CN114181975B - 一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，步骤如下：(1)前处理：鲜嫩玉米须漂洗烘干后粉碎过60目筛，玉米须粉末经90℃回流提取2h，提取液冷却后过滤，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤，滤液进行121℃高温高压灭菌15min，然后将无菌液冷却至室温；(2)发酵：向步骤(1)获得的无菌液中接入对数期副干酪乳杆菌和酿酒酵母进行复合发酵，复合菌种接种量为8％；(3)储藏：发酵液放置4℃后熟12h，离心取上清液。本发明采用上述的一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，通过多菌种复合发酵技术处理后，提高了其抑制小肠上皮细胞绒毛膜上的α‑葡萄糖苷酶的活性，延缓人体对葡萄糖的吸收，控制餐后血糖的升高，有助于防治Ⅱ型糖尿病及其并发症。
Description
技术领域
本发明涉及生物发酵技术领域，尤其是涉及一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法。
背景技术
糖尿病是一种以高血糖为主要特征的内分泌代谢病，能使胰岛功能减退、胰岛素抵抗引起糖、蛋白质、脂肪等一系列代谢紊乱。糖尿病患者大多出现多饮、多食、多尿、消瘦及全身无力等症状。糖尿病人群中Ⅱ型糖尿病占90％以上。α-葡萄糖苷酶抑制剂通过抑制小肠上皮细胞绒毛膜上的α-葡萄糖苷酶的活性，延缓人体对葡萄糖的吸收，控制餐后血糖的升高，有助于防治Ⅱ型糖尿病及其并发症。近年来，从植物中筛选天然的α-葡萄糖苷酶抑制剂成为国内外学者关注的研究热点。
玉米须(Zea mays L.)为禾本科玉蜀属植物玉米的花柱和柱头，作为药材被收录在“中国卫生部中华人民共和国，药材标准”里，许多医药典籍认为玉米须具有利尿、治疗胆结石和糖尿病的作用，此外还可以提高免疫力、防癌抗癌等功效。玉米须含有丰富的多酚类化合物、蛋白质、碳水化合物等。玉米须的生物活性因子具有多种药理活性，研究学者通过体外实验及体内动物实验对其进行了研究，经实验证明，玉米须具有抗氧化、改善血糖、抗疲劳、改善高血脂等多种功能。
随着人们对微生物群落结构的相互作用认识的发展，及混合发酵技术研究和开发的深入，现多采用已鉴定的两种以上分离纯化的微生物作为菌种，对同种培养基进行发酵，也有人将此称为限定混合发酵。混合发酵能获得一些独特产品，而纯种发酵很难做到。利用它们的互利关系，使混合菌种取长补短，发挥各自优势，生产出成本低、质量优的产品。混合的多种菌株，增加了发酵中许多基因的功能。通过不同代谢能力的组合，完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用，可以代替某些基因重组工程菌株，进行复杂的多种代谢反应或促进生长代谢、提高生产效率。
乳酸菌和酵母菌存在着共生关系，二者混合培养过程中富集的大量肽提高了培养液中的活菌数，促进乳酸的产生。混合培养过程中酵母菌可以不断中和代谢物中的乳酸，从而降低乳酸对乳酸菌生长的抑制，使得产物不断富集。
玉米须资源非常丰富，在我国乃至东北地区的年产量较大，是一种来源广泛、价格实惠、容易收集的药用材料。玉米须浸出水风味不佳，通过菌种发酵技术改变其口感赋予其特殊风味并且经发酵处理后，生物活性物质分子量发生变化，生物活性变强。因此，玉米须的利用有利于提高玉米生产的附加值，促进东北农业供给侧结构性改革和玉米价值链转型升级。
发明内容
本发明的目的是提供一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，通过多菌种复合发酵技术处理后，鲜嫩玉米须中多糖、皂苷和黄酮等活性物质的分子量、化学结构发生变化，提高了其抑制小肠上皮细胞绒毛膜上的α-葡萄糖苷酶的活性，延缓人体对葡萄糖的吸收，控制餐后血糖的升高，有助于防治Ⅱ型糖尿病及其并发症。
为实现上述目的，本发明提供了一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，步骤如下：
(1)前处理：鲜嫩玉米须漂洗烘干后粉碎过60目筛，玉米须粉末经90℃回流提取2h，提取液冷却后过滤，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤，滤液进行121℃高温高压灭菌15min，然后将无菌液冷却至室温；
(2)发酵：向步骤(1)获得的无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行复合发酵；
副干酪乳杆菌保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.23998，保藏日期为2021年11月29日，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，分类命名为副干酪乳杆菌Lactobacillus paracasei。
酿酒酵母保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.23999，保藏日期为2021年11月29日，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，分类命名为酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae。
(3)、储藏：发酵液放置4℃后熟12h，离心取上清液，贮藏于-20℃备用。
优选的，步骤(1)中，玉米须粉末与无菌水的料液比为1:10-20。
优选的，步骤(2)中，复合菌种添加量为7-9％，对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为1:2-3。优选的，步骤(2)中，发酵时间为68-76h。
优选的，步骤(2)中，发酵温度为32-36℃。
因此，本发明采用上述一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，发酵液表现出较好的α-葡萄糖苷酶抑制活性，具有降糖作用。本发明的发酵液制备方法不添加任何化学试剂，制作成本低廉，解决了鲜嫩玉米须晾晒占地空间较大、人力资源极大浪费的问题，也为玉米副产物深加工提供了新途径。
鲜嫩玉米须经多菌种复合发酵获得发酵液，玉米须含有多糖、生物碱、黄酮、皂苷等多种生物活性物质，通过多菌种复合发酵技术处理后，多糖、皂苷和黄酮等活性物质的分子量、化学结构发生变化，提高了生物活性。
其中，副干酪乳杆菌属于乳酸菌属，具有促进糖、蛋白质和脂肪的分解代谢，促进营养物质的吸收，调节肠道菌群平衡及调节免疫等作用。酿酒酵母属于酵母菌属，酵母菌的存在对乳酸菌生长代谢具有促进作用，并且能够提高乳酸菌的稳定性。另外，酵母菌的参与还可抑制有害菌的生长，对人体产生潜在的益生作用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是实施例一种样品α-葡萄糖苷酶抑制率；
图2是实施例二中样品α-葡萄糖苷酶抑制率；
图3是实施例三中样品α-葡萄糖苷酶抑制率；
图4是实施例四中样品α-葡萄糖苷酶抑制率；
图5是实施例五中样品α-葡萄糖苷酶抑制率；
图6是不同菌发酵情况下的α-葡萄糖苷酶抑制率。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例一
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比分别为1:10、1:15、1:20、1:25、1:30进行五组平行试验，经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步:向无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵。其中复合菌种接种量8％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为1：1；发酵时长为72h；发酵温度为32℃。
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率，如图1。
实施例二
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比1:15经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步：向无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵。将无菌液分成五组，进行平行试验，其中复合菌种接种量分别为4％、6％、8％、10％、12％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为1：1；发酵时长为72h；发酵温度为32℃。
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率，如图2。
实施例三
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比1:15经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步：向无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵。其中复合菌种接种量8％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例分别为1：1、1：2、1：3、2：1、3：1进行五组平行试验；发酵时长为72h；发酵温度为32℃。
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率，如图3。
实施例四
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比1:15经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步:向无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵。其中复合菌种接种量8％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为1：1；发酵时长为72h；发酵温度分别为28℃、30℃、32℃、34℃、36℃进行五组平行试验。
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率，如图4。
实施例五
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比1:15经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步:向无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵。其中复合菌种接种量8％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为1：1；发酵时长为发酵时长分别为24h、48h、72h、96h、120h进行五组平行试验；发酵温度为32℃。
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率，如图5。
实施例六
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比1:10-25经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步：向无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵。其中复合菌种接种量4％-10％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为2：1、1：1、1：2、1：3；发酵时长为48h-120h；发酵温度为30℃-36℃。见下表。
表1五因素与四水平正交试验
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率。
表2样品α-葡萄糖苷酶抑制率
由表2可知：各因素对饮料品质影响大小依次为料液比＞接种量＞接种比例＞发酵温度＞发酵时间；通过极差分析发现最优组合为A3B2C4D3E2。
当鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液工艺参数物料比为1：15；复合菌种添加量为8％；对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌复合菌种比例为1：3；发酵时长为72h；发酵温度为34℃。该条件下鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液对a-葡萄糖苷酶抑制率可高达62.13％，具有良好的降糖作用。
实施例七
复合菌与单菌发酵分析
一种鲜嫩玉米须多菌种复合发酵液的制备方法如下：
第一步：鲜嫩玉米须前处理：漂洗烘干，粉碎过60目筛，玉米须粉末以料液比1:15经90℃回流提取2h。
第二步：提取液冷却后经过滤2次，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤1次；滤液进行121℃高温高压灭菌15min；无菌液冷却至室温。
第三步：向无菌液中接入8％菌种，分别加入副干酪乳杆菌单菌、酿酒酵母单菌、酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行发酵比例为1：3进行三组对比试验。
第四步：发酵液放置4℃冰箱后熟12小时，4000r离心10min取上清液，贮藏于-20℃冰箱备用。
第五步：在400nm条件下测定吸光度。
第六步：计算α-葡萄糖苷酶抑制率，如图6。
因此，本发明采用上述一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，通过多菌种复合发酵技术处理后，鲜嫩玉米须中多糖、总皂苷和黄酮类等活性物质的分子量、化学结构发生变化，提高了其抑制小肠上皮细胞绒毛膜上的α-葡萄糖苷酶的活性，延缓人体对葡萄糖的吸收，控制餐后血糖的升高，有助于防治Ⅱ型糖尿病及其并发症。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，其特征在于，步骤如下：
(1)、前处理：鲜嫩玉米须漂洗烘干后粉碎过60目筛，玉米须粉末经90℃回流提取2h，提取液冷却后过滤，4000r离心10min取上清液，上清液抽滤，滤液进行121℃高温高压灭菌15min，然后将无菌液冷却至室温；
(2)、发酵：向步骤(1)获得的无菌液中接入对数期酿酒酵母和副干酪乳杆菌进行复合发酵；
(3)、储藏：发酵液放置4℃后熟12h，离心取上清液，贮藏于-20℃备用；
步骤(2)中，加入无菌液中复合菌的添加量为8％，复合菌中酿酒酵母和副干酪乳杆菌均处于对数期，其比例为1:3；
其中副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.23998，保藏日期为2021年11月29日；
酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.23999，保藏日期为2021年11月29日。
2.根据权利要求1所述的一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，其特征在于：步骤(1)中，玉米须粉末与无菌水的料液比为1:15。
3.根据权利要求1所述的一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，其特征在于：步骤(2)中，发酵时间为72h。
4.根据权利要求1所述的一种鲜嫩玉米须的多菌种复合发酵方法，其特征在于：步骤(2)中，发酵温度为34℃。
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