CN110195092B - 一种γ-谷维素高产发酵工艺 - Google Patents

一种γ-谷维素高产发酵工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种γ‑谷维素高产发酵工艺，通过菌种活化、种子液制备、发酵等步骤利用紫红曲霉益酵特性，发酵加工副产物苦荞碎米，通过微生物发酵实现特征性活性组分γ‑谷维素的富集，经紫红曲霉发酵后，苦荞碎米基质呈暗紫红色或紫红色，具有独特红曲香味，红曲香味浓郁，通过本发明进行发酵γ‑谷维素增产效果好，色价亦高，为富含γ‑谷维素的发酵物深/梯度开发及应用提供前期数据及参考，也实现了苦荞物尽其用，节约生产成本。

Description

一种γ-谷维素高产发酵工艺
技术领域
本发明涉及一种食品技术领域，具体涉及一种γ-谷维素高产发酵工艺。
背景技术
γ-谷维素(γ-Oryzanol)主要由植物甾醇(甾醇和三萜醇)和反式阿魏酸的酯化物组成，甾醇部分主要为菜油甾醇(campesterol)、谷甾醇(sitosterol)，三萜醇部分主要是环木菠萝烯醇(cycloartenol)、2,4-亚甲基环木菠萝烯醇(2,4-methylenecycloartanol)。最早在米糠油中发现，随后在医疗、保健功能方面吸引了大量学者进行研究。经研究发现，其具有清除自由基、抗氧化、降血脂、降血糖、强化机体免疫功能、抑制癌细胞生长、调节中枢及心脏自主神经等功能，被认为是最有效的天然抗氧化剂之一。
目前，γ-谷维素的制备主要采用物理和化学方法，通过生物转化获得γ-谷维素的研究甚少。γ-谷维素可以从植物中直接萃取，但植物萃取法富集困难，杂质较多。化学合成法则是利用植物甾醇与阿魏酸的酰化反应来实现的，通过(1)酚酸的乙酰化；(2)用亚硫酰氯活化；(3)酯化；(4)脱保护作用以及(5)纯化五个步骤能合成甾醇阿魏酸酯，但有机试剂的危害较大，操作具有一定的危险性。目前已有研究者利用酶催化法成功合成甾醇阿魏酸酯，David L.Compton(2000)等采用Novozym 435催化阿魏酸乙酯与三油酸甘油酯的酯交换反应，得到阿魏酰基单脂肪酰甘油酯与阿魏酰基二脂肪酰甘油酯，但酶催化法成本较高，技术复杂，推广困难。
目前γ-谷维素制备方法存在富集困难、不安全、生产成本高与技术复杂等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高产量、操作简便、安全高效、成本低廉的γ-谷维素发酵工艺。
该方法采用紫红曲霉发酵苦荞碎米富集γ-谷维素，使其，达到高产γ-谷维素的目的，且红曲色价同步增加。
一种γ-谷维素高产发酵工艺，具体步骤如下：
(1)菌种活化：选取紫红曲霉3.4629(Monascus purpureus)，菌株活化、纯检合格后斜面培养，备用；
(2)种子液制备：用无菌水将斜面培养好的紫红曲霉冲洗移入无菌三角瓶中，充分震荡过滤，吸取1-2mL孢子悬浮液于扩培基质中，装入培养基质总重量20-40％的无菌水，在25-30℃下摇床培养3天，获得扩培种子液，备用；
(3)发酵：将步骤(2)制备好的的种子液，按6-10％的接种量，接种于经过筛、清洗与高压蒸汽灭菌的苦荞碎米基质中，装料量为基质重量的10-30％，另再按照质量比添加表面活性剂2-4g/Kg、氯化钙3-5g/Kg、阿魏酸与谷甾醇混合物0.4-0.6g/Kg，发酵基质料液比(g:mL)为2:1-4:1，置于25-30℃静置培养8-10天，终止发酵。
上述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其中所述的紫红曲霉3.4629(Monascuspurpureus)购自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
上述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其中步骤(2)所述的无菌三角瓶中装有灭菌的玻璃珠。
上述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其中步骤(2)所述的扩培基质按照质量比包括以下组分：大米粉20-40g/Kg、NaNO3 4-6g/Kg、KH2PO4 1-2g/Kg、MgSO4 1-2g/Kg。
上述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其中步骤(2)所述的扩培种子液的活菌量≥1.0×108cfu/mL，菌丝球均匀，形态饱满，活力强，符合种子液要求。
上述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其中步骤(3)所述的表面活性剂是TritonX-100。
上述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其中步骤(3)所述的阿魏酸与谷甾醇混合物质量比为1:1。
与现有技术相比，具有明显有益效果，从以上技术方案可知：本发明利用紫红曲霉益酵特性，发酵加工副产物苦荞碎米，通过微生物发酵实现特征性活性组分γ-谷维素的富集，经紫红曲霉发酵后，苦荞碎米基质呈暗紫红色或紫红色，具有独特红曲香味，红曲香味浓郁，通过本发明进行发酵γ-谷维素增产效果好，色价亦高，为富含γ-谷维素的发酵物深/梯度开发及应用提供前期数据及参考，也实现了苦荞物尽其用，节约生产成本。
附图说明
图1是实施例1、对比例1与对比例2粉末；
图2是γ-谷维素标品与实施例1高效液相色谱图。
具体实施方式
实施例1
一种γ-谷维素高产发酵工艺，具体步骤如下：
(1)菌种活化：选取紫红曲霉3.4629(Monascus purpureus)，菌株活化、纯检合格后斜面培养，备用；
(2)种子液制备：用无菌水将斜面培养好的紫红曲霉3.4629(Monascuspurpureus)冲洗移入带有玻璃珠的无菌三角瓶中，充分震荡过滤，吸取2mL孢子悬浮液，加入到由大米粉30g/Kg、NaNO3 6g/Kg、KH2PO4 1g/Kg、MgSO4 1g/Kg组成的扩培基质中，装入培养基质总重量30％的无菌水，在28℃下摇床培养3天，获得扩培种子液，备用；
(3)发酵：将步骤(2)制备好的的种子液，按10％的接种量，接种于经过筛、清洗与高压蒸汽灭菌的苦荞碎米基质中，装料量为基质重量的30％，另再按照质量比添加表面活性剂(Triton X-100)3g/Kg、氯化钙4g/Kg、阿魏酸0.2 5g/Kg与谷甾醇0.25g/Kg，发酵基质料液比(g:mL)为2:1，置于28℃静置培养8天，终止发酵。
实施例2
一种γ-谷维素高产发酵工艺，具体步骤如下：
(1)菌种活化：选取紫红曲霉3.4629(Monascus purpureus)，菌株活化、纯检合格后斜面培养，备用；
(2)种子液制备：用无菌水将斜面培养好的紫红曲霉3.4629(Monascuspurpureus)冲洗移入带有玻璃珠的无菌三角瓶中，充分震荡过滤，吸取1.5mL孢子悬浮液于，加入到由大米粉30g/Kg、NaNO35g/Kg、KH2PO4 2g/Kg、MgSO4 1g/Kg组成的扩培基质中，装入培养基质总重量30％的无菌水，在26℃下摇床培养3天，获得扩培种子液，备用；
(3)发酵：将步骤(2)制备好的的种子液，按8％的接种量，接种于经过筛、清洗与高压蒸汽灭菌的苦荞碎米基质中，装料量为基质重量的20％，另再按照质量比添加表面活性剂(Triton X-100)4g/Kg、氯化钙3g/Kg、阿魏酸0.25g/Kg与谷甾醇0.25g/Kg，发酵基质料液比(g:mL)为4:1，置于26℃静置培养9天，终止发酵。
实施例3
一种γ-谷维素高产发酵工艺，具体步骤如下：
(1)菌种活化：选取紫红曲霉3.4629(Monascus purpureus)，菌株活化、纯检合格后斜面培养，备用；
(2)种子液制备：用无菌水将斜面培养好的紫红曲霉3.4629(Monascuspurpureus)冲洗移入带有玻璃珠的无菌三角瓶中，充分震荡过滤，吸取1.5mL孢子悬浮液于，加入到由大米粉40g/Kg、NaNO34g/Kg、KH2PO4 1g/Kg、MgSO4 2g/Kg组成的扩培基质中，装入培养基质总重量40％的无菌水，在30℃下摇床培养3天，获得扩培种子液，备用；
(3)发酵：将步骤(2)制备好的的种子液，按6％的接种量，接种于经过筛、清洗与高压蒸汽灭菌的苦荞碎米基质中，装料量为基质重量的10％，另再按照质量比添加表面活性剂(Triton X-100)2g/Kg、氯化钙4g/Kg、阿魏酸0.2g/Kg与谷甾醇0.2g/Kg，发酵基质料液比(g:mL)为3:1，置于30℃静置培养10天，终止发酵。
下面将具体实施例与对比例进行比较
对比例1
未经过发酵的苦荞碎米，碎粉过筛，清洗。
对比例2
(1)菌种活化：选取紫红曲霉3.4629(Monascus purpureus)，菌株活化、纯检合格后斜面培养，备用；
(2)种子液制备：用无菌水将斜面培养好的紫红曲霉3.4629(Monascuspurpureus)冲洗移入带有玻璃珠的无菌三角瓶中，充分震荡过滤，吸取1.5mL孢子悬浮液于，加入到由大米粉30g/Kg、NaNO3 5g/Kg、KH2PO4 2g/Kg、MgSO4 1g/Kg组成的扩培基质中，装入培养基质总重量30％的无菌水，在30℃下摇床培养3天，获得扩培种子液，备用；
(3)发酵：将步骤(2)制备好的的种子液，按8％的接种量，接种于经过筛、清洗与高压蒸汽灭菌的苦荞碎米基质中，装料量为基质重量的20％，发酵基质料液比(g:mL)为3:1，置于30℃静置培养10天，终止发酵。
将实施例1-3与对比例1-2进行对比分析
1.感官分析
表1实施例1-3与对比例1-2的感官描述
Figure BDA0002095066760000051
由表1可知，实施例1-3与对比例1-2均质地细腻，在空气中暴露一段时间后均会存在轻微的吸湿结块现象。对比例1为未发酵苦荞碎米粉末，不含红曲色素，也没有红曲香。而经紫红曲霉发酵后，苦荞碎米基质呈暗紫红色或紫红色，具有独特红曲香味。实施例1-3在感官层面上差异不明显，但与对比例2相比，实施例1-3粉末颜色更深，呈暗紫红色，红曲香味更浓郁。为进一步考察实施例1-3与对比例1-2的品质优劣，对其中的γ-谷维素含量与色价进行测定，结果见表2。
2.γ-谷维素含量与色价
表2实施例1-3与对比例1-2的γ-谷维素含量与色价对比
Figure BDA0002095066760000052
注：同列数据肩标小写字母完全不同的，表示差异性显著(P＜0.05)，有任意相同小写字母的表示差异不显著(P＞0.05)。
由表2可以看出，经紫红曲霉发酵后，均可大大增加其γ-谷维素含量，但由于发酵基质组成与发酵工艺不同，其含量存在显著性差异。对比例1中，γ-谷维素含量仅为0.08mg/mL，对比例2中γ-谷维素含量提高至1.59mg/mL，显著高于对比例1。而实施例1-3与对比例1-2差异显著，实施例1较对比例1中γ-谷维素含量增加了30.75倍，较对比例2增加了59.75％，而实施例1-2其含量差异不显著，显著高于实施例3中γ-谷维素含量。色价与γ-谷维素含量呈现相同趋势，实施例1-3中的色价显著高于对比例1-2，而实施例1-2差异不显著，显著高于实施例3中的色价。由此，说明采用此发明的方法能够获得高产量的γ-谷维素，且红曲色价能够同步增加，综合分析，实施例1与实施例2对γ-谷维素增产效果最好，色价亦最高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种γ-谷维素高产发酵工艺，具体步骤如下：
（1）菌种活化：选取紫红曲霉（Monascuspurpureus）3.4629 ，菌株活化、纯检合格后斜面培养，备用；
（2）种子液制备：用无菌水将斜面培养好的紫红曲霉冲洗移入无菌三角瓶中，充分震荡过滤，吸取1-2 mL孢子悬浮液于扩培基质中，装入培养基质总重量20% -40%的无菌水，在25-30℃下摇床培养3天，获得扩培种子液，备用；
（3）发酵：将步骤（2）制备好的种子液，按6% -10%的接种量，接种于经过筛、清洗与高压蒸汽灭菌的苦荞碎米基质中，装料量为基质重量的10% -30%，另再按照质量比添加表面活性剂2-4 g/Kg、氯化钙3-5 g/Kg、阿魏酸与谷甾醇混合物0.4-0.6 g/Kg，发酵基质料液比（g:mL）为2:1-4:1，置于25-30℃静置培养8-10天，终止发酵；
所述的表面活性剂是Triton X-100；
所述的阿魏酸与谷甾醇混合物质量比为1:1。
2.如权利要求1所述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其特征在于：所述的紫红曲霉（Monascuspurpureus）3.4629 购自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
3.如权利要求1所述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其特征在于：步骤（2）所述的无菌三角瓶中装有灭菌的玻璃珠。
4.如权利要求1所述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其特征在于：步骤（2）所述的扩培基质按照质量比包括以下组分：大米粉20-40 g/Kg、NaNO3 4-6 g/Kg、KH2PO4 1-2 g/Kg、MgSO4 1-2 g/Kg。
5.如权利要求1所述的一种γ-谷维素高产发酵工艺，其特征在于：步骤（2）所述的扩培种子液的活菌量≥1.0×108cfu/mL，菌丝球均匀，形态饱满，活力强，符合种子液要求。
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