CN110205345A - 一种红曲发酵黄酒加工副产物生产γ-氨基丁酸的方法 - Google Patents

一种红曲发酵黄酒加工副产物生产γ-氨基丁酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红曲发酵黄酒加工副产物生产γ‑氨基丁酸的方法，属于环境资源利用技术领域。本发明通过将红曲霉进行活化、扩增培养，得到具有活力的液体菌株；添加纤维素酶和α‑淀粉酶酶解，将黄酒糟和米浆水混合后，加入谷氨酸钠，充分混合、灭菌后作为发酵培养基；将红曲霉的种子液按一定比例接入发酵培养基中充分混合，自然pH，30℃下，170rpm发酵5‑7天，即可获得高产γ‑氨基丁酸的发酵产物。该产物经分析测定，γ‑氨基丁酸含量可达0.15‑0.23g/L。

Description

一种红曲发酵黄酒加工副产物生产γ-氨基丁酸的方法
技术领域
本发明涉及一种红曲发酵黄酒加工副产物生产γ-氨基丁酸的方法，属于环境资源利用技术领域。
背景技术
黄酒是我国最古老的饮料酒，是以糯米和黍米等谷物为主要原料，在酒药、酒曲、浆水中的霉菌、酵母、细菌等微生物的共同作用下而酿成的一类低度酒(压榨酒)。随着黄酒加工工艺及设备的不断完善，黄酒加工过程中废弃物的处理问题日益严峻，污染防治逐渐从单一的对排放污染物无害化的末端处理防治，开始转变为对整个生产周期防污减排、降低成本和后期污染物资源化处理的清洁生产综合治理方式。国家可持续化发展方针的提出，对黄酒企业防污减排和资源化利用提出了更高的要求，因此，对黄酒加工废弃物的资源化处理将会成为食品加工工业可持续发展的必由之路。
酒糟是酿酒行业的副产物，其中富含大量的营养物质，如粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维，同时还含有部分微量元素、维生素和酶类等。由于酒糟营养丰富，可生化性强，极易腐败变质，不宜储存，若不及时处理，不仅浪费了宝贵的资源，也会对环境造成极大的危害。因此，实现对废酒糟的资源化利用及高值化处理，不仅可以解决日益严峻的环境压力，同时也有助于酒厂经济效益的提升，是酿酒企业走向可持续发展的重要一步。
米浆水是黄酒酿造浸米工序中的副产物，属于高浓度有机废水。米浆水中含有丰富的氨基酸、蛋白质、淀粉、糖类、脂肪、维生素、矿物质和微量元素等。因此，生产过程中米浆水未经有效处理和利用而直接排放，不但会造成环境的污染，也是对资源的浪费。γ-氨基丁酸是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，广泛存在于动物、植物、微生物中，并具有丰富的生理活性，如降血压、精神安定、肝肾机能改善等功效。γ-氨基丁酸的合成方法主要包括物理法、化学法和微生物发酵法。微生物发酵法生产周期短，成本低，是生产γ-氨基丁酸最主要的方法。L-谷氨酸可以作为合成γ-氨基丁酸的前体物质。
目前，γ-氨基丁酸的生产菌株有乳酸菌、曲霉、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌等。红曲霉作为一种腐生丝状真菌，在发酵领域有上千年的历史，腐乳、酒等传统食品的发酵过程中都有红曲霉的参与。
目前，国内对黄酒加工废弃物的资源化利用度不高，仅停留在简单的粗加工及低值化处理，应用于生产上的案例更屈指可数。因此，对黄酒加工废弃物高值化、无害化处理的研究具有较高的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产γ-氨基丁酸的方法，是以黄酒加工过程中的米浆水和黄酒糟为原料，先对其进行混合并酶解，再利用红曲霉进行发酵，包括以下步骤：
(1)将原料混匀，添加纤维素酶和糖化酶进行酶解；
(2)将酶解后的黄酒糟和米浆水混合均匀，加入谷氨酸钠，得到黄酒糟米浆水混合发酵培养基，培养基中发酵基质固液比为4-12％(v/w)；
(3)将活化后的红曲霉接种至黄酒糟米浆水混合发酵培养基中，接种完毕后充分混匀，自然pH，转速为150-190rpm，28-30℃发酵5-7天。
在本发明的一种实施方式中，添加5000-25000U纤维素酶，反应55-65min，调节pH为4.0-4.5，添加6000-18000U糖化酶，反应100-130min。
在本发明的一种实施方式中，红曲霉的活化过程包括：取斜面培养基保藏的红曲菌株，挑取菌丝转接至PDA培养基上，将PDA培养基置于28-30℃恒温培养，培养5-7天后，稀释孢子悬液，将稀释后的孢子悬液转入种子培养基中培养，120-170rpm、28-30℃培养48-72h即可用于发酵。
在本发明的一种实施方式中，所述的黄酒糟是由黄酒加工过程中经过压榨后得到的固体酒糟。
在本发明的一种实施方式中，所述的米浆水是由黄酒加工过程中浸米后所排放的废水。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中活化后的红曲霉的接种总量为发酵培养基的10-50％(V/V)。
在本发明的一种实施方式中，所述谷氨酸钠的含量与黄酒糟中还原糖含量的比例为1:2-2:1。
在本发明的一种实施方式中，所述谷氨酸钠的含量与黄酒糟中还原糖含量的比例为1:1。
在本发明的一种实施方式中，培养基中发酵基质固液比为8％(v/w)。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中的转速为170-190rpm。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中的转速为170rpm。
本发明的另一个目的是提供上述方法在食品领域的应用，如应用于黄酒加工过程中产生的副产物的处理。
本发明的有益效果：
本发明通过将红曲霉进行活化、扩增培养，得到具有活力的液体菌株；添加纤维素酶和α-淀粉酶酶解黄酒糟和米浆水，当酶解后的黄酒糟和米浆水混合基质质量浓度为8％时，加入谷氨酸钠，充分混合、灭菌后作为发酵培养基，发酵培养基中碳氮比为1:1；将红曲霉接入发酵培养基中充分混合，自然pH，30℃下，170rpm发酵5-7天，即可获得高产γ-氨基丁酸的发酵产物。该产物经分析测定，γ-氨基丁酸含量可达0.15-0.23g/L。这为酿酒企业的资源化利用和废弃物高值化处理提供了一条有效的方法。
附图说明
图1为黄酒混合废弃物发酵产γ-氨基丁酸工艺流程图。
图2为实施例2中黄酒废弃物的不同固液比对γ-氨基丁酸产量的影响。
图3为实施例3中不同转速对γ-氨基丁酸产量的影响。
图4为实施例4中不同碳氮比对γ-氨基丁酸产量的影响。
具体实施方式
(一)培养基
斜面培养基(PDA培养基)：马铃薯200g/L，葡萄糖20g/L，琼脂15-20g/L，氯霉素0.2g/L，自然pH。
种子培养基：葡萄糖30g/L，麦芽糖15g/L，蛋白胨10g/L，酵母粉3g/L，NaNO3 0.1g/L，KH2PO4 5g/L，MgSO4·7H2O 2g/L，ZnSO4·7H2O 0.1g/L。
发酵培养基：将黄酒糟和米浆水按4-18％的质量百分浓度配比后，充分混合均匀，额外加入谷氨酸钠，在121℃下高压灭菌20min，冷却后得到黄酒糟米浆水发酵培养基；
实施例1菌种培养与酶解液的制备
(1)菌种培养
a.菌株活化
取斜面培养基保藏的红曲菌株，用接种环轻轻挑取菌丝转接至PDA培养基上并涂满整个斜面，将PDA培养基置于30℃恒温培养箱培养，待培养5-7天后，稀释孢子悬液。
b.菌株种子液制备
选取一只长势良好的斜面，加入5mL无菌水于试管中，吸取几滴置于血球计数板中数出孢子个数，最终将其稀释至106-107个/mL即可，稀释液体积在50mL左右，然后吸取10mL稀释后的孢子悬液转入种子培养基中培养，120-170rpm、30℃培养48-72h即可发酵。
(2)酶解液的制备
将废水与酒糟按一定比例混匀，121℃，蒸汽加热15min，调节pH为5.0，加入纤维素酶(酶活50000U/g)，添加量为0.1-0.5g，反应60min，调节pH为4.5，继续加入糖化酶(酶活60000U/g)，添加量为0.1-0.3g，反应120min。工艺流程图如图1所示。
实施例2黄酒糟米浆水混合发酵培养基的制备
将黄酒糟烘干至干重，用粉碎机打碎至粉末，过40目筛，按4-24％(w/v)的质量浓度加入米浆水，然后加入基质总重量的0.1％的氮源(谷氨酸钠)来供给红曲高产γ-氨基丁酸，混合均匀后，在121℃高压下灭菌20min，冷却后得到的黄酒糟米浆水混合发酵培养基。
本实施例对发酵基质固液比进行了考察，分别研究了固液比分别为4％(v/w)、8％(v/w)、12％(v/w)、18％(v/w)、24％(v/w)时，红曲利用黄酒副产物产γ-氨基丁酸的产量变化。结果见图2，发酵第3天时，8％(v/w)的固液比为发酵培养基所产γ-氨基丁酸的量为0.10g/L，发酵第5天时，γ-氨基丁酸含量达到0.12g/L，用其他固液比时的γ-氨基丁酸产量均不及8％的固液比。
实施例3转速对γ-氨基丁酸产量的影响
红曲在发酵过程中需要消耗一定的氧气供自身生长繁殖，以黄酒糟和米浆水为混合发酵培养基在发酵过程中需要不断地搅拌增加溶氧，本实施例对发酵过程中的搅拌速度对γ-氨基丁酸的影响进行了考察，分别研究了当固液比为8％，添加0.1％的氮源(谷氨酸钠)，转速分别为110、130、150、170、190rpm时，红曲发酵黄酒副产物产γ-氨基丁酸的产量变化。结果见图3，当转速在110rpm时，发酵第5天γ-氨基丁酸的含量仅为0.15g/L；当转速达到170rpm时，发酵第3天已达到0.15g/L，发酵第5天达到0.23g/L；而当转速达到190rpm时，发酵第5天γ-氨基丁酸的含量达到0.21g/L。
实施例4碳氮比对γ-氨基丁酸产量的影响
本实施例对发酵培养基中不同碳氮比对γ-氨基丁酸的影响进行了考察，分别研究了碳氮比为3:1，2:1，1:1，1:2，1:3时，红曲利用黄酒副产物产γ-氨基丁酸的产量变化。结果见图4，发酵第3天，碳氮比为1:1时，γ-氨基丁酸的产量达到0.15g/L，且在第5天时含量到达0.23g/L。
培养基中的碳源为酶解酒糟中还原糖，氮源为谷氨酸钠，碳氮比即两者含量的比值。
实施例5
本实施例对红曲发酵黄酒糟与米浆水获得发酵产物利用喷雾干燥仪进行浓缩干燥，最终制得固态红曲发酵黄酒副产物，测定其中γ-氨基丁酸以及基本营养成分的含量，其中包括粗蛋白，氨基酸，粗纤维，粗淀粉，粗脂肪。结果见表1，通过本发明的方法，γ-氨基丁酸的含量明显提升，达2.2-2.4g/100g，其他成分如粗蛋白，粗淀粉，粗脂肪含量有所下降，主要原因是红曲霉在生长繁殖过程中充分利用了黄酒糟中的营养成分，用于产生γ-氨基丁酸。其含量在发酵结束后达到了GB/T 36860-2018国家标准。
另外，橘霉素作为红曲霉的代谢副产物，具有严重的肾毒性和肝毒性，可引起人体肾脏肿大、肾小管扩张、上皮细胞坏死及肝脏中心出血等。经检测橘霉素含量为0.5mg/kg，远低于《红曲类产品中桔霉素的测定》(GB/T 5009.222-2008)中规定的1mg/kg。因此，该发酵产物作为添加剂具有无害性，可作为一类γ-氨基丁酸的食品添加剂。
表1发酵产物中γ-氨基丁酸以及基本营养成分的含量
注：对照组是红曲接种于大米所得发酵产物，即红曲米。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种生产γ-氨基丁酸的方法，其特征在于，以黄酒加工过程中的米浆水和黄酒糟为原料，先对其进行混合并酶解，再利用红曲霉进行发酵，包括以下步骤：
(1)将原料混匀，添加纤维素酶和糖化酶进行酶解；
(2)将酶解后的黄酒糟和米浆水混合均匀，加入谷氨酸钠，得到黄酒糟米浆水混合发酵培养基，培养基中发酵基质固液比为4-12％(v/w)；
(3)将活化后的红曲霉接种至黄酒糟米浆水混合发酵培养基中，接种完毕后充分混匀，自然pH，转速为150-190rpm，28-30℃发酵5-7天。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谷氨酸钠的含量与黄酒糟中还原糖含量的比例为1:2-2:1。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述谷氨酸钠的含量与黄酒糟中还原糖含量的比例为1:1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，培养基中发酵基质固液比为8％(v/w)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中活化后的红曲霉的接种总量为发酵培养基的10-50％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的转速为170-190rpm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中的转速为170rpm。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酶解包括：添加纤维素酶，反应55-65min，调节pH为4.0-4.5，添加糖化酶，反应100-130min。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，红曲霉的活化过程包括：取斜面培养基保藏的红曲菌株，挑取菌丝转接至PDA培养基上，将PDA培养基置于28-30℃恒温培养，培养5-7天后，稀释孢子悬液，将稀释后的孢子悬液转入种子培养基中培养，120-170rpm、28-30℃培养48-72h。
10.权利要求1-9任一所述方法在食品领域的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114041561A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 江南大学 一种红曲霉发酵黄酒糟生产低gi红曲粉的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120220017A1 (en) * 2009-04-24 2012-08-30 Sunway Biotech Co., Ltd. Method for manufacturing red mold dioscorea
CN102885303A (zh) * 2012-10-09 2013-01-23 西藏月王生物技术有限公司 一种高含量r-氨基丁酸青稞红曲及其制备方法
CN103320473A (zh) * 2013-05-08 2013-09-25 浙江国曲生物科技有限公司 一种利用酒糟发酵生产红曲的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120220017A1 (en) * 2009-04-24 2012-08-30 Sunway Biotech Co., Ltd. Method for manufacturing red mold dioscorea
CN102885303A (zh) * 2012-10-09 2013-01-23 西藏月王生物技术有限公司 一种高含量r-氨基丁酸青稞红曲及其制备方法
CN103320473A (zh) * 2013-05-08 2013-09-25 浙江国曲生物科技有限公司 一种利用酒糟发酵生产红曲的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姜佳丽等: "用米浆水培养酱油酿造用曲霉菌的研究", 《中国调味品》 *
林晓婕等: "红曲黄酒糟蛋白酶解物制备工艺优化及营养评价", 《中国粮油学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114041561A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 江南大学 一种红曲霉发酵黄酒糟生产低gi红曲粉的方法

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