CN103960357A - 一种利用蛹虫草生产低血糖生成指数主食的生态转化工艺 - Google Patents

Abstract

一种利用蛹虫草生产低血糖生成指数主食的生态转化方法，其特点是:以低血糖生成指数杂粮和奶粉为发酵底物，通过固态发酵的方式使蛹虫草菌丝体在发酵底物内生长，得到低血糖生成指数蛹虫草杂粮主食。步骤如下:1、制作蛹虫草固体菌种和液体菌种；2、制作低血糖生成指数奶粉杂粮固体培养基；3、接种和发酵。本发明将蛹虫草、全脂奶粉、五谷杂粮有机结合，用蛹虫草转化奶粉杂粮，既降低了奶粉杂粮中碳水化合物含量、提高了蛋白质和膳食纤维的含量，奶粉中的饱和脂肪酸和胆固醇含量也进一步降低，同时引入了蛹虫草活性成分。发酵得到低血糖生成指数的食物，既提高了原粮的可食用度，又实现的各类营养素的重组与互补，提高了杂粮的生物学效益和附加值。

Description

一种利用蛹虫草生产低血糖生成指数主食的生态转化工艺

技术领域

本发明属于一种利用微生物生产主食的生态转化方法，具体说是一种利用蛹虫草生产低血糖生成指数主食的生态转化工艺。

背景技术

蛹虫草[Cordyceps militaris (L·ex·Fr)Link]，又名北冬虫夏草，蛹草，北虫草，蛹草菌等，分类学上属于真菌门(Eumycota)，子囊菌亚门(Ascomycotinia)，核菌纲(Pyrenomycetes)，球壳目(Sphaeriales)，麦角菌科(Claviciptiaceae)，虫草属(Cordycps)。相关研究表明蛹虫草中含有核苷类、多糖类、虫草酸、甾醇类、SOD过氧化物酶等植物化学物，蛋白质、微量元素含量丰富。有效成分含量与冬虫夏草接近，主要的生物学作用有免疫调节作用、抗肿瘤作用、降血糖作用、降血脂作用、降血压作用、镇静作用、激素样作用、抑菌作用、抗氧化及抗衰老作用。目前，蛹虫草已实现规模化人工栽培，在《中华人民共和国卫生部2009 年第3 号公告》中被列为新资源食品。

五谷杂粮，即各种未经精细加工的各种谷类、豆类、薯类。未经精细加工的杂粮营养素损失较少，各种杂粮的组合起到了营养素的互补作用。五谷杂粮不仅提供丰富的蛋白质和碳水化合物，还是B族维生素、维生素E、不饱和脂肪酸、矿物质、植物甾醇、植物雌激素、膳食纤维等良好的食物来源。经常摄入五谷杂粮对心脑血管疾病、糖尿病、高血压的防治有积极的作用。《中国居民膳食指南》（2007）指出，一般人群膳食应粗细搭配，谷类为主，多吃豆类和薯类。

全脂奶粉，是由鲜奶消毒后经浓缩、喷雾、干燥而成的，其中脂肪成分在加工中未除去。鲜奶加工成奶粉后，水分含量降低到5%以下。全脂奶粉营养较为均衡，主要含有的营养成分为乳糖、蛋白质和脂肪。奶粉不仅是优质蛋白的食物来源，同时富含钙、钾、磷、维生素A、维生素B₂等微量元素。但全脂奶粉中饱和脂肪酸和胆固醇含量较高，是引起肥胖、高血脂、动脉粥样硬化等多种慢性疾病的危险因素之一。《中国居民营养膳食宝塔》（2007）指出，成人每人每天应摄入鲜奶300g，相当于全脂奶粉50g。

生态转化，是指利用生态系统中生物体的新陈代谢特征和多级生态网络生产、转化和利用自然资源，来满足人类生产生活生理需要的过程。生态转化与生物体的新陈代谢是同步进行的，生态转化即物质、能量和信息在生物体内部和生物体之间传递和变化的过程。生态转化的物质转化包含物质的分解、转化和合成，伴随着新物质产生和旧物质消亡。在食品生产和加工中，生态转化作为一种工具，可实现各类营养素的重组和互补，为生物体提供营养丰富、更符合其膳食营养需要的食物。

血糖生成指数（Glycemic index，GI），是指含50 g 碳水化合物的食物与相当量的葡萄糖在一定时间( 一般为2 h) 引起体内血糖应答曲线下面积的百分比值, 反映食物与葡萄糖相比，升高血糖的速度和能力。被用来衡量食物中碳水化合物对血糖浓度的影响。研究表明：低血糖生成指数食物在肥胖、糖尿病、心脑血管疾病的预防和控制中有一定的应用价值和可操作性。低血糖生成指数膳食与降糖药或胰岛素联合使用，能够有效的控制糖尿病和糖耐量异常患者的血糖水平。联合国粮农组织/和世界卫生组织（FAO/WHO）建议糖尿病患者参照《食物血糖生成指数表》合理选择食物，并建议在食物标签上注明碳水化合物含量及GI 值。

发明内容

本发明的目的是将各种未经精细加工的粗杂粮进行组合，得到低血糖生成指数的食物，作为糖尿病患者和糖耐量异常人群的日常主食，既提高了原粮的可食用度，减少的营养资源的浪费，又实现的各类营养素的互补，提高了粗杂粮的生物学作用和附加值。

本发明的目的是将粗杂粮与奶粉进行组合，既达到了蛋白质的互补作用，又能弥补杂粮中钙、维生素A和赖氨酸的不足。

本发明的目的是用蛹虫草真菌生态转化奶粉杂粮，粗杂粮中的淀粉和奶粉中的乳糖为蛹虫草生长提供了碳源，粗杂粮和奶粉中的蛋白质为蛹虫草生长提供了氮源，粗杂粮和奶粉中的微量元素（K、Ma、B族维生素等）也能满足蛹虫草的生理需要，奶粉杂粮经蛹虫草转化后，既降低了组合中的碳水化合物的含量、提高了蛋白质和膳食纤维的含量，进而降低了奶粉杂粮的血糖生成指数，发酵后奶粉中的饱和脂肪酸和胆固醇含量也进一步降低，同时也加入了核苷类、虫草多糖、虫草酸、甾醇类、SOD过氧化物酶等蛹虫草活性成分。

如下步骤：

1、蛹虫草一级母种的制备：选取形态粗壮、无分叉、无霉变的蛹虫草子实体，用75%酒精浸泡90秒后，放入超净工作台内备用，200g马铃薯煮水30min过滤，向滤液中加入琼脂粉20g，葡萄糖20g，KH₂PO₄ 1.0g，MgSO₄0.5g 定容至1000ml，分装入试管中，制备成PDA斜面固体培养基，121℃高压灭菌30min，将子实体子囊部位对半劈开，在子囊稍靠下部位夹取5mm×5mm菌体一块，接种于斜面培养基内，22℃培养10d左右，待菌丝体布满整个斜面后，停止培养，得到一级母种。

2、蛹虫草液体菌种的制备：200g马铃薯煮水30min过滤，向滤液加入蛋白胨10g，葡萄糖20g，KH₂PO₄ 1.0g，MgSO₄0.5g，定容至1000ml，制备液体培养基，取[0010]直径约1cm固体菌种接种于250ml液体培养基内，放入摇床上22℃，120转/分，培养3d左右，待培养基内布满大小均一、直径约2mm的菌丝球后，停止培养。

3、低血糖生成指数杂粮的研制：经健康志愿者和糖尿病患者葡萄糖耐量试验与食物血糖应答试验，在几种配比的杂粮饭中，大米、红小豆、大麦米、黑米（配比2:1:1:1）的GI 低（GI=40.2），胃肠道不良反应率低，同时制作方便、口感评分较高，确定为研究之用。粗杂粮较精米精面含有更多的蛋白质、矿物质、维生素及膳食纤维，此配方原料来源广泛，制作简便，蒸制出的杂粮饭松软可口，软硬适中，食用后无腹胀、嗳气等不适感。

4、蛹虫草奶粉杂粮固体培养基的制备：将[0012]低血糖生成指数的杂粮与奶粉混合，其最佳质量比为10:1~5:1，最佳料液比为5:7~4:7，培养基原料充分混合后，121℃高压灭菌20min，为接种做准备。

5、接种与培养：向[0013]中接种[0011]液体菌种，每20g奶粉杂粮培养基接种菌量为3ml，接种后22℃避光培养约10d左右，空气相对湿度控制在60%，待蛹虫草菌丝体吃透整个培养基后，转入1000lux光照度下培养，每天光照12h，培养温度控制在22℃，空气相对湿度控制在60%，光照培养7d左右，菌丝体由白色转为金黄色，停止培养。

6、蛹虫草奶粉杂粮的处理：将[0014]培养基料低温真空冻干，超微粉碎，密封保存，经志愿者品尝，无异味，口感良好似米粉，可作为日常饮食，加工成冲剂或汤料等。该发明特别适合于糖尿病患者、糖耐量异常者、发育期儿童、孕乳期妇女、老年人、免疫力低下者等，也适合于一般人群。

本发明专利的优点和创新点主要有两方面：营养价值和经济价值。

1、低血糖生成指数：蛹虫草发酵后培养基料的血糖生成指数为38.6，明显低于大米(GI=83.2) ，蛋白质含量由15.5%提高至20.7%，脂肪和碳水化合物的含量分别由7.9%降低至5.1%、71.3%降低至67.6%，适合于糖尿病患者和糖耐量异常者。

2、富含膳食纤维：培养基料经过发酵后，膳食纤维含量由4.7%上升至8.9%，膳食纤维有增加饱腹感、控制体重、防止便秘、降低胆固醇、抵抗血糖生成、预防结肠癌等作用，中国营养学会提出中国居民食物纤维推荐摄入量为成人每人每天30g。

3、氨基酸模式更加均衡：发酵后的培养基8种人体必须氨基酸含量丰富，培养基料氨基酸评分为86.8，必需氨基酸指数为80.3，氨基酸比值系数为91.7。

4、含钙量丰富：由于杂粮内加入了红小豆和奶粉，与大米相比含钙量提高1300%，达169mg/100g。

5、饱和脂肪酸和胆固醇含量进一步降低：由于培养基中加入奶粉，培养基料饱和脂肪酸和胆固醇的含量增加，但蛹虫草发酵后，饱和脂肪酸和胆固醇的含量与发酵前相比分别下降了43.3%和74.7%，进而降低了慢性病的膳食危险因素。

6、富含虫草多糖、虫草素等蛹虫草有效成分：发酵后的培养基中虫草多糖含量为1390mg/100g，虫草素含量为937 mg/100g。

7、提高原粮的可食用度和附加值，减少营养资源的浪费，降低粮食安全隐患：河南是农业大省，年产小麦达700亿斤，若加工成标准粉，出粉率为85%，剩余15%（105亿斤）麸皮和麦胚作为饲料喂养牲畜，加工过程中蛋白质、维生素和矿物质大量流失，造成营养资源的极大浪费，若小麦剥皮加工成麦仁，产出率为95%，直接供人食用，可增加10%的可食度（70亿斤），每年可为人群膳食增加约5亿斤蛋白质摄入，减少60%以上B族维生素的浪费。

8、本加工工艺原料来源广泛、操作简便、成本低、生产周期短、易于推广：蛹虫草奶粉杂粮的制备过程仅需要控制温度、湿度和光照，按现有的市场估计，原料成本为3.7元/斤，总生产成本约4.5元/斤，与畜牧养殖相比生产转化率高，不产生废料，成本低，有更高的营养价值和经济价值。

具体实施方式

下面对本发明方法具体举例说明:

本发明是一种利用蛹虫草生产低血糖生成指数主食的生态转化工艺的方法，包括如下步骤:

（1）蛹虫草固体母种的制备：选取生长良好子实体，酒精表面消毒后，取子囊内部稍靠下部位5mm直径菌体接种于PDA斜面固体培养基， 22℃避光培养10d左右，得到一级母种。

（2）蛹虫草液体菌种的制备：制备马铃薯液体培养基，取[0025]直径约1cm固体菌种接种于250ml液体培养基内，放入摇床内，22℃，120转/分，培养3d左右，得到蛹虫草液体菌种。

（3）蛹虫草奶粉杂粮固体培养基的制备：将低血糖生成指数的杂粮（大米、红小豆、大麦米、黑米的配比为2:1:1:1））与全脂奶粉10:1混合，料液比为5:7，培养基原料充分混合后121℃高压灭菌20min，为接种做准备。

（4）接种与培养：向[0027]接种[0026]液体菌种，每20g奶粉杂粮培养基接种菌量为3ml，接种后22℃避光培养约10d左右，空气相对湿度控制在60%，待蛹虫草菌丝体吃透整个培养基后，转入1000lux光照度下培养，每天光照12h，培养温度控制在22℃，空气相对湿度控制在60%，光照培养约7d左右，菌丝体由白色转为金黄色，停止培养。

（5）蛹虫草奶粉杂粮的处理：将[0028]培养基料低温真空冻干，超微粉碎，密封保存，由于整个生产过程无菌操作，安全卫生，真空冻干后水分降低至3%一下，方便存储。

当然，上述说明并非是对发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，如杂粮配方变换、奶粉种类变换等都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用蛹虫草生产低血糖生成指数主食的生态转化方法，其特点是:以低血糖生存指数杂粮和全脂奶粉为发酵底物，通过固态发酵的方式使蛹虫草菌丝体在发酵底物内生长，得到低血糖生成指数、高蛋白、低脂肪，富含膳食纤维、钙和蛹虫草有效成分的蛹虫草杂粮主食，包括如下步骤:

（1）蛹虫草母种的制备：选取生长良好的蛹虫草子实体，酒精表面消毒后，取子囊内部直径5mm菌体接种于PDA斜面固体培养基， 22℃避光培养10d左右，得到一级母种；

（2）蛹虫草液体菌种的制备：取（1）直径约1cm的固体菌种接种于250ml液体培养基内，放入摇床内，22℃，120转/分，培养3d左右，得到蛹虫草液体菌种；

（3）蛹虫草杂粮奶粉固体培养基的制备：将低血糖生成指数的杂粮（大米、红小豆、大麦米、黑米的配比为2:1:1:1））与全脂奶粉混合，加适量水，培养基原料充分混合后121℃高压灭菌20min，为接种做准备；

（4）接种与培养：向（3）接种（2）液体菌种，每20g杂粮奶粉培养基接种菌量为3ml，接种后22℃避光培养约10天左右，空气相对湿度控制在60%，待蛹虫草菌丝体布满整个培养基后，转入1000lux光照度下培养，每天光照12h，培养温度控制在22℃，空气相对湿度控制在60%，光照培养约7天左右，菌丝体由白色转为金黄色，停止培养；

（5）蛹虫草奶粉杂粮的处理：将（4）培养好的培养基料低温真空冻干，超微粉碎，常温密封保存。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：固体菌种、液体菌种和固体发酵培养温度均为22℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：PDA斜面固体菌种培养基的配方为：每1000ml培养基含200g马铃薯的30min煮水液，琼脂粉20g，葡萄糖20g，KH₂PO₄ 1.0g，MgSO₄0.5g。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：液体菌种培养基的配方为：每1000ml含200g马铃薯煮水液，蛋白胨10g，葡萄糖20g，KH₂PO₄ 1.0g，MgSO₄0.5g。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：低血糖生成指数的杂粮的配方为大米、红小豆、大麦米、黑米的配比为2:1:1:1，杂粮与全脂奶粉按质量10:1~5:1混合，最佳料液比为5:7~4:7。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：固态发酵杂粮的接菌量为每20g杂粮奶粉接种菌量为3ml，先避光培养10d，后转入1000lux光照度下培养，每天光照12h，培养温度控制在22℃，空气相对湿度控制在60%，光照培养约7天左右。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：固体发酵培养结束后，采用低温真空冻干的方法处理，减少营养素和有效成分的破坏。