CN103393128B - 一种利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，包括如下步骤：（1）将姬松茸菌种接种至含灰树花残渣的生产培养基上，28-30℃恒温发酵培养4-6d，发酵培养后过滤，收集滤渣和滤液；（2）将所述滤液纯化得水溶性膳食纤维；将所述滤渣纯化得不溶性膳食纤维。本发明利用真菌姬松茸在发酵过程中产生的特殊生物代谢酶系统来分解灰树花残渣，使更多残存的灰树花膳食纤维、多糖释放出来，同时自身产生姬松茸活性多糖及膳食纤维，获得一种活性改善的新型复合膳食纤维。

Description

一种利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及生产生物活性物质的技术领域，尤其涉及一种膳食纤维的制备方法，利用灰树花提取多糖后的残渣为原料，经姬松茸液体深层发酵的降解转化制备膳食纤维。

背景技术

食用菌因其富含高蛋白、低脂肪、膳食纤维等营养结构备受消费者的喜爱。随着对食用菌研究的深入，尤其是食用菌多糖的研究，食用菌多糖的市场需求越来越大，食用菌多糖产品开发力度增大，食用菌的消耗量不断增加。但在食用菌多糖提取加工过程中将会产生大量的提取残渣，而这些残渣没有得到重视，在污染环境的同时，也造成很大的资源浪费。

对食用菌提取残渣的成分分析表明，食用菌提取残渣是一种良好的膳食纤维源，而膳食纤维被列为“第七营养素”。专家研究表明，中国人每天正常饮食中尚缺乏膳食纤维10g～15g，膳食纤维的缺乏将会引起多种疾病。目前，市场产品主要是具一定功能、食用性较差的膳食纤维添加剂和高档的膳食纤维功能产品，缺少可供大众消费，能够直接食用的复合型功能膳食纤维产品。

研究表明，微生物尤其是食药用真菌具有降解、转化利用可溶性与不溶性营养组成的特殊生物代谢酶系统。在发酵过程中，菌丝分泌胞外酶通过酶解作用，可将各种膳食纤维源中纤维素、半纤维素、木质素等成分转化为以微生物多糖、可溶性微晶纤维等为主的更具生物活性的膳食纤维。因此可利用食药用真菌发酵降解转化食用菌提取残渣，实现食用菌提取残渣膳食纤维的改性和活性提升，同时与微生物代谢产生的多糖组配产生新型的复合膳食纤维。

目前已有利用裂褶菌、灵芝、白腐菌、白地霉等真菌的生物发酵制备甘薯渣、葛渣、芹菜渣、蔗渣、马铃薯渣等膳食纤维的报道，取得较好的纤维改性制备效果。姬松茸是一种药食兼用的名贵食用菌，对纤维素、木质素等有较强的转换代谢能力。同时，研究表明姬松茸子实体和菌丝体都富含活性多糖、膳食纤维在内的活性成分，具有良好的保健功效。目前对姬松茸的液体发酵技术研究较少，而且集中在培养基营养、培养条件优化和姬松茸液体发酵的多糖提取与利用技术方面。因此利用姬松茸液体深层发酵富含纤维素、木质素的食用菌提取渣制备高品质的复合型膳食纤维，不仅避免了食用菌提取渣对环境的污染，而且大大提升了食用菌深加工技术含量和产品的附加值，具有较高的市场推广价值和生态、经济效益。

灰树花是近年来开发的珍稀食药两用菌之一，灰树花多糖因有独特的药用价值而广泛应用于医药、保健食品、化妆品领域，市场需求量大，因此产生大量灰树花提取残渣。目前灰树花多糖制备技术从灰树花中提取到的多糖只占其含量的10%，约有50%仍有大量活性多糖和纤维残留于提取渣中，因此可将灰树花残渣可作为优质的膳食纤维源，利用食用菌生物降解的代谢转化优势制备高品质的复合膳食纤维。

公开号为103110118A的中国发明专利申请公开了一种利用猴头菌固体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法：（1）将猴头菌接种至含灰树花残渣的生产培养基，恒温发酵培养；（2）取出固体菌质，烘干、粉碎、研磨，加入蒸馏水，超声提取，过滤，收集滤液和滤渣；（3）滤液浓缩，加入无水乙醇，静置过夜，弃去上清液，取沉淀真空干燥，得到水溶性膳食纤维；（4）滤渣加入蒸馏水，提取后抽滤，取滤渣，得到不溶性膳食纤维。该方法采用固体发酵，发酵培养时间为40～60天，发酵时间太长，成本较高，不利于大规模生产，且总膳食纤维的提取率仅为70%左右。

发明内容

本发明提供了一种利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，发酵时间短，大大降低企业的生产成本。

一种利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，包括如下步骤：

（1）将姬松茸菌种接种至含灰树花残渣的生产培养基上，28-30℃恒温发酵培养4-6d（天），发酵培养后过滤，收集滤渣和滤液；

（2）将所述滤液纯化得水溶性膳食纤维；将所述滤渣纯化得不溶性膳食纤维。

本发明配制灰树花残渣的生产培养基，利用真菌姬松茸在液体发酵过程中产生的纤维素降解酶系统、木质素降解酶系统来分解灰树花残渣，使更多残存的灰树花膳食纤维、多糖释放出来，同时自身能产生姬松茸活性多糖及膳食纤维（菌丝体），获得一种活性改善的新型复合膳食纤维，本发明的发酵培养只需4～6天即可完成，发酵培养时间段，企业生产成本低。

作为优选，所述生产培养基的组成为：

葡萄糖1-5重量份，KH₂PO₄ 0.1-0.5重量份，MgSO₄·7H₂O 0.05-0.3重量份，灰树花残渣2-20重量份，水25.8-96.85重量份；生产培养基的pH值为3.5～4.0。

所述灰树花残渣为灰树花（Griflola frondosa）提取多糖后经干燥、粉碎后的残渣粉末。

灰树花提取多糖工艺如下：灰树花粉末，加入10～20倍质量蒸馏水混匀，调pH6.5～7.5，微波（500～700W）处理10～30min，过滤，滤液进一步浓缩后乙醇提取多糖，滤渣经干燥、粉碎后，即作为本发明生产培养基组成。

作为优选，步骤（1）中所述恒温发酵培养采用气升式发酵罐，发酵罐内生产培养基的装量为发酵罐体积的50%～75%（例如1000L气升式发酵罐装量500-750L），罐压为0.03-0.05MPa，通气量为1:0.5-1:2(V/V.min)，通气量是指单位时间内（每分钟）通入到气升式发酵罐的气体体积与发酵罐内生产培养基的装量的体积比。

为了使灰树花残渣中灰树花膳食纤维、多糖更多的释放出来，优选地，步骤（1）中发酵培养后向生产培养基中加入5-10倍体积的蒸馏水，80-90℃超声1-2h后过滤。

在上述生产培养基和发酵培养条件的优选组合下，进一步提高本发明总膳食纤维的提取率，使总膳食纤维的提取率最高可达80%。

所述姬松茸菌种的接种量为2～10%。

作为优选，步骤（2）中滤液的纯化过程为：

将所述滤液减压浓缩至原体积的1/4～1/2，所得浓缩液加入3～5倍体积的80%-95%乙醇（即含乙醇质量百分数80%-95%的乙醇水溶液），静置过夜，弃去上清液，取沉淀真空干燥，得到水溶性膳食纤维。

作为优选，步骤（2）中滤渣的纯化过程为：

所述滤渣中按1:10～1:15加入蒸馏水，调节pH至8.0-12.0，在40-90℃下水浴搅拌60-180min后抽滤，取滤渣真空干燥，得到不溶性膳食纤维。

所述姬松茸在发酵之前通常需要进行种子培养，按常规方法获得种子液后再接入生产培养基进行发酵培养。

本发明中，种子液获得过程可如下：

（1）菌种活化：挑取姬松茸菌种接种于PDA斜面培养基，于25-30℃恒温培养8-15d，置4℃冰箱备用；PDA斜面培养基组成如下：马铃薯20%，葡萄糖2%，琼脂2%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌20-30min；

（2）种子培养：将活化的斜面菌丝体接入种子培养基，在25-30℃,150r/min下振荡培养4-6d，得种子液；种子培养液组成如下：马铃薯20%，葡萄糖2%，蛋白胨0.2%，KH₂PO₄ 0.15%，MgSO₄·7H₂O 0.075%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌20-30min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明根据灰树花多糖提取渣的成分组成及姬松茸的生长特点，配制以灰树花残渣为主的培养基，接种姬松茸菌种进行液体深层发酵生产膳食纤维。不仅利用真菌姬松茸在发酵过程中产生的纤维素降解酶系统、木质素降解酶系统来分解灰树花残渣，使更多残存的灰树花膳食纤维、多糖释放出来，而且自身能够产生姬松茸活性多糖及膳食纤维，获得一种活性改善的新型复合膳食纤维，且提取率高，总膳食纤维的提取率达到80%，水不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维的比例达到3：1。

（2）本发明采用的生产方法，原料成本低，设备和操作简单，可实现规模化生产，最大程度地提高灰树花的利用价值，变废为宝。整个生产过程条件温和，没有毒害物质的摄入，不仅可使所提取的复合膳食纤维最大程度地保持其生理活性，也使得所提取膳食纤维安全性高。

（3）本发明只需要4～6天即可发酵完成，大大缩短了发酵培养时间，提高生产效率，大大降低企业的生产成本，提高经济效益。

附图说明

图1姬松茸液体深层发酵灰树花提取渣制备膳食纤维的流程图

图2膳食纤维提取的工艺流程图

具体实施方式

以下按照图1和图2的工艺流程对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

1、生产培养基制作：

①质量组成（重量份）：葡萄糖2份，KH₂PO₄ 0.1份，MgSO₄·7H₂O0.1份，灰树花残渣10份，自来水87.8份；

灰树花残渣制备过程如下：灰树花粉末，加入10倍质量蒸馏水混匀，调pH6.5，微波（500W）处理30min，过滤，滤液进一步浓缩后乙醇提取多糖，滤渣经干燥、粉碎后即得灰树花残渣。

②将①中培养基配方混合均匀，121℃灭菌1h。

2、菌种活化：将姬松茸菌种（ACCC51392，购买自ACCC）接种于PDA斜面培养基，于25℃恒温培养15d，置4℃冰箱备用；

PDA斜面培养基组成如下（质量百分数）：马铃薯20%，葡萄糖2%，琼脂2%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌20min。

3、种子培养：将活化的姬松茸斜面菌丝体接入种子培养基，在25℃、150r/min下振荡培养6d，得种子液；

种子培养液组成如下（质量百分数）：马铃薯20%，葡萄糖2%，蛋白胨0.2%，KH₂PO₄ 0.15%，MgSO₄·7H₂O 0.075%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌20min。

4、生产培养基的接种与培养：将姬松茸菌种按5%的比例接种至含灰树花残渣的生产培养基上，采用气升式发酵罐发酵培养6d，发酵参数为：1000L气升式发酵罐装量500L，罐压0.03MPa，通气量为1：1(V/V.min)，pH控制在3.5，培养温度控制在28℃。

5、膳食纤维的提取：

①发酵结束后，向生产培养基中加入8倍体积的蒸馏水，80℃超声提取2h，过滤，分别收集滤液和滤渣；

②步骤①滤液采用双效浓缩设备减压浓缩至原体积的1/3，所得浓缩液加入4倍体积的80%乙醇，静置过夜，弃去上清液，取沉淀真空干燥，得到水溶性膳食纤维；

③步骤①滤渣按1:12加入蒸馏水，调节pH至8.0在60℃下水浴搅拌180min后抽滤，取滤渣真空干燥，得到不溶性膳食纤维。

该例总膳食纤维的提取率为70%，水不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维的比例达到5：1。

实施例2

1、生产培养基制作：

①质量组成（重量份）：葡萄糖3份，KH₂PO₄ 0.3份，MgSO₄·7H₂O 0.2份，灰树花残渣15份，自来水81.5份；

灰树花残渣制备过程如下：灰树花粉末，加入15倍质量蒸馏水混匀，调pH7，微波（600W）处理20min，过滤，滤液进一步浓缩后乙醇提取多糖，滤渣经干燥、粉碎后即得灰树花残渣。

②将①中培养基配方混合均匀，121℃灭菌1.5h。

2、菌种活化：将姬松茸菌种（ACCC51392，购买自ACCC）接种于PDA斜面培养基，于28℃恒温培养12d，置4℃冰箱备用；

PDA斜面培养基组成如下（质量百分数）：马铃薯20%，葡萄糖2%，琼脂2%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌30min。

3、种子培养：将活化的姬松茸斜面菌丝体接入种子培养基，在28℃、50r/min下振荡培养5d，得种子液；

种子培养液组成如下（质量百分数）：马铃薯20%，葡萄糖2%，蛋白胨0.2%，KH₂PO₄ 0.15%，MgSO₄·7H₂O 0.075%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌30min。

4、生产培养基的接种与培养：将姬松茸菌种按8%的比例接种至含灰树花残渣的生产培养基，采用气升式发酵罐发酵培养5d，发酵参数为：1000L气升式发酵罐装量600L，罐压0.04MPa，通气量为1：1(V/V.min)，pH控制在3.8，培养温度控制在29℃。

5、膳食纤维的提取：

①发酵结束后，向生产培养基中加入9倍体积的蒸馏水，85℃超声提取1.5h，过滤，分别收集滤液和滤渣；

②步骤①滤液采用双效浓缩设备减压浓缩至原体积的1/4，所得浓缩液加入5倍体积的90%乙醇，静置过夜，弃去上清液，取沉淀真空干燥，得到水溶性膳食纤维；

③步骤①滤渣按1:13加入蒸馏水，调节pH至10.0在70℃下水浴搅拌160min后抽滤，取滤渣真空干燥，得到不溶性膳食纤维。

该例总膳食纤维的提取率为75%，水不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维的比例达到4.5：1。

实施例3

1、生产培养基制作：

①质量组成（重量份）：葡萄糖5份，KH₂PO₄ 0.5份，MgSO₄·7H₂O0.3份，灰树花残渣20份，自来水74.2份；

灰树花残渣制备过程如下：灰树花粉末，加入20倍质量蒸馏水混匀，调pH7.5，微波（700W）处理10min，过滤，滤液进一步浓缩后乙醇提取多糖，滤渣经干燥、粉碎后即得灰树花残渣。

②将①中培养基配方混合均匀，121℃灭菌2h。

2、菌种活化：将姬松茸菌种（ACCC51392，购买自ACCC）接种于PDA斜面培养基，于30℃恒温培养10d，置4℃冰箱备用；

PDA斜面培养基组成如下（质量百分数）：马铃薯20%，葡萄糖2%，琼脂2%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌30min。

3、种子培养：将活化的姬松茸斜面菌丝体接入种子培养基，在30℃、150r/min下振荡培养4d，得种子液；

种子培养液组成如下（质量百分数）：马铃薯20%，葡萄糖2%，蛋白胨0.2%，KH₂PO₄ 0.15%，MgSO₄·7H₂O 0.075%，余量为自来水，pH自然，121℃灭菌30min。

4、生产培养基的接种与培养：将姬松茸菌种按10%的比例接种至含灰树花残渣的生产培养基，采用气升式发酵罐发酵培养4d，发酵参数为：1000L气升式发酵罐装量750L，罐压0.05MPa，通气量为1：1(V/V.min)，pH控制在4.0，培养温度控制在30℃。

5、膳食纤维的提取：

①发酵结束后，向生产培养基中加入10倍体积的蒸馏水，90℃超声提取1h，过滤，分别收集滤液和滤渣；

②步骤①滤液采用双效浓缩设备减压浓缩至原体积的1/5，所得浓缩液加入6倍体积的95%乙醇，静置过夜，弃去上清液，取沉淀真空干燥，得到水溶性膳食纤维；

③步骤①滤渣按1:15加入蒸馏水，调节pH至12.0在80℃下水浴搅拌120min后抽滤，取滤渣真空干燥，得到不溶性膳食纤维。

该例总膳食纤维的提取率为80%，水不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维的比例达到3：1。

Claims (4)

1.一种利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将姬松茸菌种接种至含灰树花残渣的生产培养基上，28-30℃恒温发酵培养4-6天，发酵培养后过滤，收集滤渣和滤液；

所述生产培养基的组成为：

葡萄糖1-5重量份，KH₂PO₄0.1-0.5重量份，MgSO₄·7H₂O0.05-0.3重量份，灰树花残渣2-20重量份，水25.8-96.85重量份，pH值为3.5～4.0；

所述恒温发酵培养采用气升式发酵罐，发酵罐内生产培养基的装量为发酵罐体积的50％～75％，罐压为0.03-0.05MPa，通气量为1:0.5-1:2V/V.min；

(2)将所述滤液纯化得水溶性膳食纤维；将所述滤渣纯化得不溶性膳食纤维。

2.根据权利要求1所述利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，其特征在于，步骤(1)中发酵培养后向生产培养基中加入5-10倍体积的蒸馏水，80-90℃超声1-2h后过滤。

3.根据权利要求1所述利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中滤液的纯化过程为：

将所述滤液减压浓缩至原体积的1/4～1/2，所得浓缩液加入3～5倍体积的80％-95％乙醇，静置过夜，弃去上清液，取沉淀真空干燥，得到水溶性膳食纤维。

4.根据权利要求1所述利用姬松茸液体发酵灰树花残渣制备膳食纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中滤渣的纯化过程为：

所述滤渣中按1:10～1:15加入蒸馏水，调节pH至8.0-12.0，在40-90℃下水浴搅拌60-180min后抽滤，取滤渣真空干燥，得到不溶性膳食纤维。