CN108283244A - 一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法 - Google Patents

一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种固态发酵的方法，具体涉及一种固态发酵麦麸的方法。为了提高麦麸的食用和药用价值，本发明一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，包括下述步骤：1)制备斜面培养基并接种菌种；2)制备液体菌种；3)麦麸固态发酵。本发明所述方法使得麦麸中可溶性膳食纤维由3.54％增加至10.96％；蛋白质含量由16.40％增加至20.51％；植酸含量由26.3mg/g下降至8mg/g；总酚含量由1.81mg GAE/g达到2.95mg GAE/g；虫草酸含量达到260mg；虫草多糖含量由9.65mg达到17.57mg。除此之外，抗氧化能力也得到显著提高。本发明提供的蛹虫草固态发酵麦麸的方法使蛹虫草药效与麦麸的营养有机结合起来，显著提高了麦麸的食药用价值，并使得蛹虫草的药用成分能安全、方便地利用。

Description

一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
技术领域
本发明涉及一种固态发酵的方法，具体涉及一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法。
背景技术
麦麸作为小麦加工的副产物，富含淀粉、纤维素、蛋白质、酚类物质以及多种矿物质和多种微量元素。我国是小麦生产大国，故麦麸来源广泛、储量充足、价格低廉，但由于麦麸口感粗糙，可直接利用的营养成分较少，目前绝大部分的麦麸用于饲料加工、酿酒、酿醋。近年来，随着研究的深入，各种麦麸的生物利用价值逐渐被认知，从麦麸中提取各种营养物质，或利用麦麸进行发酵逐渐成为研究的热点。
目前常用的提取麦麸中功能成分的方法主要有化学法、物理法、酶法。其中化学法的功能物质提取率高，但对功能成分的品质有影响，化学试剂的使用污染环境，而且功能成分中化学试剂残留大，对后续产品加工有影响。物理法提取过程一般采用挤压和温度变化，其操作简单，但是功能成分的提取率小。酶法作用底物专一性强，因其提取率高，对功能成分损伤小，逐渐成为行业发展趋势和研究热点。张帆等人以麦麸为底物进行固态发酵和商品酶作用制备低聚木糖，研究表明固态发酵后低聚木糖含量为149.3mg/g，木聚糖降解率为66.21％；商品酶法中制备低聚木糖含量为107.38mg/g，木聚糖降解率为66.97％。由此看出微生物固态发酵麦麸制备低聚木糖具有可行性(张帆等.两种酶法制备麦麸低聚木糖的比较.陕西科技大学学报(自然科学版)，2013，(4):105-109)。目前，微生物固态发酵麦麸，常用菌为细菌(枯草芽孢杆菌、乳酸菌)，真菌(霉菌、药用真菌)以及混菌发酵。
蛹虫草(Cordyceps militaries)又名北冬虫夏草、北虫草，是名贵的食用兼药用大型真菌，其中富含虫草素、虫草多糖、氨基酸、虫草酸、维生素等多种具有药理作用和生物活性的成分，这些有效成分不仅增强人体的免疫力，还具有防癌抗癌等功效。
蛹虫草固态发酵多用粮食作为发酵基质，其可以大幅度提高粮食的经济价值。目前国内对蛹虫草固态发酵的研究相对较多，大部分研究停留在生产子实体上,我国对蛹虫草栽培产子实体的技术纯熟，已经用于现代化工业生产中。但这种子实体生产周期长，又受到气候条件等诸多因素的制约，特别是生产过程中菌种频繁退化,使得人工蛹虫草价格也很昂贵。国内一些学者试图将蛹虫草的研究方向集中于固态发酵，不让其长子实体，获得蛹虫草菌质，这不仅缩短发酵时间、降低成本，而且其丰富的菌丝量保证了蛹虫草特有的价值，国外对蛹虫草以农副产品为发酵基质的固态发酵研究报道很少。
温鲁等人用大米为主要培养料，接种蛹虫草菌进行固体培养，采用高效液相色谱法对培养物的虫草素和腺苷含量进行检测，力求提高培养物中以虫草素和腺苷为代表的核苷类活性成分的含量(温鲁等.液体培养蛹虫草虫草素和腺苷代谢量.微生物学通报,2005，(3):91-94)。王永显等人利用响应面法优化北冬虫夏草发酵米固态发酵条件。北冬虫夏草发酵米是利用固态发酵技术获得含有北冬虫夏草菌丝体的大米，颜色橘红，外形完全与普通大米相同，通过固态发酵，将北虫草的药效与大米的营养有机结合起来，使人们在食用大米的同时可以安全、方便地吸收蛹虫草的营养。对机械化大规模生产提供深远影响(王永显等.利用响应面法优化北冬虫夏草发酵米固态发酵条件.食品科学，2013，(19):265-269)。
中国专利CN102948612A提供了一种饲料固态发酵方法，用白腐真菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌制备成混合菌，按0.5:1:1:2的比例对麦麸进行固态发酵，使得蛋白含量有了很大提高。
发明内容
本发明的主要目的是实现麦麸各种功能性成分的综合利用，提高麦麸的食药用价值。
本发明是通过以下方式实现上述发明目的的：
一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其包括如下步骤：
(1)制备PDA斜面培养基并接种蛹虫草菌种；
(2)液体菌种的制备取斜面菌种两环接种于500mL三角瓶中，于摇床中黑暗培养，设置温度25℃，转速100r/min，待形成均匀的米粒大小的菌球时结束培养；
(3)调整麦麸水分含量，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，装于菌袋中，两端用菌盖扎口，设置培养温度，结束发酵时，测定菌质中的虫草素及各营养成分含量，并测定抗氧化能力。
其中，步骤(1)中制备PDA斜面培养基的具体操作为：称取去皮后的马铃薯200g加入1L水中，加热至沸腾并维持15min，过滤后取滤液补足1L，向其中加入葡萄糖20g，硫酸镁1g，磷酸二氢钾3g，5片维生素B1，琼脂20g，121℃灭菌20min。于37℃培养24h。
为取得最佳发酵效果，对上述蛹虫草发酵过程中的关键影响因素进行优化，其中，步骤(3)中菌袋长为33cm，扎口位置为菌袋两端5cm处，装料量为300g/袋；麦麸水分含量优选为45％-65％，最优为55％；麦麸接种量优选为8％-16％，最优为12％；培养温度为22-30℃，最优为26℃；发酵时间优选为3-20h，最优为12h。
一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，包括如下步骤：
(1)制备斜面培养基并接种菌种称取去皮后的马铃薯200g加入1L水中，加热至沸腾并维持15min，过滤后取滤液补充水分，滤液中加入葡萄糖20g，硫酸镁1g，磷酸二氢钾3g，5片VB1，琼脂20g，121℃灭菌20min，于37℃培养24h，将蛹虫草菌种种于无杂菌生长的培养基；
(2)液体菌种的制备取斜面菌种两环接种于500mL三角瓶中(装液量150mL)，于摇床中避光培养，设置温度25℃，转速100r/min，待形成均匀的米粒大小的菌球时结束培养；
(3)将麦麸水分含量调整至55％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量12％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋，设置培养温度为26℃，培养12天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
本发明与现有技术相比取得了如下预料不到的技术效果：
1)本发明中麦麸来源广泛、储量充足、价格低廉，蛹虫草发酵麦麸的方法是一种经济可行的固态发酵方法，实现了麦麸各种功能性成分的综合利用，提高了麦麸的食药用价值，并且增强了抗氧化活力，为富含虫草素、虫草酸和虫草多糖的菌质粉大规模生产及应用提供参考。
2)本发明中蛹虫草发酵麦麸的方法无需大型设备，无需严格控制生产条件，对操作环境要求低，流程简单易学，适合大范围推广使用，便于小规模生产。本发明用蛹虫草固态发酵麦麸，使蛹虫草药效与麦麸的营养有机结合起来，使麦麸营养成分得到充分吸收的同时可以安全、方便地利用蛹虫草的药用成分。
附图说明
图1为蛹虫草发酵过程中可溶性膳食纤维含量变化。
图2为蛹虫草发酵过程中蛋白质含量变化。
图3为蛹虫草发酵过程中植酸含量变化。
图4为蛹虫草发酵过程中总酚含量变化。
图5为蛹虫草发酵过程中虫草酸含量变化。
图6为蛹虫草发酵过程中虫草多糖含量变化。
图7为蛹虫草发酵过程DPPH·自由基清除率变化。
图8为蛹虫草发酵过程中ABTS+·自由基清除率变化。
图9为蛹虫草发酵过程中还原力变化。
具体实施例
为了使本领域技术人员充分了解本发明，以下通过具体的实施例进一步说明本发明，但本领域技术人员应该知晓，本发明实施例并不以任何方式限制本发明。
实施例1一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其包括如下方法：
1.制备斜面培养基并接种菌种称取去皮后的马铃薯200g加入1L水中，加热至沸腾并维持15min，过滤后取滤液补充水分。滤液中加入葡萄糖20g，硫酸镁1g，磷酸二氢钾3g，5片VB1，琼脂20g，121℃灭菌20min。于37℃培养24h，将蛹虫草菌种种于无杂菌生长的培养基。
2.液体菌种的制备取斜面菌种两环接种于500mL三角瓶中(装液量150mL)，于摇床中黑暗培养，设置温度25℃，转速100r/min，待形成均匀的米粒大小的菌球时结束培养。
3.将麦麸水分含量调整至55％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量12％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为27℃，培养12天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例2一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
实施例2中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤(3)，具体如下：
将麦麸水分含量调整至53％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量11％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为25℃，培养11天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例3一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
实施例2中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：
将麦麸水分含量调整至45％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量16％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为22℃，培养20天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例4一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
实施例4中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：将麦麸水分含量调整至65％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量8％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为30℃，培养3天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例5一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
实施例5中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：将麦麸水分含量调整至45％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量8％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为22℃，培养3天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例6一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法
具体实施例6中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：将麦麸水分含量调整至65％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量16％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为30℃，培养20天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例7
具体实施例7中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：将麦麸水分含量调整至53％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量12％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为27℃，培养12天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
实施例8
具体实施例8中步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：将麦麸水分含量调整至53％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量14％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为26℃，培养13天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
本发明中固态发酵效果考察
为考察本发明固态发酵效果，对各实施例发酵前后主要营养物质含量及抗氧化能力进行测定，其中实施例1对麦麸成分改变最大，抗氧化能力提高最显著；实施例5对麦麸成分改变相对较小，抗氧化能力提高相对较小。具体结果如下：
1.主要营养物质含量变化
表1发酵前后主要营养成分的变化
2.实施例1抗氧化能力的变化
(1)菌质发酵过程DPPH·自由基清除率变化
蛹虫草固态发酵麦麸过程中，DPPH·自由基清除率在发酵前5d急剧增强，从第5d后清除率相对平稳，与未发酵麦麸相比，DPPH·自由基清除率提高了55％左右。
(2)菌质发酵过程ABTS+·自由基清除率变化
发酵第4d后ABTS+·自由基清除率显著提高，由原来的20％提高到60％左右，发酵后期ABTS+·自由基清除率缓慢增多，发酵第12dABTS+·自由基清除率达到70％左右，与未发酵麦麸相比，ABTS+·自由基清除率提高了50％。
(3)菌质蛹虫草发酵过程中Fe3+还原力变化
随着发酵时间的延长，麦麸中产生的活性物质越多，还原力越来越强，抗氧化能力越强。
对比实施例1
步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：
将麦麸水分含量调整至40％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量7％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为21℃，培养2天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
对比实施例2
步骤(1)和(2)同具体实施例1，不同在于步骤3，具体如下：将麦麸水分含量调整至70％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量17％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖(无菌透气膜直径5cm)扎口，装料量为300g/袋。设置培养温度为31℃，培养21天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
对比实施例3
用中国专利CN102948612A中白腐真菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌制备成的混合菌代替本发明中的蛹虫草，按本发明的方法优化发酵条件，测定最佳发酵条件下主要营养物质含量及抗氧化能力。
对比实施例与实施例结果比较
为比较对比实施例与本发明实施例对麦麸的发酵效果，对其发酵产物含量进行测定，结果如下：
表2对比实施例1及2与实施例5发酵结果比较
从表2可以看出，对比实施例1及实施例2通过改变发酵参数后，对主要成分含量的改变不如本发明提供的固态发酵方法改变大，并且通过对抗氧化能力的测定发现，其对抗氧化能力的提高亦不如本发明中提供的方法对抗氧化能力的提高显著。证明本发明实施例中的发酵条件为最佳的发酵条件。
表3对比实施例3与实施例5发酵结果比较
可溶性膳食纤维 蛋白质 植酸 总酚
实施例5 9.06％ 19.91％ 10mg/g 2.77mg GAE/g
对比实施例3 8.12％ 17.80％ 20.45mg/g 1.90mg GAE/g
从上表可以看出，对比实施例3对麦麸中主要成分含量的变化不如本发明提供的固态发酵方法对麦麸成分改变大，并且通过对抗氧化能力的测定发现，其对抗氧化能力的提高亦不如本发明中提供的方法对抗氧化能力的提高显著，证明本发明中用蛹虫草对麦麸进行固态发酵要优于用其它菌种。

Claims (10)

1.一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)制备PDA斜面培养基并接种蛹虫草菌种；
(2)液体菌种的制备：取斜面菌种两环接种于三角瓶中，于摇床中黑暗培养，设置发酵温度25℃，转速100r/min，待形成均匀的米粒大小的菌球时结束培养；
(3)调整麦麸水分含量，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌接入已调整好接种量的蛹虫草液体菌种，装于菌袋中，两端用菌盖扎口，设置培养温度，结束发酵时，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
2.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，步骤(1)中制备PDA斜面培养基的具体操作为：称取去皮后的马铃薯200g加入1L水中，加热至沸腾并维持15min，过滤后取滤液补充水分，滤液中加入葡萄糖20g，硫酸镁1g，磷酸二氢钾3g，5片VB1，琼脂20g，121℃灭菌20min。于37℃培养24h。
3.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，步骤(3)中菌袋长为33cm，扎口位置为菌袋两端5cm处，装料量为300g/袋。
4.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，步骤(3)中麦麸水分含量为45％-65％，优选为55％。
5.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，步骤(3)中麦麸接种量为8％-16％，优选为12％。
6.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，步骤(3)中培养温度为22-30℃，优选为26℃。
7.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，步骤(3)中发酵第3-20h时结束发酵，优选为发酵第12h时结束发酵。
8.如权利要求1所述的一种蛹虫草固态发酵麦麸的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)制备斜面培养基并接种菌种：称取去皮后的马铃薯200g加入1L水中，加热至沸腾并维持15min，过滤后取滤液补充水分，滤液中加入葡萄糖20g，硫酸镁1g，磷酸二氢钾3g，5片VB1，琼脂20g，121℃灭菌20min，于37℃培养24h，将蛹虫草菌种种于无杂菌生长的培养基；
(2)液体菌种的制备：取斜面菌种两环接种于500mL三角瓶中，于摇床中黑暗培养，设置温度25℃，转速100r/min，待形成均匀的米粒大小的菌球，得蛹虫草液体菌种；
(3)蛹虫草发酵麦麸：将麦麸水分含量调整至55％，121℃灭菌60min，冷却至室温，无菌操作下接入培养好的蛹虫草液体菌种，接种量12％，置于33cm菌袋中，两端5cm处用菌盖扎口，装料量为300g/袋，设置培养温度为26℃，培养12天结束发酵，测定菌质中的虫草素及各营养成分的含量，并测定抗氧化能力。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的方法得到的麦麸发酵产品。
10.权利要求9所述的产品在制备饲料或饲料添加剂中的应用。
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