CN111011712B - 一种具有肠道益生活性的发酵米糠及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种具有肠道益生活性的发酵米糠的制备方法，具体包括以下步骤，将稳定化处理后的米糠与无菌水搅拌均匀，加入纤维素酶，得到第一产物；将第一产物进行灭菌处理，接种米根霉和米曲霉的混合菌液，置于恒温恒湿培养箱或发酵室中发酵，得到第二产物；将第二产物进行灭菌处理，冷冻干燥后粉碎，得到发酵后的米糠，通过本方法制得的米糠风味更优，总糖、总酚含量显著提高。经该法制备的发酵米糠可显著促进有益菌双歧杆菌和拟杆菌的增殖，可应用于具有调节肠道的功能食品领域。
Description
技术领域
本申请涉及食品发酵领域，具体的，涉及一种发酵米糠的方法。
背景技术
米糠是由谷子皮层、胚、胚乳、糊粉层及珠心层构成的稻谷深加工过程中的主要副产物之一，其含有20％～45％的膳食纤维、5％～7％植酸、2％～5％植物甾醇、12％～22％粗脂肪、8％～14％粗蛋白等，是功能食品、化学化工、医疗保健等行业的优质谷物原料。因此，米糠是研究开发功能保健食品及多种生物活性物质的宝贵资源，对产出后的米糠进行综合利用具有十分重要的意义。
而我国虽然是世界上排名第一的产稻大国，但目前在米糠食品的深度开发总体仍处于起步阶段，市场基本处于空白，大部分都用作米糠油提取及畜禽饲料加工等方面，有效利用率尚不足20％。所以，对米糠进行深加工利用，提高米糠的附加值，开发以米糠为原料的健康食品或保健食品成为食品研究者们关注的热点。
发明内容
本公开的目的在于提供一种发酵米糠的方法，该方法可以有效提高米糠的营养利用率。
为了实现上述目的，本公开提供了一种发酵米糠的方法，该方法的主要步骤为：
S1、将稳定化处理后的米糠与无菌水搅拌均匀，加入纤维素酶，得到第一产物；
S2、将所述第一产物进行灭菌处理，接种米根霉和米曲霉的混合菌液，置于恒温恒湿培养箱或发酵室中发酵，得到第二产物；
S3、将所述第二产物进行灭菌处理，冷冻干燥后粉碎，得到发酵后的米糠。
优选的，所述无菌水的添加量为每100g米糠200-250mL；更优选为每100g米糠225mL。
优选的，S1步骤中，所述纤维素酶的添加量为每100g米糠35-350EGu。
更优选的，所述纤维素酶的添加量为每100g米糠126-147EGu。
优选的，S2步骤中，所述混合菌液的料液比为(0.8-1.2)：(2.1-2.45)，接种量为0.5重量％-0.9重量％；所述米根霉和米曲霉的比例为(2.5-5.5)：(1.5-4)。
更优选的，所述混合菌液的料液比为(0.9-1.1)：(2.2-2.3)，接种量为0.6重量％-0.8重量％；所述米根霉和米曲霉的比例为(3.5-5)：(2-3.5)。
优选的，米糠的稳定化处理条件为采用155-165℃的过热蒸汽处理米糠15-25s；更优选的，采用160℃的过热蒸汽处理米糠20s。
优选的，灭菌处理的条件为温度120-125℃下灭菌20-25min。
优选的，恒温恒湿培养箱或发酵室的发酵温度为125-135℃，发酵时间为55-65min；更优选的，恒温恒湿培养箱或发酵室的发酵温度为130℃，发酵时间为60min。
优选的，所述米糠为使用碾米机将白度为5-30的糙米加工为白度为50-70的精米的过程中产生的米糠；所述纤维素酶为购自Novozymes(中国)有限公司商品号为DH19313的纤维素酶，所述米根霉为购自安琪酵母有限公司商品号为6917790981423的米根霉，所述米曲霉为购自安琪酵母有限公司商品号为6917790973060的米曲霉。
另一方面，本公开提供了一种发酵米糠，该发酵米糠具有肠道益生活性。
通过上述技术方案，本公开提供了一种发酵米糠的方法，通过本方法制得的米糠风味更佳，总糖和总酚的含量明显升高。经该法制备的发酵米糠可显著促进有益菌双歧杆菌和拟杆菌的增殖，可应用于具有调节肠道的功能食品领域。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为米糠总糖含量的柱形图；
图2为米糠总酚含量的柱形图；
图3为米糠样品体外模拟发酵产物中乳酸杆菌菌群数量的柱形图；
图4为米糠样品体外模拟发酵产物中双歧杆菌菌群数量的柱形图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开提供了一种发酵米糠的方法，该方法的主要步骤为：
S1、将稳定化处理后的米糠与无菌水搅拌均匀，加入纤维素酶，得到第一产物；
S2、将所述第一产物进行灭菌处理，接种米根霉和米曲霉的混合菌液，置于恒温恒湿培养箱或发酵室中发酵，得到第二产物；
S3、将所述第二产物进行灭菌处理，冷冻干燥后粉碎，得到发酵后的米糠。
优选的，所述无菌水的添加量为每100g米糠200-250mL；更优选为每100g米糠225mL。
优选的，S1步骤中，所述纤维素酶的添加量为每100g米糠35-350EGu。
更优选的，所述纤维素酶的添加量为每100g米糠126-147EGu。
优选的，S2步骤中，所述混合菌液的料液比为(0.8-1.2)：(2.1-2.45)，接种量为0.5重量％-0.9重量％；所述米根霉和米曲霉的比例为(2.5-5.5)：(1.5-4)。
更优选的，所述混合菌液的料液比为(0.9-1.1)：(2.2-2.3)，接种量为0.6重量％-0.8重量％；所述米根霉和米曲霉的比例为(3.5-5)：(2-3.5)。
优选的，米糠的稳定化处理条件为采用155-165℃的过热蒸汽处理米糠15-25s；更优选的，采用160℃的过热蒸汽处理米糠20s。
优选的，灭菌处理的条件为温度120-125℃下灭菌20-25min。
优选的，恒温恒湿培养箱或发酵室的发酵温度为125-135℃，发酵时间为55-65min；更优选的，恒温恒湿培养箱或发酵室的发酵温度为130℃，发酵时间为60min。
优选的，所述米糠为使用碾米机将白度为5-30的糙米加工为白度为50-70的精米的过程中产生的米糠；所述纤维素酶为购自Novozymes(中国)有限公司商品号为DH19313的纤维素酶，所述米根霉为购自安琪酵母有限公司商品号为6917790981423的米根霉，所述米曲霉为购自安琪酵母有限公司商品号为6917790973060的米曲霉。
另一方面，本公开提供了一种发酵米糠，该发酵米糠具有肠道益生活性。可显著促进有益菌双歧杆菌和拟杆菌的增殖，可应用于具有调节肠道的功能食品领域。
以下，通过实施例进一步详细说明本公开。
实施例中米糠的稳定化处理为采用160℃的过热蒸汽对米糠处理20s。
实施例中的实验仪器及试剂见表1
表1
| 试剂名称 | 规格 | 生产厂家 |
| 耐高温α-淀粉酶 | 70000U/mL | 夏盛实业集团有限公司 |
| 复合蛋白酶Protamex | 100000U/mL | Novozymes(中国)有限公司 |
| 耐高温α-淀粉酶 | 70000U/mL | XIASHENG实业集团有限公司 |
| 复合蛋白酶Protamex | 100000U/mL | Novozymes(中国)有限公司 |
| 纤维素酶 | 700EGU/mL | Novozymes(中国)有限公司 |
| 苯酚 | 分析纯 | SINOPHARM |
| 硫酸 | ≥98％ | SINOPHARM |
| 乙醇 | ≥98％ | 广达恒益(北京)有限公司 |
| 碳酸钠 | 分析纯 | SINOPHARM |
| 福林酚 | 1N | 北京Solarbio生物有限公司 |
| 水溶性维生素E | 纯度≥97％ | 北京Solarbio生物有限公司 |
| 水浴恒温振荡器 | THZ-82A | 常州RONGHUA仪器制造有限公司 |
| 紫外可见分光光度计 | UV-9000 | 上海METASH仪器有限公司 |
| 台式冷冻高速离心机 | TGL-16 | 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司 |
| 标准型pH计 | UB-7 | 美国Denver仪器公司 |
| 酶标仪 | SP MAX 2300A | 上海闪谱生物科技有限公司 |
| 多功能酶标仪 | Chameleon V | 芬兰Hidex公司 |
| 振荡培养箱 | HZQ-F160 | 上海一恒科学仪器有限公司 |
| 分析天平 | CP-214 | OHAUS仪器(上海)有限公司 |
| 冷冻干燥机 | SCIENTZ-10N | 宁波SCIENTZ生物科技股份有限公司 |
实施例1
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入28EGu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以4∶3的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
实施例2
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入17.5Gu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以4∶3的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
实施例3
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入17.5EGu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以5∶2的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
实施例4
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入14EGu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以4∶3的比例按0.5％、料液比为1∶2.0的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
对比例1
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入17.5EGu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以1∶6的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
对比例2
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入14EGu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以7∶2的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
对比例3
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入耐高温α-淀粉酶0.12g，90-95℃高温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以4∶3的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
对比例4
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入复合蛋白酶0.12g，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以4∶3的比例按0.7％、料液比为1∶2.25的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
对比例5
取稳定化处理后的米糠20.0g于250mL锥形瓶中，加入45mL的无菌水搅拌均匀，加入7EGu纤维素酶，室温下酶解2小时后，得到第一产物；将第一产物于121℃灭菌20min，冷却至室温后，将米根霉和米曲霉以5∶2的比例按0.4％、料液比为1∶1.5的接种量接种到第一产物进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为24h，得到第二产物；将发酵完成后的第二产物，121℃灭菌20min，冷冻干燥后碾碎，装于自封袋中，置于-20℃储存备用。
测试例1
将未发酵的米糠、实施例和对比例中得到的发酵后的米糠粉末分别进行总糖浸提液的提取及测定，具体提取及测定的方法为：
提取方法：准确称取米糠粉末4.0g于250mL锥形瓶中，加入60mL蒸馏水(1∶15，m/v)，400W超声10min后，85℃热水浸提2h，每隔10min搅拌一次，冷却至室温后，4500r/min离心20min，取上清液备用。
测定方法：参考苯酚-硫酸法。
具体测试结果见图1。由图1可知实施例1-4的总糖含量显著高于未发酵米糠和对比例1-5。
测试例2
将未发酵的米糠、实施例和对比例中得到的发酵后的米糠粉末分别进行总酚含量的测定，具体的测定方法参考Folin-酚法：准确称取2.0g发酵米糠样品，加入100mL80％甲醇溶液，室温震荡提取20min后，5000rpm/min离心15min，收集上清液，取离心残渣继续重复上述操作两次，合并上清液。取1mL米糠提取液(适度稀释)与0.5mL的福林酚试剂(0.5N)、2.5mL的Na2CO3溶液(7.5％)混合均匀，于黑暗中室温反应2h，然后测定760nm波长处的吸光度值。米糠总酚含量以每g干物质中含有的等价没食子酸计，单位为mg GAE g-1。
具体测试结果见图2。有图2可知实施例1-4的总酚含量显著高于未发酵米糠和对比例1-5。
测试例3
采用体外模拟发酵实验，对未发酵的米糠、实施例和对比例中得到的发酵后的米糠粉末进行体外肠道益生活性评价。
(1)发酵米糠样品体外消化实验
分别准确称取未发酵的米糠、实施例和对比例中得到的发酵后的米糠粉末12.00g，倒入250mL锥形瓶中，加入200mL无菌水并搅拌均匀，随后加入1.25mL溶有10.00mg唾液α-淀粉酶的CaCl2溶液(1mmol/L，pH7.0)，置于恒温水浴振荡摇床中(温度设定为37℃)，酶解，消化15min后，用HCl溶液(6mol/L)将反应液pH调节至2.00，继续加入5mL溶有0.24g胃蛋白酶的HCl溶液(0.1mol/L)，置于37℃恒温水浴振荡摇床中反应；消化2h后，用NaOH溶液(6mol/L)将反应液pH调节至6.80，继续加入10mL溶有0.22g胰酶和0.70g胆汁的NaHCO3溶液(0.5mol/L)，置于37℃恒温水浴振荡摇床中反应；消化4h后，将反应液全部转移至1kDa透析袋中透析24h。最后将消化液冷冻干燥，得到米糠消化产物置于-20℃保存，用于模拟肠道发酵实验。
(2)体外模拟肠道发酵实验
人体粪便样品制备：用无菌采样袋和灭菌药匙收集5名年龄为23～27岁健康志愿者的新鲜粪便样品，所有志愿者身体状况良好，且在试验前至少6个月内未使用过抗生素。将粪便样品等量均匀混合后，立即用已灭菌的1mmol/L pH 7.0的磷酸盐缓冲液(PBS)进行稀释(稀释比例：1﹕5(w/v))。
基础培养基配制：每升基础培养基的营养成分配比：4.5g NaCl、0.01g MgSO4·7H2O、0.01g CaCl2、2.5g KCl、2g NaHCO3、0.04g K2HPO4、0.04g KH2PO4、3g蛋白胨、3g胰蛋白胨、4.5g酵母膏、10μL维生素K1、0.5g胆盐3号、0.5g L–半胱氨酸盐酸盐、0.05g氯高铁血红素、2mL吐温80。上述所有成分溶解后，将pH调至7.0并灭菌，完成基础培养基配制。
(3)体外模拟肠道发酵：向已灭菌的发酵瓶中加入40mL的基础培养基和5mL的粪便稀释液，然后加入冻干后的米糠消化产物使其最终浓度为2％(w/v)，涡旋混匀，氮吹1min后封口。将所有发酵瓶放入厌氧发酵罐，在37℃恒温条件下培养。
从粪便采集至开始发酵尽量在半小时以内完成。
(4)肠道菌群数量测定
利用实时荧光定量qPCR检测肠道菌群数量。取发酵24h的发酵液3mL，从离心沉淀物中测定发酵液中乳酸杆菌、双歧杆菌的数量。
具体测试结果见图3-4。由图3-4可知，体外发酵24h后，发酵米糠样品中乳酸菌和双歧杆菌的数量显著高于未发酵米糠和对比例1-5。
测试例4
将未发酵的米糠、实施例和对比例中得到的发酵后的米糠粉末分别进行感官评价，具体的感官评价方法为：
选择5名从事食品专业的人员组成评定小组，分别从质地、色泽、气味、酸甜度及风味等5个方面对发酵米糠的感官品质进行评价，在评价过程中，要求评定小组人员客观公正，并充分领会各项评价指标的含义。根据表2给出的评分标准打分(百分制)，结果取平均值。
表2
表3
| 组别 | 色泽 | 气味 | 风味 | 酸甜度 | 质地 | 总分 |
| 未发酵米糠 | 6.8 | 20.2 | 20.3 | 11.8 | 5.9 | 65.0 |
| 实施例1 | 9.1 | 28.9 | 29.2 | 19.0 | 9.9 | 96.1 |
| 实施例2 | 9.0 | 28.2 | 28.1 | 18.9 | 9.6 | 93.8 |
| 实施例3 | 8.2 | 27.4 | 28.0 | 18.2 | 9.4 | 91.2 |
| 实施例4 | 8.0 | 25.6 | 27.8 | 17.9 | 9.0 | 88.3 |
| 对比例1 | 7.3 | 24.2 | 24.9 | 16.2 | 8.1 | 80.7 |
| 对比例2 | 7.1 | 24.3 | 24.5 | 16.0 | 8.0 | 79.9 |
| 对比例3 | 7.2 | 24.0 | 24.2 | 15.3 | 7.9 | 78.6 |
| 对比例4 | 6.9 | 23.9 | 23.7 | 14.2 | 7.8 | 76.5 |
| 对比例5 | 6.9 | 24.2 | 24.8 | 12.9 | 7.9 | 76.7 |
具体评分结果见表3，由表3可知实施例1-4中发酵后的米糠呈现正常米糠色，香气纯正浓郁，风味柔和适中，酸甜适中，适口性好，颗粒均匀致密，在色泽、气味、风味、酸甜度和质地等方面均优于未发酵的米糠和对比例1-5中发酵后的米糠，因此说明了使用本公开技术方案进行米糠发酵可以显著提升米糠的感官品质。
以上实施例仅是对本公开的优选方式进行描述，并非对本公开的范围进行限定，在不脱离本公开的设计精神的前提下，对本公开的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本公开的保护范围内。
Claims (7)
1.一种发酵米糠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将稳定化处理后的米糠与无菌水搅拌均匀，加入纤维素酶，得到第一产物；
S2、将所述第一产物进行灭菌处理，接种米根霉和米曲霉的混合菌液，置于恒温恒湿培养箱或发酵室中发酵，得到第二产物；
S3、将所述第二产物进行灭菌处理，冷冻干燥后粉碎，得到发酵后的米糠；
其中，S1步骤中，所述纤维素酶的添加量为每100g米糠35-350EGu；
S2步骤中，所述混合菌液的料液比为（0.8-1.2）：（2.1-2.45），接种量为0.5重量%-0.9重量%；所述米根霉和米曲霉的比例为（2.5-5.5）：（1.5-4）；
米糠的稳定化处理条件为采用155-165℃的过热蒸汽处理米糠15-25s；
恒温恒湿培养箱或发酵室的发酵温度为35℃，发酵时间为24h。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无菌水的添加量为每100g米糠200-250mL。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，S1步骤中，所述纤维素酶的添加量为每100g米糠126-147EGu。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，S2步骤中，所述混合菌液的料液比为（0.9-1.1）：（2.2-2.3），接种量为0.6重量%-0.8重量%；所述米根霉和米曲霉的比例为（3.5-5）：（2-3.5）。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，灭菌处理的条件为温度120-125˚C下灭菌20-25min。
6.一种发酵米糠，其特征在于，使用权利要求1-5任意一项权利要求所述的方法制备。
7.根据权利要求6所述的发酵米糠，其中，该发酵米糠具有肠道益生活性。
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