CN112501026B - 莱茵衣藻粉及其在面制、米制食品中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种莱茵衣藻粉及其在面制、米制食品中的应用，莱茵衣藻粉的制备方法包括以下步骤：（a）将莱茵衣藻种子接种到种子罐中进行异养培养，培养完成后，以1～10vol%的接种量接种到发酵罐中进行异养发酵；（b）发酵结束后，将所得发酵液进行膜分离得到莱茵衣藻固体产物；（c）将所得产物进行喷雾干燥或真空冷冻干燥即得莱茵衣藻粉。本发明的莱茵衣藻粉可在日常制作馒头、面条、米饭、米线等主食时加入，具有辅助降血糖的功效，同时可增强糖尿病患者的营养和免疫能力。

Description

莱茵衣藻粉及其在面制、米制食品中的应用

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，具体地说是涉及一种莱茵衣藻粉及其在面制、米制食品中的应用。

背景技术

近些年，随着生活水平的不断提高，人们对食品品质的要求也逐渐提高。我国主食以米面为主，面制食品如面条、馒头、烙饼等，米制食品如米线等，在我国有着庞大的消费基础。

现有的面制、米制食品在加工过程中存在许多问题，以面食为例，面粉是经过去皮、粉碎加工制备而成，通常是通过加水搅拌混合后经过蒸、煮、炸等工序制成各种形态的美食，但精加工的面粉由于小麦皮层和胚芽在精加工中从小麦中分离出去，造成面粉微量营养素大量流失，将会引起人体的营养成分摄入不全、营养成分不均衡的情况。

单纯面粉加水揉制成面团再加工成面条、馒头等时存在口感较差，煮制过程中容易混汤，存在烹调损失率较高的问题，且难以得到品质较高的面食。向面粉中添加盐、食用碱或其他添加物等方法可以增强面条的劲道口感。然而，这样会增加不必要的食盐、食用碱的摄入量，不符合现代人们提倡的低盐低脂的健康饮食理念。此外，由于粗粮面食越来越受到人们的欢迎，且粗粮面食即使添加盐、食用碱等添加物也难以改变不劲道、口感差的问题，因此，寻求一种新的改变面食性质和营养的方法十分必要。

随着食品工业的发展和人民生活水平的提高，消费观念的不断变化，对面制、米制食品的消费趋势正逐渐向具有口感好、营养全面、保健功能的营养主食转变。人们急需一种营养全面、加工方便、绿色健康且口感独特的面制、米制食品。

糖尿病是由于胰岛素的分泌缺陷及（或）胰岛素生物学作用障碍而导致以慢性糖代谢障碍、高血糖为特征的一组慢性代谢性疾病。久病可引起多系统损害，导致眼、肾、神经、心脏、血管等组织的慢性进行性病变，引起功能缺陷及衰竭。近十年来，糖尿病患者率再世界各地与日俱增。随着人们生活水平的提高和社会的额老龄化，糖尿病已经成为一种世界性的非传染性流行疾病。目前，全球约有1.37亿糖尿病患者，中国有近4000万，其中2型糖尿病占95％以上。

糖尿病患者可以通过某些口服药物刺激体内胰岛素的分泌，也可以采用定期注射胰岛素的方式来维持血糖。除了借助药物作用以外，糖尿病患者的日常饮食也需尤为注意，尽量不吃或少吃含糖量的食品。由于我国主食通常以米面等淀粉类食物为主，这给糖尿病患者的日常生活造成困扰。由于目前市场上还没有一种能彻底根治糖尿病的药物，并且降血糖化学药品长期服用具有一定的毒副作用。因此通过调整饮食辅助控制血糖是一种较为健康的方式，特别需要进一步研发辅助降血糖的主食制品，避免糖尿病人因无法正常食用主食而困扰。目前，还没有关于莱茵衣藻应用于常规面制、米制食品中的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种莱茵衣藻粉及其在面制、米制食品中的应用，以解决现有主食营养不全面、口感不理想以及糖尿病人无法正常食用的问题。

本发明采用的技术方案是：一种莱茵衣藻粉，所述莱茵衣藻粉通过以下方法制备得到：

（a）以莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）TY-01为种子，其保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2020年9月1日，保藏号为CGMCC No.20293。将其接种到种子罐中进行异养培养，接种量为0.1～1vol%，当培养至干重10-60g/L时，以1～10vol%的接种量将种子罐所得培养液接种到发酵罐中进行异养发酵；所述种子罐和发酵罐的培养温度均为15～38℃、压力为0.03～0.08MPa、pH为6.3～8.0、溶解氧为10～100%、搅拌转速为0～700转/分；种子罐和发酵罐的培养基均包含无机盐离子、碳源、氮源；

（b）当发酵罐培养至干重60-200g/L时，终止发酵，将所得发酵液进行离心分离或膜分离得到莱茵衣藻固体产物；

（c）将步骤（b）所得产物进行喷雾干燥或真空冷冻干燥即得莱茵衣藻粉，所述喷雾干燥的进风温度为160~190℃，排风温度为80~95℃；所述真空冷冻干燥条件为冷冻温度-5～-60℃，真空度-0.099～-0.05MPa；所得莱茵衣藻粉的蛋白质含量在30%以上、灰分在5.5%以下、水分在4%以下。

步骤（a）中，所述的无机盐离子包括Cu²⁺、Zn²⁺、Na⁺、K⁺、Ga²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺；所述碳源为CO₃ ^2-、CH₃COO^-、C₅H₇O₅COO^-、C₂O₄ ^2-中的至少两种；所述氮源为铵盐。

步骤（a）中，种子罐和发酵罐的培养基均包含乙酸盐。

步骤（a）中，种子罐和发酵罐的培养基均包含以下重量份的原料：硫酸铜7~9份、草酸锌70~90份、乙酸钠330~370份、磷酸二氢钾180~220份、氢氧化钙780~820份、碳酸镁9~11份、硫酸铁19~21份、硫酸锰19~21份、氨水260~290份、水450000~480000份。

步骤（a）中，种子罐和发酵罐培养过程需加入消泡剂，所述消泡剂为聚丙二醇、聚乙二醇、聚丁二醇、三聚甘油中的至少两种，其中三聚甘油是必需的，三聚甘油为消泡剂总质量的20～30%，消泡剂加入量为培养基总质量的0.1～8%。

步骤（a）中，在种子罐和发酵罐培养过程中补加无机盐离子、碳源、氮源，每隔8~24h补加初始量的5~30%。

上述莱茵衣藻粉在面制、米制食品中的应用，其是将所述莱茵衣藻粉与面粉或米粉混合制成面食或米食制品，其中，所述莱茵衣藻粉的加入量为面粉或米粉质量的1%~10%。

上述莱茵衣藻粉在糖尿病人面制、米制食品中的应用，其是将所述莱茵衣藻粉与面粉或米粉混合制成面食或米食制品，其中，所述莱茵衣藻粉的加入量为面粉或米粉质量的3%~10%。

所述面粉为小麦面粉、玉米面粉、荞麦面粉中的一种或一种以上的混合面粉。

所述面食的制作包括以下步骤：

（a）称取莱茵衣藻粉并加入到面粉中，混合均匀后得到混合粉；

（b）向混合粉中加入温度为25~35℃的水，其中，混合粉∶水=1kg∶0.2~0.4L，将加水的混合粉用和面机充分混合10～15分钟制成面团；

（c）将面团放入静止熟化机中熟成10～20分钟，之后再将面团制作成所需的面食。

本发明的莱茵衣藻粉具有优质的蛋白、多糖、不饱和脂肪酸、维生素等营养物质，同时安全性高，具有显著的降血糖效果。将其在日常制作馒头、面条、米饭、米线等主食时加入，具有辅助降血糖的功效，同时可增强糖尿病患者的营养和免疫能力。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的莱茵衣藻粉的成品照片。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明，实施例中未提及的试剂和操作均按本领域的常规操作实施。

实施例1

将莱茵衣藻种子接种到6m³种子罐中，种子罐培养基为：硫酸铜80g、草酸锌80 g、乙酸钠350 g、磷酸二氢钾200 g、氢氧化钙800 g、碳酸镁10 g、硫酸铁20 g、硫酸锰20 g、氨水0.3L，加水至4m³，用乙酸调pH至7.0，然后开始接种发酵，接种量为0.5vol%。培养温度为20℃、压力为0.05MPa、溶解氧为50%、搅拌转速为200转/分，培养过程中维持pH在6.3~8.0之间。当罐内产生大量泡沫时，加入消泡剂，消泡剂为3公斤玉米油加入1公斤三聚甘油，消泡剂加入量为4公斤。发酵过程中，三天后，每隔2h加入0.2kg培养基。当发酵120h时，检测培养液中干重达到30g/L时，种子罐发酵结束。

以10vol%的接种量将种子罐所得培养液接种到60m³发酵罐中进行异养发酵；发酵罐培养基为：硫酸铜800g、草酸锌800g、乙酸钠3500g、磷酸二氢钾2000g、氢氧化钙8000g、碳酸镁100g、硫酸铁200g、硫酸锰200g、氨水3L，加水至48m³，乙酸调pH为7.0，开始接种发酵。培养温度为20℃、压力为0.05MPa、溶解氧为50%、搅拌转速为200转/分，培养过程中维持pH在6.3~8.0之间。当罐内产生大量泡沫时，加入消泡剂，消泡剂组成为玉米油20公斤加入10公斤三聚甘油，消泡剂加入量为30公斤。发酵过程中，三天后，每隔2h加入3公斤培养基。当发酵120h时，检测培养液中干重达到100g/L时，发酵罐发酵结束。

将60m³发酵罐所得的4吨发酵液，用100nm膜分离，得到浓缩液和透析水，用水进行三次洗涤，去除发酵液，最终得到莱茵衣藻固体产物；将所得产物进行喷雾干燥，喷雾干燥的进风温度为180℃，排风温度为90℃。干燥完成后得到莱茵衣藻粉220Kg，收率为70%，如图1所示，检测莱茵衣藻粉的蛋白质含量为36.5%、灰分为2.8%、水分为2.2%，符合产品要求。

实施例2

一、正常小鼠降血糖试验

选用健康雌性小鼠20只，按照禁食5h后所测的血糖水平，随机分为1个对照组和1个高剂量组。对照组给予蒸馏水，高剂量组按3.0g/kg·BW给予受试样品（用蒸馏水灌胃），连续灌胃30天后，禁食5h测空腹血糖值，比较两组小鼠血糖值。结果见表1所示。

表1：莱茵衣藻粉对正常小鼠空腹血糖的影响（mmol/L）

二、高血糖模型小鼠降血糖试验

采用胰岛损伤高血糖模型：将适应后健康雌性小鼠，随机选取15只禁食5h，测空腹血糖，作为该批次小鼠的基础血糖值，随后将小鼠禁食24h后，腹腔注射一次给予四氧嘧啶130mg/kg·BW（给予量0.1ml/10g·BW），6天后禁食5h，用毛细管吸取尾血，测定血糖值。血糖值在10~25mmol/L为高血糖模型成功小鼠。

选用高血糖模型小鼠按照禁食5h的血糖水平，随机分为1个模型对照组和低、中、高三个剂量组（组间差不大于1.1mmol/L），剂量组给予1.0g/kg·BW（低剂量）、2.0g/kg·BW（中剂量）、3.0g/kg·BW（高剂量）不同浓度受试样品，模型对照组给予等量蒸馏水，连续灌胃30天后，禁食5h测空腹血糖值，比较血糖下降率。血糖下降率%=（给予前血糖值-给予后血糖值）/给予前血糖值×100%。结果见表2所示。

表2：莱茵衣藻粉对高血糖模型小鼠空腹血糖及下降百分率的影响

（与模型对照组比较，差异有统计学意义）

三、高血糖模型大鼠糖耐量试验

采用胰岛损伤高血糖模型：将适应后健康雌性大鼠，禁食4h，取尾血，测定给葡萄糖前（即0h）血糖值、给予2.5g/kg·BW葡萄糖（灌胃量1.0ml/100g·BW）后0.5h、2h血糖值，作为该批次大鼠的基础血糖。以0、0.5h血糖水平分5个组，即1个空白对照组、1个模型对照组和3个剂量组，每组15只。空白对照组正常饲养不做处理，3个剂量组分别给予不同剂量受试样品：0.5g/kg·BW（低剂量）、1.0g/kg·BW（中剂量）、2.0g/kg·BW（高剂量），蒸馏水灌胃，模型对照组给予同体积蒸馏水，连续33天后，各组禁食4h，测定给予2.5g/kg·BW葡萄糖前（即0h）血糖值，20min后各组经口给予葡萄糖2.5g/kg·BW，测定给葡萄糖后各组0.5h、2h的血糖值，观察各组血糖曲线下面积的变化，结果见表3所示。血糖曲线下面积=[（0h血糖+0.5h血糖）×0.5/2]+[（2h血糖+0.5h血糖）×1.5/2]。

表3：莱茵衣藻粉对高血糖模型大鼠糖耐量的影响

（与模型对照组比较，差异有统计学意义）

由上述可知，本发明莱茵衣藻粉对正常动物血糖无影响，对高血糖模型动物具有辅助降血糖功效，可应用于辅助降血糖的食品中。

实施例3

第一步：称取实施例1制备的莱茵衣藻粉，按1kg小麦粉加入60g莱茵衣藻粉的比例混合均匀，备用；

第二步：水温控制在30℃，按照1kg小麦粉兑0.3L水的标准，将水按比例加入第一步的备料中，用和面机充分混合10分钟制成面团；

第三步：将面团放入静止熟化机熟成10分钟。以制成的莱茵衣藻面团为原料，配合加入其他原料（按常规方法）进一步深加工制成面条、烙饼、饺子、包子、馒头、油条和面包。

实施例4

称取实施例1制备的莱茵衣藻粉，按1kg大米粉加入60g莱茵衣藻粉的比例混合均匀，之后用米线机制作米线。

实施例5

莱茵衣藻面制食品（实施例3）和米制食品（实施例4）的降血糖试验。试食人群：中度高血糖患者，年龄分布：51~65岁，人数：男15，女14，体重：60~75kg，病史：10~20年。

试验方式：每组处理均以上述29名患者为对象，三餐均统一，早餐提供统一的正常早餐。午餐、晚餐的主食按每组处理进行，每组处理试验一周，每两组处理间隔三天进行，试验期间，不服用降糖药，不进行运动。定时测定血糖并统计平均值。

一、面食降血糖试验：对照组：正常食用普通面条，第1组：按食用面条的6wt%称取莱茵衣藻粉，并与普通面条一起混合食用，第2组：食用实施例6制作的莱茵衣藻面条。血糖监测结果见表4所示。

表4：

由上述可知，两种食用方式对控制血糖均有效果，其中藻粉加面粉混合做成面条后食用效果较好，可能是藻粉在与面粉加工过程中相互作用，使得做成面条食用后糖分释放受影响。

二、面食烹饪方式对莱茵衣藻降血糖的影响，具体见表5所示。

表5：采用实施例3制作的面食进行试验

衣藻粉做成馒头、饺子、包子、馒头等面食，好于做成烙饼、面包、油条，说明用蒸和煮的方式降糖效果好于炸、烤、煎。

三、米制食品降血糖试验。对照组：正常食用普通米饭，第1组：按食用米饭的6wt%称取莱茵衣藻粉，并与普通米饭一起混合食用，第2组：食用实施例4制作的莱茵衣藻米线。血糖监测结果见表6所示。

表6：

由上可知，衣藻粉加入米粉混合做成米线食用效果更好。

四、对比试验

对比例1

第一步：称取螺旋藻粉（云南绿A生物工程有限公司，螺旋藻片研磨成粉），按1kg小麦粉加入60g螺旋藻粉的比例混合均匀，备用；

第二步：水温控制在30℃，按照1kg小麦粉兑0.3L水的标准，将水按比例加入第一步的备料中，用和面机充分混合10分钟制成面团；

第三步：将面团放入静止熟化机熟成10分钟。以制成的螺旋藻面团为原料，配合加入其他原料（按常规方法）进一步深加工制成面条。

对比例2

第一步：称取小球藻粉（台湾绿先优，台湾绿藻工业股份有限公司，小球藻片研磨成粉），按1kg小麦粉加入60g小球藻粉的比例混合均匀，备用；

第二步：水温控制在30℃，按照1kg小麦粉兑0.3L水的标准，将水按比例加入第一步的备料中，用和面机充分混合10分钟制成面团；

第三步：将面团放入静止熟化机熟成10分钟。以制成的小球藻面团为原料，配合加入其他原料（按常规方法）进一步深加工制成面条。

第1组：食用实施例3制备的莱茵衣藻面条，第2组：食用对比例1制备的螺旋藻面条，第3组：食用对比例2制备的小球藻面条。降血糖试验结果见表7所示。

表7：

由上述可知，衣藻粉加入面粉做成面条降糖效果显著好于螺旋藻和小球藻。

此外，将莱茵衣藻粉与葡萄糖一起食用，食用前平均血糖为6.9，食用后平均血糖为12，可见衣藻粉对非淀粉中的糖没有降糖作用。

实施例6

将市售的普通粉、面包粉加工制成面团，并与实施例3的面团一起进行性能测试，使用布拉本德拉伸仪，采用GB/T14614-2006《小麦粉面团的物理特性吸水量和流变学特征的测定粉质仪法》对上述样品的拉伸特性等进行测定，结果如表8所示。

表8：

可以看出，在普通面粉中添加了莱茵衣藻粉后，面团的最大拉伸力增加，面团弹性更好，筋力强，延伸度特性达到了面包粉的水平，延伸性好做成面条后的品质好。在普通面粉中添加了6%莱茵衣藻粉，面团能量值接近面包粉，代表面团筋力强，制成面包和面条品质也越好。

对实施例3、对比例1和对比例2的面条的特性进行测定，使用质构仪测定面条的特性参数，Gumminess、拉断力参数、最大剪切力参数分别对应面条的筋道感、弹性、硬度，测定结果如表9所示。

表9：

可以看出，添加6%螺旋藻和莱茵衣藻的普通面粉做成的面条，煮熟后，Gumminess和拉断力值比较大并且接近，相应地代表面条的筋道感和弹性好。

实施例7感官评定

取实施例3、对比例1和对比例2的面条于沸水锅中，煮至面条芯的生粉刚刚消失，立刻取出一部分熟面条于白瓷盘中，进行色泽、表观口感比较，并按照标准逐项打分，保持微沸状态，每间隔2分钟再品尝一次，至20分钟后，观察面条是否断条，是否耐煮。

感官评定的标准如表10所示，评定流程按本领域常规方式进行。

表10：

感官评定的结果如表11所示。

表11：

小球藻面条在表观状态色泽项目得分比较高，其硬度最高所以黏性得分最高，而适口性韧性最差；螺旋藻面条和莱茵衣藻面条的适口性韧性黏性项得分接近而且都比较高，筋道感强，耐煮，不易断，但螺旋藻面条在色泽上不如莱茵衣藻，并且藻腥味重。

Claims (10)

1.一种莱茵衣藻粉，其特征是，所述莱茵衣藻粉通过以下方法制备得到：

（a）以莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）TY-01为种子，其保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.20293，将其接种到种子罐中进行异养培养，接种量为0.1～1vol%，当培养至干重10-60g/L时，以1～10vol%的接种量将种子罐所得培养液接种到发酵罐中进行异养发酵；所述种子罐和发酵罐的培养温度均为15～38℃、压力为0.03～0.08MPa、pH为6.3～8.0、溶解氧为10～100%、搅拌转速为0～700转/分；种子罐和发酵罐的培养基均包含无机盐离子、碳源、氮源；

（b）当发酵罐培养至干重60-200g/L时，终止发酵，将所得发酵液进行离心分离或膜分离得到莱茵衣藻固体产物；

（c）将步骤（b）所得产物进行喷雾干燥或真空冷冻干燥即得莱茵衣藻粉，所述喷雾干燥的进风温度为160~190℃，排风温度为80~95℃；所述真空冷冻干燥条件为冷冻温度-5～-60℃，真空度-0.099～-0.05MPa；所得莱茵衣藻粉的蛋白质含量在30%以上、灰分在5.5%以下、水分在4%以下。

2.根据权利要求1所述的莱茵衣藻粉，其特征是，步骤（a）中，所述的无机盐离子包括Cu^{2 +}、Zn²⁺、Na⁺、K⁺、Ga²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺；所述碳源为CO₃ ^2-、CH₃COO^- 、C₅H₇O₅COO^- 、C₂O₄ ^2-中的至少两种，所述氮源为铵盐。

3.根据权利要求1所述的莱茵衣藻粉，其特征是，步骤（a）中，种子罐和发酵罐的培养基均包含乙酸盐。

4.根据权利要求1所述的莱茵衣藻粉，其特征是，步骤（a）中，种子罐和发酵罐的培养基均包含以下重量份的原料：硫酸铜7~9份、草酸锌70~90份、乙酸钠330~370份、磷酸二氢钾180~220份、氢氧化钙780~820份、碳酸镁9~11份、硫酸铁19~21份、硫酸锰19~21份、氨水260~290份、水450000~480000份。

5.根据权利要求1所述的莱茵衣藻粉，其特征是，步骤（a）中，种子罐和发酵罐培养过程需加入消泡剂，所述消泡剂为聚丙二醇、聚乙二醇、聚丁二醇、三聚甘油中的至少两种，其中三聚甘油是必需的，三聚甘油为消泡剂总质量的20～30%，消泡剂加入量为培养基总质量的0.1～8%。

6.根据权利要求1所述的莱茵衣藻粉，其特征是，步骤（a）中，在种子罐和发酵罐培养过程中补加无机盐离子、碳源、氮源，每隔8~24h补加初始量的5~30%。

7.权利要求1~6任一莱茵衣藻粉在面制、米制食品中的应用，其特征是，将所述莱茵衣藻粉与面粉或米粉混合制成面食或米食制品，其中，所述莱茵衣藻粉的加入量为面粉或米粉质量的1%~10%。

8.权利要求1~6任一莱茵衣藻粉在糖尿病人面制、米制食品中的应用，其特征是，将所述莱茵衣藻粉与面粉或米粉混合制成面食或米食制品，其中，所述莱茵衣藻粉的加入量为面粉或米粉质量的3%~10%。

9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征是，所述面粉为小麦面粉、玉米面粉、荞麦面粉中的一种或一种以上的混合面粉。

10.根据权利要求7或8所述的应用，其特征是，所述面食的制作包括以下步骤：

（a）称取莱茵衣藻粉并加入到面粉中，混合均匀后得到混合粉；

（b）向混合粉中加入温度为25~35℃的水，其中，混合粉∶水=1kg∶0.2~0.4L，将加水的混合粉用和面机充分混合10～15分钟制成面团；

（c）将面团放入静止熟化机中熟成10～20分钟，之后再将面团制作成所需的面食。