.5~6.5之间。

对比例1（胰蛋白酶酶解的方法提取香菇可溶性含氮化合物）。

取新鲜香菇（包括菌盖和菌柄），去除杂质，切碎混匀，按料液比1:11加水组织捣碎，并混合搅拌均匀；在酶解时间1.5h、酶解温度50℃、胰蛋白酶的用量为新鲜香菇的重量百分比的0.5%、酶解初始pH为5.5~6.5的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃的水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min的条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液，测得上清液中可溶性氮的提取率为0.49%。 

对比例2（只螺杆挤压不蛋白酶酶解的方法提取香菇可溶性含氮化合物）。

取新鲜香菇（包括菌盖和菌柄），60℃烘干，粉碎至95%以上，过60目筛；在螺杆转速25rpm、原料含水量10%（重量百分比）、筒体为温度160℃、喂料速度为9rpm的条件下挤压膨化，冷却后，粉碎至95%以上，过60目筛；然后取5g挤压膨化的香菇粉溶解于100mL的容量瓶中定容，制得溶解液，取30g溶解液，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液，测得上清液中可溶性氮的提取率为1.05%。

实施例1。

取新鲜香菇（包括菌盖和菌柄）于60℃烘干，去除杂质后，粉碎至95%以上，过60目筛；在螺杆转速25rpm、按原料含水量的重量百分比的10%喷洒水分、筒体温度160℃、喂料速度9rpm的条件下挤压膨化，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为100℃、Ⅲ区的温度为140℃、Ⅳ的温度为160℃。冷却后粉碎至95%以上，过60目筛；按1:10料液比混合并充分溶解后，在酶解时间1.5h，酶解温度50℃，胰蛋白酶的用量为新鲜香菇0.5%（重量百分比）的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液。

本实施例制得的上清液中可溶性含氮化合物的提取率达1.35%，其较对比例1的胰蛋白酶酶解提取香菇可溶性含氮化合物的可溶性氮提取率提高了175.51%，其较对比例2的只螺杆挤压不蛋白酶酶解提取香菇可溶性含氮化合物的可溶性含氮化合物的提取率提高了28.57%。

实施例2。

取干品香菇（包括菌盖和菌柄），去除杂质后，粉碎至95%以上，过60目筛，在螺杆转速25rpm、筒体温度160℃、喂料速度9rpm的条件下挤压膨化，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为100℃、Ⅲ区的温度为140℃、Ⅳ的温度为160℃。冷却后粉碎至95%以上，过60目筛，按1:120料液比混合并充分溶解后，在酶解时间3h、酶解温度60℃、胰蛋白酶的用量为干品香菇的6%（重量百分比）的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃的水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液。

本实施例制得的上清液中可溶性含氮化合物的提取率达1.64%，其较对比例1的胰蛋白酶酶解提取香菇可溶性含氮化合物的可溶性氮提取率提高了234.69%，其较对比例2的只螺杆挤压不蛋白酶酶解提取香菇可溶性含氮化合物的可溶性氮提取率提高了56.19%。

实施例3。

取干品香菇（包括菌盖和菌柄），去除杂质后，粉碎至95%以上，过60目筛，在螺杆转速25rpm、按原料含水量的重量百分比的20%喷洒水分、筒体温度160℃、喂料速度9rpm的条件下挤压膨化，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为100℃、Ⅲ区的温度为140℃、Ⅳ的温度为160℃。冷却后粉碎至95%以上，过60目筛，按1:40料液比混合并充分溶解后，在酶解时间0.5h、酶解温度35℃、胰蛋白酶的用量为干品香菇的0.5%（重量百分比）的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液。

本实施例制得的上清液中可溶性含氮化合物的提取率达1.34%，其较对比例1的胰蛋白酶酶解提取香菇可溶性含氮化合物的可溶性氮提取率提高了173.47%，其较对比例2的只螺杆挤压不蛋白酶酶解提取香菇可溶性含氮化合物的可溶性氮提取率提高了27.62%。

实施例4~6选取其它食用菌，分别通过本发明的螺杆挤压联合酶解提取香菇的可溶性含氮化合物的方法进行实验。

实施例4。

取新鲜杏鲍菇于60℃烘干，去除杂质后，粉碎至95%以上，过60目筛，在螺杆转速35rpm、按原料含水量的重量百分比的15%喷洒水分、筒体温度150℃、喂料速度12rpm的条件下挤压膨化，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为80℃、Ⅲ区的温度为120℃、Ⅳ的温度为150℃。冷却后粉碎至95%以上，过60目筛，按1:13料液比混合并充分溶解后，在酶解时间1h、酶解温度35℃、胰蛋白酶的用量为新鲜杏鲍菇的1%（重量百分比）的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液。

本实施例制得的上清液中可溶性含氮化合物的提取率达1.51%。

实施例5。

取干品鸡腿菇和草菇，去除杂质后，粉碎至95%以上，过60目筛，在螺杆转速45rpm、按原料含水量的重量百分比的8%喷洒水分、筒体温度130℃、喂料速度15rpm的条件下挤压膨化，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为70℃、Ⅲ区的温度为110℃、Ⅳ的温度为130℃。

冷却后粉碎至95%以上，过60目筛，按1:100料液比混合并充分溶解后，在酶解时间2h、酶解温度55℃、胰蛋白酶的用量为干品鸡腿菇和草菇的4%（重量百分比）的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液。

本实施例制得的上清液中可溶性含氮化合物的提取率达1.42%。

实施例6。

取新鲜的猴头菇、金针菇和双孢蘑菇，于60℃烘干，去除杂质后，粉碎至95%以上，过60目筛，在螺杆转速30rpm、按原料含水量的重量百分比的20%喷洒水分、筒体温度120℃、喂料速度12rpm的条件下挤压膨化，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为60℃、Ⅲ区的温度为100℃、Ⅳ的温度为120℃。冷却后粉碎至95%以上，过60目筛，按1:3料液比混合并充分溶解后，在酶解时间2h、酶解温度55℃、胰蛋白酶的用量为新鲜的猴头菇、金针菇和双孢蘑菇的3%（重量百分比）的条件下进行胰蛋白酶酶解，然后在90℃水浴中灭酶10min，自然冷却至室温之后，于4000r/min条件下离心10min，分离收集含可溶性含氮化合物的上清液。

本实施例制得的上清液中可溶性含氮化合物的提取率达1.63%。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (1)

1.螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法，其特征在于：它包括以下方法步骤：

（a）原料处理：取新鲜食用菌烘干或者取干品食用菌，去除杂质，粉碎后备用；

（b）螺杆挤压膨化预处理：将经过步骤（a）处理的原料，按原料含水量的重量百分比的0~20%喷洒水分，并混合搅拌均匀，然后通过双螺杆挤压机进行梯度加热式挤压膨化加工，冷却后粉碎为粉状物，备用，其中，螺杆的转速为25~45rpm，喂料速度为9~15rpm，原料依次通过螺杆筒体中四个加热区域传输，四个加热区域的温度逐渐升高，四个加热区域的温度具体为：Ⅰ区的温度为40℃、Ⅱ区的温度为60℃~100℃、Ⅲ区的温度为100℃~140℃、Ⅳ的温度为120℃~160℃；

（c）酶解：取经过步骤（b）处理的粉状物，加水混合均匀，然后加入蛋白酶，进行酶解，得到酶解液，其中，所述蛋白酶为胰蛋白酶，胰蛋白酶的酶活力为4000U/g，所述胰蛋白酶的用量为新鲜食用菌的重量百分比的0.5~3%或者为干品食用菌的重量百分比的0.5~6%，酶解的温度35~60℃，酶解的初始pH值为5.5~10.5，酶解的时间为0.5~3.0小时；原料为新鲜食用菌时，料液比为1:3~1:13；原料为干品食用菌时，料液比为1:40~1:120；

（d）离心处理：将经过步骤（c）处理的酶解液进行灭酶处理，然后进行离心分离，即可得到可溶性含氮化合物的上清液及食用菌残渣。

2.根据权利要求1所述的螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法，其特征在于：所述步骤（a）原料处理具体为：取新鲜食用菌烘干或者取干品食用菌，去除杂质，粉碎至95%以上，过60目筛，冷却备用。

3.根据权利要求1所述的螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法，其特征在于：所述步骤（d）离心处理中，酶解液灭酶具体为：酶解液在90℃的水浴中灭酶10min。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的螺杆挤压联合酶解提取食用菌的可溶性含氮化合物的方法，其特征在于：所述食用菌包括香菇、猴头菇、鸡腿菇、金针菇、双孢蘑菇、茶树菇、杏鲍菇、草菇、真姬菇、木耳、灵芝、姬松茸中的一种或者两种以上的混合物。