CN114631613A - 一种发芽糙米复合发酵品及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发芽糙米复合发酵品及其制备方法和应用，涉及食品加工技术领域。本发明所述复合发酵品以发芽糙米和五加科植物为发酵原料，在植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌的作用下进行复合发酵，促使皂苷的快速转化，而皂苷增益发芽糙米发酵品的增强免疫力、抗氧化、抗疲劳的功效，从而制备成一种易吸收、作用强的发芽糙米复合发酵品。本发明所述复合发酵品的制备方法快速简便、高效、成本低，产品富含γ‑氨基丁酸、稀有皂苷等，可制备得到一种兼具美味、营养与保健作用的发芽糙米复合发酵饮品，可以广泛应用于养生产品及保健食品，适合于产业化的生产。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种发芽糙米复合发酵品及其制备方法和应用。
背景技术
全谷物由于其高营养价值和所含生物活性化合物对慢性疾病的保护作 用而日益普及，使其成为功能性食品开发的有价值的原料。
水稻是世界上消费量最大的谷物之一，但它主要作为精白米食用。含有胚乳、胚芽和麸皮的糙米，营养更加全面，但由于其较差的质地和感官特征，糙米的消费受到限制。对于食品行业来说，开发出来天然，无麸质和纯素食的创新产品满足社会需求是非常具有挑战性的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发芽糙米复合发酵品及其制备方法和应用，采用科学方法对发芽糙米和五加科植物进行复合，通过发酵产生了小分子的营养物质和小分子的稀有皂苷，制备得到了具有抗氧化、抗疲劳、提高免疫力功效的发酵饮品，制得了营养和保健同时兼顾的发酵品。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种发芽糙米复合发酵品，由发酵菌种对发酵底物进行混合发酵得到，所述发酵底物包括以下组分：发芽糙米2～20重量份和五加科植物1～5重量份。
优选的，所述发酵菌种为植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌的质量比为1:3；
所述发酵菌种的添加量为0.032g/kg发酵底物。
优选的，所述五加科植物包括人参、西洋参、刺五加和短梗五加中的一种或多种的混合物；
所述五加科植物的类型包括鲜品或干品。
本发明还提供了上述的复合发酵品的制备方法，包括以下步骤：
将发芽糙米和五加科植物分别破碎后混合和均质，得均一浆液；
将所述均一浆液与植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌混合发酵，灭菌得所述复合发酵品。
优选的，所述破碎后收集80～100目筛下颗粒。
优选的，所述混合发酵包括在42℃进行厌氧发酵。
优选的，所述混合发酵在体系pH值为4.5～5.0时结束。
优选的，结束发酵后还包括将得到的发酵液与调味剂混合。
本发明还提供了上述的复合发酵品在制备保健食品中的应用。
本发明还提供了一种抗氧化、抗疲劳和提高免疫力的保健食品，所述保健食品包括上述的复合发酵品。
有益效果：本发明提供了一种发芽糙米复合发酵品，将发酵原料发芽糙米和五加科植物进行符合，发芽糙米中含有大量的γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、维生素及矿物质等营养成分，五加科植物中含有大量多种结构的皂苷，更具有提高免疫力、抗氧化等活性。本发明将所述发芽糙米和五加科植物进行复合发酵，促使皂苷的快速转化，而皂苷增益发芽糙米发酵品的增强免疫力、抗氧化、抗疲劳的功效，而且发酵可以使原料中小分子营养物质等增加，从而制备成一种易吸收、作用强的发芽糙米复合发酵品。
本发明所述的复合发酵品完整地保存了发芽糙米及五加科植物的原有风味、营养物质及功效成分，并且发芽糙米很好地掩盖了五加科植物的苦味和燥性，使制品兼具五加科植物与发芽糙米的独特风味，不仅原料来源广泛、制作快速、服用方便、、更容易吸收；而且在发酵的过程中，发酵菌种促使五加科植物中皂苷的转化，协同增加了发芽糙米的抗疲劳、抗氧化及提高免疫力的功效作用，本发明所述制备方法快速简便、高效、成本低，产品富含维生素、γ-氨基丁酸、稀有皂苷等，是一种兼具美味、营养与保健作用的发芽糙米复合发酵饮品，可以广泛应用于养生产品及保健食品，适合于产业化的生产。
附图说明
图1为VC对DPPH自由基的清除率的标准曲线；
图2为不同饮品的DPPH清除能力；
图3为FeSO4溶液的标准曲线；
图4为不同饮品的铁离子还原能力。
具体实施方式
本发明提供了一种发芽糙米复合发酵品，由发酵菌种对发酵底物进行混合发酵得到，其特征在于，所述发酵底物包括以下组分：发芽糙米2～20重量份和五加科植物1～5重量份。
本发明所述发酵菌种优选包括植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌，其质量比为1:3，且添加量为0.032g/kg发酵底物。
本发明所述发芽糙米由糙米经过浸泡、发芽、烘干、冷却等步骤制备而来。糙米于发芽罐内浸泡，浸泡温度为25℃，浸泡时间6h，每2h换水一次。将罐中水全部排尽，进入无水发芽阶段，在20-22h，每隔40min给予通气，每隔2h给予换水，搅拌。烘干前用软化水对发芽罐中的发芽米冲洗 3次，将水没过发芽米，通气1min后排水，第三次打水通气后直接开罐底出料阀门出米。烘干时网带速度24-24.5Hz。烘干实际温度控制在65-95℃。发芽程度控制以牙长1-2mm为宜。
本发明所述五加科植物优选包括人参、西洋参、刺五加和/或短梗五加中的一种或多种的混合，更优选包括人参、西洋参、刺五加或短梗五加。本发明所述五加科植物可为鲜品也可是干品，干品与鲜品的重量比为1:6.5-1:8之间，在本发明实施例中以鲜品为例进行说明，但是不能仅将其认定为本发明的全部保护范围。
本发明所述发芽糙米和五加科植物的重量比优选为2～4:1。本发明所述发芽糙米和五加科植物的配比，发芽糙米中含有丰富的维生素、矿物质、γ -氨基丁酸及谷胱甘肽等营养物质，五加科植物中含有大量具有多种功效作用的皂苷；经植物乳杆菌与嗜酸乳杆菌协同作用，增加了原料中的小分子营养物质，显著增强发芽糙米中γ-氨基丁酸的含量，加快转化稀有皂苷，通过菌种、原料相互之间的互补增益，制备成简便快速、直接饮用，具有抗氧化、降脂降糖及养颜瘦身的饮品。
本发明所述发酵菌种优选以菌粉形式存在，且所述植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌的菌粉质量比优选为1:3。
本发明还提供了上述的复合发酵品的制备方法，包括以下步骤：将发芽糙米和五加科植物分别破碎后混合和均质，得均一浆液；
将所述均一浆液与植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌混合发酵，灭菌得所述复合发酵品。
本发明将发芽糙米和五加科植物混合后破碎，在所述混合前，对五加科植物进行清洗，所述清洗为超声清洗，超声频率为35-70KHz，超声时间为 10-30min，超声温度为30-40℃。本发明在所述清洗后将五加科植物干燥后进行粉碎，经所述粉碎后过80～100目筛，收集筛下的颗粒；对所述发芽糙米与五加科植物混合置于破壁机中，加入相当于发芽糙米与五加科植物重量 2-4倍量的清水进行打浆，打浆功率为1000W，转速为33000r/min，打浆加热时间为8min，加热温度为85-100℃。
本发明将打浆后得到的浆料进行均质，所述均质优选在胶体磨中进行，胶体磨转速为3000r/min，均质时间15min。
本发明得到所述均一浆液后优选还包括杀菌，所述杀菌优选包括将所述均一浆液升温至95℃保持300s，去除杂菌。
本发明优选将杀菌后的均一浆液降温至40℃后，与植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌进行混合发酵，所述混合发酵优选包括于42℃下进行厌氧发酵，直至混合发酵至体系pH值为4.5～5.0时结束发酵。本发明实施例中，所述厌氧发酵的时间优选为5h。本发明在所述混合发酵过程中，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌协同作用，使饮品中γ-氨基丁酸的含量较未发酵增加了31.9％，亦使人参中稀有皂苷含量倍量增加，同时增加了原料中小分子物质，实现了双菌种三重复合作用。
本发明结束发酵后优选还包括将发酵液与调味剂混合，灭菌和分装，在与调味剂进行混合前优选还包括降温至20℃，所述调味剂优选包括：以发酵液重量计，添加80g/kg白砂糖和0.15g/kg甜菊糖苷。
本发明所述复合发酵品的形态包括液体，如复合发酵饮料。
本发明还提供了上述的复合发酵品在制备保健食品中的应用。本发明所述复合发酵品不仅完整保留了发芽糙米发酵品特有的风味，更加充分利用了五加科植物的营养和功效成分，经双菌种发酵好，还协同增加了发芽糙米的抗疲劳、抗氧化及提高免疫力的功效作用，可用于制备相应的保健食品。
本发明还提供了一种抗氧化、抗疲劳和提高免疫力的保健食品，所述保健食品包括上述的复合发酵品。
下面结合实施例对本发明提供的一种发芽糙米复合发酵品及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取10kg人参干燥切碎打粉，称取20kg发芽糙米打浆，混合后均质，物料95℃，杀菌300s，杀菌后，温度降至40℃，接入0.032g/kg混合菌种，搅拌1h，42℃厌氧发酵至pH 4.5-5.0时结束发酵，将物料降温至20℃，向所得浆液中加入80g/kg白砂糖和0.15g/kg甜菊糖苷的调味剂，灭菌后，即为发芽糙米复合发酵饮品。
实施例2
称取10kg西洋参干燥切碎打粉，称取25kg发芽糙米打浆，混合后均质，物料95℃，杀菌300s，杀菌后，温度降至40℃，接入0.032g/kg混合菌种，搅拌1h，42℃厌氧发酵至pH4.5-5.0时结束发酵，将物料降温至20℃，向所得浆液中加入80g/kg白砂糖和0.15g/kg甜菊糖苷的调味剂，灭菌后，即为发芽糙米复合发酵饮品。
实施例3
称取10kg刺五加干燥切碎打粉，称取30kg发芽糙米打浆，混合后均质，物料95℃，杀菌300s，杀菌后，温度降至40℃，接入0.032g/kg混合菌种，搅拌1h，42℃厌氧发酵至pH4.5-5.0时结束发酵，将物料降温至20℃，向所得浆液中加入80g/kg白砂糖和0.15g/kg甜菊糖苷的调味剂，灭菌后，即为发芽糙米复合发酵饮品。
实施例4
称取10kg短梗五加干燥切碎打粉，称取40kg发芽糙米打浆，混合好均质，物料95℃，杀菌300s，杀菌后，温度降至40℃，接入0.032g/kg混合菌种，搅拌1h，42℃厌氧发酵至pH4.5-5.0时结束发酵，将物料降温至 20℃，向所得浆液中加入80g/kg白砂糖和0.15g/kg甜菊糖苷的调味剂，灭菌后，即为发芽糙米复合发酵饮品。
实施例5：
对实施例1得到的发芽糙米复合发酵饮品进行主要功效成分的测定，如表1所示，分别采用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌以及双菌种发酵人参发芽糙米饮品，利用HPLC检测饮品中的主要功能成分的变化，发现复合菌种发酵法比单独使用植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌发酵制备GABA分别提高了37.96％和 30.44％。本研究表明，将植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌复配具有良好的协同共生效应，双菌种共同发酵较单菌种更能有效提高GABA及Rg3、Rh1、F1 的含量。
表1不同菌种发酵对人参发芽糙米饮品中功能成分含量的影响
实施例6
对实施例1制备得到的发芽糙米复合发酵饮品进行抗氧化功效鉴定：
同时对发芽糙米未发酵饮品、人参未发酵饮品、发芽糙米+人参未发酵饮品、发芽糙米发酵饮品和人参发酵饮品进行同样的测定：
其中发芽糙米未发酵饮品：除发芽糙米未发酵外，其余操作与实施例1 完全相同；
人参未发酵饮品：除人参未发酵外，其余操作与实施例1完全相同；
发芽糙米+人参未发酵饮品：除发芽糙米和人参均未发酵外，其余操作与实施例1完全相同；
发芽糙米发酵饮品：除原料中不包含人参外，其余操作与实施例1完全相同；
人参发酵饮品：除原料中不报发芽糙米外，其余操作与实施例1完全相同。
1、DPPH自由基清除能力
吸取上述各个饮品提取溶液100μL于96孔板中，在避光条件下依次加入100μL0.1mmol/L的DPPH乙醇溶液，混合后在室温下避光反应 30min，于517nm处测定溶液的吸光度值。以无水乙醇溶液为空白对照，以维生素C为阳性对照。所有试验重复3次。根据下式计算乳饮料样品对DPPH 自由基的清除率活性，样品的DPPH自由基清除能力用Vc抗氧化当量(VCEAC)表示。
DPPH自由基清除率IR％＝(A0-A1)/A0×100％， 式I
式中：A0为空白对照组吸光度(无水乙醇+DPPH)；A1为样品组吸光度(样液+DPPH)。
根据测定不同质量浓度VC对DPPH自由基的清除率，以VC质量浓度 (x)为横坐标，VC对DPPH自由基的清除率(y)为纵坐标作图得标准曲线。如图1所示，y＝11.21x-3.537，R2＝0.9957。
以VC溶液为阳性对照，分别考察六种不同饮料对DPPH自由基的清除作用。结果表明，人参与糙米复合发酵饮料的DPPH自由基清除效果优于人参与糙米单独使用效果，且两者复合发酵饮料的DPPH自由基清除率远高于未发酵饮料(图2)。DPPH自由基清除能力大小为人参发芽糙米复合发酵 (FGBRG)(73.84±2.92％)>人参发酵(FG)(71.39±3.77％)>发芽糙米发酵饮料(FGBR)(70.57±4.12％)>人参未发酵(NG)(65.67±6.21％)> 人参发芽糙米复合未发酵(NGBRG)(58.31±3.83％)>发芽糙米未发酵 (NGBR)(49.32±2.41％)。
2、铁离子还原能力测定
将pH 3.6的乙酸缓冲液、20mmol/L FeCl3·6H2O和10mmol/L TPTZ 溶液按体积比10：1：1均匀混合，并于37℃恒温水浴后待用；准确吸取FRAP 工作液900μL于EP管中，再吸取各个样品提取溶液100μL，37℃水浴 10min，移取200μL96孔板中，于593nm处测定吸光度。以不同浓度(25、 100、150、200、400、800μmol/L)FeSO4溶液绘制标准曲线，样品的总抗氧化能力(FRAP)就表示为每毫升相当于Fe2+的物质的量。
FeSO4溶液的标准曲线如图3所示，曲线方程为：y＝0.001400x+0.06946， R2＝0.9990。
FRAP法研究六种饮料的抗氧化活性，通过计算FRAP值来反应其活性强弱，如图4所示，各个饮料的FPAP值大小为人参发芽糙米复合发酵 (FGBRG)(27.40±2.58mg FE/g)>人参发芽糙米复合未发酵(NGBRG) (27.00±4.09mg FE/g)>人参发酵(FG)(22.68±3.77mgFE/g)>人参未发酵(NG)(19.24±5.70mg FE/g)>发芽糙米发酵饮料(FGBR)(18.84±4.96mg FE/g)>发芽糙米未发酵(NGBR)(18.76±3.51mg FE/g)。
综上可知，各样品均能够提高自由基清除率，且发芽糙米+人参发酵饮品的清除率最高，其VCEAC及FRAP值分别可达到0.095mg/mL，489.34μ mol/L，远高于其他，表明其具有最好的抗氧化活性。
实施例7
利用HPLC对实施例1制备得到的发芽糙米复合发酵饮品中的γ-氨基丁酸、人参皂苷Rg1、Rb1、Re、Rg3和Rh1等进行测定。
结果表明：发酵能够促进原有含量较高皂苷人参皂苷Re、Rg1和Rb1 发生次级转化，产生了含量增加了2～3倍的稀有皂苷Rg3、Rh1和F1(表2)。
表2样品中人参皂苷及γ-氨基丁酸(GABA)含量变化结果
实施例8
小鼠负重游泳实验：适应性饲养一周后，动物被随机分为8组：空白对照组(NC)，运动对照组(EC)，发酵发芽糙米组(FGBR)，未发酵发芽糙米组(NGBR)，发酵人参组(FG)，未发酵人参组(NFG)，发酵发芽糙米和人参组(FGBRG)，未发酵发芽糙米和人参组(NGBRG)。每组20只，每天灌胃0.1mL/10g给予受试物，运动对照组给予相应体积的蒸馏水，每2 天记录小鼠体重，每天记录食物摄取量。除NC组外，其余各组小鼠每3天进行游泳训练30min。
用药4周后，每组10只小鼠用于统计力竭游泳实验游泳时长。在最后一次给药后，保持小鼠休息30min，并在它们的尾巴上固定铅丝(铅丝重量为小鼠体重的5％)。之后将每组小鼠分别放入水温为28±1℃充满水的塑料游泳池(50cm×50cm×40cm)中，水深度为30cm。当小鼠沉入水中， 10秒内未能浮出水面呼吸时，立即记录小鼠的耗力时间。每组剩余的10只小鼠无负荷强制在上述游泳池内游泳90min，休息30min后，采集小鼠血清，置于1.5mL离心管中，静置20min后，4000rpm离心15min，移取上清液至另一离心管中，置于-80℃冰箱中，用于测定尿素氮、血乳酸含量，肌酐、丙二醛水平、超氧化物歧化酶及乳酸脱氢酶活性。另取小鼠肝脏和腓肠肌分别测定肝糖原和肌糖原含量。
结果如表3～表7所示，本发明所述发酵饮品可以在一定程度上提高小鼠的抗疲劳活性。在灌胃给予相应的饮料样品后，小鼠生长状态良好。小鼠负重游泳时间较空白对照组均有所延长，且除发芽糙米未发酵饮品外，其余各组与空白组具有显著性差异，表明其能够延长小鼠的力竭游泳时间。其中，相比于发芽糙米、人参单独配制的乳饮料而言，发芽糙米与人参复合配制的乳饮料更加有效提高了机体肝糖原和肌糖原的储备量、增强超氧化物歧化酶的活力，加速血清尿素氮、丙二醛等代谢物质的清除，减少其在体内积累，降低氧化应激反应，降低运动后血乳酸的生成，抑制磷酸肌酸代谢产生肌酐，从而抵抗和延缓运动性疲劳的产生。相比于未发酵复合乳饮料，发酵这一生物过程更有助于增强复合乳饮料的抗疲劳功效，这可能与发酵所带来乳饮料中的微量化学成分变化相关。
表3小鼠负重游泳实验结果
(*代表与空白对照组相比，p<0.05；**代表与空白对照组相比p<0.01；***代表与空白对照组相比p<0.001，下同)。
表4样品对小鼠游泳后血清尿素氮和肌酐的影响
表5样品对小鼠血乳酸含量及乳酸脱氢酶活性的影响
表6样品对小鼠游泳后肝糖原和肌糖原的影响
表7样品对超氧化物歧化酶和丙二醛水平的影响
实施例9
实施例1制备得到的发酵饮品对单核-巨噬细胞碳廓清功能及迟发性变态反应影响的实验
昆明小鼠，雌雄各半，体重相近。随机分为7组，空白对照组每天灌胃 0.3mL生理盐水，其余各实验组给予0.3mL饮品。连续灌胃30天。
对单核-巨噬细胞碳廓清功能的影响：最后一次灌胃1h后，按照0.1 mL/10g体重剂量给予每只小鼠静脉注射印度墨汁，在注射后1min和5min 分别用吸管(提前用1％肝素溶液浸润)，从小鼠内眦静脉采集血样，血样用 2mL0.1％碳酸氢钠溶液溶解，采集20μL未进行印度墨汁注射的小鼠血液，同样置于2mL0.1％碳酸氢钠溶液溶解作为对照，置680nm分光光度计处测定OD值。吞噬速度(k)和吞噬指数(a)值参照下列公式进行计算：
k＝(lgOD1-lgOD2)/(t2-t1)，式II
a＝体重/(肝重+脾重)*k1/3，式III
对迟发性变态反应的影响：实验鼠以2％(v/v)绵羊红细胞进行腹腔免疫，注射剂量为0.2mL/只。免疫进行后4天，对左后足厚度进行测量，测量部位皮下注射20％(v/v)绵羊红细胞，20μL/只，注射后隔离，在24h 后测量左后足厚度三次，求平均值，进行计算。
结果如表8所示，在小鼠单核-巨噬细胞碳廓清能力试验中，经口给予小鼠不同的饮料样品30天，除发芽糙米未发酵饮品组外，其余各组与空白对照组比较具有显著性差异(P＜0.05)，即样品能够提高实验体单核-巨噬细胞的碳廓清能力。在小鼠迟发性变态反应试验中，发芽糙米+人参未发酵饮品、发芽糙米发酵饮品、人参发酵饮品以及发芽糙米+人参发酵饮品与空白对照组间比较差异具有显著性(P＜0.05)，即以上各样品能够增强小鼠的迟发性变态反应。
表8小鼠迟发型变态反应、单核-巨噬细胞碳廓清能力实验结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种发芽糙米复合发酵品，由发酵菌种对发酵底物进行混合发酵得到，其特征在于，所述发酵底物包括以下组分：发芽糙米2～20重量份和五加科植物1～5重量份。
2.根据权利要求1所述的复合发酵品，其特征在于，所述发酵菌种为植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌的质量比为1:3；
所述发酵菌种的添加量为0.032g/kg发酵底物。
3.根据权利要求1所述的复合发酵品，其特征在于，所述五加科植物包括人参、西洋参、刺五加和短梗五加中的一种或多种的混合物；
所述五加科植物的类型包括鲜品或干品。
4.权利要求1～3任一项所述的复合发酵品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将发芽糙米和五加科植物分别破碎后混合和均质，得均一浆液；
将所述均一浆液与植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌混合发酵，灭菌得所述复合发酵品。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述破碎后收集80～100目筛下颗粒。
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述混合发酵包括在42℃进行厌氧发酵。
7.根据权利要求4或6所述制备方法，其特征在于，所述混合发酵在体系pH值为4.5～5.0时结束。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，结束发酵后还包括将得到的发酵液与调味剂混合。
9.权利要求1～3任一项所述的复合发酵品在制备保健食品中的应用。
10.一种抗氧化、抗疲劳和提高免疫力的保健食品，其特征在于，所述保健食品包括权利要求1～3任一项所述的复合发酵品。
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