CN104304969B - 一种发酵生产营养谷物食品原料的方法 - Google Patents
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Abstract
将谷物通过微生物固体发酵，得到同时富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸的食品原料；通过发酵，谷物原料的蛋白质、维生素含量亦得到提高，该食品原料中还富含膳食纤维和粗纤维。由于不需提取类胡萝卜素和γ—亚麻酸酸，直接使用该发酵产品，大幅度降低了生产成本。该食品原料可以用作糕点、面条、馒头等食品的添加原料，营养丰富，价格便宜，有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明为食品原料生产领域，特别是微生物发酵法生产富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸谷物食品原料的技术。
背景技术
类胡萝卜素主要作为营养强化剂使用，可防止人体维生素A缺乏和预防眼病等。近年来研究表明，天然类胡萝卜素在防癌抗癌、预防心血管疾病和延缓衰老等方面有明显作用。中国发明专利申请201110237023.0公开了一种利用高纤维农副产品固体发酵生产类胡萝卜素的方法。中国发明申请201010168952.6公开了一种蛹虫草固体培养生产类胡萝卜素的方法。上述2个技术均需用有机溶剂提取胡萝卜素，降低了产品品质，增加了生产成本。
γ—亚麻酸是有一种不饱和酸，具有广泛的生理活性和明显的药理作用，它可以降血脂，抗血栓性心脑血管疾病，预防和治疗高血压、动脉粥样硬化。同时又能够抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗糖尿病、抗HIV感染等，在美容、化妆品方面也有应用。人体一旦缺乏这种不饱和脂肪酸，就会产生免疫、心脑血管、生殖以及分泌等系统的异常和紊乱。而且，γ—亚麻酸是人类自身不能合成或替代的，只能从食物中摄取。γ—亚麻酸也被称为第六种维生素—维生素F。目前国内外生产的γ-亚麻酸主要来源于月见草。但是从植物中提取γ-亚麻酸受到诸多因素的限制，植物的生长周期长，占地面积大，且受到自然条件的限制，植物种子的采集比较难，油含量不稳定，难以满足人们日益增长的需求。γ-亚麻酸亦可利用微生物发酵方法生产，产γ-亚麻酸的菌类,包括被孢霉属、根霉属、小克银汉霉属等。
中国发明专利200510013499.0公开了一种固体发酵生产γ-亚麻酸的方法，但是，其固体培养基中加入了1-5g/L的尿素，对其发酵后的物料直接作为食品原料添加剂极为不利。中国发明专利申请200610065889.7公开了一种液体发酵生产富含γ-亚油酸杆菌粉方法，由于液体发酵的成本远高于固体发酵，使其缺乏市场竞争力；并且，产品需用有机溶剂提取，降低了产品品质，同时增加了生产成本。
目前，只有单独生产类胡萝卜素或者γ—亚麻酸的发酵技术，尚未见同时生产类胡萝卜素和γ—亚麻酸的发酵工艺。显然，同时生产类胡萝卜素和γ—亚麻酸的固体发酵技术，并且在食品原料中同时富化类胡萝卜素和γ—亚麻酸，将具有很好的市场竞争力。谷物类食物是我国的主要食物，然而。它们缺乏类胡萝卜素和γ—亚麻酸，采用固体发酵法同时增加谷物中类胡萝卜素和γ—亚麻酸含量，可以为人们提供高类胡萝卜素和γ—亚麻酸含量的谷物食物，且固体发酵成本低，具有很强的市场竞争力。
发明内容
本发明用固体发酵法生产富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸谷物食品原料。所用的谷物（含其它食品原料，如鲜红薯等）为：玉米、黄豆、燕麦、小麦、小麦麸皮、大麦、鲜红薯6.75、大麦芽，它们的用量份数为：玉米15-25，黄豆20-30，燕麦15-20，小麦10-15，小麦麸皮25-40，大麦15-20，鲜红薯6.75，大麦芽10-15。除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-0.6mm的粒度。小麦麸皮的作用是提供食品原料的粗纤维，在发酵过程中，使物料疏松、透气。物料的含水量为50-60％，即将所用谷物破碎、混匀后，加入水，使含水量为50-60％。
多种微生物可以产生胡萝卜素或者γ—亚麻酸，但是只有部分微生物可以同时产生胡萝卜素和γ—亚麻酸。本发明用卷枝毛霉菌ATCC 90680发酵谷物，同时产生类胡萝卜素和γ—亚麻酸。ATCC 90680为非致病菌，可以用于食品发酵。
采用固体发酵反应器进行发酵，本反应器固体料层下面用带孔塑料膜铺垫，置于透明塑料网上，塑料网由框架支撑；料层上面用带孔塑料膜盖住，即料层处于带孔塑料膜包裹之中，可以有效减少水分散发，同时，也大幅度减少了染菌风险。塑料膜开小孔，开孔率为1.5-2.5％，即塑料膜开孔面积为总面积的1.5-2.5％。用塑料膜铺垫的料层放在纱网支架上，顶部、底部均通过塑料膜的气孔透气。反应器有多个这样的料层组成。固体发酵大多要生长气生菌丝，采用顶部、底部均透气的反应器，可增加1倍的生长面，有效提高产率。本发明所用反应器框架由4层构成，框架之间的距离为300-400mm,每层的尺寸为2000X400mm2，按料层厚度25mm计，每层料层培养基约10kg,所以，只需3个反应器框架即可满足100kg/d。
发酵过程如下：将玉米、黄豆、燕麦、小麦、小麦麸皮、大麦、大麦芽，按以下份数添加：玉米15-25，黄豆20-30，燕麦15-20，小麦10-15，小麦麸皮25-40，鲜红薯6.75(不是红薯干)，大麦15-20，大麦芽10-15。除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-1mm的粒度。将粉碎后的谷物和麸皮混匀，加入水，物料的水分含量为50-60％，121℃灭菌60分钟，冷却至23-27℃，用0.1％的吐温80磷酸缓冲液（pH7）配制孢子悬浮液，用孢子悬浮液接种，接入ATCC90680，接种浓度为105-6孢子/g物料，将接种后的物料转入固体发酵反应器，料层厚度25-30mm，接种后第3天，翻料一次，破碎大块物料，使料层疏松、料层颗粒为2-6mm。料层用带孔塑料膜包裹，塑料膜开小孔，开孔率为1.5-2.5％。发酵时间为5-6天，发酵结束后，将物料在100℃烘干，粉碎、包装，即得到富含类胡萝卜素和多不饱和脂肪的食品原料，其中类胡萝卜素含量为8-11mg/kg干物料（干基）,γ—亚麻酸含量为15-20g/kg干物料（干基），通过微生物发酵，谷物原料的蛋白质、维生素含量提高了，该食品原料中还富含膳食纤维和粗纤维。由于不需提取类胡萝卜素和γ—亚麻酸，直接使用该发酵产品，大幅度降低了生产成本。该食品原料可以用作糕点、面条、馒头的添加原料，营养丰富，价格便宜。
孢子悬浮液制备：将可以同时产类胡萝卜素和γ-亚麻酸的卷枝毛霉菌菌种接种于斜面培养基上培养，待长出孢子后，用0.1％的吐温80磷酸缓冲液（pH7）洗下培养基上的孢子，得到孢子悬浮液；将孢子悬浮液接入灭菌冷却的固体培养基（物料配比与发酵用固体培养基相同），接种后第2.5天，翻料，使料层疏松，生长3-4天，用0.1％的吐温80磷酸缓冲液（pH7）洗下固体培养基上的孢子，得到孢子悬浮液，此孢子悬浮液用于固体发酵接种。
斜面培养基的配方为：葡萄糖20～30g/L，蛋白胨10～15g/L，酵母粉3～5g/L，琼脂粉20g/L，pH值6～7，121℃灭菌30min。
实施例1
谷物发酵生产富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸谷物食品原料，所用谷物原料及添加份数为（含其它食品原料，如鲜红薯等）：玉米15，黄豆20，燕麦15，小麦15，小麦麸皮25，大麦15，鲜红薯6.75(不是红薯干)，大麦芽15，生产规模为100kg/d；除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-1mm的粒度，将粉碎后的谷物和麸皮混匀，加入水，物料的水分含量为50％；121℃灭菌60分钟，冷却至23℃，用悬浮孢子液接种，转入固体发酵反应器，料层厚度30mm，接入可以同时产类胡萝卜素和γ-亚麻酸的卷枝毛霉菌ATCC 90680，接种浓度为105孢子/g物料；料层用带孔塑料膜包裹，塑料膜开孔率为1.5％；接种后即开始发酵，接种后第3天，翻料一次，破碎大块物料，使料层颗粒为2-6mm、料层疏松；发酵时间为5天，发酵结束后，将物料在100℃烘干，粉碎，得到富含类胡萝卜素和多不饱和脂肪、粗纤维的谷物粉，包装，即得到食品原料，其中类胡萝卜素含量为8mg/kg（干基）,γ—亚麻酸含量为15g/kg（干基）；该食品原料可以用作糕点、面条、馒头的添加原料。接种用孢子悬浮液的制备见上述说明书内容，这里不再赘述。
实施例2
谷物发酵生产富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸谷物食品原料，所用谷物原料及添加份数为：玉米25，黄豆30，燕麦20，小麦10，小麦麸皮40，大麦20，鲜红薯6.75，大麦芽15，生产规模为300kg/d;除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-1mm的粒度，将粉碎后的谷物和麸皮混匀，加入水，物料的水分含量为60％；121℃灭菌60分钟，冷却至27℃，用孢子悬浮液接种，转入固体发酵反应器，料层厚度30mm，接入卷枝毛霉菌ATCC 90680，接种浓度为106孢子/g物料；料层用带孔塑料膜包裹，塑料膜开孔率为2.5％；接种后即开始发酵，接种后第3天，翻料一次，破碎大块物料，使料层颗粒为2-6mm、料层疏松；发酵时间为6天，发酵结束后，将物料在100℃烘干，粉碎，得到富含类胡萝卜素和多不饱和脂肪、粗纤维的谷物粉，包装，即得到食品原料，其中类胡萝卜素含量为11mg/kg（干基）,γ—亚麻酸含量为20g/kg（干基）；该食品原料可以用作糕点、面条、馒头的添加原料。
实施例3
谷物发酵生产富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸谷物食品原料，所用谷物原料及添加份数为：玉米20，黄豆25，燕麦18，小麦12，小麦麸皮30，大麦17，鲜红薯6.75，大麦芽13，生产规模为400kg/d；除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-1mm的粒度，将粉碎后的谷物和麸皮混匀，加入水，物料的水分含量为55％；121℃灭菌60分钟，冷却至25℃，用孢子悬浮液接种，接入卷枝毛霉菌ATCC 90680，接种浓度为105.5孢子/g物料；转入固体发酵反应器，料层厚度27mm，料层用带孔塑料膜包裹，塑料膜开孔率为2.0％；接种后即开始发酵，接种后第3天，翻料一次，破碎大块物料，使料层颗粒为2-6mm、料层疏松；发酵时间为5.5天，发酵结束后，将物料在100℃烘干，粉碎，得到富含类胡萝卜素和多不饱和脂肪、粗纤维的谷物粉，包装，即得到食品原料，其中类胡萝卜素含量为10mg/kg（干基）,γ—亚麻酸含量为17g/kg（干基）；该食品原料可以用作糕点、面条、馒头的添加原料。
实施例4
谷物发酵生产富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸谷物食品原料，所用谷物原料及添加份数为：玉米21，黄豆28，燕麦18，小麦11，小麦麸皮35，大麦18，鲜红薯6.75，大麦芽14，生产规模为500kg/d；除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-1mm的粒度，将粉碎后的谷物和麸皮混匀，加入水，物料的水分含量为57％；121℃灭菌60分钟，冷却至26℃，用孢子悬浮液接种，接入卷枝毛霉菌ATCC 90680，接种浓度为105-6孢子/g物料；转入固体发酵反应器，料层厚度25-30mm，料层用带孔塑料膜包裹，塑料膜开孔率为1.9％；接种后即开始发酵，接种后第3天，翻料一次，破碎大块物料，使料层颗粒为2-6mm、料层疏松；发酵时间为6天，发酵结束后，将物料在100℃烘干，粉碎，得到富含类胡萝卜素和多不饱和脂肪、粗纤维的谷物粉，包装，即得到食品原料，其中类胡萝卜素含量为10.5mg/kg（干基）,γ—亚麻酸含量为19g/kg（干基）；该食品原料可以用作糕点、面条、馒头的添加原料。
Claims (1)
1.一种发酵生产富含类胡萝卜素和γ-亚麻酸谷物食品原料的方法，其特征在于发酵所用谷物原料及添加份数为：玉米15-25，黄豆20-30，燕麦15-20，小麦10-15，小麦麸皮25-40，大麦15-20，鲜红薯6.75，大麦芽10-15；除小麦麸皮外，其它谷物均粉碎至0.1-1mm的粒度，将粉碎后的谷物与麸皮混匀，加入水，物料的水分含量为50-60％；121℃灭菌60分钟，冷却至23-27℃，接入可以同时产类胡萝卜素和γ-亚麻酸的卷枝毛霉菌ATCC 90680孢子悬浮液菌种，接种浓度为105-6孢子/g物料，转入固体发酵反应器，料层厚度25-30mm；料层用带孔塑料膜包裹，塑料膜开孔率为1.5-2.5％；接种后即开始发酵，接种后第3天，翻料一次，破碎大块物料，使料层颗粒为2-6mm、料层疏松；发酵时间为5-6天，发酵结束后，将物料在100℃烘干，粉碎，得到富含类胡萝卜素和γ—亚麻酸及粗纤维的谷物粉，包装，即得到食品原料，以干基计，其中类胡萝卜素含量为8-11mg/kg,γ—亚麻酸含量为15-20g/kg；该食品原料用作糕点、面条、馒头的添加原料。
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