CN113005053B - 一种快速产l-乳酸的米酸发酵工艺及其专用菌 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品技术领域，尤其涉及一种快速产L‑乳酸的米酸发酵工艺及其专用菌。所述菌株为副干酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)H4‑11，已在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC NO：M2021074。采用副干酪乳杆菌H4‑11发酵生产米酸，其工艺包括：原料预处理、煮沸、糊化、液化、糖化、灭菌、接菌、发酵。所制得米酸，L‑乳酸含量可达2.61g/100g左右，乳酸菌含量可达1.42×108cfu/ml左右；口感风味佳，感官评价高；而且具有抗氧化性能，DPPH清除率可达46％左右，具有良好的益生功能。
Description
技术领域
本发明属于食品技术领域，尤其涉及一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺及其专用菌。
背景技术
贵州酸汤，作为苗、侗民族千百年来独有的“酸食文化”结晶，不仅富营养、低脂肪，具有调味、增香、去腥膻、解油腻、开胃健脾、增进食欲等独特功能；而且米酸类似于酵素产品且因发酵作用形成多种生理活性物质，有抗疲劳、防衰老、调节机体免疫、改善心血管疾病等功效，现已发展成为继“老干妈”油基辣椒食品和“茅台”酱香酒之后的区域性特色优势新兴产业。
米酸，俗称白酸汤，主要以米为基质，经乳杆菌、酵母及醋酸菌、明串珠菌等微生物共同发酵而成的天然调味料，富含乳酸发酵、醋酸发酵、乙醇发酵形成的乳酸、乙酸、酒石酸、苹果酸、乙醇等复合产物。米酸丰富的营养成分及益生菌群，具有调节人体肠道微生态平衡、预防消化道疾病等保健功效。
米酸作为民族特色食品的典型代表，目前制作仍停留于小作坊式的传统工艺阶段，规模小，产品标准不统一，发酵时间长，食品风味难以“再现”。由于缺乏对致酸菌种、微生物指标等系统研究，出现酸味不稳定现象，导致酸汤风味差异较大甚至腐败，使得产品质量极难稳定，现已成为严重制约产业或企业跨跃式发展的关键技术“瓶颈”。而这些问题恰恰是由于米酸产品的关键风味品质形成机理、加工工艺关键控制点等方面研发十分欠缺导致的。
乳酸菌大量存在于米酸体系中，乳酸菌是一类以碳水化合物为原料，在自身酶的作用下将碳水化合物分解成有机酸、醇等的革兰氏阳性菌球菌和杆菌的统称。发酵产生的乳酸按其构型和旋光性可分为D-型、L-型和DL-型3种类型,由于人体只具有L-乳酸脱氢酶,因此只能代谢L-型的乳酸,若过量摄入D-型或DL-型的乳酸则会引起人体代谢功能紊乱、造成酸中毒等不良反应。L-乳酸是一种天然存在的有机酸，广泛应用于食品、医药、纺织、皮革、化妆品及化工领域。同时，L-乳酸还可以用来生产聚乳酸，后者是生产可降解塑料的主要成分。由于L-乳酸在国民经济中所起的重要作用，它已经成为最受关注的化学产物之一。
如公开号为CN109674002A的专利公开了一种纯种发酵米酸汤制备方法，以大米、糯米和面粉为主要原料进行糊化、液化、糖化再用发酵进行发酵制作米酸汤。又如CN108783360A的专利是一种浓缩酸汤及其制备方法，采用大米、糯米、玉米、辣椒和番茄为原料，通过浸泡、磨浆、糊化、液化、糖化、发酵、杀菌灌装共七个步骤制备成浓缩酸汤。上述专利提供的米酸汤的制作方法，采用的是自然发酵方式，制作的酸汤虽然酸味浓，但是口感风味差，且酸汤中有大量杂味酸伴生、L—乳酸含量低。
发明内容
本发明研究人员通过对米酸汤发酵工艺中的微生物进行筛选研究，筛选出了一种耐酸性能好，且能快速产L-乳酸的菌株；将该菌株用于米酸发酵工艺中，通过对发酵工艺进行进一步改进优化，可制得风味佳、L-乳酸含量高的米酸。具体是通过以下技术方案实现的：
一种快速产L-乳酸的米酸专用菌，所述菌株为副干酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)H4-11，已在中国工业微生物菌种保藏管理中心保藏，保藏编号为CICC 24825，保藏日期为2019年11月18日。
副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)H4-11为本发明研究人员从米酸体系经传统筛菌的方式筛选而得。经研究发现：将该菌株接种在米汤原料中培养，接种量为7.80×108cfu/ml；在48h内L-乳酸可达到10-15g/kg，继续发酵24h后L-乳酸可达到15-26g/kg，活菌量可达到2.01-2.37×108cfu/ml；应用到米酸体系安全性高，且能快速产生L-乳酸，以及有一定的抗氧化等益生功能。
副干酪乳杆菌H4-11在MRS平板上培养48-72h形成直径0.5-2mm，乳白色，圆形，表面光滑湿润，边缘整齐、凸起的菌落。耐酸耐胆盐，有明显产酸性能，在显微镜下呈短杆状态。革兰氏染色阳性，无芽孢、细长有弯曲的杆菌，有时成球杆状或杆状，排列成栅状或链状，无动力，有些有双极染色；能发酵果糖、半乳糖和葡萄糖，不能利用蜜二糖、棉籽糖和木糖，不能分解精氨酸产氨，所产乳酸旋光性为L型。
一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺，采用副干酪乳杆菌H4-11发酵处理过的米汤原料。
优选地，所述快速产L-乳酸的米酸发酵工艺，包括以下过程：
(1)原料预处理：将糯米或者硒米高速粉碎，混合，过80-100目筛两次，制成米粉；
(2)煮沸：将米粉和水混合，加热煮沸，边加热边搅拌；
(3)糊化：将煮沸的米汤放入水浴锅上糊化，边糊化边搅拌；以防止糊化不均匀导致糊化液局部变质；糊化时间为30-40min、糊化温度为50-60℃；
(4)液化：向糊化好的米汤加入其质量1.0-2.0％的高温α-淀粉酶液化，液化时间为30-40min，液化温度为85-95℃；
(5)灭菌：经95℃巴氏灭菌10-20分钟；
(6)接菌：待米汤冷却至,25-40℃时把副干酪乳杆菌H4-11接种到米汤中；
(7)发酵：将接入菌种的米酸置于恒温培养箱中发酵，即得米酸汤。
优选地，所述步骤(2)，米粉和水的混合物中米粉含量为0.5-8.0％。
优选地，所述步骤(6)，副干酪乳杆菌H4-11的接种量为2-20％。
优选地，所述步骤(7)，恒温培养箱的温度为25-40℃，发酵时间为48-96h。
优选地，所述灭菌前还包括糖化:将液化好的米汤中加入其质量0.02-0.04％的糖化酶，糖化时间为1-2h，糖化温度为50-60℃。
需要说明的是，步骤(1)中，制作米酸的原料还可以为藜麦、薏仁米、糙米、黑糯米、小米、红米。
需要说明的是，步骤(3)中糊化用的水浴锅可以换成电磁炉或电陶炉等加热用具。
需要说明的是，步骤(6)中可以根据需要的酸度相应的调整接菌浓度。
本发明的有益效果在于：
本发明采用副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)H4-11作为米酸的发酵菌；副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)H4-11耐酸耐胆盐，产L-乳酸性能强，且具有较好的抗氧化性能。所制得米酸，L－乳酸含量2.61g/100g左右，乳酸菌含量可达1.42×108cfu/ml左右；口感风味佳，感官评价高；而且具有抗氧化性能，DPPH清除率可达46％左右，具有良好的益生功能。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺，包括以下过程：
(1)原料预处理：将糯米高速粉碎，混合，过80目筛两次，制成米粉；
(2)煮沸：将米粉和水混合，混合后米粉的含量为8％，加热煮沸，边加热边搅拌；
(3)糊化：将煮沸的米汤放入水浴锅上糊化，边糊化边搅拌；以防止糊化不均匀导致糊化液局部变质；糊化时间为30min、糊化温度为60℃；
(4)液化：向糊化好的米汤加入其质量1.0％的高温α-淀粉酶液化，液化时间为30min，液化温度为95℃；
(5)灭菌：经95℃巴氏灭菌20分钟；
(6)接菌：待米汤冷却至,25-40℃时把副干酪乳杆菌H4-11按10％的接种量接种到米汤中；
(7)发酵：将接入菌种的米酸置于30℃的恒温培养箱中发酵96h，即得米酸汤。
实施例2
一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺，包括以下过程：
(1)原料预处理：将硒米高速粉碎，混合，过80目筛两次，制成米粉；
(2)煮沸：将米粉和水混合，混合后米粉的含量为0.5％，加热煮沸，边加热边搅拌；
(3)糊化：将煮沸的米汤放入水浴锅上糊化，边糊化边搅拌；以防止糊化不均匀导致糊化液局部变质；糊化时间为30min、糊化温度为60℃；
(4)液化：向糊化好的米汤加入其质量1.0％的高温α-淀粉酶液化，液化时间为30min，液化温度为95℃；
(5)糖化：将液化好的米汤中加入其质量0.02％的糖化酶，糖化时间为2h，糖化温度为60℃；
(6)灭菌：经95℃巴氏灭菌20分钟；
(7)接菌：待米汤冷却至30℃时把副干酪乳杆菌H4-11按8％的接种量接种到米汤中；
(8)发酵：将接入菌种的米酸置于恒温培养箱中发酵96h，即得米酸汤。
实施例3
一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺，包括以下过程：
(1)原料预处理：将糯米高速粉碎，混合，过100目筛两次，制成米粉；
(2)煮沸：将米粉和水混合，混合后米粉的含量为4.0％，加热煮沸，边加热边搅拌；
(3)糊化：将煮沸的米汤放入水浴锅上糊化，边糊化边搅拌；以防止糊化不均匀导致糊化液局部变质；糊化时间为40min、糊化温度为50℃；
(4)液化：向糊化好的米汤加入其质量1.0％的高温α-淀粉酶液化，液化时间为40min，液化温度为85℃；
(5)糖化：将液化好的米汤中加入其质量0.03％的糖化酶，糖化时间为2h，糖化温度为60℃；
(6)灭菌：经95℃巴氏灭菌20分钟；
(7)接菌：待米汤冷却至40℃时把副干酪乳杆菌H4-11按8％的接种量接种到米汤中；
(8)发酵：将接入菌种的米酸置于40℃的恒温培养箱中发酵72h，即得米酸汤。
实施例4
一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺，包括以下过程：
(1)原料预处理：将糯米高速粉碎，混合，过100目筛两次，制成米粉；
(2)煮沸：将米粉和水混合，混合后米粉的含量为0.5％，加热煮沸，边加热边搅拌；
(3)糊化：将煮沸的米汤放入水浴锅上糊化，边糊化边搅拌；以防止糊化不均匀导致糊化液局部变质；糊化时间为30min、糊化温度为60℃；
(4)液化：向糊化好的米汤加入其质量2.0％的中温α-淀粉酶液化，液化时间为30-40min，液化温度为45℃；
(5)糖化：将液化好的米汤中加入其质量0.02％的糖化酶，糖化时间为2h，糖化温度为60℃；
(6)灭菌：经95℃巴氏灭菌20分钟；
(7)接菌：待米汤冷却至30℃时把副干酪乳杆菌H4-11按8％的接种量接种到米汤中；
(8)发酵：将接入菌种的米酸置于25℃的恒温培养箱中发酵60h，即得米酸汤。
实施例5
实施例5与实施例2的区别在于采用的原料不同，是采用薏仁米作为原料。
对照组1
对照组1与实施例2的区别在于副干酪乳杆菌H4-11的接种量不同，接种量为2％。
对照组2
对照组3与实施例2的区别在于副干酪乳杆菌H4-11的接种量不同，接种量为20％；发酵时是在在40℃的恒温培养箱中发酵48h。
对照组3
对照组3与实施例2的区别在于步骤(7)中米汤中没有加入菌种，是将米汤在40℃的恒温培养箱中自然发酵96h制成。
对照组4
对照组4与实施例2的区别在于步骤(8)中发酵时间不一样，为48h。
对照组5
对照组5与实施例2的区别在于步骤(7)中米汤接入的是普通副干酪乳杆菌(干酪乳杆菌,Lactobacillus paracasei H1-8)。
试验例
取实施例和对照组的米酸做分层对比：每个米酸样品的指标测量3次；感官评分采用10分制，邀请5位志愿者进行品尝评分。对比结果如下表所示。
表1不同米酸评价指标性能分析
由表1数据可知，实施例2、对照组1、对照组2的不同之处在于接菌浓度不一致，从而导致了米酸含量在乳酸菌活菌数和L-乳酸含量上差异较大，效果较好的是当米酸接菌量为8％时，此时在底物作用下米酸的品质指标较好，且有适宜的L-乳酸为2.61±0.04g/100g，而对照2虽然L-乳酸为6.64±0.18g/100g，但是其感官指标并不占优势，因为酸度过大导致感官评分数值过低。对照组3为自然发酵的米酸，可见它的各性能指标表现最差，而对照组4的发酵时间过短，导致了其发酵模型不成熟，综上，L.paracasei H4-11的接菌浓度及发酵时间都是成熟的米酸发酵模型的重要条件。
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。
序 列 表
序列表 sequence listing
<110>贵州大学
<120>一种快速产L-乳酸的米酸发酵工艺及其专用菌
<130>
<160> １
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 951
<212>DNA
<213>人工序列
<400> 1（副干酪乳杆菌H4-11）
cggcgggggg ggtctataat gcagtcgaac gagttctcgt tgatgatcgg 50
tgcttgcacc gagattcaac atggaacgag tggcggacgg gtgagtaaca 100
cgtgggtaac ctgcccttaa gtgggggata acatttggaa acagatgcta 150
ataccgcata gatccaagaa ccgcatggtt cttggctgaa agatggcgta 200
agctatcgct tttggatgga cccgcggcgt attagctagt tggtgaggta 250
atggctcacc aaggcgatga tacgtagccg aactgagagg ttgatcggcc 300
acattgggac tgagacacgg cccaaactcc tacgggaggc agcagtaggg 350
aatcttccac aatggacgca agtctgatgg agcaacgccg cgtgagtgaa 400
gaaggctttc gggtcgtaaa actctgttgt tggagaagaa tggtcggcag 450
agtaactgtt gtcggcgtga cggtatccaa ccagaaagcc acggctaact 500
acgtgccagc agccgcggta atacgtaggt ggcaagcgtt atccggattt 550
attgggcgta aagcgagcgc aggcggtttt ttaagtctga tgtgaaagcc 600
ctcggcttaa ccgaggaagc gcatcggaaa ctgggaaact tgagtgcaga 650
agaggacagt ggaactccat gtgtagcggt gaaatgcgta gatatatgga 700
agaacaccag tggcgaaggc ggctgtctgg tctgtaactg acgctgaggc 750
tcgaaagcat gggtagcgaa caggattaga taccctggta gtccatgccg 800
taaacgatga atgctaggtg ttggagggtt tccgcccttc agtgccgcag 850
ctaacgcatt aagcattccg cctggggagt acgaccgcaa ggttgaaact 900
caaaggaatt gacgggggcc cgcacaagcg gtggagcatg tggtttaatt c 951
Claims (9)
1.一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌，其特征在于，所述菌株为副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei） H4-11，已在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC NO：M2021074 ，保藏日期为2021年1月15日。
2.如权利要求1所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，采用副干酪乳杆菌H4-11发酵处理过的米汤原料。
3.如权利要求2所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，包括以下过程：
(1) 原料预处理：将糯米或硒米高速粉碎，混合，过80-100目筛两次，制成米粉；
(2) 煮沸：将米粉和水混合，加热煮沸，边加热边搅拌；
(3) 糊化：将煮沸的米汤放入水浴锅上糊化，边糊化边搅拌；以防止糊化不均匀导致糊化液局部变质；
(4) 液化：向糊化好的米汤加入其质量1.0-2.0%的高温α-淀粉酶液化，液化时间为30-40 min，液化温度为85-95℃；
(5) 灭菌：经95℃巴氏灭菌10-20分钟；
(6) 接菌：待米汤冷却至25-40℃时把副干酪乳杆菌H4-11种子发酵液接种到米汤中；
(7) 发酵：将接入菌种的米酸置于恒温培养箱中发酵，即得米酸汤。
4.如权利要求3所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，所述步骤（2），米粉和水的混合物中米粉含量为0.5-8.0％。
5.如权利要求3所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，所述步骤（3），糊化时间为30-40min、糊化温度为 50-60℃。
6.如权利要求3所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，所述步骤（6），副干酪乳杆菌H4-11的接种量为2-20%。
7.如权利要求3所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，所述步骤（7），恒温培养箱的温度为 25-40℃，发酵时间为48-96h。
8. 如权利要求3所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，所述灭菌前还包括糖化步骤:将液化好的米汤中加入其质量0.02-0.04%的糖化酶，糖化时间为 1-2h，糖化温度为 50-60℃。
9.如权利要求3所述的一种快速产L-乳酸的米酸发酵专用菌在米酸发酵工艺中的应用，其特征在于，所述步骤（4），高温α-淀粉酶可以采用低温α-淀粉酶或中温α-淀粉酶代替，相应的液化温度调整为适合低温α-淀粉酶或中温α-淀粉酶酶解的温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221215 Address after: 557600 Gonghe village, Longshan Town, Majiang County, Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture, Guizhou Province Patentee after: MAJIANG MINGYANG FOOD CO.,LTD. Address before: 550000 south section of Huaxi Avenue, Guiyang City, Guizhou Province Patentee before: Guizhou University |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Rapid L-Lactic Acid Fermentation Process and Its Specialized Bacteria Effective date of registration: 20230616 Granted publication date: 20220517 Pledgee: Kaili Yingbin sub branch of Postal Savings Bank of China Ltd. Pledgor: MAJIANG MINGYANG FOOD CO.,LTD. Registration number: Y2023980044183 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |