CN104957512A - 一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦及其制备方法与应用 - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Medicines Containing Plant Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦及其制备方法与应用。本发明通过将清洗干净的燕麦放入水中浸泡、沥干，单独的燕麦为培养基质或在燕麦中加入天然辅料配制成培养基质；在培养基质中接种红曲霉种子，进行固态发酵，发酵至培养基为黄色或红色至暗紫红色；将固态发酵好的培养基烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。通过该方法发酵得到的红曲燕麦基本上不含淀粉，被消化吸收后人体的血糖不易上升，将大分子物质转化为易于人体吸收的小分子物质，富含小分子黄酮类、多酚类物质，也富含抗氧化物质。从而该红曲燕麦更具有营养价值和保健价值，在食品领域和/或保健领域的应用潜力大。
Description
技术领域
本发明属于食品领域，特别涉及一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦及其制备方法与应用。
背景技术
研究证明，机体在遭受各种有害刺激时，体内氧自由基和氮自由基过量生成或细胞内抗氧化防御系统受损，导致相关代谢产物过量聚集，进而对机体造成损害，即发生氧化应激。人体通过自身调节，能够耐受轻度的氧化应激，但严重的氧化应激则需要通过补充外源性抗氧化剂来应对。糖代谢功能紊乱、动脉粥样硬化、高血压、肾病变、肿瘤、帕金森症、老年痴呆等这些疾病都与机体氧化应激有关，适当增加膳食中天然抗氧化营养素的摄入水平，将有助于这些疾病的预防和治疗。
同时有研究证明，总黄酮、总酚的含量与抗氧化活性的相关性强，其中酚类物质为抗氧化活性的重要贡献者。
燕麦Oats(Avena sativa)，淀粉成分含量约为60％，富含蛋白质、核黄素、硫胺素、钙等营养成分，是十佳抗氧化食物之一。燕麦作为营养食品已得到广泛接受，合理摄取适量的燕麦可以增强人体新陈代谢，平衡脂肪代谢，提高体质。作为五谷杂粮，燕麦全球需求量超过2200万吨，因此，开发新型保健燕麦产品前景广阔，具有理论和应用价值。
目前燕麦产品主要是分为三类：一是提取燕麦功能性成分，制成添加剂，如提取燕麦β-葡聚糖的产品；二是燕麦制品，直接用燕麦制粉，或制作燕麦杂粮面包、面条之类产品；三是燕麦营养制品，如原味或添加营养物质的即食营养燕麦片等。第一类存在的主要问题是成本高，燕麦得不到充分利用；第二类仅仅是燕麦粗原料形式的转化，燕麦功能性成分没有得到提高；第三类燕麦价值有所提升，但缺乏对其功能成分进行深层开发。本发明将填补相关空白。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的去淀粉高抗氧化红曲燕麦。
本发明的再一目的在于提供所述去淀粉高抗氧化红曲燕麦的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，包括如下步骤：
(1)将清洗干净的燕麦放入水中浸泡、沥干，单独的燕麦为培养基质或在燕麦中加入天然辅料配制成培养基质；培养基质的含水量为质量百分比40～70％；
(2)在培养基质接种红曲霉种子，进行固态发酵，发酵至培养基质为黄色或红色至暗紫红色；
(3)将固态发酵好的培养基质烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。
步骤(1)中所述的天然辅料为甘油、大米粉、玉米粉、蛋白胨和酵母膏中的一种或至少两种；优选为酵母膏和甘油按质量比2～4：1配比。
步骤(1)中所述的天然辅料的添加量为相当于燕麦质量的1/100～1/10。
步骤(2)中所述的红曲霉优选为红曲霉GIM 3.592，但不限于该菌。
步骤(2)中所述的红曲霉种子是处于对数增长期的红曲霉菌，形态为红曲霉种子液或固态红曲米种子。
所述的红曲霉种子液优选通过如下步骤制备得到：将活化好的红曲霉菌接种于已灭菌的液体培养基中进行培养增殖，得到红曲霉种子液；液体培养基的配方如下：葡萄糖20g/L、酵母膏3g/L、蛋白胨10g/L、KCl 0.05g/L、FeSO4·7H2O0.01g/L和KH2PO44g/L，用水定容至1000ml。
所述的固态红曲米种子优选通过如下步骤制备得到：将活化好的红曲霉菌接种于已灭菌的米饭培养基中进行培养增殖，得到固态红曲米种子；米饭培养基的配方如下：大米加满水浸泡8-24小时，取出置于蒸床上常压至1大气压压力下蒸煮30分钟左右至熟透心，冷却，均匀加入3％(w/w，按大米质量计算)左右的白醋或陈醋。
所述的活化好的红曲霉菌优选通过如下步骤制备得到：将保存的红曲霉菌接种于斜面培养基上，于27～34℃培养；斜面培养基的配方为葡萄糖20g/L、酵母膏3g/L、蛋白胨10g/L、KCl 0.05g/L、FeSO4·7H2O0.01g/L、KH2PO44g/L、琼脂10～15g，用水定容至1000ml。
所述的培养增殖优选为逐级扩大培养。
所述的逐级扩大培养包括：使用三角瓶置于摇床上进行摇瓶培养，体积逐步放大；或是先用三角瓶置于摇床上进行摇瓶培养，接着用生物反应器进行放大培养。
所述的摇瓶培养的条件优选为：三角瓶中液体培养基的装载量相当于三角瓶容积的1/5～2/5、27～34℃、150～200rpm培养28～32h。
所述的生物反应器的条件优选为：生物反应器中液体培养基的装载量相当于生物反应器容积的50～80％，27～34℃好氧培养。
步骤(2)中所述的红曲霉种子为红曲霉种子液或固体红曲米种子时，红曲霉种子液或固体红曲米种子的接种量按质量计算，为培养基质质量的3～15％。
所述的固态发酵的条件优选为：于27～34℃、40～95％湿度下放置发酵，发酵中期翻曲补水，恒温培养期间通过补水使物料的含水量保持在40～70％(w/w)；更优选为于29～32℃、80％湿度下发酵13天，发酵4-8天后翻曲补水使物料的含水量保持在40～65％(w/w)。
步骤(3)中所述的烘干的温度优选为50～60℃。
一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦，通过上述制备方法得到。
所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦在食品领域和/或保健品领域中进行应用；其可直接食用，也可进一步加工成各类食品，如红曲营养燕麦饼、红曲营养燕麦片、红曲营养燕麦面条和红曲营养燕麦饮料等。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供的去淀粉高抗氧化红曲燕麦呈黄色或红色至暗紫红色，气味清香，呈燕麦颗粒或不规则颗粒状，红曲菌消耗燕麦配制得到的培养基质中的淀粉成分，使得发酵得到的红曲燕麦基本上不含淀粉，被消化吸收后人体的血糖不易上升，将大分子物质转化为易于人体吸收的小分子物质，富含小分子黄酮类、多酚类物质，提升燕麦产品健康功能，不仅具有辅助降低胆固醇，预防心脑血管疾病，调整血糖血脂，改善便秘等保健成分，更由于富含抗氧化物质而提高了燕麦的抗氧化功效。
(2)红曲是我国传统的发酵产品，已有上千年的使用历史，主要是由红曲霉接种大米等谷物发酵制得，是一种药食同源的天然食品添剂。但红曲类谷物中常常检测出对人畜有害的真菌毒素——桔霉素。本发明通过优化发酵培养基，减除红曲燕麦中桔霉素的含量，使符合食用安全标准。
附图说明
图1是红曲霉在不同的培养基质发酵得到的产品进行桔霉素检测得到的结果图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
1.1种子液的制备：将活化好的红曲菌GIM 3.592(Monascusanka GIM 3.592，广东省微生物菌种保藏中心)斜面种子接种于液体培养基中进行培养，接种量为(5～10)×105个细胞/mL、29～32℃、180rpm摇床培养28～32h，使种子液有成熟的孢子，得到种子液；液体种子培养基的配方如下：葡萄糖20g/L、酵母膏3g/L、蛋白胨10g/L、KCl 0.05g/L、FeSO4·7H2O0.01g/L和KH2PO44g/L，用水定容至1000ml。
1.2干燕麦米120g，洗净后，加入300ml纯净水浸泡8h。将浸泡后的燕麦经沥干，控制含水量在40～65％。将其等量分为6份。
1.3固态发酵：
①制备如下培养基质：将6份步骤1.2处理得到的燕麦米分别添加0g、0.4g、0.6g、0.8g、1.0g、1.2g酵母膏，得到培养基质A～F。
②将培养基质A～F于115℃灭菌20min后，接种步骤1.1制备得到的种子液2ml，于30℃、80％湿度下放置发酵13天，发酵中期(6d)翻曲补水20％(v/w)；恒温培养期间通过补水使物料的含水量保持在40～65％(w/w)。
1.4接着50℃烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。
1.5将步骤1.4干燥后的去淀粉高抗氧化红曲燕麦用粉碎磨粉碎至全部通过40目筛，进行如下检测：
桔霉素的检测：取2.0g样品于100ml离心管中，加入50ml70％乙醇，超声提取10min，10000r/min离心5min，取上清液经微孔有机膜过滤后进行HPLC分析。具体分析条件为：荧光检测器的高效液相色谱系统，检测波长-激发波长331nm，发射波长500nm，柱温30℃，C18色谱柱。所用的流动相为：A—水：36％醋酸＝100：10(V：V)，B—乙腈：36％醋酸＝100：10(V：V)，流速为1.0ml/min，进样量20μL。检测条件：梯度洗脱—0min，80％A+20％B，28min，50％A+50％B，30min，15％A+85％B，50min，15％A+85％B(均为体积比)。
1.6步骤1.5的检测结果如图1和表1所示。
由图1和表1可知，通过添加酵母膏优化培养基，能较好的抑制桔霉素的形成，有效降低红曲燕麦中桔霉素的含量，使符合食用安全标准。
表1不同培养基质得到红曲燕麦的桔霉素含量
| A | B | C | D | E | F | |
| 桔霉素含量(mg/kg) | 4.061 | 0.159 | 0.006 | 0.125 | 3.400 | 2.812 |
实施例2
2.1种子液的制备：同实施例1步骤1.1。
2.2干燕麦米20g，洗净后，加入50ml纯净水浸泡8h。将浸泡后的燕麦经沥干，控制含水量在40～65％。
2.3固态发酵：
①制备如下培养基质：步骤2.2处理得到的燕麦米添加0.4g酵母膏和0.2g甘油为培养基质。
②将培养基质于115℃灭菌20min后，接种步骤2.1制备得到的种子液2ml，于30℃、80％湿度下放置发酵13天，发酵中期(6d)翻曲补水20％(v/w)；恒温培养期间通过补水使物料的含水量保持在40～65％(w/w)。
2.4接着50℃烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。该红曲燕麦呈红色，气味有中草药味的清香。
2.5将步骤2.4干燥后的去淀粉高抗氧化红曲燕麦用粉碎磨粉碎至全部通过40目筛，进行检测：
①淀粉的检测：取样品2.0g置于漏斗中，用50ml乙醚分5次洗涤，再用约100ml乙醇洗涤，将残留物移入250ml烧杯内，并用50ml水洗涤纸及漏斗，洗液并入烧杯内。将烧杯沸水浴加热15min，放置冷却后，加20mlα-淀粉酶溶液0.05g/L，60℃恒温水浴1h，取酶解液加碘溶液至不显蓝色为止。将此溶液加热至沸，冷却后移入250ml容量瓶中并加水定容，混匀，过滤。取50ml滤液于250ml锥形瓶中，加5ml 6mol/L盐酸，装上回流冷凝管，在沸水浴中回流1h，冷却后加2滴甲基红指示液，用氢氧化钠溶液中和至中性，将溶液转入100ml容量瓶中，加水定容。将该试样按还原糖直接滴定法测定还原糖含量。
②黄酮的检测：称取0.5g样品，70％乙醇(w/w)20ml，提取温度55℃，提取90min。取样液1ml，加入1％AlCl3 1ml，用75％乙醇(w/w)稀释至10ml，摇匀，放置15min，于413nm处测吸光值。
③总酚的检测：称取0.5g样品，60％乙醇(w/w)20ml，提取温度40℃，提取1h。取样液1ml，加入0.3ml福林酚试剂，混匀，再加入1.5ml饱和Na2CO3，加水定容至10ml，充分振荡，静置20min。以试剂空白作参比，测760nm波长处的吸光值。
④莫纳可林K的检测：准确称取样品0.5g，于50ml容量瓶中，加入75％乙醇定容，室温下超声1h。以3500r/min转速离心10min，取上清液过有机微孔滤膜，滤液经HPLC分析。具体分析条件为：紫外检测器的高效液相色谱系统，检测波长232nm，柱温30℃，C18色谱柱。所用的流动相为：A-pH2.5超纯水(磷酸调pH)，B-乙腈，流速为1.0ml/min，进样量10μL。检测条件：45％pH2.5超纯水，55％乙腈。分析时间为50min。
⑤色素的检测：称取0.5g样品置于带刻度的25mL具磨口塞试管中，加入用盐酸调pH＝2的70％乙醇(w/w)至25mL，摇匀后放入60℃水浴1h，取出冷却后用同等浓度的pH＝2的乙醇溶液将滤液稀释适当倍数，用紫外可见分光光度计在波长410nm下测定其OD410值，此值乘以稀释倍数即为黄色素色价，单位为U/g；在510nm波长下测得OD510乘以稀释倍数即为红色素色价，单位为U/g。
⑥总抗氧化能力的测定(FRAP值测定)：FRAP法是基于氧化还原反应，在酸性pH值下，Fe3+与TPTZ形成复合物(Fe3+-TPTZ)，在还原物质的作用下，复合物被还原为二价铁而呈明显的蓝色，在593nm达最大吸收，其吸光度的变化与还原物质的含量呈比例关系，可以作为测定物质总抗氧化能力的一种方法。具体方法如下：
精密称取样品0.5g，置50mL的三角瓶中，分别加入70％的乙醇(20、15、15mL)，超声细胞破碎提取3次，每次3min(每次辐射时间10s，超声功率400Hz，间隙10s，工作18次)，合并3次的超声提取液，用70％乙醇定容置50mL的容量瓶中，备用。取各供试品溶液，适当稀释后移液器取100μL，加入FRAP工作液3mL，混匀反应20min，于593nm处读取吸光度。样品的抗氧化能力以FRAP值表示：1FRAP单位＝1mmol/LFeSO4，即样品的抗氧化能力相当于FeSO4的mmol/L数。
⑦桔霉素的检测：检测方法同实施例1中步骤1.5，检测结果如表2所示。
实施例3：
3.1种子液的制备：同实施例1步骤1.1。
3.2干燕麦米20g，洗净后，加入50ml纯净水浸泡8h。将浸泡后的燕麦经沥干，控制含水量在40～65％。
3.3固态发酵：
①制备如下培养基质：步骤3.2处理得到的燕麦米添加0.6g酵母膏和0.2g甘油为培养基质。
②将培养基质于115℃灭菌20min后，接种步骤3.1制备得到的种子液2ml，于30℃、80％湿度下放置发酵13天，发酵中期(6d)翻曲补水20％(v/w)；恒温培养期间通过补水使物料的含水量保持在40～65％(w/w)。
3.4接着50℃烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。该红曲燕麦呈深红色，气味有中草药味的清香。
3.5将步骤3.4干燥后的去淀粉高抗氧化红曲燕麦用粉碎磨粉碎至全部通过40目筛，进行检测：
检测方法同实施例2中步骤2.5，检测结果如表2所示。
实施例4：
3.1种子液的制备：同实施例1步骤1.1。
3.2干燕麦米20g，洗净后，加入50ml纯净水浸泡8h。将浸泡后的燕麦经沥干，控制含水量在40～65％。
3.3固态发酵：
①制备如下培养基质：步骤3.2处理得到的燕麦米添加0.8g酵母膏和0.2g甘油为培养基质。
②将培养基质于115℃灭菌20min后，接种步骤3.1制备得到的种子液2ml，于30℃、80％湿度下放置发酵13天，发酵中期(6d)翻曲补水20％(v/w)；恒温培养期间通过补水使物料的含水量保持在40～65％(w/w)。
3.4接着50℃烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。该红曲燕麦呈深红色，气味有中草药味的清香。
3.5将步骤3.4干燥后的去淀粉高抗氧化红曲燕麦用粉碎磨粉碎至全部通过40目筛，进行检测：
检测方法同实施例2中步骤2.5，检测结果如表2所示。
表2天然燕麦与实施例2～4制备得到的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的成分比较
由表2可知，发酵制备后燕麦中60％的淀粉被消耗转化为红曲菌丝体及功能代谢物，在所测的莫纳可林K、色素(黄色素、红色素)、黄酮和总酚的含量增加。该去淀粉高抗氧化红曲燕麦被消化吸收后人体的血糖不易上升，同时，发酵也大大提高了燕麦中的总酚和黄酮物质的含量，增添功能红曲降脂成分——莫纳可林K，含量均大于0.4％，达到功能红曲的标准(QB/T2847-2007)；增加了燕麦的抗氧化性功效和营养功效，同时，通过优化培养基添加酵母膏减少了桔霉素的含量，使得红曲燕麦符合食用安全标准(《红曲类产品中桔霉素的测定GB/T5009.222-2008》中规定的固态红曲类样品桔霉素的定量限为1mg/kg)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将清洗干净的燕麦放入水中浸泡、沥干，单独的燕麦为培养基质或在燕麦中加入天然辅料配制成培养基质；培养基质的含水量为质量百分比40～70％；
(2)在培养基质中接种红曲霉种子，进行固态发酵，发酵至培养基为黄色或红色至暗紫红色；
(3)将固态发酵好的培养基烘干，得到去淀粉高抗氧化红曲燕麦。
2.根据权利要求1所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的天然辅料为甘油、大米粉、玉米粉、蛋白胨和酵母膏中的一种或至少两种。
3.根据权利要求2所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：所述的天然辅料为酵母膏和甘油按质量比2～4：1配比。
4.根据权利要求1所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的天然辅料的添加量为相当于燕麦质量的1/100～1/10；
步骤(2)中所述的红曲霉种子为红曲霉种子液时，红曲霉种子液的接种量按质量计算，为培养基质质量的3～15％；
步骤(2)中所述的固态发酵的条件为：于27～34℃、40～95％湿度下放置发酵，发酵中期翻曲补水，恒温培养期间通过补水使物料的含水量保持在质量百分比40～70％；
步骤(3)中所述的烘干的温度为50～60℃。
5.根据权利要求1所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的红曲霉为红曲霉GIM 3.592。
6.根据权利要求1所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的红曲霉种子液是处于对数增长期的红曲霉菌。
7.根据权利要求6所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：所述处于对数增长期的红曲霉菌通过如下步骤制备得到：将活化好的红曲霉菌接种于已灭菌的液体培养基中进行培养增殖，得到红曲霉种子液；液体培养基的配方如下：葡萄糖20g/L、酵母膏3g/L、蛋白胨10g/L、KCl 0.05g/L、FeSO4·7H2O0.01g/L和KH2PO44g/L，用水定容至1000ml。
8.根据权利要求7所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦的制备方法，其特征在于：所述的活化好的红曲霉菌通过如下步骤制备得到：将保存的红曲霉菌接种于斜面培养基上，于27～34℃培养；斜面培养基的配方为葡萄糖20g/L、酵母膏3g/L、蛋白胨10g/L、KCl 0.05g/L、FeSO4·7H2O0.01g/L、KH2PO44g/L、琼脂10～15g，用水定容至1000ml；
所述的培养增殖为逐级扩大培养。
9.一种去淀粉高抗氧化红曲燕麦，其特征在于：通过权利要求1～8任一项所述的制备方法得到。
10.权利要求9所述的去淀粉高抗氧化红曲燕麦在食品领域和/或保健品领域中进行应用。
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