CN112655954A - 一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量y-亚麻酸山桐子油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y‑亚麻酸山桐子油的方法，通过将山桐子组织破碎、水解并经二次分离获得原液制得酵母培养基，然后以泡菜母液（富含泡菜酵母菌）+18%稀葡萄糖液接种酵母菌，并连续补充发酵，制备高Ƴ‑亚麻酸含量的山桐子功能油脂，经发酵后的发酵液中Ƴ‑亚麻酸含量达到3746mg/L。最终经提取、精炼后的山桐子功能油脂相对含量高达55%。旨在改善山桐子油脂单一、多不饱和脂肪酸少的缺点，提高山桐子油附加值及其他营养组成的利用价值。
Description
技术领域
本发明涉及油脂提取技术领域，尤其涉及一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法。
背景技术
山桐子树是我国乡土树种，其果实可果皮及种子均含油，其中果肉含油率40％－45％，种子含油率22％－25％。山桐子油中亚油酸高达51％－81％，有较好的脂、酸配比，是优质的保健型木本食用油。山桐子鲜果经破碎、取籽、均质后的产物被定义为山桐子原浆，经检测，山桐原浆蛋白质含量6％、淀粉含量8％、纤维含量18％、还原糖含量3.5％。山桐子具有油酸、亚油酸含量高，其他油脂成分含量低的特点，但同时也具有油脂单一，多不饱和脂肪酸少等缺点。
因此，如何改善山桐子油脂单一、多不饱和脂肪酸少的缺点，提高山桐子油附加值及其他营养组成的利用价值，是一个研发价值与经济价值极高的技术问题。
为了提高山桐子功能油脂含量的实现。有研究者研究证明，酵母菌在发酵过程中为乳酸菌提供了许多营养因子例如氨基酸、维生素和丙酮酸盐等其他物质，而乳酸菌的代谢产物又为酵母菌提供了能量来源。所以，酵母与乳酸菌共生发酵具有相应的理论基础，能够将酵母与乳酸菌共生发酵技术作为提高山桐子功能油脂含量的技术支持。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，旨在改善山桐子油脂单一、多不饱和脂肪酸少的缺点，提高山桐子油附加值及其他营养组成的利用价值。
为实现上述目的，本发明提出一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，包括下述步骤：
(1)山桐子鲜果经组织破碎和离心分离，获得组织破碎液分离的液体和固态残渣；
(2)将步骤(1)分离的液体经酶法脱胶、高压均质和酶法水解，水解液经离心分离获得水解上清原液和二次水解液；
(3)将步骤(1)分离的固态残渣经酸法水解，混合步骤(2)分离获得的二次水解液，经离心分离得到二次水解原液；
(4)混合步骤(2)获得的水解上清原液和步骤(3)获得的二次水解原液，经调质获得酵母培养基；
(5)利用酵母培养基进行产油酵母发酵4-6h，接种泡菜乳酸菌，酵母菌和乳酸菌协同发酵54-64h；
(6)发酵液经离心、压滤后喷雾干燥；
(7)将喷雾干燥的物料微波炒料，高压冷榨获得富ARA山桐子油；
(8)补料半连续式发酵，重复步骤(6)-步骤(7)。
进一步的，所述步骤(1)中，离心分离转速为：800-1000r/min。
进一步的，所述步骤(2)中，酶法脱胶为：使用100U/L的8000U/ml磷脂酶或500ml/1000L磷脂酶，在温度50-55℃，剪切压力4-6mpa下处理1-3h。
进一步的，所述步骤(2)中，高压均质的条件为：均质时间15-45min，均质压力20-30mpa。
进一步的，所述步骤(2)中，酶法水解为：使用100U/L或500ml/1000L的α-淀粉酶、果胶酶和纤维素酶在温度55-65℃，剪切压力8-12mpa下处理1-3h。
进一步的，所述步骤(2)中，离心分离的条件为：转速5000-7000r/min，离心时间30-50min。
进一步的，所述步骤(3)中，酸法水解为：使用0.2mol/L的稀盐酸水解固体残渣2-4h。
进一步的，所述步骤(3)中，离心分离的条件为：转速2000-4000r/min，离心时间20-40min。
进一步的，所述步骤(4)中，调质为：添加谷氨酸至0.1mol/L，添加(NH4)2SO4至0.05mol/L，添加蛋白胨1g/L调节培养基C/N比值至28。
进一步的，所述步骤(5)中，接种泡菜乳酸菌为：添加浓度18％(w/w)糖浆，接种5％乳酸，所述接种泡菜乳酸采用菌落数≥1×1010cfu/g的干粉状乳酸菌复合发酵剂或菌落数≥5×109cfu/g的泡菜母液。
进一步的，所述步骤(6)中，离心条件为：2500-3100r/min，压滤条件为5-10mpa。
进一步的，所述步骤(6)中，喷雾干燥为：
(a)喷雾机供料前，调节喷雾入口温度达170-190℃，调节喷雾出口温度达70-80℃，调节加热器表面温度达到245-260℃；
(b)喷雾机供料时，调节喷雾出口温度高于100℃，调节供料原液流量至雾化器转速17000-19000rpm；
(c)喷雾机供料后，调节喷雾入口温度低于50℃，在出料口收集干燥产品。
进一步的，所述步骤(7)中，微波炒料为：将喷雾干燥物料在微波功率50hz，微波时间4-6min进行炒料。
进一步的，所述步骤(7)中，高压冷榨的条件为：压榨压力15-25mpa。
进一步的，所述步骤(8)中，补料半连续式发酵为：酵母菌和乳酸菌的每个协同发酵54-64h后进行浓度为50％(w/w)的补料，发酵周期1年后更换菌种。
本发明中，通过将山桐子组织破碎、水解并经二次分离获得原液制得酵母培养基，然后以泡菜母液(富含泡菜酵母菌)+18％稀葡萄糖液接种酵母菌，并连续补充发酵，制备高
-亚麻酸含量的山桐子功能油脂，经发酵后的发酵液中
-亚麻酸含量达到3746mg/L。最终经提取、精炼后的山桐子功能油脂相对含量高达55％。旨在改善山桐子油脂单一、多不饱和脂肪酸少的缺点，提高山桐子油附加值及其他营养组成的利用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法的步骤原理示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出了一种实施例，参照图1，图1为本发明提出的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法的步骤原理示意图。
如图1所示，在本实施例中，一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，具体包括如下步骤：
(1)获取山桐子鲜果：
在本实施例中，获取的山桐子鲜果指标为：可溶性固形物含量29.6％，灰分7.8％，水分含量61.3％。
(2)机械破碎：
利用大型组织破碎机对获取的山桐子鲜果进行组织破碎。
在本实施例中，大型组织破碎机采用容量为400L，容器、刀具与夹具采用不锈钢材质，垫片采用橡胶材质的组织破碎设备。
该组织破碎设备开关设置有关-低-中-高-脉动式等5个档位，对应的转速为0-16800-18800-21500-21500RPM。
(3)粗分离：
采用离心分离的方式对山桐子鲜果组织破碎后的液体进行固液分离，离心分离装置设置转速为800-1000r/min。
(4)酶法脱胶：
通过向离心分离后的液体添加酶磷脂酶A1进行脱胶，用以消除山桐子高含量磷脂对后续工艺的影响。
在本实施例中，进行脱胶处理的磷脂酶A1(8000U/ml)，使用量100U/L,或者500ml/1000L，设置最佳处理温度55℃，设置最佳剪切压力：5mpa，经过2h脱胶处理，获得较低磷脂含量的分离液。
在上述脱胶处理后，利用柠檬酸微调节分离液的PH值至6.5。
(5)高压均质：
增加均质时间为30min，均质压力25mpa的高压均质工艺或高压剪切工艺流程，为后续酶法水解提供工艺条件。
(6)酶法水解：
将果胶酶、纤维素酶、α-淀粉酶复合酶投入高压均质后的分离液，对分离液中的淀粉、纤维类糖源进行完全水解，其中，α-淀粉酶(4000U/ml)，使用量100U/L，或者500ml/1000L，处理时间2h，处理最佳温度设定为60℃。
在上述酶法水解处理后，用柠檬酸微调节PH值至5.5。
在本实施例中，酶法水解反应在设置剪切压力为10mpa的剪切罐中实施处理。
(7)水解超速离心：
采用离心分离的方式对酶法脱胶、高压均质以及酶法水解之后的分离液再次进行油液分离和大分子与小分子物质分离。
在优选的实时例中，该工艺流程的离心转速为6000r/min，离心时间为40min。
(8)水解上清液处理：
需要说明的是，此次分离之后的水解上清原液，富含山桐子原有的油脂、小分子还原糖等物质，其中油脂含量大于30％，可用于之后的酵母培养基调制工艺。
(9)水解液处理：
需要说明的是，此次分离之后的水解液富含蛋白质、部分淀粉、部分纤维、部分水溶性纤维等物质，该部分水解液需要与处理后的(3)粗分离工艺得到的固态残渣进行混合，进行二次离心除杂。
(10)固态残渣处理：
步骤(3)离心分离后的固态残渣以纤维为主，还含有部分淀粉，该步骤对固态残渣进行处理，用于与步骤(7)获得的水解液混合进行二次离心除杂。
(11)酸法水解：
采用0.2mol/L的稀盐酸对固体残渣水解3h，水解后的水解液与步骤(7)获得的水解液混合，用于后续离心除杂工艺的原料。
在上述酸法水解后，采用0.5mol/L氢氧化钠调节水解液PH值至7.0，用于后续工艺处理环境。
(12)二次离心除杂：
将酸法水解后与步骤(7)获得的水解液混合后的二次水解液进行转速为3000r/min，离心时间为30min的二次离心除杂工艺处理。
(13)二次水解原液获取：
将二次离心除杂后得到的富含还原糖等物质的水解液与步骤(7)获得的水解上清液混合。
(14)合并+调质：
合并之后的水解液含氨基酸5％、总糖含量22％，同时富含7种微量元素，其中氨基酸具有17中氨基酸物质，包括亮氨酸、脯氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨zhi酸、dao苏氨酸、蛋氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸、缬氨酸、丙氨酸、丝氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸；微量元素包括铁、硒、钙、碘、锌、铜、钴。
在本实施例中，获得的混合水解液还达不到产油酵母培养基的要求，需对培养基进行调质，通过调节添加谷氨酸至0.1mol/L，调节添加(NH4)2SO4至0.05mol/L，调节添加蛋白胨1g/L，得到C/N比值为28的培养基。
需要说明的是，此工艺步骤获得的培养基用于产油酵母的前期发酵，同时也能用于后续补料连续发酵工艺过程。
(15)产油酵母发酵：
通过在PH值环境为4.5-5.0，温度环境为20℃-30℃，添加酵母菌菌种进行64h的发酵，经离心分离、补糖、补充培养基进行二次半连续发酵，发酵周期1年后，重新更换菌种进行重新发酵。
在优选的实施例中，酵母菌菌种采用来源：北京北纳创联生物技术研究院(货号：ACCC21176)的耶罗维亚酵母MCCC2E00834。
在本实施例中，利用上述方法进行10％接种量的酵母菌接种，进行50mL、1L、10L、50L、300L五次扩配得到发酵体积为300L的产油酵母。通过这样的方式，获取大量产油酵母，用于整个山桐子油提取工艺的酵母菌需求。
(16)添加泡菜母液+稀糖浆：
添加糖浆浓度18％(w/w),乳酸接种量5％。接种时间：酵母发酵5h后，接种泡菜乳酸菌或者添加泡菜母液。
在优选的实施例中，泡菜乳酸菌的来源采用四川高福记生物科技有限公司——乳酸菌菌粉由多株植物乳杆菌复配而成，可常温长期保存的干粉状复合发酵剂(活菌数≥1×1010cfu/g)。
在优选的实施例中，泡菜母液来源采用成都市农林科学院加工研究所自制泡菜母液(活菌数≥5×109cfu/g)。
(17)酵母菌+乳酸菌协同发酵：
调节PH环境为6.0，进行时长为59h的共同发酵，在本实施例中，经过检测，发酵液中目标产物
-亚麻酸含量3746mg/L。
(18)连续离心、压滤：
将经过共同发酵周期59h后的发酵液进行离心压滤，获得高浓度的目标产物
-亚麻酸，另一方面，消除产物抑制发酵的负面影响，实现高浓度产物的连续发酵。在该实施例中，离心转速为2800r/min，压滤压力为5-10mpa。
(19)补料连续发酵：
利用步骤(14)调质获得的培养基进行补料连续发酵处理，其中补料浓度为50％(w/w)。
(20)发酵液低温喷雾干燥：
喷雾干燥条件包括如下设置内容：
出口温度升至100℃以上时，调节雾化器转数至18000rpm。需要说明的是，出口温度因运转条件不同而异，一般选定70℃以上的条件。
供料前，关闭排空阀；确认喷雾状态、入口温度(达到180℃)、出口温度(达到75℃)是否安定；加热器表面温度达到245～260℃时，将水切换为原液，开始供料。
调节原液流量，雾化器转数调至规定值(18000rpm)。(雾化器转数保持18000rpm)。需要说明的是，雾化器的转数因运转条件不同而异，一般选定最低8000rpm以上的条件。
确认入口温度降至50℃以下，出料口产品收集完毕。通过人孔门，用(非毛)刷子尽量刮扫收集吸附在干燥塔顶及内壁的产品；打开清洗收集口，收集产品到包装袋。
(21)微波炒料+高压冷榨：将喷雾干燥物料微波炒料：微波功率50hz，微波时间5min，炒料后的进行压榨压力为20mpa的高压液压冷榨，在本实施例中，高压液压冷榨获得的压榨油脂出油率为41.5％。
(22)获得富ARA山桐子油：
对压榨后的油脂产量经脱色、脱臭后，得到的脂肪酸组成如下表所示：
表1-1山桐子发酵油油脂肪酸组成
(23)山桐子油的后续处理工艺：
获得的富ARA山桐子油经过后续不同的工艺流程处理，能够获得功能油或化妆品基础原理，用以其他产品的工艺生产。
在本实施例中，通过将山桐子组织破碎、水解并经二次分离获得原液制得酵母培养基，然后以泡菜母液(富含泡菜酵母菌)+18％稀葡萄糖液接种酵母菌，并连续补充发酵，制备高
-亚麻酸含量的山桐子功能油脂，经发酵后的发酵液中
-亚麻酸含量达到3746mg/L。最终经提取、精炼后的山桐子功能油脂相对含量高达55％。旨在改善山桐子油脂单一、多不饱和脂肪酸少的缺点，提高山桐子油附加值及其他营养组成的利用价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）山桐子鲜果经组织破碎和离心分离，获得组织破碎液分离的液体和固态残渣；
（2）将步骤（1）分离的液体经酶法脱胶、高压均质和酶法水解，水解液经离心分离获得水解上清原液和二次水解液；
（3）将步骤（1）分离的固态残渣经酸法水解，混合步骤（2）分离获得的二次水解液，经离心分离得到二次水解原液；
（4）混合步骤（2）获得的水解上清原液和步骤（3）获得的二次水解原液，经调质获得酵母培养基；
（5）利用酵母培养基进行产油酵母发酵4-6h，接种泡菜乳酸菌，酵母菌和乳酸菌协同发酵54-64h；
（6）发酵液经离心、压滤后喷雾干燥；
（7）将喷雾干燥的物料微波炒料，高压冷榨获得富ARA山桐子油；
（8）补料半连续式发酵，重复步骤（6）-步骤（7）。
2.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，离心分离转速为：800-1000r/min。
3.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（2）中：
酶法脱胶为：
使用100U/L的8000U/ml磷脂酶或500ml/1000L磷脂酶，在温度50-55℃，剪切压力4-6mpa下处理1-3h；
高压均质的条件为：
均质时间15-45min，均质压力20-30mpa；
酶法水解为：使用100U/L或500ml/1000L的α-淀粉酶、果胶酶和纤维素酶在温度55-65℃，剪切压力8-12mpa下处理1-3h；
离心分离的条件为：转速5000-7000r/min，离心时间30-50min。
4.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，酸法水解为：使用0.2mol/L的稀盐酸水解固体残渣2-4h。
5.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，离心分离的条件为：转速2000-4000r/min，离心时间20-40min。
6.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，调质为：添加谷氨酸至0.1mol/L，添加(NH4)2SO4至0.05mol/L，添加蛋白胨1g/L调节培养基C/N比值至28。
7.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（5）中，接种泡菜乳酸菌为：添加浓度18%（w/w）糖浆，接种5%乳酸，所述接种泡菜乳酸采用菌落数≥1×1010cfu/g的干粉状乳酸菌复合发酵剂或菌落数≥5×109cfu/g的泡菜母液。
8.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（6）中：
离心条件为：
2500-3100r/min，压滤条件为5-10mpa；
喷雾干燥为：
（a）喷雾机供料前，调节喷雾入口温度达170-190℃，调节喷雾出口温度达70-80℃，调节加热器表面温度达到245-260℃；
（b）喷雾机供料时，调节喷雾出口温度高于100℃，调节供料原液流量至雾化器转速17000-19000rpm；
（c）喷雾机供料后，调节喷雾入口温度低于50℃，在出料口收集干燥产品。
9.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（7）中：
微波炒料为：
将喷雾干燥物料在微波功率50hz，微波时间4-6min进行炒料；
高压冷榨的条件为：
压榨压力15-25mpa。
10.如权利要求1所述的一种产油酵母与泡菜乳酸菌共生发酵制备高含量Y-亚麻酸山桐子油的方法，其特征在于，所述步骤（8）中，补料半连续式发酵为：酵母菌和乳酸菌的每个协同发酵54-64h后进行浓度为50%（w/w）的补料，发酵周期1年后更换菌种。
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