CN116491648A - 利用霉菌发酵产物制备香菇提取物的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品生物制造技术领域，尤其涉及利用霉菌发酵产物制备香菇提取物的方法及应用。该制备方法以霉菌在豆芽汁和麦芽汁混合培养基中的发酵产物对香菇进行分步酶解，包括依次采用米曲霉BAFS.Z4发酵液和黑曲霉BAFS.S2发酵液酶解香菇，再经灭酶后制得香菇提取物。本发明提供了一种水解度高、八碳化合物和含硫化合物种类和数量丰富的香菇提取物的制备方法，制得的香菇提取物风味突出、营养价值高。由该香菇提取物制备的调味料具有较好的咸味和鲜味感知，可添加到各类食品中，显著提升产品风味，同时达到减盐不减咸的目的。
Description
技术领域
本发明涉及食品生物制造技术领域，尤其涉及利用霉菌发酵产物制备香菇提取物的方法及应用。
背景技术
香菇是世界第二大食用菌，被人们誉为“菇中皇后”，在民间素有“山珍”之说。香菇柄是香菇产品开发利用过程中的副产物，香菇柄和香菇盖具有同样丰富的营养和独特的鲜味，但因香菇柄食用时口感较差，在加工过程中香菇柄便成为下脚料和废弃物。每年有数万吨的香菇柄被作为废弃物处理，导致香菇原料的大量浪费，对香菇柄产品的进一步开发和利用，既提升了香菇的利用价值，又满足了大众对调味品的需求，将有助于获得良好的经济效益和社会效益。
香菇的风味物质成分主要有呈鲜甜味的氨基酸、5'-核苷酸等非挥发性成分、以及呈芳香味的挥发性成分，例如含硫化合物和八碳化合物。含硫化合物作为香菇香气的主要特征性成分，是影响香菇特征风味的关键组分。此外，八碳化合物也是香菇主要特征性呈香物质之一，主要包括八碳醇、八碳醛和八碳酮等，香菇具有的植物样或水果样的香气，主要归因于八碳类化合物，但其稳定性较差，会受到各种因素的影响。在香菇提取物中，含硫化合物和八碳化合物种类和含量的提高，能够有效改进和增强其香味特征。
现有技术中，有文献通过采用蛋白酶、纤维素酶、木瓜水解酶、酵母菌液等多种酶液复合水解香菇，但是仍然存在水解度不高、八碳化合物和含硫化合物种类和数量不够丰富的缺陷，从而使得香菇酶解物的风味不够突出。因此，如何提供一种水解度高、八碳化合物和含硫化合物种类和数量丰富的香菇提取方法，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，特提出本发明。
本发明提供了一种香菇提取物的制备方法，包括：
将香菇与水混合并进行灭酶后，依次用第一发酵液及第二发酵液进行酶解，然后经灭酶后制得；
其中，所述第一发酵液为米曲霉BAFS. Z4在混合培养基中发酵后的发酵液；所述米曲霉BAFS. Z4的保藏号为CGMCC No.40613；
所述第二发酵液为黑曲霉BAFS. S2在混合培养基中发酵后的发酵液；所述黑曲霉BAFS. S2的保藏号为CGMCC No.40612；
所述混合培养基中含有豆芽汁和麦芽汁。
米曲霉BAFS. Z4，分离自酱油大曲中，该菌株已于2023年4月27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。保藏单位地址：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；邮政编码：100101，分类命名：米曲霉（Aspergillus oryzae），保藏编号为CGMCC No.40613。
黑曲霉BAFS. S2，分离自酒曲中，该菌株已于2023年4月27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。保藏单位地址：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；邮政编码：100101，分类命名：黑曲霉（Aspergillus niger），保藏编号为CGMCC No.40612。
本发明从实验室前期分离的众多菌株中进行筛选，发现上述两株霉菌通过在豆芽汁和麦芽汁混合培养基中发酵后，发酵液中含有水解效率较高的水解酶，能够提高香菇的水解度；同时，两株霉菌在混合培养基中发酵产生的代谢产物能够进一步促进水解酶水解功能的发挥，通过依次利用米曲霉发酵液和黑曲霉发酵液对香菇进行酶解，不仅能够大幅提升香菇的水解度，而且使得香菇提取物中的八碳化合物和含硫化合物种类和数量非常丰富。
优选地，所述灭酶的温度为90~110℃。
优选地，将香菇粉碎至60~80目后与水混合并进行灭酶。
优选地，香菇与水的重量比为1:5~10。
优选地，香菇采用香菇柄。
香菇柄占香菇重量的30%左右，由于香菇柄中含有大量的膳食纤维，导致了香菇的口感粗糙并难以咀嚼，以及在加工过程中会影响香菇制品的质量，每年都会有大量的香菇柄被当做废弃物处理掉。而本发明的上述制备方法，在两步酶解过程中采用了本发明所筛选获得的两株菌株的发酵液，能够高效地酶解香菇柄，提高了香菇的利用率和经济效益，又满足了大众对营养健康食品的需求。
优选地，所述混合培养基中，豆芽汁与麦芽汁的体积比为3~5：1。
在上述配比下制得的发酵液中，水解酶的含量和活性更佳，产生的代谢产物也能够更好地促进水解酶水解功能的发挥。
本发明混合培养基中的豆芽汁和麦芽汁可按照本领域常规制备方法自行配制，也可采用商业化豆芽汁培养基和麦芽汁培养基复配使用。
优选地，所述混合培养基中还包括：硫酸镁、蔗糖和磷酸氢二钾；
以豆芽汁和麦芽汁的总体积计，每100mL中含有0.02~0.08g硫酸镁、2~6g蔗糖和0.05~0.2g磷酸氢二钾。
优选地，所述发酵的温度为28~32℃；和/或，所述发酵的时间为40~50h。
在上述温度下发酵，水解酶的含量和活性更优。
优选地，所述酶解的温度为45~55℃。
优选地，用第一发酵液酶解的时间为1h以上；用第二发酵液酶解的时间为2h以上。
在上述酶解温度和时间下，使得香菇酶解更加充分。
优选地，在第二发酵液进行酶解并灭酶后，离心过滤取上清液，制得香菇提取物。
进一步，本发明提供了一种香菇提取物，其由上述任一实施方案中的制备方法制得。
进一步，本发明提供了一种香菇提取粉，其制备方法包括：采用上述任一实施方案中的制备方法制得香菇提取物后，经浓缩、干燥和粉碎制得。
进一步，本发明提供了一种调味料，其中含有上述任一实施方案中的香菇提取物或香菇提取粉。
优选地，按重量份计，所述调味料的配方包括：
所述香菇提取粉35~45份、虾皮粉15~25份、食用盐6~14份、鲣鱼粉2~6份、糖粉2~6份、香菜籽粉0.5~1.2份、丁香粉0.5~1.2份、和白豆蔻粉0.5~1.2份。
本发明进一步将上述制备方法制得的香菇提取粉与其它组分复配，制得了一种调味料，该调味料调味效果好，无需外加任何核苷酸成分，能通过香菇提取物中丰富的核苷酸以及浓郁的八碳化合物和含硫化合物等风味物质与其它组分的风味物质协同，在较低含盐量的情况下具有突出的香菇风味以及鲜咸味，可达到减盐不减咸的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种水解度高、八碳化合物和含硫化合物种类和数量丰富的香菇提取物的制备方法，制得的香菇提取物风味突出、营养价值高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，均为常规方法或者按照本领域的文献所描述的技术或条件进行，或者按照产品说明书进行。所用试剂和仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
下述对比例中的米曲霉AS.3951和黑曲霉AS.3324为购买自中科院微生物研究所的商业化菌。
实施例1
本实施例提供了一种香菇提取物的制备方法，包括：
（一）制备第一发酵液和第二发酵液
分别按1%接种量将CGMCC No.40612和CGMCC No.40613分别转移到发酵罐中，转速150 r/min，30℃下培养48h，然后将发酵液混匀，5000 r/min 离心10 min，分别取上清液制得第一发酵液（CGMCC No.40613菌株发酵液）和第二发酵液（CGMCC No.40612菌株发酵液）；
发酵罐中的培养基配方如表1所示。
表1
麦芽汁培养基制作方法：大麦浸泡24小时，每天冲水1-2次至大麦芽长为大麦一倍即可，然后风干，捣碎，即得大麦粉，每公斤大麦粉加水4公斤，55℃糖化，至加碘不成蓝色为止，以纱布过滤，并调节至12波美度，装瓶加棉塞0.1MPa灭菌30分钟；
豆芽汁培养基制作方法：黄豆浸泡8小时，在豆芽机里培养36小时至发芽，加入3-4倍水煮沸，并保持2小时，以纱布过滤，并调节至2波美度，装瓶加棉塞0.1MPa灭菌30分钟。
（二）酶解香菇
（1）将香菇柄清洗、干燥后粉碎至80目，取15 g加入150mL水混合，100℃灭酶10min，制得灭酶混合物；
（2）向灭酶混合物中加入第一发酵液9mL，混合后在50℃酶解1h，制得一次酶解液；
（3）向一次酶解液中加入第二发酵液6mL，混合后在50℃酶解2h，制得二次酶解液；
（4）将二次酶解液在沸水浴中灭活10min，然后5000 rpm离心20 min，过滤后取上清液，制得香菇提取物。
实施例2
本实施例提供了一种香菇提取物的制备方法，步骤仅与实施例1不同的是：
发酵罐中的培养基配方如表2所示。
表2
实施例3
本实施例提供了一种调味料，制备方法如下：
（1）将实施例1制得的香菇提取物在45℃下旋转蒸发浓缩90min，将浓缩液冷冻干燥48h后，超微粉碎至200目，制得香菇提取粉；
（2）将虾皮粉、鲣鱼粉、糖粉、香菜籽粉、丁香粉和白豆蔻粉干燥、杀菌和粉碎制备成辅料；
（3）将上述所有原料进行复配，按重量份计，配方如下：
香菇提取粉40份、虾皮粉20份、食用盐20份、鲣鱼粉4份、糖粉5份、香菜籽粉0.9份、丁香粉0.9份、和白豆蔻粉0.9份；
（4）将上述原料复配混合后，超微粉碎至200目，制得调味料。
经测试：该调味料弥补了钠含量减少以后的食盐咸度，实现了“减盐不减咸”的目的。同等用量下，该调味料咸度和普通食盐相近，但钠含量明显低于普通食盐，大大降低了患高血压及其相关慢性心脑血管疾病的风险。添加的香菇提取物，富含多种氨基酸、核苷酸及香菇特有的呈芳香挥发性成分，增加鲜味感知的同时会增加咸味效果，使人们在享受调味料带来的美妙滋味享受的同时，拥有高品质的健康保障。
对比例1
本对比例提供了一种香菇提取物的制备方法，步骤仅与实施例1不同的是：
将米曲霉BAFS.Z4替换为米曲霉AS.3951。
对比例2
本对比例提供了一种香菇提取物的制备方法，步骤仅与实施例1不同的是：
将黑曲霉BAFS. S2替换为黑曲霉AS.3324。
对比例3
本对比例提供了一种香菇提取物的制备方法，步骤仅与实施例1不同的是：
酶解香菇步骤中调换步骤（2）和（3）酶解顺序。
对比例4
本对比例提供了一种香菇提取物的制备方法，步骤仅与实施例1不同的是：
制备第一发酵液和第二发酵液时，将培养基配方替换为表3所示培养基。
表3
马铃薯培养基制作方法：土豆切小块，加入3-4倍水煮沸，并保持30min，以纱布过滤，装瓶加棉塞0.1MPa灭菌30分钟。
对比例5
本对比例提供了一种香菇提取物的制备方法，步骤仅与实施例1不同的是：
制备第一发酵液和第二发酵液时，将培养基配方替换为表4所示培养基。
表4
试验例
对上述实施例和对比例所制备的香菇提取物进行检测。
（1）水解度的测试方法为：
将香菇提取物在4 000 r/min下离心20 min，取上清液分别采用中性甲醛电位滴定法测定氨基酸态氮含量和GB5009.5-85 中的凯氏定氮法测定总氮含量。
水解度计算公式为：。
（2）游离氨基酸含量的测试方法为：
将香菇提取物在45℃下旋转蒸发浓缩90min，将浓缩液冷冻干燥48h后，超微粉碎至200目，制得香菇提取粉；将香菇提取粉加入 10 mL 的 100 mmol/L 盐酸中，在 25 ℃超声提取 30 min，5 000×g离心10 min后，取5.0 mL上清液与等量 8%磺基水杨酸溶液混合。取一定溶液过0.22 μm滤膜，滤液进行氨基酸分析。检测条件：Biochrom Li型阳离子交换树脂（4.6 mm × 60 mm）；紫外检测波长：570和440 nm；进样量20 μL。
（3）5’-核苷酸含量的测试方法为：
将香菇提取粉用超纯水溶解，过 0.2 μm 滤膜，取 10 μL 采用HPLC方法测定，并依据保留时间确定5'-GMP、5'-UMP、5'-CMP、5'-AMP、5'- IMP、5'-XMP，然后按峰面积计算各5'-核苷酸含量。
（4）挥发性风味物质数量和含量的测试方法为：
SPME萃取条件：移取4 mL香菇提取物置于顶空进样瓶中，在恒温水浴锅（50 ℃）中顶空吸附30 min，萃取结束后在GC进样口解吸5 min。
GC条件：TG-WAXMS柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；氮气流量1.0 mL/min；升温程序：柱温箱起始温度40 ℃保持6 min，以5 ℃/min上升至200 ℃并保持1 min，随后以20 ℃/min上升至230 ℃并保持10 min。
MS条件：接口温度250 ℃；电子离子源温度250 ℃；电子能量70 ev；质量扫描范围m/z40~500。
测试结果如表5所示。
表5
进一步，对香菇提取物中的关键风味物质进行GC-MS分析，测试结果如表6所示，单位：μg/100g。
表6
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，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种香菇提取物的制备方法，其特征在于，包括：
将香菇与水混合并进行灭酶后，依次用第一发酵液及第二发酵液进行酶解，然后经灭酶后制得；
其中，所述第一发酵液为米曲霉BAFS. Z4在混合培养基中发酵后的发酵液；所述米曲霉BAFS. Z4的保藏号为CGMCC No.40613；
所述第二发酵液为黑曲霉BAFS. S2在混合培养基中发酵后的发酵液；所述黑曲霉BAFS. S2的保藏号为CGMCC No.40612；
所述混合培养基中含有豆芽汁和麦芽汁。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合培养基中，豆芽汁与麦芽汁的体积比为3~5：1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合培养基中还包括：硫酸镁、蔗糖和磷酸氢二钾；
以豆芽汁和麦芽汁的总体积计，每100mL中含有0.02~0.08g硫酸镁、2~6g蔗糖和0.05~0.2g磷酸氢二钾。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发酵的温度为28~32℃；和/或，所述发酵的时间为40~50h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酶解的温度为45~55℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，用第一发酵液酶解的时间为1h以上；用第二发酵液酶解的时间为2h以上。
7.一种香菇提取物，其特征在于，其由权利要求1~6中任一项所述的制备方法制得。
8.一种香菇提取粉，其特征在于，其制备方法包括：采用权利要求1~6中任一项所述的制备方法制得香菇提取物后，经浓缩、干燥和粉碎制得。
9.一种调味料，其特征在于，其中含有权利要求7所述的香菇提取物或权利要求8所述的香菇提取粉。
10.根据权利要求9所述的调味料，其特征在于，按重量份计，其配方包括：
所述香菇提取粉35~45份、虾皮粉15~25份、食用盐6~14份、鲣鱼粉2~6份、糖粉2~6份、香菜籽粉0.5~1.2份、丁香粉0.5~1.2份、和白豆蔻粉0.5~1.2份。
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