CN114732101B - 一种生物降解果蔬中草酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于草酸降解技术领域,公开了一种生物降解果蔬中草酸的方法,具体公开了醋酸菌在降解草酸中的应用。本发明首次提出将醋酸菌用于降解草酸,为生物降解草酸提供新的菌种。
Description
技术领域
本发明属于草酸降解技术领域,具体涉及一种生物降解果蔬中草酸的方法。
背景技术
草酸是一种毒素和抗营养因子,能直接或间接危害人体健康。草酸如果在人体内积累过多,会导致高草酸尿症、肾结石、心肌炎和低钙血症等疾病。草酸是最简单的二元酸,低能量域、高还原性、酸性以及对某些酶的抑制性,这些化学性质使得大部分肠道细菌都不能利用草酸为碳源。然而,复杂的微生态环境中,也存在一些能够利用草酸的细菌。能够以草酸为唯一碳源的细菌,我们称其为“专一性”草酸降解菌;而只是将草酸作为碳源的一种的细菌,我们称其为“兼性”草酸降解菌,这类细菌能在环境恶劣的情况下利用草酸维持生命。
目前,关于微生物降解草酸有少量的研究报道,Sidhu等人建立了利用细菌来减少尿草酸的小鼠模型,从而利用动物实验验证了产甲酸草酸杆菌的共生与草酸代谢之间的密切关系。Jairath Ankush从动物肠道内分离出来一株产甲酸草酸杆菌可以草酸为唯一碳源。但其为严格厌氧菌,对氧气特别敏感,置于空气中10min就会死亡,在食品加工领域中使用局限性很大。Murphy和Weese分别从犬肠道内分离出能降解草酸的乳酸菌并进行了动物实验。Sanehlro Hokama也从大鼠的肠道中分离出能降解草酸的肠球菌,并在体外将其相关酶进行了提纯。这些实验证明,由于这些细菌能利用草酸作为能源,使肠道可吸收性草酸含量减低,所以有利于预防草酸钙结石的形成。
虽然几乎所有的蔬菜当中都有草酸的含量,但不同品种蔬菜的草酸含量却有着极大的差异。一般来说,藜科、伞形科和苋科的蔬菜,其草酸含量就相对较高。如常见的菠菜,草酸含量就达到了0.97%,苋菜草酸含量1.09%,西芹更达到了1.70%。与之相对的,十字花科甘蓝属的蔬菜,尤其是比较脆嫩的话,草酸含量就会低很多。如大白菜、小白菜、芥蓝等的草酸含量都在0.1%以下,而胡萝卜、土豆、西兰花等的草酸含量一般在0.2~0.5%之间。常见水果如杨桃、甜瓜、树莓、百香果、猕猴桃等草酸含量较高。在日常生活中,蔬菜一般以水煮、爆炒为主,这些高温烹调方式在一定程度上降解了草酸的含量,但在加热时,蔬菜中的抗氧化剂、维生素、酶的活性也会大大降低。
目前有报道的能分解草酸的细菌,包括产甲酸草酸杆菌、乳酸菌、屎肠球菌、迟缓真杆菌、雷氏普罗威登斯菌等,尚无醋酸菌在降解草酸的报道。
发明内容
本发明第一方面的目的,在于提供醋酸菌在降解草酸中的应用。
本发明第二方面的目的,在于提供一种草酸降解菌剂。
本发明第三方面的目的,在于提供一种生物降解果蔬中草酸的方法。
本发明第四方面的目的,在于提供本发明第二方面的草酸降解菌剂或本发明第三方面的方法在降解食品或饮品中草酸的应用。
为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
本发明的第一个方面,提供醋酸菌在降解草酸中的应用。
优选地,所述降解草酸为降解农产品中的草酸。
进一步优选地,所述降解草酸为降解果蔬中的草酸。
优选地,所述醋酸菌为巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌、加纳醋杆菌、恶臭醋酸杆菌中的一种或多种。
本发明的第二个方面,提供一种草酸降解菌剂。
优选地,所述草酸降解菌剂含有醋酸菌。
优选地,所述醋酸菌为巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌、加纳醋杆菌、恶臭醋酸杆菌中的一种或多种。
优选地,所述草酸降解菌剂可以是液态菌剂也可以是固态菌剂。
优选地,当所述草酸降解菌剂为液态菌剂时,其制备方法为:醋酸菌接种培养基,培养即可得到草酸降解菌剂;所述培养基可以为醋酸菌所能用的任何培养基。
优选地,当所述草酸降解菌剂为固态菌剂时,其制备方法为:醋酸菌接种培养基,培养,离心,收集菌泥,必要时加入保护剂和/或载体,干燥,即得到草酸降解菌剂。
本发明的第三个方面,提供一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括以下步骤:将样品与醋酸菌菌液混合,发酵即可。
优选地,所述发酵包括第一次有氧发酵和第二次无氧发酵。
优选地,在所述第一次有氧发酵过程中添加碳源。
优选地,所述碳源为糖。
优选地,所述糖为葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖中的一种或多种。
优选地,所述糖的添加量为果蔬质量的2%~15%。
进一步优选地,所述糖的添加量为果蔬质量的2%~12%。
更进一步优选地,所述糖的添加量为果蔬质量的2%~10%。
优选地,在所述第二次无氧发酵过程中添加乙醇。
优选地,所述乙醇的添加量为果蔬的2v/w%~20v/w%。
进一步优选地,所述乙醇的添加量为果蔬的2v/w%~15v/w%。
更进一步优选地,所述乙醇的添加量为果蔬的4v/w%~15v/w%。
优选地,所述醋酸菌为巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌、加纳醋杆菌中的一种或多种。
优选地,所述醋酸菌菌液的添加量为果蔬质量的1%~15%。
进一步优选地,所述醋酸菌菌液的添加量为果蔬质量的2%~12%。
更进一步优选地,所述醋酸菌菌液的添加量为果蔬质量的2%~10%。
优选地,所述样品为果蔬样品;进一步为含有高草酸含量的果蔬。
进一步优选地,所述果蔬为杨桃、猕猴桃、百香果、甜瓜、菠菜、韭菜、苋菜、芹菜、茄子、甜菜。
优选地,所述第一次有氧发酵的条件为20~35℃,100~300rpm发酵24~48h。
优选地,所述第二次无氧发酵的条件为30~40℃静置发酵2~7天。
通过有氧、厌氧两步发酵降解果蔬中的草酸,具体为第一次发酵利用摇床以一定转速培养,此法可使空气更多的溶解于培养液中;第二次发酵则采用静置发酵培养,可达到厌氧发酵目的。
优选地,所述醋酸菌菌液的制备方法为:醋酸菌菌种接种至培养基,30~37℃,200~300rpm培养20~24h,即得到醋酸菌菌液。
优选地,所述培养基包括糖类、酵母浸粉、蛋白胨、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾和硫酸镁。
进一步优选地,按照质量百分比计,所述培养基包括1%~4%糖,1%~3%酵母浸粉,1%~4%蛋白胨,0.1%~1%磷酸氢二钾,0.1%~1%磷酸二氢钾和0.1%~1%硫酸镁。
优选地,所述糖类为葡萄糖、果糖、蔗糖、芽糖、乳糖、半乳糖中的一种或多种。
本发明的第四个方面,提供本发明第二方面的草酸降解菌剂或本发明第三方面的方法在降解食品或饮品中草酸的应用。
本发明的有益效果是:
本发明首次提出将醋酸菌用于降解草酸,为生物降解草酸提供新的菌种。
本发明提供了一种生物降解果蔬中草酸的方法,该方法采用醋酸菌依次以有氧、厌氧发酵方式,并辅以糖、乙醇等辅料高效降解果蔬中草酸;通过有氧、厌氧两步发酵即可完全降解果蔬中的草酸,为果蔬深加工制品中降解草酸提供一种新的解决方案。
本发明提供的生物降解果蔬中草酸的方法,工艺简单,条件温和,绿色无添加,可安全高效地降解果蔬中草酸。
将本发明提供的降解草酸的方法用于常用的高草酸食品中的草酸去除或大幅度降低,可有效降低食用高草酸食品引发的结石风险。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明进行详细说明,但不限制本发明的范围。
本实施例中所使用的材料、试剂等,如无特别说明,为从商业途径得到的材料和试剂。
实施例1
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售杨桃用自来水清洗、沥干,匀浆;
(2)加入葡萄糖,添加量为杨桃匀浆质量的8%,混匀,加入巴氏醋杆菌(菌株号为GDMCC 1.67,购自广东省微生物菌种保藏中心)菌液,添加量为杨桃匀浆质量的2%,混匀后置于21℃,240rpm发酵48h;
(3)培养结束后加入乙醇,添加量为杨桃匀浆的4v/w%,混匀后于31℃静置发酵7天即可。
巴氏醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将巴氏醋杆菌甘油管中的菌种至巴氏醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到巴氏醋杆菌菌液。
按质量百分比计,巴氏醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
实施例2
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售猕猴桃去皮后用自来水清洗、沥干,匀浆;
(2)加入蔗糖,添加量为猕猴桃匀浆质量的2%,混匀,加入加纳醋杆菌(菌株号为CICC 7002,购自中国工业微生物菌种保藏中心)菌液,添加量为猕猴桃匀浆质量的5%,混匀后置于25℃,220rpm发酵36h;
(3)培养结束后加入乙醇,添加量为猕猴桃匀浆的6v/w%,混匀后于33℃静置发酵5天即可。
加纳醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将加纳醋杆菌甘油管中的菌种至加纳醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到加纳醋杆菌菌液。
按质量百分比计,加纳醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
实施例3
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售百香果用自来水清洗、沥干,挖取浆状果肉进行匀浆;
(2)加入果糖,添加量为百香果匀浆质量的10%,混匀,加入巴氏醋杆菌(菌株号为GDMCC 1.67,购自广东省微生物菌种保藏中心)菌液和醋酸醋杆菌(菌株号为ATCC15973,购自北纳生物菌种保藏中心)菌液(1:1),添加量为百香果匀浆质量的2%,混匀后置于28℃,100rpm发酵48h;
(3)培养结束后加入乙醇,添加量为百香果匀浆的4v/w%,混匀后于30℃静置发酵7天即可。
巴氏醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将巴氏醋杆菌甘油管中的菌种至巴氏醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到巴氏醋杆菌菌液。
按质量百分比计,巴氏醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
醋酸醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将醋酸醋杆菌甘油管中的菌种至醋酸醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到醋酸醋杆菌菌液。
按质量百分比计,醋酸醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
实施例4
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售菠菜用自来水清洗、沥干,匀浆;
(2)加入葡萄糖和果糖(质量比为1:1),添加量为菠菜匀浆质量的10%,混匀,加入醋酸醋杆菌(菌株号为ATCC15973,购自北纳生物菌种保藏中心)菌液,添加量为菠菜匀浆质量的10%,混匀后置于21℃,250rpm发酵30h;
(3)培养结束后加入乙醇,添加量为菠菜匀浆的4v/w%,混匀后于35℃静置发酵7天即可。
醋酸醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将醋酸醋杆菌甘油管中的菌种至醋酸醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到醋酸醋杆菌菌液。
按质量百分比计,醋酸醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
实施例5
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售苋菜用自来水清洗、沥干,匀浆;
(2)加入蔗糖,添加量为苋菜匀浆质量的9%,混匀,加入醋酸醋杆菌(菌株号为ATCC15973,购自北纳生物菌种保藏中心)菌液,添加量为苋菜匀浆质量的7%,混匀后置于28℃,160rpm发酵36h;
(3)培养结束后加入乙醇,添加量为苋菜匀浆的12v/w%,混匀后于37℃静置发酵2天即可。
醋酸醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将醋酸醋杆菌甘油管中的菌种至醋酸醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到醋酸醋杆菌菌液。
按质量百分比计,醋酸醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
实施例6
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售韭菜用自来水清洗、沥干,匀浆;
(2)加入蔗糖,添加量为韭菜匀浆质量的6%,混匀,加入巴氏醋杆菌(菌株号为GDMCC 1.67,购自广东省微生物菌种保藏中心)菌液和醋酸醋杆菌(菌株号为ATCC15973,购自北纳生物菌种保藏中心)菌液(1:1),添加量为韭菜匀浆质量的3%,混匀后置于25℃,120rpm发酵36h;
(3)培养结束后加入乙醇,添加量为韭菜匀浆的15v/w%,混匀后于40℃静置发酵7天即可。
巴氏醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将巴氏醋杆菌甘油管中的菌种至巴氏醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到巴氏醋杆菌菌液。
按质量百分比计,巴氏醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
醋酸醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将醋酸醋杆菌甘油管中的菌种至醋酸醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到醋酸醋杆菌菌液。
按质量百分比计,醋酸醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
对比例1
一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括如下步骤:
(1)将市售杨桃用自来水清洗、沥干,匀浆;
(2)加入葡萄糖,添加量为杨桃匀浆质量的8%,混匀,加入巴氏醋杆菌(菌株号为GDMCC 1.67,购自广东省微生物菌种保藏中心)菌液,添加量为杨桃匀浆质量的2%,混匀后置于21℃,240rpm发酵48h;
(3)31℃静置发酵7天即可。
巴氏醋杆菌菌液的制备方法为:按1v/v%接种量将巴氏醋杆菌甘油管中的菌种至巴氏醋杆菌种子液培养基,30℃,200rpm培养24h,即得到巴氏醋杆菌菌液。
按质量百分比计,巴氏醋杆菌种子液培养基包括2%葡萄糖、1%酵母浸粉、1%蛋白胨、0.5%磷酸氢二钾、0.5%磷酸二氢钾和0.2%七水硫酸镁,将上述成分溶于蒸馏水中,121℃灭菌20min后,降至室温后添加5v/v%无水乙醇。
效果实施例
参考“周颖,生姜可控发酵工艺优化及其粉剂产品的制备[D],华南理工大学,2019第三章第三节 糖、有机酸测定”中有机酸的检测方法检测实施例1~6和对比例1步骤(1)中的果蔬匀浆以及步骤(3)中经过培养后的果蔬匀浆中的草酸的含量。结果如表1所示,实施例1~6中的果蔬匀浆经过利用巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌和加纳醋杆菌中的一种或两种菌进行发酵后,其匀浆中均未检出草酸,草酸降解率为100%,表明通过利用巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌和加纳醋杆菌等醋酸菌辅以乙醇等物质可有效降解果蔬中的草酸。由对比例1的结果可以看出,在杨桃匀浆草酸降解过程中不添加乙醇时,其匀浆中草酸能部分降解,降解率约为15.6%,可见在果蔬的降解过程中,乙醇的添加可有效促进巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌和加纳醋杆菌等醋酸菌对草酸的降解。
表1实施例1~6和对比例1果蔬匀浆处理前后草酸的含量
草酸(mg/g) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 |
处理前 | 6.03 | 7.41 | 8.66 | 3.86 | 1.78 | 0.69 | 5.12 |
处理后 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 4.32 |
上面对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (4)
1.一种生物降解果蔬中草酸的方法,包括以下步骤:
将果蔬用自来水清洗、沥干,匀浆;加入碳源,混匀,然后加入醋酸菌菌液,混匀后进行第一次有氧发酵,发酵结束后加入乙醇,进行第二次无氧发酵;
其中,所述果蔬为杨桃、猕猴桃、百香果、甜瓜、菠菜、韭菜、苋菜、芹菜、茄子、甜菜中的一种或多种;
所述醋酸菌为巴氏醋杆菌、醋酸醋杆菌、加纳醋杆菌中的一种或多种;所述醋酸菌菌液的添加量为所述果蔬质量的1%~15%;
所述第一次有氧发酵的条件为20~35℃,100~300rpm发酵24~48h;所述第二次无氧发酵的条件为30~40℃静置发酵2~7天。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碳源的添加量为所述果蔬质量的2%~15%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述乙醇的添加量为所述果蔬质量的2v/w%~20v/w%。
4.权利要求1~3任一项所述的方法在降解饮品中草酸的应用。
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