CN104431744A - 一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，包括以下步骤：(1)碎米的液化：将碎米加水煮沸使碎米中的淀粉充分糊化，后加入耐高温α-淀粉酶液化；(2)米糠的液化：将步骤(1)制备的碎米液化液加入到脱脂米糠中，并均匀喷洒耐高温α-淀粉酶，于沸水上蒸进行灭菌，冷却；(3)半固态发酵：往灭菌冷却后的脱脂米糠中接种酵母菌和乳酸菌在半固态条件下进行发酵，酵母菌为酿酒酵母，乳酸菌为明串珠菌和嗜酸乳杆菌。本发明通过微生物半固态发酵米糠，采用酵母菌和乳酸菌复合发酵利用米糠中的糖及蛋白，从而使与米糠中糖和蛋白质相结合的酚类物质被释放出来，从而提高了米糠中可溶性酚类物质的含量，提高米糠的利用率及其附加值。
Description
技术领域
本发明涉及一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
米糠(rice bran)是稻米加工的副产物，主要由种皮、珠心层、糊粉层及胚组成。米糠约占糙米重量的10％，富含蛋白质、脂肪、矿物质及维生素等营养成分，还富含酚类物质等植物活性成分，是一种“天赐营养源”。我国每年生产约1800万吨的米糠，对米糠资源的综合利用越来越受到重视。已有大量研究报道了米糠中蛋白质及油脂的提取，然而却忽视了对米糠中酚类物质的利用。
现代流行病学调查表明，长期食用全谷物膳食可显著降低心血管疾病、糖尿病以及癌症等慢性疾病的发病率，究其原因可部分归因于全谷物中特有的植物酚类物质及其抗氧化活性。米糠中含有游离酚和大量的不溶性结合酚，结合酚以糖苷键或酯键与细胞壁上的大分子结合在一起，溶解性差，不能用传统的水提法提取出来，难以被利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，解决米糠中酚类物质利用率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，包括以下步骤：
(1)碎米的液化：将碎米加水煮沸使碎米中的淀粉充分糊化，后加入耐高温α-淀粉酶液化，将碎米中的淀粉转化成可发酵性糖，为酵母菌和乳酸菌的生长提供必须的碳源，碎米是大米加工副产物，常用作饲料或废弃物，本方法也是对碎米的综合利用；
(2)米糠的液化：将步骤(1)制备的碎米液化液加入到脱脂米糠中，并均匀喷洒耐高温α-淀粉酶，于沸水上蒸进行灭菌，冷却；在半固态条件下将米糠中的淀粉转化成可发酵性糖，便于酵母菌和乳酸菌发酵利用，同时调节米糠的水分含量，为酵母菌、乳酸菌的生长提供适宜的环境，此法不同于传统的米糠液化需在液态条件(溶液中)下进行，既简化了操作，又节约了用水量；
(3)半固态发酵：往灭菌冷却后的脱脂米糠中接种酵母菌和乳酸菌在半固态条件下进行发酵，酵母菌为酿酒酵母，乳酸菌为明串珠菌和嗜酸乳杆菌。酵母菌是兼性菌，乳酸菌是厌氧菌，并非所有的酵母菌和乳酸菌发酵米糠都能达到释放酚类物质的效果，因此需要筛选合适的菌种进行米糠的半固态发酵，达到本发明的目的。在发酵过程中未直接添加葡萄糖、蔗糖等碳源的条件下，上述复合菌发挥协同作用，才能够充分利用米糠中的可发酵性糖和蛋白质等营养物质生长，此外，由于米糠中存在大量不溶性的酚类物质，主要是与细胞壁上的多糖、蛋白质等结合在一起，这样，采用微生物半固态发酵对米糠中的淀粉、糖、蛋白等加以利用，进而释放出米糠中的结合酚。
进一步地，所述步骤(1)中具体处理步骤为：碎米加水煮沸糊化1～3min，碎米与水的质量比为1:3至1:4；酶解的条件为：耐高温α-淀粉酶的添加量为碎米重量的0.2～0.5％，pH 6.0～7.0，温度90～100℃，时间5～15min。
进一步地，所述步骤(2)中，碎米与脱脂米糠的质量比为1:4至1:5；喷洒耐高温α-淀粉酶的量为脱脂米糠重量的2％～6％；沸水上蒸20～30min，使米糠与米糠中水分含量的质量比为1:0.9至1:1.6；
进一步地，所述步骤(3)中，将酿酒酵母接种到500mL灭菌处理后的马铃薯培养基中扩大培养，明串珠菌和嗜酸乳杆菌分别接种到500mL灭菌处理后的MRS肉汤培养基中扩大培养，培养条件均为温度30℃，时间40h～48h，活菌数达8 lg CFU/ml以上时，即作为种子发酵液，然后，用制得的种子发酵液对灭菌处理后的脱脂米糠进行接种发酵，其中，接种量按脱脂米糠质量计，酿酒酵母4～8％，明串珠菌0.5～1％，嗜酸乳杆菌0.5～1％，且酵母菌、明串珠菌和嗜酸乳杆菌的接种比例为8:1:1，发酵温度28～35℃，发酵时间3～5d。
本发明的有益效果为：本发明通过微生物半固态发酵米糠，采用酵母菌和乳酸菌复合发酵利用米糠中的糖及蛋白，从而使与米糠中糖和蛋白质相结合的酚类物质被释放出来，从而提高了米糠中可溶性酚类物质的含量，提高米糠的利用率及其附加值；与未发酵的米糠相比，发酵米糠中的可溶性酚类物质含量提高了1倍以上。另外，本发明是对大米加工副产物米糠及碎米的综合利用，并且无“三废”排放，对促进大米加工产业的健康持续发展具有重要意义。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明进行进一步描述。
实施例1
一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，包括以下步骤：
(1)往500g碎米中加1.5kg水煮沸3min，使碎米中的淀粉充分糊化，后加入耐高温α-淀粉酶液化，酶添加量0.3％(以碎米质量计)，pH6.5，酶解温度95℃，酶解时间10min；
(2)将步骤(1)中的碎米酶解液加入到2kg脱脂米糠中，并喷洒耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶添加量3％(以脱脂米糠质量计)，于沸水上蒸20min，使米糠与米糠中水分含量的质量比为1:0.9，后冷却；
(3)将酿酒酵母接种到500mL灭菌处理后的马铃薯培养基中扩大培养，明串珠菌和嗜酸乳杆菌分别接种到500mL灭菌处理后的MRS肉汤培养基中扩大培养，培养条件均为温度30℃，时间40h，活菌数达8 lg CFU/ml时，即作为种子发酵液，再接种到步骤(3)的米糠中进行发酵，得到发酵米糠。发酵条件是：酿酒酵母接种量8％，明串珠菌接种量1％，嗜酸乳杆菌接种量1％，发酵温度28℃，发酵时间5d；接种量按脱脂米糠质量计。
(4)分别采用福林酚法及亚硝酸钠-氯化铝-氢氧化钠显色法分析发酵米糠总酚及总黄酮含量。通过测定本实施例发酵米糠中可溶性总酚与总黄酮含量分别为98mg没食子酸当量/100g米糠，48mg儿茶素当量/100g米糠。
同样方法测定未添加微生物发酵的脱脂米糠，即往同样质量的脱脂米糠中添加碎米液化液，并喷洒耐高温α-淀粉酶，再在沸水上蒸20min，在不添加酿酒酵母、明串珠菌及嗜热乳杆菌的条件下发酵相同的时间，测得米糠总酚与总黄酮含量分别为42mg没食子酸当量/100g米糠，24mg儿茶素当量/100g米糠。
上述所用的酿酒酵母、明串珠菌及嗜酸乳杆菌均购自广东省微生物研究所菌种保藏中心。
实施例2
一种酶法结合乳酸发酵制备米糠饮料的方法，包括以下步骤：
一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，包括以下步骤：
(1)往1kg碎米中加4kg水煮沸2min，使碎米中的淀粉充分糊化，后加入耐高温α-淀粉酶液化，酶添加量0.4％(以碎米质量计)，pH6.5，酶解温度92℃，酶解时间15min；
(2)将步骤(1)中的碎米酶解液加入到5kg脱脂米糠中，并喷洒耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶添加量4％(以米糠质量计)，于沸水上蒸25min，使米糠与米糠中水分含量的质量比为1:1.2，后冷却；
(3)将酿酒酵母接种到500mL灭菌处理后的马铃薯培养基中扩大培养，明串珠菌和嗜酸乳杆菌分别接种到500mL灭菌处理后的MRS肉汤培养基中扩大培养，培养条件均为温度30℃，时间45h，活菌数达8 lg CFU/ml时，即作为种子发酵液，再接种到步骤(3)的米糠中进行发酵，得到发酵米糠。发酵条件是：酿酒酵母接种量6％，明串珠菌接种量0.75％，嗜酸乳杆菌接种量0.75％，发酵温度30℃，发酵时间4d；接种量按脱脂米糠质量计。
(4)分别采用福林酚法及亚硝酸钠-氯化铝-氢氧化钠显色法分析发酵米糠总酚及总黄酮含量。通过测定本实施例发酵米糠中可溶性总酚与总黄酮含量分别为90mg没食子酸当量/100g米糠，39mg儿茶素当量/100g米糠。
同样方法测定未添加微生物发酵的脱脂米糠，即往同样质量的脱脂米糠中添加碎米液化液，并喷洒耐高温α-淀粉酶，再在沸水上蒸25min，在不添加酿酒酵母、明串珠菌及嗜热乳杆菌的条件下发酵相同的时间，测得米糠总酚与总黄酮含量分别为38mg没食子酸当量/100g米糠，22mg儿茶素当量/100g米糠。
所用的酿酒酵母、明串珠菌及嗜酸乳杆菌均购自广东省微生物研究所菌种保藏中心。
实施例3
一种酶法结合乳酸发酵制备米糠饮料的方法，包括以下步骤：
(1)往1kg碎米中加4kg水煮沸2min，使碎米中的淀粉充分糊化，后加入耐高温α-淀粉酶液化，酶添加量0.5％(以碎米质量计)，pH6.8，酶解温度100℃，酶解时间15min；
(2)将步骤(1)中的碎米酶解液加入到4kg脱脂米糠中，并喷洒耐高温α-淀粉酶，耐高温α-淀粉酶添加量6％(以米糠质量计)，于沸水上蒸30min，使米糠与米糠中水分含量的质量比为1:1.6，后冷却；
(3)将酿酒酵母接种到500mL灭菌处理后的马铃薯培养基中扩大培养，明串珠菌和嗜酸乳杆菌分别接种到500mL灭菌处理后的MRS肉汤培养基中扩大培养，培养条件均为温度30℃，时间40h，活菌数达8 lg CFU/ml时，即作为种子发酵液，再接种到步骤(3)的米糠中进行发酵，得到发酵米糠。发酵条件是：酿酒酵母接种量4％，明串珠菌接种量0.5％，嗜酸乳杆菌接种量0.5％，发酵温度32℃，发酵时间4d；接种量按脱脂米糠质量计。
(4)分别采用福林酚法及亚硝酸钠-氯化铝-氢氧化钠显色法分析发酵米糠总酚及总黄酮含量。通过测定本实施例发酵米糠中可溶性总酚与总黄酮含量分别为85mg没食子酸当量/100g米糠，37mg儿茶素当量/100g米糠。
同样方法测定未添加微生物发酵的脱脂米糠，即往同样质量的脱脂米糠中添加碎米液化液，并喷洒耐高温α-淀粉酶，再在沸水上蒸30min，在不添加酿酒酵母、明串珠菌及嗜热乳杆菌的条件下发酵相同的时间，测得米糠总酚与总黄酮含量分别为36mg没食子酸当量/100g米糠，20mg儿茶素当量/100g米糠。
所用的酿酒酵母、明串珠菌及嗜酸乳杆菌均购自广东省微生物研究所菌种保藏中心。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，包括以下步骤：
(1)碎米的液化：将碎米加水煮沸使碎米中的淀粉充分糊化，后加入耐高温α-淀粉酶液化；
(2)米糠的液化：将步骤(1)制备的碎米液化液加入到脱脂米糠中，并均匀喷洒耐高温α-淀粉酶，于沸水上蒸进行灭菌，冷却；
(3)半固态发酵：往灭菌冷却后的脱脂米糠中接种酵母菌和乳酸菌在半固态条件下进行发酵，酵母菌为酿酒酵母，乳酸菌为明串珠菌和嗜酸乳杆菌。
2.根据权利要求1所述的一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，其特征在于所述步骤(1)中具体处理步骤为：碎米加水煮沸糊化1～3min，碎米与水的质量比为1:3至1:4；酶解的条件为：耐高温α-淀粉酶的添加量为碎米重量的0.2～0.5％，pH 6.0～7.0，温度90～100℃，时间5～15min。
3.根据权利要求1所述的一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，其特征在于所述步骤(2)中，碎米与脱脂米糠的质量比为1:4至1:5；喷洒耐高温α-淀粉酶的量为脱脂米糠重量的2％～6％；沸水上蒸20～30min，使米糠与米糠中水分含量的质量比为1:0.9至1:1.6。
4.根据权利要求1所述的一种释放米糠酚类物质的半固态发酵方法，其特征在于所述步骤(3)中，将酿酒酵母接种到500mL灭菌处理后的马铃薯培养基中扩大培养，明串珠菌和嗜酸乳杆菌分别接种到500mL灭菌处理后的MRS肉汤培养基中扩大培养，培养条件均为温度30℃，培养时间40h～48h，活菌数达8lg CFU/ml以上时，即作为种子发酵液，然后，用制得的种子发酵液对灭菌处理后的脱脂米糠进行接种发酵，其中，接种量按脱脂米糠质量计，酵母菌4～8％，明串珠菌0.5～1％，嗜酸乳杆菌0.5～1％，且酵母菌、明串珠菌和嗜酸乳杆菌的接种比例为8:1:1，发酵温度28～35℃，发酵时间3～5d。
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