CN103864504A

CN103864504A - 培养食药用菌的固体发酵基质及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN103864504A
Application number: CN201210535182.3A
Authority: CN
Inventors: 罗霞; 魏巍; 余梦瑶; 许晓燕; 江南; 伍明
Original assignee: Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences SACMS
Current assignee: Sichuan Academy of Chinese Medicine Sciences SACMS
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: CN103864504B

Abstract

本发明属于食药用菌发酵领域，具体涉及一种培养食药用菌的固体发酵基质及其制备方法和用途。本发明所解决是提供一种用于培养食药用菌的固体发酵基质，具有生长速度快、代谢产物产量高的优点。本发明固体发酵基质是将生物膨松技术与固态发酵技术相结合，利用膨松剂发酵小麦面粉的食药用菌固体发酵基质，采用膨松剂处理小麦面粉后，基质可形成多孔的致密组织，利于食药用菌的培养，可加快食药用菌的生长速度，提高食药用菌的代谢产物产量。

Description

培养食药用菌的固体发酵基质及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于食药用菌发酵领域，涉及培养食药用菌的固体发酵基质及其制备方法和用途。

背景技术

食药用菌包括具有食用和药用价值的大型真菌。中国已知的食药用菌中多数属于担子菌亚门，少数属于子囊菌亚门，各真菌分别生长在不同的地区及生态环境中。食药用菌在生长过程中会产生多糖、多肽、生物碱、萜类化合物、酚类、甾醇、酶、核酸、氨基酸、维生素等各种化合物等多种生理活性物质。这些物质对人体器官具有防病治病作用，并有抗炎、抗菌、抗癌、抗衰老、抗溃疡、提高免疫力及防辐射等医疗保健功效食用菌有较高的食用和药用价值。目前研究的较多的食药用菌有滑菇，灵芝，冬虫夏草，茯苓，马勃，雷丸，天麻，银耳，香菇，灰树花，杏鲍菇，白灵菇，阿魏菇，松茸，云芝，杏鲍菇，栎金钱菌，蜂窝菌，碳角菌，蜜环菌等。

固态发酵（Solid state fermentation）指体系在没有或几乎没有自由水存在下，微生物在固态物质上生长的过程，该过程中维持微生物活性需要的水主要为结合水或与固体基质结合的状态。固态发酵使用的培养条件相对粗放，培养基前期处理；简单，工业生产的资金投入比较小，利于规模化生产，另外，固体发酵的产品性能较好、而且工业生产时环境污染比较小，更有利于生物循环。固态发酵技术目前主要用于：1.降解木质素和纤维素，提高秸秆、菌糠等饲料的营养价值和适口性；2.大规模工业化生产菌丝，获取真菌多糖和菌体蛋白；3.开发为植物抑菌剂或者食品防腐剂；4.提取抑瘤活性的物质，开发预防肿瘤的保健食品或药物。

在固体发酵技术中应用的微生物资源非常广，真菌和细菌是固态发酵常用的微生物。在真菌中丝状真菌和酵母特别适合固体发酵，因为其中含有可降解基质中纤维素和木质素的酶类。但是固态发酵也存在一些缺点：1.固态发酵基质常为农业副产物、天然纤维素、固体废料等具有大分子结构的原料其惰性组织将氮源和碳源物质紧紧包裹，不利于发酵。2.基质粒度关系到微生物生长及传质传热效果，将直接影响到单位体积颗粒所能提供的反应表面积的大小，也会影响到菌体是否容易进入基质颗粒内部及氧的供给速率和代谢产物的移出速率等。小的颗粒可以提供较大微生物攻击表面积，提高固态发酵反应速率，是理想的选择，但是在许多情况下太小的颗粒容易造成底物积团，颗粒间空隙率也减小，导致阻力增大，对传热、传质产生不利的影响，导致微生物不良生长；大颗粒由于存在较大问隙有利于提高传质和传热效率，还可提供更好的呼吸及通气条件，但微生物攻击表面积较小。3.固体基质中的营养成分和水分在重力的影响下存在分布的不均匀性。

在此应用背景下，本发明的发明人欲提供一种全新的培养食药用菌的固体发酵基质。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种用于培养食药用菌的固体发酵基质，具有生长速度快、代谢产物产量高的优点。

本发明固体发酵基质采用膨松剂处理小麦面粉后，基质可形成多孔的致密组织，用于培养食药用菌。

膨松剂是在食品加工中添加于生产焙烤食品的主要原料小麦面粉中，并在加工过程中受热分解，产生气体，使面胚起发，形成致密多孔组织，从而使制品具有膨松、柔软或酥脆咸的一类物质。食品加工中常用的膨松剂有酵母菌、乳酸菌、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵等。酵母菌是纯生物的膨松剂，是一种单细胞的兼性厌氧真核微生物，可以通过自身的新陈代谢产生二氧化碳气体达到蓬松的目的，同时，还会产生醇（如酒精）、酸（如醋）、醛类、酮类、酯类等物质，这些会让面食具有特殊的风味。此外，酵母菌体也含有蛋白质、糖、脂肪、维生素等营养成分，这增加了食品的营养价值。目前酵母菌主要用于食品的加工行业，包括面包、馒头、花卷的加工，以及酿酒、酿醋等。

本发明固体发酵基质含有小麦面粉、膨松剂，适量水。其重量配比为：

小麦面粉50-75份、膨松剂0.01-1份、水25-75份。

优选范围为：小麦面粉50-60份、膨松剂0.05-0.1份、水40-75份。

最优值为：小麦面粉50份、膨松剂0.1份、水50份。

本发明固体发酵基质中所述膨松剂为酵母菌、乳酸菌、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵；具体的，优选采用能用于食品加工的，能在发酵过程中产生二氧化碳的膨松剂，即酵母菌或乳酸菌；最优选酵母菌。

由于本发明是要制备固体发酵基质，加水的目的是：（1）活化酵母菌；（2）为真菌生长提供水分；故加水适量，以加水量能够满足真菌生长为准。

本发明固体发酵基质除小麦面粉、膨松剂、水外，还可以加入现有的通用的固体发酵中的常用成分，如葡萄糖、蔗糖、黄豆粉、牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、玉米粉、豆粕、鸡蛋等成分提供碳源、氮源等营养成分。

具体的，当采用酵母菌为膨松剂时，制备方法如下：

A、将酵母菌溶于适量不高于40℃的温水；

B、将溶有酵母菌的温水与淀粉混合均匀；

C、在15~40°C发酵直至面团体积达到原体积的2~4倍，即可。

同样的，乳酸菌亦可采用上述方法制备。

本发明固体发酵基质的使用方法为，将按上述方法得到的固体发酵基质灭菌后冷却至室温，接入食药用菌的真菌菌种即可。

本发明固体发酵基质的用途为：可应用于培养食药用菌，具有生长速度快、代谢产物产量高的优点。具体的，可采用本发明固体发酵基质培养食药用菌有：滑菇，灵芝，冬虫夏草，茯苓，马勃，雷丸，天麻，银耳，香菇，灰树花，杏鲍菇，白灵菇，阿魏菇，松茸，云芝，杏鲍菇，栎金钱菌，蜂窝菌，碳角菌，蜜环菌等。

附图说明

图1不同培养基对羊肚菌、猪苓、茯苓和灵芝多糖含量的影响。

图2不同培养基对蛹虫草虫草素含量的影响。

具体实施方式

本发明固体发酵基质是将生物膨松技术与固态发酵技术相结合，利用膨松剂发酵小麦面粉的食药用菌固体发酵基质，采用膨松剂处理小麦面粉后，基质可形成多孔的致密组织，利于食药用菌的培养，可加快食药用菌的生长速度，提高食药用菌的代谢产物产量。

发明人在应用时发现，本发明固体发酵基质是关键在于膨松剂的选择。

实施例1膨松剂的选择

食品加工中常用的膨松剂有酵母菌、乳酸菌、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵等，以不同的膨松剂处理小麦面粉，与未经蓬松剂处理的基质进行羊肚菌、猪苓、茯苓、蛹虫草、灵芝生长比较实验，考察了不同膨松剂的处理对多种真菌生长的影响。

固体发酵方法为：按照表1原料按比例配好后，装入500ml组织培养瓶中，每瓶100g，添加酵母菌和乳酸菌的培养基置于37℃发酵4h~8h，当基质体积膨胀到原来的2-4倍时将基质与其余几组同时灭菌30min。取出后冷却至室温，在无菌操作间用打孔器每瓶接入羊肚菌、猪苓、茯苓、蛹虫草、灵芝的斜面菌块。然后将所有培养瓶置于25℃恒温培养箱中培养，每天观察并记录长势。

表1培养基配方

注：“-”代表“无”

实验结果：灵芝、茯苓在8种处理的培养基上均能生长，但是各在不同培养基上的生长情况有较大差异，其中在酵母处理的培养基上生长速度最快（组1），在未经处理的培养基上生长速度最慢（组6）。羊肚菌、猪苓不能在未经膨松剂处理的固体基质生长（组6），在经酵母处理后的固体基质上生长速度最快（组1），其次为经乳酸菌处理的固体基质（组2），其余处理的基质生长速度较慢（表2）。

表2不同膨松剂处理的固体基质对不同真菌生长情况的影响

注：生长速度=固体基质高度/长满时间

+++表示菌丝浓密；++表示菌丝一般；+表示菌丝稀疏；-表示未生长或未能长满

实施例2本发明固体发酵基质与常规培养基上的生长的比较

目前常用的食药用菌的固体发酵基质主要是粮食作物或农业、林业和工业的废气物，如玉米芯、棉籽壳、锯木屑、麸皮等。接下来以生物量为指标，比较了多种食药用菌在现有报道的基质上与本发明固体发酵基质（配方1）与常规培养基上的生长情况。

现有固体发酵方法为：按照表3配方配制各固体发酵培养基，装入500ml组织培养瓶中，每瓶100g，灭菌冷却后接种斜面菌快，置于25℃恒温培养箱中培养，当菌丝生长满后5天取样测定基质中的生物量。

本发明固体发酵基质的固体发酵方法为：按配方1配制本发明固体发酵基质，装入500ml组织培养瓶中，每瓶100g，灭菌冷却后接种斜面菌快，置于25℃恒温培养箱中培养，当菌丝生长满后5天取样测定基质中的生物量。

生物量测定采用氨基葡萄糖法测定：精密称取干菌丝体0.3g，加2mL60%H₂SO₄，25℃浸泡24h，稀释至1mol/LH₂SO₄，置于250mL三角瓶中，9.8×10⁴Pa高压加热1h，冷却后用1mol/LNaOH中和至pH7，定容到100mL。取2mL样液(空白为0.5mL蒸馏水)加1mL乙酰丙酮试剂(3.5mL乙酰丙酮+50mL 1.2mol/LNa₂CO₃)，沸水浴加热30min，冷却后加入2mL无水乙醇、1mL对二氨基苯甲醛试剂(1333g对二氨基苯甲醛溶于25mL无水乙醇及25mL浓盐酸的混合液中，棕色瓶中保存，现用现配。)振荡，再加入4mL无水乙醇，60℃保温1h，495nm处测定吸光度值。固体发酵基质中的生物量按氨基葡萄糖折算。

表3培养基配方

实验结果：由表4看出，羊肚菌、蝙蝠蛾拟青霉、麦角菌在根据文献报道所制备的培养基上未长满整个基质，而在本发明固体发酵基质生长较好，长满整个基质。在长势方面，除蛹虫草、灵芝、猴头、木耳、香菇、蘑菇长势与本发明固体发酵基质相差不多外，其余真菌菌株与在本发明固体发酵基质上生长状态好，菌丝洁白、浓密。各种真菌在本发明固体发酵基质中生物量均明显高于文献报道配方。

表4不同真菌再生长情况比较

注：生长速度=固体基质高度/长满时间

+++表示菌丝浓密++表示菌丝一般+表示菌丝稀

实施例3本发明固体发酵基质与常规培养基上的代谢产物产量的比较

真菌的代谢产物具有重要的药用价值，羊肚菌多糖、猪苓多糖、茯苓多糖、灵芝多糖和虫草素均报道过具有提高免疫和抗肿瘤的生物活性。因此比较了不同固体发酵基质对真菌的生物活性物质代谢的影响。

培养基配制和固体发酵方法按照实施例2中方法执行，在制备好的固体发酵基质上接种羊肚菌、猪苓、茯苓、灵芝和蛹虫草，待长满菌丝后40天测定以下指标。

1、羊肚菌、猪苓、茯苓和灵芝多糖的测定方法：

（1）试样制备

称取2.0g发酵后产物，60℃烘干后粉碎，置于索氏提取仪中，加水100ml，电热套加热回流提取至提取液无色，提取液转移至100ml容量瓶中，加蒸馏水水定容至刻度，摇匀，精密量取10ml，加入95%乙醇150ml，摇匀，4℃放置12小时，取出，10000rpm离心10min，倒掉上清液，沉淀加蒸馏水溶解并定容至50ml，4℃保存备用。

（2）标准曲线制备

精密称取105℃干燥至恒重的葡萄糖适量，加蒸馏水制成每1ml含0.1mg的标准液，分别精密吸取配好的葡萄糖标准液（0.1mg/ml）0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6ml，置于10ml具塞试管中，加蒸馏水支1.0ml，精密加入硫酸蒽酮溶液（精密称取蒽酮0.1g，加入80%的硫酸100ml，摇匀，现配现用）3ml，摇匀，置90℃水浴中加热15min，取出，放入冰浴中冷却15min，以相应的试剂为空白，在625nm波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标，绘制标准曲线。

（3）样品多糖含量测定

吸取0.5ml样品溶液，加蒸馏水至1.0ml，精密吸取配好的葡萄糖标准液（0.1mg/ml）0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6ml，置于10ml具塞试管中，加蒸馏水支1.0ml，精密加入硫酸蒽酮溶液（精密称取蒽酮0.1g，加入80%的硫酸100ml，摇匀，现配现用）3ml，摇匀，置90℃水浴中加热15min，取出，放入冰浴中冷却15min，以相应的试剂为空白，在625nm波长处测定吸光度。由标准曲线查得样品溶液中葡萄糖的质量，然后换算出样品中多糖含量。

2虫草素含量测定方法：

（1）色谱条件

HypersilC18柱(5μm，4.6mm×250mm)(D IKMA公司)，流动相：0.010mol/L磷酸二氢钾-甲醇(体积比为92:8)，流速为1.0mL/min，检测波长为260nm；柱温25℃进样10μL；面积外标法定量。

（2）试验方法

样品制备

称取0.50g粉末样品(过三号筛)，置具塞锥形瓶中，加入20%无水乙醇溶液(体积分数，下同)25mL，称量，置于超声清洗器中超声提取20min，空气冷却，称量后用20%无水乙醇补足减失量，摇匀。吸取5.00mL提取液，以小于0.5mL/min的速度通过活化好的C18萃取柱，以淋洗液梯度淋洗，抽真空干燥3min，最后用90%无水乙醇溶液5.00mL洗脱。洗脱液用0.45μm滤膜过滤后进样10μL。

标准曲线绘制

吸取虫草素标准储备液5.0mL于50mL容量瓶中，用重蒸馏水稀释至刻度，混匀，配制成100.0mg/L标准使用液。准确吸取标准使用液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL分别置于10mL容量瓶中，用重蒸馏水稀释至刻度，混匀。按色谱条件由低浓度到高浓度分别取10μL注入高效液相色谱仪中测定，以峰面积对浓度绘制标准曲线。

实验结果：

从图1可以看出本发明所制备的固体发酵基质发酵的羊肚菌、猪苓、茯苓、灵芝的多糖产量明显高于其他配方的基质。从图2可以看出，本发明所制备的固体发酵基质对能大大提高虫草素的含量。

实验结论

通过以上实验结果可知，在5种膨松剂中，酵母对培养基的蓬松效果最好。在培养基中添加酵母能够促进真菌菌丝萌发，提高羊肚菌、灵芝、茯苓和猪苓多糖含量，提高蛹虫草品质，提高虫草素含量。

综上，本发明固体发酵基质原料为小麦面粉、膨松剂，适量水，其重量配比为：

小麦面粉50-75份、膨松剂0.01-1份、水25-75份。

优选范围为：小麦面粉50-60份、膨松剂0.05-0.1份、水40-75份。

最优值为：小麦面粉50份、膨松剂0.1份、水50份。

膨松剂可采用酵母菌、乳酸菌、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵；优选酵母菌或乳酸菌；最优选酵母菌。

采用本发明固体发酵基质培养食药用菌，具有生长速度快、代谢产物产量高的优点；可应用于滑菇，灵芝，冬虫夏草，茯苓，马勃，雷丸，天麻，银耳，香菇，灰树花，杏鲍菇，白灵菇，阿魏菇，松茸，云芝，杏鲍菇，栎金钱菌，蜂窝菌，碳角菌，蜜环菌等食药用菌的培养。

Claims

1.固体发酵基质，其特征在于：采用膨松剂处理小麦面粉后，基质可形成多孔的致密组织。

2.根据权利要求1所述的固体发酵基质，其特征在于：原料含有小麦面粉、膨松剂、水，其重量配比为：

小麦面粉50-75份、膨松剂0.01-1份、水25-75份。

3.根据权利要求2所述的固体发酵基质，其特征在于：原料的重量配比为：

小麦面粉50-60份、膨松剂0.05-0.1份、水40-75份。

4.根据权利要求3所述的固体发酵基质，其特征在于：原料的重量配比为：

小麦面粉50份、膨松剂0.1份、水50份。

5.根据权利要求1-4任一项所述的固体发酵基质，其特征在于：所述膨松剂为酵母菌、乳酸菌、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵；优选酵母菌或乳酸菌；最优选酵母菌。

6.根据权利要求1-5任一项所述的固体发酵基质，其特征在于：原料还含有固体发酵中的常用成分；优选葡萄糖、蔗糖、黄豆粉、牛肉膏、酵母膏、蛋白胨、玉米粉、豆粕、鸡蛋中至少一种。

7.权利要求1-6任一项所述的固体发酵基质的制备方法，其特征在于步骤如下：

A、将膨松剂溶于水中；

B、将溶有膨松剂的水与小麦面粉混合制成面团；

C、在15~40°C放置直至面团体积达到原体积的2~4倍，即可。

8.根据权利要求7所述的固体发酵基质的制备方法，其特征在于：当膨松剂采用酵母菌时，制备方法如下：

A、将酵母菌溶于不高于40℃的温水；

B、将溶有酵母菌的温水与淀粉混合均匀；

C、在15~40°C发酵直至面团体积达到原体积的2~4倍，即可。

9.权利要求1-6任一项所述的固体发酵基质用于培养食药用菌的用途。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于：所述食药用菌为滑菇，灵芝，冬虫夏草，茯苓，马勃，雷丸，天麻，银耳，香菇，灰树花，杏鲍菇，白灵菇，阿魏菇，松茸，云芝，杏鲍菇，栎金钱菌，蜂窝菌，碳角菌，蜜环菌中任意一种。