CN109234168A - 一种制备功能性红曲米的培养基 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用普通大米作为单一底物并附加营养素的发酵培养基,所述培养基包括大米及以大米重量份计0.1%~3%的甘露醇、甘油或麦芽糖;0.5%~2%的麦芽提取物或棉籽蛋白粉;0.01%~0.1%的磷酸二氢钾;0.1%~2%的谷氨酸或柠檬酸铁铵。本发明方法提供的发酵所用培养基成分简单,发酵产品纯度高,避免了复合基质发酵产品杂质多、口感不适及潜在的安全性问题。既优化了发酵培养基组成、降低了发酵成本,又有效提升了红曲米中的Monacolin K含量。
Description
技术领域
本发明属于微生物固体发酵技术领域,尤其涉及一种功能性红曲米的培养基及功能性红曲米的制备方法。
背景技术
红曲是指将红曲菌接种于适宜的发酵基质后经培养所得的发酵物,属于我国传统的药食同源发酵产品,是我国宝贵的科学文化遗产。其制曲菌种—红曲菌含有丰富的聚酮合酶体系,能够在发酵过程中产生多种活性代谢产物,如Monacolin K、γ-氨基丁酸、红曲色素、辅酶Q10及各种丰富酶类等。其中,Monacolin K是胆固醇合成过程中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶的抑制剂,能够阻断胆固醇合成通路,降低胆固醇合成。含有Monacolin K的功能性红曲制品,具有他汀类药物洛伐他汀的天然形式,能够像他汀类药物一样有效地降低胆固醇,在降脂市场中占有重要位置。
目前,含Monacolin K的红曲产品主要分为三类:利用大米为单一底物发酵所得的功能性红曲米;利用大米或米粉复配其他谷物如青稞、燕麦粉等复合底物发酵所得的功能性红曲制品;红曲菌液体发酵所得的红曲酒、红曲醋等。其中,以大米或米粉复配其他谷物作为底物的发酵制品,虽然可能有相对较高的Monacolin K含量,但是其成分复杂,存在食用口感不适及含有过敏原等安全隐患问题;红曲酒、红曲醋等液体发酵产品存在原料成本及后处理成本较高等问题;功能性红曲米以大米为单一底物,发酵产品的成分简单且不需要后处理,但其存在Monacolin K产量较低的问题。
公开号为CN107475301A的专利中,在大米底物中添加4种无机盐离子,发酵的Monacolin K产量为2.3~3.3mg/g;公开号为CN105112305A的专利中,使用水稻品种“加州红米”精米作为发酵底物,最佳条件下发酵的Monacolin K产量为4.64mg/g,但使用精米发酵一定程度上增加了发酵成本。因此,本项研究的创新点在于:采用普通大米为单一底物并附加营养素作为发酵培养基,此培养基成分简单、成本低,发酵过程中无需补料、发酵工艺简洁,所得的红曲米纯度高、无杂质,Monacolin K含量最高可达5.29mg/g,符合《中华人民共和国轻工行业标准》QB/T 2487的要求。
发明内容
为解决现有技术中功能性红曲产品成分复杂、食用口感差以及发酵成本高的技术问题,本发明提供一种使用普通大米作为单一底物并附加营养素的发酵培养基,该培养基发酵成本低,发酵工艺简洁,所得红曲米纯度高且其Monacolin K含量明显提高。
本发明所采取的技术方案是:提供一种有利于Monacolin K合成的红曲菌固体发酵的培养基,包括大米及以大米重量份计0.1%~3%的甘露醇、甘油或麦芽糖;0.5%~2%的麦芽提取物或棉籽蛋白粉;0.01%~0.1%的磷酸二氢钾;0.1%~2%的谷氨酸或柠檬酸铁铵。
优选的,所述培养基含有以大米重量份计0.5%~2.5%的甘露醇;
优选的,所述培养基含有以大米重量份计0.75%~1.5%的麦芽提取物;
优选的,所述培养基含有以大米重量份计0.05%~0.08%的磷酸二氢钾;
优选的,所述培养基含有以大米重量份计0.5%~1.5%的谷氨酸;
更优选的,所述培养基组成,包含大米及以大米重量份计的甘露醇0.5%~2.5%、麦芽提取物0.75%~1.5%、磷酸二氢钾0.05%~0.08%及谷氨酸0.5%~1.5%。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件可任意组合。
本发明还提供一种所述培养基的制备方法,包括以下步骤:
将所述培养基中除大米以外的营养素混合,制成发酵拌料水,将大米和拌料水按照1:0.3~0.9的比例均匀混合于发酵装置中,充分浸泡2-3h后,经121℃灭菌30min,即可得到发酵培养基。
优选的,所述大米和拌料水的比例为1:0.5~0.8。
本发明另外还提供一种功能性红曲米的制备方法,采用如下步骤:
将红曲菌接种到所述的培养基中,控制接种量以重量百分比计为2.5%~20%,经30~34℃高温发酵培养2~8天,24~28℃低温发酵培养10~20天,再经40~60℃烘4-8h,即得功能性红曲米。
优选的,所述制备方法为:
将紫红曲霉CCTCC AF 93207接种到所述的培养基中,控制接种量以重量百分比计为5%-10%,经30~32℃高温发酵培养4~6天,25~27℃低温发酵培养12~18天,再经45~55℃烘5-7h,即得功能性红曲米。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:发酵所用培养基成分简单,发酵产品纯度高,避免了复合基质发酵产品杂质多、口感不适及潜在的安全性问题。既优化了发酵培养基组成、降低了发酵成本,又有效提升了红曲米中的Monacolin K含量。
本发明通过优化发酵培养基的组成及配比,改善了单一大米培养基营养缺乏情况,更有利于菌株生长及Monacolin K的合成,进一步提升了功能性红曲米的发酵效果和产品质量。
本发明结合科学合理的发酵工艺,制得的红曲米发酵培养基配制简单、制备工艺简洁,制得的红曲米的Monacolin K含量较高,符合《中华人民共和国轻工行业标准》QB/T2487的质量要求。
具体实施方式
下述各实施例中采用的紫红曲霉CCTCC AF 93207购于中国典型微生物菌种保藏管理中心。
在以下实施例中,如无特殊说明,所用的大米均采用市售籼米。
实验试剂:甘露醇、甘油、麦芽糖、麦芽提取物、棉籽蛋白粉、磷酸二氢钾、谷氨酸、柠檬酸铁铵均购自国药集团化学试剂有限公司。
实验仪器:电子天平(上海精科天平);压力蒸汽灭菌锅(上海华线医用核子仪器有限公司);超净工作台(上海智城分析仪器制造有限公司);生化培养箱(上海一恒科学仪器有限公司);恒温培养振荡器(上海智城分析仪器制造有限公司);高效液相仪(Waters1525二元泵+2707自动进样器+2998DAD检测器);离心机Avanti J-26XP(BECK MAN CONLTER)。
功能性红曲米中的Monacolin K含量检测:取烘干后的功能性红曲米0.10g,加入75%乙醇1ml,室温浸泡2h,超声提取15min,12000rpm离心10min。经微孔滤膜过滤,滤液即为待测样液;采用高效液相色谱法检测,液相色谱条件:Waters1525二元泵+2707自动进样器+2998DAD检测器、色谱柱:Symmetry C18(250mm×4.6mm,5um);流动相:甲醇:0.1%磷酸=75:25;流速:1ml/min;检测波长:238nm。
实施例1:
将0.5%甘露醇、1.5%麦芽提取物、0.08%磷酸二氢钾及1.2%谷氨酸均匀混合制得拌料水,将大米与拌料水按照重量比为1:0.5的比例混合均匀;将混合培养基装入搪瓷托盘中,厚度约为3-4cm,封好口,在121℃条件下灭菌30分钟;按10%(W/W)接种量接种红曲菌种,接种后用纱布封好口,摇匀后置于30℃条件下发酵3天,接着移至25℃条件下发酵15天,最后将培养物在45℃条件下烘8h,即得功能性红曲米,其Monacolin K含量检测结果见表1。
实施例2:
将2.5%甘露醇、1%麦芽提取物、0.05%磷酸二氢钾及0.5%谷氨酸均匀混合制得拌料水,将大米与拌料水按照重量比为1:0.7的比例混合均匀;将混合培养基装入玻璃罐头中,每瓶装250g,封好口,在121℃条件下灭菌30分钟;按2.5%(W/W)接种量接种红曲菌种,接种后用纱布封好口,摇匀后置于30℃条件下发酵4天,接着移至25℃条件下发酵16天,最后将培养物在55℃条件下烘5h,即得功能性红曲米,其Monacolin K含量检测结果见表1。
实施例3:
将1.5%甘露醇、0.75%麦芽提取物、0.075%磷酸二氢钾及1.5%谷氨酸均匀混合制得拌料水,将大米与拌料水按照重量比为1:0.65的比例混合均匀;将混合培养基装入塑料瓶中,每瓶装300g,封好口,在121℃条件下灭菌30分钟;按2.5%(W/W)接种量接种红曲菌种,接种后用纱布封好口,摇匀后置于30℃条件下发酵4天,接着移至25℃条件下发酵16天,最后将培养物在50℃条件下烘6h,即得功能性红曲米,其Monacolin K含量检测结果见表1。
实施例4:
将3%甘油、0.5%棉籽蛋白粉、0.01%磷酸二氢钾及2%柠檬酸铁铵均匀混合制得拌料水,将大米与拌料水按照重量比为1:0.8的比例混合均匀;将混合培养基装入三角瓶中,每瓶装40g,封好口,在121℃条件下灭菌30分钟;按2.5%(W/W)接种量接种红曲菌种,接种后用纱布封好口,摇匀后置于30℃条件下发酵5天,接着移至25℃条件下发酵20天,最后将培养物在45℃条件下烘8h,即得功能性红曲米,其Monacolin K含量检测结果见表1。
实施例5:
将0.1%麦芽糖、2%棉籽蛋白粉、0.1%磷酸二氢钾及0.1%柠檬酸铁铵均匀混合制得拌料水,将大米与拌料水按照重量比为1:0.8的比例混合均匀;将混合培养基装入三角瓶中,每瓶装200g,封好口,在121℃条件下灭菌30分钟;按2.5%(W/W)接种量接种红曲菌种,接种后用纱布封好口,摇匀后置于30℃条件下发酵4天,接着移至25℃条件下发酵21天,最后将培养物在45℃条件下烘7h,即得功能性红曲米,其Monacolin K含量检测结果见表1。
实施例6:
将2%麦芽糖、1%麦芽提取物、0.05%磷酸二氢钾、1%谷氨酸均匀混合制得拌料水,将大米与拌料水按照重量比为1:0.5的比例混合均匀;将混合培养基装入玻璃罐头瓶中,每瓶装250g,封好口,在121℃条件下灭菌30分钟;按10%(W/W)接种量接种红曲菌种,接种后用纱布封好口,摇匀后置于30℃条件下发酵5天,接着移至25℃条件下发酵20天,最后将培养物在55℃条件下烘4h,即得功能性红曲米,其Monacolin K含量检测结果见表1。
表1实施例1-6制得的功能性红曲米中的Monacolin K检测结果
实施例7:
采用公开号为CN 105112305A专利中实施例2所述方法制备功能性红曲米;采用公开号为CN107475301A专利中实施例1、2所述方法制备功能性红曲米,并测定Monacolin K含量。与本发明制得的功能性红曲米的比较见表2.
表2实施例7与实施例1-6制得的功能性红曲米的Monacolin K含量比较
结论:用本发明制得的功能性红曲米,Monacolin K含量明显高于现有技术制得的功能性红曲米,具有显著的技术效果。
Claims (10)
1.一种制备功能性红曲米的培养基,包括大米及以大米重量份计0.1%~3%的甘露醇、甘油或麦芽糖;0.5%~2%的麦芽提取物或棉籽蛋白粉;0.01%~0.1%的磷酸二氢钾;0.1%~2%的谷氨酸或柠檬酸铁铵。
2.如权利要求1所述的培养基,以大米重量份计,包括0.5%~2.5%的甘露醇。
3.如权利要求1所述的培养基,以大米重量份计,包括0.75%~1.5%的麦芽提取物。
4.如权利要求1所述的培养基,以大米重量份计,包括0.05%~0.08%的磷酸二氢钾。
5.如权利要求1所述的培养基,以大米重量份计,包括0.5%~1.5%的谷氨酸。
6.如权利要求1所述的培养基,包括大米及以大米重量份计的甘露醇0.5%~2.5%、麦芽提取物0.75%~1.5%、磷酸二氢钾0.05%~0.08%及谷氨酸0.5%~1.5%。
7.如权利要求1-6任一所述的培养基的制备方法,包括以下步骤:将所述培养基中除大米以外的营养素混合,制成发酵拌料水,将大米和拌料水按照1:0.3~0.9的比例均匀混合于发酵装置中,充分浸泡2-3h后,经121℃灭菌30min,即可得到发酵培养基。
8.如权利要求7所述的培养基的制备方法,所述大米和拌料水的比例为1:0.5~0.8。
9.一种功能性红曲米的制备方法,采用如下步骤:将红曲菌接种到权利要求1-6任一所述的培养基中,控制接种量以重量百分比计为2.5%~20%,经30~34℃高温发酵培养2~8天,24~28℃低温发酵培养10~20天,再经40~60℃烘4-8h,即得功能性红曲米。
10.如权利要求9所述的制备方法,所述红曲菌为紫红曲霉CCTCC AF 93207,控制接种量以重量百分比计为5%-10%,经30~32℃高温发酵培养4~6天,25~27℃低温发酵培养12~18天,再经45~55℃烘5-7h,即得功能性红曲米。
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