CN114868926A - 一种功能性大米及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能性大米及其制备方法，属于食品加工领域。所述方法步骤如下：1)大米和水混合，得发酵液；2)接种植物乳杆菌L.plantarumMM5，加入蛋白酶进行发酵处理；3)清洗、干燥。本发明的大米蛋白含量低，直链淀粉含量高但胶稠度高且带有特殊风味，具有良好口感，是一种具有较好的保健功能且容易被长期坚持食用的食品。

Description

一种功能性大米及其制备方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种功能性大米及其制备方法。
背景技术
慢性疾病(Chronic diseases)是导致全球死亡人数50％以上的主要原因，已成为全球公共卫生的重大问题。这些慢性疾病对健康的危害和经济的负担在全球范围内不断加强和扩散，特别是对发展中国家影响巨大。研究表明，慢性疾病除了需要临床治疗，还可配合膳食营养辅助治疗。对于慢性肾病患者，应限制蛋白质的摄入，尤其应降低生物利用率低的植物蛋白，由于大米是一种含有蛋白6％～9％的主粮，慢性肾病患者不宜过多摄入；对于糖尿病患者，要尽量避免高升糖指数的食物，大米中淀粉含量高达70％以上，其中的支链淀粉相对直链淀粉水解成葡萄糖单体的速度较快，短期内更易使血糖升高，糖尿病患者也不宜食用过多，直链淀粉含量高的大米虽适宜糖尿病患者，但随直链淀粉含量升高，大米胶稠度下降，食味值降低，不易被接受。
目前关于降低大米中蛋白含量的方法较多，其中之一是通过将大米淀粉降低蛋白后重新挤压重塑成型，得到大米形态的人造米。该方法得到的“大米”口感较差，不容易长期坚持食用，反而降低了饮食治疗效果。
专利201310159798.X公开了一种脱蛋白大米的加工方法，它是利用蛋白水解酶和乳酸菌进行2个及以上阶段的发酵处理，清洗干燥后得脱蛋白大米。该方法能制备得到蛋白质脱除率最高为95％以上的大米，且其外观、色泽、风味和口感与普通大米一致，但其工艺成本较高，且仅能脱除蛋白质，对大米中淀粉的质构没有影响，不适宜糖尿病慢性患者的食用，更对大米的口感没有改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型菌株，该菌株可用于生产蛋白含量低，直链淀粉含量高，胶稠度也高且带有特殊风味的功能性大米，同时提供一种蛋白含量低，直链淀粉含量高，但胶稠度高且带有特殊风味的功能性大米及其制备方法，使低蛋白、低糖饮食人群食用。
本发明提供了一种植物乳杆菌，所述植物乳杆菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC.NO 22275。
本发明还提供了一种前述植物乳杆菌在制备功能性食品中的用途。
进一步地，所述食品为大米。
本发明还提供了一种功能性大米的制备方法，步骤如下：
1)大米和水混合，得发酵液；
2)接种前述植物乳杆菌，加入蛋白酶进行发酵处理；
3)沥水、干燥。
进一步地，步骤2)所述蛋白酶为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶。
进一步地，步骤1)所述大米和水的质量比为1:1～4。
进一步地，步骤2)所述发酵处理时间为20±4h。
进一步地，步骤2)所述发酵处理的温度是25～42℃。
进一步地，步骤2)的蛋白酶含量为0.1％～0.5％质量体积比。
进一步地，步骤2)所述植物乳杆菌L.plantarumMM5接种在发酵液中的终浓度为1×107/mL～1×109/mL。
更进一步地，所述大米和水的质量比为1:2；所述发酵处理的时间为24h，温度为37℃；所述蛋白酶含量为0.5％质量体积比；所述植物乳杆菌L.plantarumMM5接种在发酵液中的终浓度为1×109/mL。
更进一步地，步骤1)所述发酵液是指用于接种植物乳杆菌发酵的米水混合物。
本发明最后提供了一种前述方法所制备得到的大米。
本发明植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)，于2021年05月06日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC.NO 22275，分类命名为：植物乳杆菌Lactobacillus plantarum，保藏地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。
本发明植物乳杆菌可用于功能性大米发酵，发酵前大米无须做酸化处理，发酵时水和蛋白酶的用量少，空间占用小，更无须重复发酵。使用本发明植物乳杆菌制备功能性大米成本低、绿色环保，制得的功能性大米的质构发生了显著变化，不仅蛋白质含量低，总淀粉含量也有减小，同时总淀粉中直链淀粉和抗性淀粉的占比提高，大米胶稠度不但没有降低反而增高，相较发酵前的大米口感更好，适合低蛋白和低糖饮食人群食用，具备市场推广应用价值。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1：各菌株脱蛋白能力和发酵后pH值检测。“*”代表对照组的大米总蛋白与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“**”具极显著性差异(P<0.01)。“#”代表对照组发酵液的pH值与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“##”具极显著性差异(P<0.01)。
图2：不同乳酸菌处理大米发酵液HPLC图。A：阴性对照；B：W.confusa处理；C：L.delbrueckiisubsp.处理；D：L.plantarum处理。
图3：pH值对大米蛋白脱除的影响。注：“*”代表对照组的大米总蛋白与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“**”具极显著性差异(P<0.01)。“#”代表对照组发酵液的pH值与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“##”具极显著性差异(P<0.01)。
图4：大米发酵液HPLC图。注：A为乳酸处理(pH＝3)；B为L.plantarumMM5处理
图5：乳酸菌浓度对大米蛋白脱除的影响。注：“*”代表对照组的大米总蛋白与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“**”具极显著性差异(P<0.01)。“#”代表对照组发酵液的pH值与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“##”具极显著性差异(P<0.01)。
图6：不同蛋白酶对大米蛋白脱除的影响。注：“*”代表对照组的大米总蛋白与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“**”具极显著性差异(P<0.01)。“#”代表对照组发酵液的pH值与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“##”具极显著性差异(P<0.01)。
图7：L.plantarum MM5与不同蛋白酶复合处理。注：“*”代表对照组的大米总蛋白与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“**”具极显著性差异(P<0.01)。“#”代表对照组发酵液的pH值与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“##”具极显著性差异(P<0.01)。
图8：复合处理的大米发酵液HPLC图。注：A：L.p+0.1％菠萝酶处理；B：L.p+0.1％酸性蛋白酶处理；C：L.p+0.1％胰蛋白酶处理。
图9：发酵大米图。注：A：原料大米；B：阴性对照；C：L.plantarumMM5单菌发酵；D：0.1％胰蛋白酶；E：L.p+0.1％酸性蛋白酶处理；F：L.p+0.1％菠萝蛋白酶处理。
图10：菠萝蛋白酶添加量的影响。注：“*”代表对照组的大米总蛋白与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“**”具极显著性差异(P<0.01)。“#”代表对照组发酵液的pH值与其他处理组具显著性差异(P<0.05)，“##”具极显著性差异(P<0.01)。
图11：大米蛋白SDS-PAGE图。注：M为标准蛋白；A为清蛋白；B为球蛋白；C为醇溶蛋白；D为；谷蛋白。
图12:大米扫描电镜观察.注：A为原料大米；B为发酵处理大米。
图13：大米挥发性物质HS-SPME-GC-MS图。注：CK为原料大米；MM5为发酵处理大米。
具体实施方式
实施例1本发明功能性大米的制备
大米与水按照1:2的质量比混合，得发酵液，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×109/mL接种至水中，并添加终浓度0.5％(0.5g/100mL发酵液)的菠萝酶(Bromelain)，于37℃静置发酵20h，沥水烘干，常温保存。
实施例2本发明功能性大米的制备
大米与水按照1:2的质量比混合，得发酵液，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×109/mL接种至水中，并添加终浓度0.5％(0.5g/100mL发酵液)的菠萝酶(Bromelain)，于37℃静置发酵24h，沥水烘干，常温保存。
实施例3本发明功能性大米的制备
大米与水按照1:3的质量比混合，得发酵液，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×108/mL接种至水中，并添加终浓度0.3％(0.3g/100mL发酵液)的酸性蛋白酶，于40℃静置发酵16h，沥水烘干，常温保存。
实施例4本发明功能性大米的制备
大米与水按照1:1的质量比混合，得发酵液，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×107/mL接种至水中，并添加终浓度0.4％(0.4g/100mL发酵液)的胃蛋白酶，于25℃静置发酵20h，沥水烘干，常温保存。
以下用实验例的形式进一步说明本发明的有益效果。实验例所用材料、试剂、设备如下：
1.主要材料
市售籼米。蛋白含量：6％～8％。
2.主要试剂
结晶乙酸钠、三氯乙酸、冰醋酸、硼酸、氢氧化钠、磷酸、无水乙醇、考马斯亮蓝G250，均为分析纯。邻苯二甲醛(OPA)、甲醇、乙腈，均为色谱纯。本实验所用蛋白酶均为BR，详见表1。
表1本实验所用蛋白酶信息
Figure BDA0003657599720000051
3.仪器设备
Waters 1525高效液相色谱仪(PDA 2998，Sepax Amethyst C18-H(2.1×250mm，5μm))、SHIMADZU QP2010 plus气相色谱-质谱联用仪、Agilent HP-5MS色谱柱、Supelco DVB/CAR/PDMS(50/30μm)固相微萃取头、高分辨场发射扫描电镜(赛默飞Apreo S型)、SHIMADZUUV-2600紫外分光光度计、麦普龙MPLR-702A恒温磁力搅拌器、雷磁PHS-3E pH计、LegendMicro 21R型高速冷冻离心机(Thermo Fisher Scientific)、DK-8D电热恒温水浴锅(上海跃进医疗器械有限公司)等。
实验例1菌株筛选
本发明的L.plantarumMM5为乳杆菌属(Lactobacillus)细菌，是从传统发酵米制品中分离得到的，同时分离得到的，还有5株其他的乳杆菌属菌株、13株酵母菌、3株芽孢杆菌、2株醋杆菌和1株霉杆菌，通过序列比对，确定其物种名称，具体如表2所示。
表2分离的菌株以及其比对情况
Figure BDA0003657599720000052
Figure BDA0003657599720000061
对菌株进行如下筛选测试：
1.脱除大米蛋白的能力
将分离菌株分别进行整米发酵，以筛选出具有制备低蛋白功能性大米的潜力菌种。
分离菌株活化后，4％接种量接种至100mL相应的培养基中，37℃，180r/min扩大培养20h，菌液5000r/min，离心2mins，用无菌生理盐水洗涤菌体后再将菌体悬浮起来待用，同时，取少量悬浮液稀释计数。
大米与无菌水的料液比(m/m)为1∶2，将上述菌悬液按发酵液终浓度为1×109/mL添加至大米中，37℃，静置发酵20h。发酵结束后，测定发酵液的pH值，用清水将大米洗涤4次，40℃烘6h至恒重。将大米粉碎过80目筛，备用。通过碱法提取大米总蛋白，采用考马斯亮蓝G250法测定大米蛋白质含量，利用HPLC分析发酵液成分。
从图1可以发现，空白组(原料大米)的总蛋白含量为5.9％，经过37℃，20h静置处理后，使对照组大米的总蛋白含量降至5.3％，大米发酵液pH值从7下降至5.3左右，这可能与大米中游离出的有机酸和部分水溶性蛋白有关。
实验结果表明，经芽孢杆菌、酵母菌以及醋酸杆菌等菌株发酵处理后的实验组大米总蛋白含量在5.0％～5.2％左右，发酵液pH值在4～5之间。然而，经融合魏斯氏菌(W.confusa)、德氏乳杆菌(L.delbrueckiisubsp.)以及植物乳杆菌(L.plantarum)等乳酸菌处理后的大米发酵液pH值为3.7左右，大米总蛋白含量有不同程度的降低，分别降至4.7％、4.8％、3.8％，其中，L.plantarum脱蛋白效果最好。
2.大米发酵液的成分分析
选择上述具备脱蛋白效果的融合魏斯氏菌(W.confusa)、德氏乳杆菌(L.delbrueckiisubsp.)以及植物乳杆菌(L.plantarum)按照第1节的方法进行整米发酵。
对大米发酵液的成分进行分析(图2)可以发现，经L.delbrueckiisubsp.处理后，大米发酵液中的物质没有明显变化，而经W.confusa和L.plantarum处理后，大米发酵液中的物质明显变丰富，并有部分L-谷氨酸(L-glu)和γ-氨基丁酸(GABA)生成。
综上，分离自大米发酵食品原料的植物乳杆菌L.plantarumMM5，与其它乳酸菌相比较具备更强降低大米蛋白质含量的功能，并且发酵液物质含量最丰富的，说明其具备丰富酶系，不仅能将大米中的谷蛋白解离，生成氨基酸及氨基酸衍生物。
L.plantarum MM5在2021年05月06日被保藏于位于中国北京的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC.NO 22275，分类命名为：植物乳杆菌Lactobacillus plantarum。
实验例2大米脱蛋白单因素实验
一、方法
1.pH值对大米蛋白脱除的影响
大米与水的料液比(m/m)1∶2，用乳酸将无菌水的pH值调至6、5、4、3，于37℃静置发酵20h。发酵结束后，采用碱提法提取大米总蛋白，通过考马斯G250法测定大米蛋白质含量。
2.乳酸菌浓度对大米蛋白脱除的影响
大米与水的料液比(m/m)1∶2，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×107～10/mL接种至无菌水中，于37℃，静置发酵20h。发酵结束后，采用碱提法提取大米总蛋白，通过考马斯G250法测定大米蛋白质含量。
3.不同蛋白酶单独处理大米
大米与水的料液比(m/m)1∶2，按0.1％(0.1g/100mL发酵液)分别添加七种蛋白酶至无菌水中，于37℃，静置发酵20h。发酵结束后，采用碱提法提取大米总蛋白，通过考马斯G250法测定大米蛋白质含量。
4L.plantarum MM5与蛋白酶复合处理大米
大米与水的料液比(m/m)1∶2，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×109/mL分别与0.1％的七种蛋白酶复合发酵大米，于37℃，静置发酵20h。发酵结束后，采用碱提法提取大米总蛋白，通过考马斯G250法测定大米蛋白质含量。
5菠萝蛋白酶的量对大米蛋白脱除的影响
大米与水的料液比(m/m)1∶2，将L.plantarumMM5按发酵液终浓度为1×109/mL与0.1％、0.3％、0.5％的菠萝蛋白酶复合发酵大米，于37℃，静置发酵20h。发酵结束后，采用碱提法提取大米总蛋白，通过考马斯G250法测定大米蛋白质含量。
二、结果
1pH值影响大米蛋白脱除的结果
由前面的实验可知，经乳酸菌处理后的大米发酵液pH值都下降至4以下，且大米中的蛋白质含量有不同程度的降低。而其他菌种处理后的大米发酵液pH值和大米蛋白质含量与阴性对照相比没有明显变化。因此，通过调节不同pH值的乳酸水溶液处理整粒大米，旨在探讨乳酸菌产生的乳酸所形成的酸性环境对大米蛋白质解离的影响。
由图3可知，随着pH值的降低，大米蛋白质含量也随之减少，说明低pH值环境更有利于大米中蛋白质的解离，且当pH值为3的乳酸水溶液处理大米后，其总蛋白含量约3.7％，与经L.plantarumMM5处理后的大米蛋白质含量(3.8％)几乎一致。
虽然乳酸水溶液被调成不同pH值，但处理后的大米发酵液最终pH值都在5左右。由此说明，乳酸水溶液可以解离出大米中的蛋白质，但解离的蛋白质与环境中有限的乳酸中和，因此无法持续保持低pH值环境。而乳酸菌可以不断产生乳酸，保持低pH值的发酵环境，可以有效防止杂菌污染。
通过图4HPLC分析发现，乳酸水溶液处理后的大米发酵液与L.plantarumMM5处理的相比，其物质成分很少。因此说明，乳酸水溶液处理，仅能将大米中的蛋白质解离，而乳酸菌不仅可以持续保持低pH值的发酵环境，促进大米蛋白的解离，防止杂菌污染，此外，还可以利用解离的蛋白质，转化生成其它有益物质。
2乳酸菌浓度影响大米蛋白脱除的结果
为了探讨乳酸菌浓度对发酵大米蛋白质的影响，设置了不同的L.plantarumMM5发酵浓度。由图5可知，当发酵液中的菌量从1×108/mL增加到1×109/mL时，发酵大米中的蛋白质含量从4.0％降低至3.6％，而从1×109/mL增加到1×1010/mL时，对大米蛋白质的脱除效果没有显著变化。因此，选择乳酸菌添加量为1×109/mL进行后续实验。
3不同蛋白酶处理大米的结果
不同蛋白酶处理大米后的结果见图6。实验结果表明，添加蛋白酶后的大米发酵液pH值均为5.3左右。其中，胰蛋白酶处理效果最佳，大米蛋白含量仅为1.8％；其次是菠萝蛋白酶和酸性蛋白酶，分别为2.9％和3.4％；胃蛋白酶的处理效果较差，大米蛋白含量为4.3％。
4L.plantarum MM5与蛋白酶复合处理大米的结果
L.plantarumMM5与不同蛋白酶复合处理大米的结果见图7，实验结果表明，不同蛋白酶复合处理后的大米发酵液pH值均为3.7左右。其中，L.plantarumMM5与酸性蛋白酶复合处理整粒米的效果最好，大米蛋白质含量仅为1.6％。其次为菠萝酶和木瓜蛋白酶等植物性蛋白酶，大米蛋白含量分别为2.6％和2.9％。
经L.plantarumMM5处理后的大米发酵液pH值为3.7左右，而酸性蛋白酶的最适pH值为2～4，因此L.plantarumMM5与酸性蛋白酶复合处理的效果最好。而菠萝酶和木瓜蛋白酶是一类pH作用范围较广的蛋白酶。其中，菠萝酶可优先水解碱性氨基酸(如精氨酸)或芳香族氨基酸(如酪氨酸和苯丙氨酸)的羟基侧链上的肽键，还可选择性水解纤维蛋白。而木瓜蛋白酶是一种低特异性蛋白水解酶，可作用于精氨酸、赖氨酸、甘氨酸残基参与形成的肽键，属于内肽酶。
然而，胰蛋白酶和L.plantarumMM5复合处理后的蛋白含量为3.1％，不如胰蛋白酶单独处理时的效果(1.8％)。造成这一现象的原因可能有：(1)胰蛋白酶的最适pH值为7～8，随着乳酸菌的作用，大米发酵液的pH值不断下降而使胰蛋白活性降低；(2)胰蛋白是一种能够把多肽链中赖氨酸和精氨酸残基中的羟基侧链切断的专一性肽链内切酶，因此，也可能使细菌细胞膜上的蛋白质水解从而使细菌的活性降低。
通过HPLC分析发现(图8)，与L.plantarumMM5单独发酵相比，L.plantarumMM5和蛋白酶复合处理后，大米发酵液中的物质含量明显增加。虽然，L.plantarumMM5与酸性蛋白酶复合处理后大米蛋白脱除效果最好，但L.plantarumMM5与菠萝酶复合处理后大米发酵液中物质含量相对较高，其谷氨酸含量为103.15mg/L。说明酸性蛋白酶可以更多促进大米蛋白的解离，而菠萝酶不仅可以使大米蛋白解离，还可通过酶切生成氨基酸，并在乳酸菌的作用下进一步生成其他氨基酸衍生物。
如图9，对比原料大米和不同处理大米。(A)是原料大米，可以看出米粒呈半透明状，且质地坚硬，不易捏碎。(B-F)是不同处理组，可以发现米粒经过水浸泡后，无论是否加菌或加酶处理，米粒的颜色都有不同程度的变白，透明度降低，质地变脆，容易破碎。
此外，虽然L.plantarumMM5与酸性蛋白酶复合处理后的大米蛋白含量较低，但对大米形态的破坏较大，而其他处理组米粒形态基本保持完整。考虑到与菠萝酶的复合处理效果仅次于酸性蛋白酶，还可保持大米的外观形态，而且与胰蛋白酶等动物性蛋白酶相比，菠萝酶这类植物性蛋白酶安全性更高，广泛应用于食品医疗行业，并且其成本更低。因此，选择菠萝酶进行功能性大米的进一步工艺优化实验。
5加酶量影响大米蛋白脱除的结果
为了保证米粒的完整性的同时降低大米蛋白质含量，将L.plantarumMM5与不同浓度的菠萝蛋白酶复合处理，以探究加酶量对大米蛋白脱除的影响。由图10可知，随着加酶量的增大，大米蛋白质含量也随之降低。菠萝酶添加量从0.1％增加到0.3％时，大米蛋白质含量从2.6％降低至1.9％。而从0.3％增加到0.5％时，大米蛋白脱除效果没有显著变化。
实验例3大米脱蛋白正交试验
采用正交试验，考查时间(A)、温度(B)、菠萝酶的添加量(C)、L.plantarumMM5添加量(D)4个因素的3个水平对大米蛋白含量的影响，详见表3。
表3因素水平表
Figure BDA0003657599720000101
结果详见表4。
表4发酵大米总蛋白正交实验结果
Figure BDA0003657599720000102
Figure BDA0003657599720000111
注：TP为大米总蛋白。
由表4可知，经发酵处理后，大米总蛋白都有不同程度的下降，说明发酵处理可以有效脱除大米蛋白。对大米蛋白脱除的影响因素顺序是温度>酶量>时间>菌量。由于温度直接影响蛋白酶和菌体的活性，因此对大米蛋白脱除的影响最大。大米蛋白脱除的最优组合为A3B3C3D3，即24h，37℃，0.5％酶量，1×109/mL菌量，实验表明，其大米蛋白含量降至0.8％～1.4％。
实验例4 SDS-PAGE分析大米蛋白组分
稻米的蛋白质主要分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白四大类。醇溶蛋白和谷蛋白是大米总蛋白的主要成分，属于储藏性蛋白，而清蛋白和球蛋白含量较低，属于生理活性蛋白。清蛋白、球蛋白和谷蛋白(主要是谷蛋白)是稻米中可为人体吸收的蛋白质，占4.8％～6.4％，而醇溶蛋白则不能被人体吸收，约占1.2％～1.6％。
将原料大米与实施例1的方法处理的大米通过Osborne分级提取法将四种大米蛋白分别提取出来，并进行SDS-PAGE电泳分析。
由图11可知，经乳酸菌和菠萝酶发酵处理后的大米蛋白质组分发生不同变化。清蛋白、球蛋白和谷蛋白有不同程度的减少，其中清蛋白和球蛋白的大分子量的蛋白被完全降解，而谷蛋白分子含量大大减少。然而，醇溶蛋白的分子没有明显变化。说明乳酸菌和菠萝酶主要作用于大米的清蛋白、球蛋白和谷蛋白。
实验例5大米淀粉及胶稠度测定
大米淀粉可分为非抗性淀粉和抗性淀粉。其中非抗性淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，可被人体吸收直接影响血糖变化。抗性淀粉(Resistant starch，RS)是一类可抵抗小肠消化的淀粉，被归类为一种膳食纤维。支链淀粉和抗性淀粉含量与升糖指数(Glycemicindex，GI)呈负相关性。优质稻米的直链淀粉含量在17.5％～18.2％范围内，抗性淀粉含量普遍比较低，糙米的含量在1％左右，市售优质大米的含量一般低于0.5％。因此，如果能提高主食中直链淀粉和抗性淀粉的含量，则可以有效帮助糖尿病患者维持血糖的稳定。国内外已有通过遗传育种法选出高抗性淀粉稻米品系，但还没有其他制备方法的报道。
大米总淀粉和抗性淀粉利用爱尔兰Megazyme K-RSTAR试剂盒测定。
按照实验例3正交实验优化的方案发酵处理后，大米总淀粉含量从86.29％降低至75.39％，表明乳酸菌发酵处理消耗了大米中的部分淀粉。因此，与普通大米相比，糖尿病患者在食用等量的发酵大米时，其摄入的淀粉更少。其中，直链淀粉的含量提高到26.1％，抗性淀粉含量从0.33％增至0.68％。胶稠度从75mm提高到90mm以上。
淀粉分子在大米中以淀粉颗粒的形式存在，与大米蛋白紧密结合在一起。在发酵脱蛋白过程中水分子作用于淀粉羟基，使氢键断裂，晶体结构被破坏，引起淀粉颗粒溶解性和膨胀度的增大，对大米的质构产生影响。使大米在直链淀粉增加时，胶稠度反而增高，提升口感。
通过电镜扫描观察结果(图12)，可以明显看出发酵大米的淀粉粒大小明显小于未发酵大米，结合也不如未发酵大米牢固。大米中原来蛋白质与淀粉粒紧密结合的结构被破坏导致大米中原来各个大淀粉粒、大淀粉粒内部的紧密结合被破坏，所以发酵大米容易在外力作用下被破坏。但另一方面发酵大米在降低大米蛋白含量的同时使原来大的淀粉粒破碎成较小的淀粉粒使淀粉在蒸煮时更便于与水接触，淀粉更易糊化。
实验例6 HS-SPME-GC-MS分析大米挥发性物质
本发明的脱蛋白大米相比原料大米蒸出的米饭，具有不同的风味。所以对其挥发性物质进行检测。
脱蛋白大米采用实施例1所述方法制备，另取未经脱蛋白的原料大米作为对照。采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气象色谱-质谱联用技术(GC-MS)对蒸熟米饭挥发性物质主成分进行分析。
HS-SPME条件：萃取头在GC的进样口老化,老化温度250℃,时间10min。取5g米饭40mL顶空瓶中,用封口膜封好,置于50℃水浴中平衡20min。SPME针顶空吸附40min后拔出萃取针,在温度为250℃的GC-MS进样口中解吸5min,进行GC-MS分析。
GC-MS条件：初温40℃，平衡5mins，以5℃/min升温至100℃，维持2mins，继续以10℃/min升温至280℃，保持10mins，进样温度270℃，载气流速1mL/min，不分流。质谱采用全扫描采集，扫描范围(m/z)50-400amu，离子源EI。
表5米饭中挥发性物质及其香气特征
Figure BDA0003657599720000131
由图13和表5可以看出在MM5组米饭中，挥发性化合物中醛类化合物4种共计59.1％，与之相比CK组米饭则只含有正己醛。苗菁等认为的10种对米饭有较大贡献作用的物质中己醛45.58％、辛醛6.22％、庚醛1.76％。醇醛类物质是大米中起关键作用的风味物质之一,醛醇类化合物一般是脂质的降解产物，都具有香气,羰基化合物可以产生原生的、浓郁的香味，因此对大米整体风味十分重要。
2-戊基呋喃具有甜香和果香气味。2-戊基呋喃是亚油酸的氧化产物,阈值较低,在较低浓度下可闻到豆香及果香气味,己醛、辛醛、壬醛、2-戊基呋喃等物质在粳米和籼米中都存在,这些物质构成了大米特有的香气。在米饭中醛类物质与2-戊基呋喃共计80.55％。这些都表明大米经过植物乳杆菌和菠萝蛋白酶的混合发酵增加了大米挥发性物质的种类，并且明显改善了米饭气味，这与感官评价相同。
综上，本发明植物乳杆菌可用于蛋白质含量低、总淀粉含量少，直链淀粉和抗性淀粉占比高，胶稠度佳的功能性大米发酵，发酵前大米无须做酸化处理，发酵时水和蛋白酶的用量少，空间占用小，更无须重复发酵。使用本发明植物乳杆菌制备功能性大米成本低、绿色环保，制得的功能性大米相较发酵前的大米口感更好，适合低蛋白和低糖饮食人群食用，具备市场推广应用价值。

Claims (10)

1.一种植物乳杆菌，其特征在于：所述植物乳杆菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC.NO 22275。
2.权利要求1所述植物乳杆菌在制备功能性食品中的用途。
3.如权利要求2所述的用途，其特征在于：所述食品为大米。
4.一种功能性大米的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1)大米和水混合，得发酵液；
2)接种权利要求1所述植物乳杆菌，加入蛋白酶进行发酵处理；
3)沥水、干燥。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤2)所述蛋白酶为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤1)所述大米和水的质量比为1:1～4。
7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤2)所述发酵处理时间为20±4h，温度是25～42℃。
8.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤2)所述蛋白酶含量为0.1％～0.5％质量体积比；所述植物乳杆菌L.plantarumMM5接种在发酵液中的终浓度为1×107/mL～1×109/mL。
9.如权利要求4～8任一项所述的方法，其特征在于：所述大米和水的质量比为1:2；所述发酵处理的时间为24h，温度为37℃；所述蛋白酶含量为0.5％质量体积比；所述植物乳杆菌L.plantarumMM5接种在发酵液中的终浓度为1×109/mL。
10.权利要求4～9任一所述的方法所制备得到的大米。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113957023A (zh) * 2021-12-13 2022-01-21 四川大学 弱后酸化融合魏斯氏菌及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010252714A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Bio Tec Japan:Kk 低蛋白米の製造方法
CN103211163A (zh) * 2013-04-15 2013-07-24 刘良忠 一种脱蛋白大米的加工方法
WO2018049853A1 (zh) * 2016-09-14 2018-03-22 光明乳业股份有限公司 一种植物乳杆菌增殖剂、添加该增殖剂的发酵产品及制备方法
CN109907204A (zh) * 2019-03-14 2019-06-21 中恩（天津）医药科技有限公司 一种低蛋白方便米饭的加工方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010252714A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Bio Tec Japan:Kk 低蛋白米の製造方法
CN103211163A (zh) * 2013-04-15 2013-07-24 刘良忠 一种脱蛋白大米的加工方法
WO2018049853A1 (zh) * 2016-09-14 2018-03-22 光明乳业股份有限公司 一种植物乳杆菌增殖剂、添加该增殖剂的发酵产品及制备方法
CN109907204A (zh) * 2019-03-14 2019-06-21 中恩（天津）医药科技有限公司 一种低蛋白方便米饭的加工方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冀迎昕: "酶-菌联合工艺制备低蛋白大米的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
周雪琪: "乳酸发酵对大米品质及米粉特性的影响", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
张玉荣等: "植物乳杆菌发酵大米粉及其淀粉特性变化", 《粮食与饲料工业》 *
张进城等: "低蛋白大米的制备方法及应用前景", 《现代食品》 *
易翠平等: "植物乳杆菌发酵对鲜湿米粉品质的影响:Ⅰ.力学性能", 《中国粮油学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113957023A (zh) * 2021-12-13 2022-01-21 四川大学 弱后酸化融合魏斯氏菌及其应用
CN113957023B (zh) * 2021-12-13 2023-05-19 四川大学 弱后酸化融合魏斯氏菌及其应用

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