CN114990184A - 一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法 - Google Patents

一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，食用菌子实体或菌丝体干品经粉碎后加入一定量的水调节料液比，食用菌鲜品则直接打浆，进行蒸汽爆破、挤压膨化或多次高温高压浸提，随后加入多种蛋白酶组合酶解，高温灭酶后离心过滤，酶解滤液通过超滤膜分离得到多肽滤液，干燥后得到食用菌多肽，截留液经过干燥得到食用菌葡聚糖；滤渣进一步高温高压浸提，离心过滤，上清液干燥后得到食用菌葡聚糖，滤渣干燥后得到食用菌粗纤维；本发明工艺条件温和，操作简单，成本低廉，易于实施，原料利用率高，为食用菌多肽、葡聚糖、粗纤维高效梯次联产提供新的思路。

Description

一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法
技术领域
本发明涉及菌类活性成分提取技术领域，尤其涉及一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法。
背景技术
食用菌是一种具有子实体和菌丝体，由于食用菌含有丰富的多糖、蛋白质和不溶性纤维以及甾醇、生物碱、萜类和酚类等生物活性物质，并且脂肪和胆固醇含量较低，味道鲜美、风味独特，因此十分符合人们健康饮食的观念，在食用和药用方面都有极大价值，常见的食用菌有香菇、杏鲍菇、鸡腿菇、双孢菇、猴头菇、银耳、木耳、灵芝等，在全世界广泛分布，其中我国是世界食用菌生产大国，食用菌年产量占世界食用菌产量的75%。
食用菌中蛋白质含量通常在15—45%（干重），含量远高于小麦、玉米、大米等粮食作物，与植物性蛋白相比，食用菌蛋白含有人体所需的全部九种必需氨基酸，支链氨基酸比例较高，可作为运动恢复和术后恢复的重要营养补充剂，在不食用动物蛋白（由于宗教信仰或缺乏供应）的人群中，食用菌被广泛用作营养替代品，作为蛋白的补充剂，以对抗蛋白质缺乏症，此外食用菌中还具有极高营养价值，例如：
食用菌多糖，主要由β-葡聚糖和纤维素组成，β-葡聚糖是高效的生物反应调节因子，在调节免疫活性和抗肿瘤方面有着重要的作用，有广阔的开发利用前景；
食用菌粗纤维，纤维素是食用菌细胞壁的主要成分，是一种重要的膳食纤维，有促进肠道蠕动、治疗糖尿病和冠心病的功能；
食用菌多肽，比氨基酸和蛋白质具有更强的抗氧化、抗病毒、提高免疫力等生物活性，其中抗氧化活性最为突出。
然而，目前国内外对食用菌营养的研究主要集中在食用菌多糖的提取制备及性能研究，关于食用菌多肽的联产提取研究仍然较少，使得在食用菌在提取过程造成极大的食用菌资源浪费，另外，传统研究提取多肽、葡聚糖及粗纤维的过程中常常大量使用强酸、强碱、乙醇等化学试剂，这不仅使得多肽、葡聚糖及粗纤维的提取操作十分繁琐复杂，而且很容易给环境造成污染，因此，为了实现食用菌子实体和菌丝体资源的全利用，急需一种能够对食用菌多肽、葡聚糖及粗纤维资源进行联合提取的制备方法。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，利用同一批食用菌的子实体或菌丝体，可同时生产出食用菌多肽、葡聚糖和粗纤维三种产品，减少提取制备过程中废弃物的生成，最大程度提高了资源利用率，降低生产成本，生产出的食用菌多肽、葡聚糖和粗纤维纯度高，可用作新型食品原料发挥其营养价值。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，它包括以下步骤：
（a）原料制备：食用菌菌丝体或子实体干品经高速万能粉碎机充分粉碎，过10—100目筛，加入一定量的蒸馏水调节料液比；食用菌菌丝体或子实体鲜品直接用打浆机打浆备用；
（b）提取：对步骤（a）中得到的浆料进行蒸汽爆破、挤压膨化或多次高温高压浸提；
（c）酶解：加入多种一定浓度的蛋白酶溶液组合酶解，在恒温条件下反应并不断搅拌，同时调整其温度和pH，保证反应条件基本不变；
（d）高温灭酶：反应结束后进行高温灭酶，趁热离心分离酶解液和残渣；
（e）分离食用菌多肽：将步骤（d）中得到的酶解液利用超滤膜过滤，得到多肽滤液，将多肽滤液真空干燥至恒重，得到食用菌多肽；
（f）分离食用菌葡聚糖：将步骤（e）中未通过超滤膜的截留液在真空干燥箱烘干至恒重，获得食用菌葡聚糖；在步骤（d）得到的残渣中加入一定量的水高温高压浸提，离心分离上清液和滤渣，上清液经过真空干燥得到食用菌葡聚糖；
（g）分离食用菌粗纤维：步骤（f）中高温高压浸提后离心得到的滤渣经过真空干燥即可得到食用菌粗纤维。
进一步的，步骤（a）中的食用菌包括香菇、灵芝、鸡腿菇、杏鲍菇等食用菌子实体以及发酵培养的食用菌菌丝体，其料液比为1:1或1:7。
进一步的，步骤（b）中的高温高压浸提的温度为121—135 ℃，压力是0.1—0.3MPa，浸提时间为15—60 min，次数为2—4次；
进一步的，步骤（b）中的蒸汽爆破的压力为1.2 MPa，时间为3 min；
进一步的，步骤（b）中的挤压膨化采用双螺杆挤压机进行操作，双螺杆挤压机的模孔孔径为10—15 mm，套筒温度为85—95 ℃，螺杆转速90—100 r/min。
进一步的，步骤（c）中的蛋白酶包括碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶等,蛋白酶的浓度均为5—10 g/L，蛋白酶添加量为1%-5%。
进一步的，步骤（c）中酶解的恒温反应温度为40—60 ℃，酶解时间为0.5—1.5 h，反应pH为6—9。
进一步的，步骤（d）中高温灭酶的温度为100 ℃，时间为5—10 min；
进一步的，步骤（e）中采用截留分子量为4 KDa的超滤膜进行加压超滤，加压压力为0.3 MPa；
进一步的，步骤（f）中的高温高压浸提的料液比为1:15，温度为121—135 ℃，压力为0.1—0.3 MPa；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用的水提法和酶法反应条件温和，完全避免了强酸强碱、乙醇等化学试剂提取活性成分，避免了对环境污染绿色环保，工艺路线简单，生产过程相对能耗低，可获得纯度高、可利用率强的食用菌多肽、葡聚糖及粗纤维；
本发明使用高温高压浸提/蒸汽爆破/挤压膨化等物理方法实现了蛋白质和多糖物质的共价结合，加快细胞壁的分解、破碎，整体提取中仅仅使用了蛋白酶一步酶解，极大缩短了提取时间，有效降低了蛋白酶使用量，缩短蛋白酶解时间及多肽提取效率，降低了生产成本；
本发明采用多次高温高压浸提法，利用高温和高压对细胞壁的破碎作用使可溶性蛋白及多糖溶出，快速分离食用菌多肽和葡聚糖，该方法简单可行，适用于工业化生产；挤压膨化能够增加表面积和蛋白变性，从而增加蛋白对酶攻击的敏感性，提高酶解后的蛋白得率；
本发明采用膜分离法，对环境无污染，分离的过程只需要较低的压力作为驱动力，节省能耗；
本发明中葡聚糖、纤维素分离制备完全避免了传统的水提醇沉或者纤维素酶解等方法，主要依靠物理方法分离，大大提高了葡聚糖、纤维素的分离制备效率和质量；
本发明充分考虑了食用菌多肽、葡聚糖、粗纤维等活性成分的性质，使用了梯次制备系统思维，整体设计的联产策略实现了食用菌多肽、葡聚糖、粗纤维高效梯次联产，利用同一批食用菌的子实体或菌丝体，可同时生产出食用菌多肽、葡聚糖和粗纤维三种产品，最大程度制备了食用菌活性成分，减少提取制备过程中废弃物的生成，降低生产成本，生产出的食用菌多肽、葡聚糖和粗纤维纯度高，可用作新型食品原料发挥其营养价值；本发明工艺条件温和，操作简单，成本低廉，易于实施，原料利用率高，为食用菌多肽、葡聚糖、粗纤维高效梯次联产提供新的思路。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行说明，在描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本发明的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位。
请参阅说明书附图1，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
（a）原料制备：杏鲍菇子实体干品经高速万能粉碎机充分粉碎，过40目筛，以1:7的料液比加入蒸馏水；
（b）提取：步骤（a）中得到的浆料在135 ℃的温度下，以及0.3 MPa的压力下反复浸提3次，每次40 min；
（c）酶解：在步骤（b）浸提后的样品中分别加入5 g/L的碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶溶液，在55 ℃的温度，以及pH为9的条件下组合酶解1 h，反应过程不断搅拌，同时调整其温度和pH，保证反应条件基本不变；
（d）高温灭酶：反应结束后在100 ℃高温下进行灭酶，并趁热在8000 r/min转速下离心8 min，分离出酶解液和残渣；
（e）分离食用菌多肽：将步骤（d）中得到的酶解液利用4 KDa超滤膜分离，得到多肽滤液，将多肽滤液放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干至恒重，得到食用菌多肽；
（f）分离食用菌葡聚糖：将步骤（e）中未通过4 KDa超滤膜的截留液在真空干燥箱65 ℃温度烘干至恒重，获得食用菌葡聚糖；在步骤（d）得到的残渣中以1:15的料液比加入蒸馏水，在121 ℃的温度下，以及0.1 MPa的压力下进行高温高压浸提20 min，随后在8000r/min转速下离心8 min分离得到上清液和滤渣，上清液放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干得到食用菌葡聚糖；
（g）分离食用菌粗纤维：将步骤（f）中高温高压浸提后离心得到的滤渣放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干得到食用菌粗纤维。
实施例二：
（a）原料制备：香菇菌丝体干品经高速万能粉碎机充分粉碎，过100目筛，以1:1的料液比加入蒸馏水，浸泡3 h；
（b）提取：将步骤（a）中得到的浆料放入物料罐中，在1.2 MPa的压力下通入高温饱和蒸汽，维持3 min，在物料接收器处收集样品；
（c）酶解：在步骤（b）得到的样品中分别加入5 g/L的菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶溶液，在55 ℃的温度，以及pH为6—9的条件下组合酶解1.5 h，反应过程不断搅拌，同时调整其温度和pH，保证反应条件基本不变；
（d）高温灭酶：反应结束后在100 ℃高温下进行灭酶，并趁热在8000 r/min转速下离心8 min，分离出酶解液和残渣；
（e）分离食用菌多肽：将步骤（d）中得到的酶解液利用4 KDa超滤膜分离，得到多肽滤液，将多肽滤液放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干至恒重，得到食用菌多肽；
（f）分离食用菌葡聚糖：将步骤（e）中未通过4 KDa超滤膜的截留液在真空干燥箱65 ℃烘干至恒重，获得食用菌葡聚糖；在步骤（d）得到的残渣中以1:15的料液比加入蒸馏水，在121 ℃的温度下，以及0.1 MPa的压力下高温高压浸提30 min，随后在6000 r/min转速下离心10 min分离得到上清液和滤渣，上清液放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干得到食用菌葡聚糖；
（g）分离食用菌粗纤维：将步骤（f）高温高压浸提后离心得到的滤渣经过65 ℃真空干燥至恒重即可得到食用菌粗纤维。
实施例三：
（a）原料制备：鸡腿菇鲜品经过打浆机打浆备用；
（b）提取：步骤（a）中得到的浆料在模孔孔径12 mm、套筒温度为90 ℃、螺杆转速100 r/min的双螺杆挤压机中进行挤压膨化；
（c）酶解：在步骤（b）挤压膨化后的样品中分别加入10 g/L的菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶溶液，在55 ℃的温度，以及pH为6—9的条件下组合酶解1.5 h，反应过程不断搅拌，同时调整其温度和pH，保证反应条件基本不变；
（d）高温灭酶：反应结束后在100 ℃高温下进行灭酶，并趁热在8000 r/min转速下离心8 min，分离出酶解液和残渣；
（e）分离食用菌多肽：将步骤（d）中得到的酶解液利用4 KDa超滤膜分离，得到多肽滤液，将多肽滤液放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干至恒重，得到食用菌多肽；
（f）分离食用菌葡聚糖：将步骤（e）中未通过4 KDa超滤膜的截留液在真空干燥箱65 ℃烘干至恒重，获得食用菌葡聚糖；在步骤（d）得到的残渣中以1:15的料液比加入蒸馏水，在130℃的温度下，以及0.1 MPa的压力下高温高压浸提20 min，随后在8000 r/min转速下离心10 min分离得到上清液和滤渣，上清液放入真空干燥箱中在65 ℃温度下烘干得到食用菌葡聚糖；
（g）分离食用菌粗纤维：将步骤（f）中高温高压浸提后离心得到的滤渣经过65 ℃真空干燥至恒重即可得到食用菌粗纤维。
本发明在原料制备中，食用菌的种类包括香菇、灵芝、鸡腿菇、杏鲍菇等食用菌子实体以及发酵培养的食用菌菌丝体，其中，用于高温高压浸提时料液比为1:7，用于蒸汽爆破提取时料液比为1:1；实施例一中原料的提取采用高温高压浸提的方式是一种非连续性的，原料提取效果高；实施例二中原料的提取采用蒸汽爆破的方式进行，其原料提取速度快，但是提取效率不高；实施例三中原来的提取采用双螺杆挤出机进行挤压膨化，是为了满足后续工业生产中连续作业的制备提取；在分离食用菌葡聚糖过程中，均通过物理方式，利用高温高压浸提的方式获取上清液和滤渣，不仅操作简单方便，而且效率极高。
本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将上述实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求内容。

Claims (10)

1.一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）原料制备：食用菌菌丝体或子实体干品经高速万能粉碎机充分粉碎，过10—100目筛，加入一定量的蒸馏水调节料液比；食用菌菌丝体或子实体鲜品直接用打浆机打浆备用；
（b）提取：对步骤（a）中得到的浆料进行蒸汽爆破、挤压膨化或多次高温高压浸提；
（c）酶解：加入多种一定浓度的蛋白酶溶液组合酶解，在恒温条件下反应并不断搅拌，同时调整其温度和pH，保证反应条件基本不变；
（d）高温灭酶：反应结束后进行高温灭酶，趁热离心分离酶解液和残渣；
（e）分离食用菌多肽：将步骤（d）中得到的酶解液利用超滤膜过滤，得到多肽滤液，将多肽滤液真空干燥至恒重，得到食用菌多肽；
（f）分离食用菌葡聚糖：将步骤（e）中未通过超滤膜的截留液在真空干燥箱烘干至恒重，获得食用菌葡聚糖；在步骤（d）得到的残渣中加入一定量的水高温高压浸提，离心分离上清液和滤渣，上清液经过真空干燥得到食用菌葡聚糖；
（g）分离食用菌粗纤维：步骤（f）中高温高压浸提后离心得到的滤渣经过真空干燥即可得到食用菌粗纤维。
2.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（a）中的食用菌包括香菇、灵芝、鸡腿菇、杏鲍菇等食用菌子实体以及发酵培养的食用菌菌丝体。
3.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（b）中的高温高压浸提的温度为121—135 ℃，压力是0.1—0.3 MPa，浸提时间为15—60 min，次数为2—4次。
4.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（b）中的蒸汽爆破的压力为1.2 MPa，时间为3 min。
5.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（b）中的挤压膨化采用双螺杆挤压机进行操作，双螺杆挤压机的模孔孔径为10—15 mm，套筒温度为85—95 ℃，螺杆转速90—100 r/min。
6.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（c）中的蛋白酶包括碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶等,蛋白酶的浓度均为5—10 g/L，蛋白酶添加量为1%-5%。
7.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（c）中酶解的恒温反应温度为40—60 ℃，酶解时间为0.5—1.5 h，反应pH为6—9。
8.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（d）中高温灭酶的温度为100 ℃，时间为5—10 min。
9.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（e）中采用截留分子量为4 KDa的超滤膜进行加压超滤，加压压力为0.3 MPa。
10.根据权利要求1所述的一种食用菌葡聚糖、多肽、粗纤维的绿色联产制备方法，其特征在于：步骤（f）中的高温高压浸提的料液比为1:15，温度为121—135 ℃，压力为0.1—0.3MPa。
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