CN116616454A - 蜜环菌Am-07-22在人参不溶性膳食纤维改性的应用 - Google Patents

蜜环菌Am-07-22在人参不溶性膳食纤维改性的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了蜜环菌在人参不溶性膳食纤维改性方面的应用；一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，它包括：1）配制菌种液体活化培养基；2）配制人参发酵培养基：取人参渣加入至菌种液体活化培养基，灭菌，冷却；3）接种：将蜜环菌按6~10%的接种量接入人参发酵培养基，培养4‑8d；4）改性人参不溶性膳食纤维提取：酶解法提取发酵后的人参不溶性膳食纤维；结果表明，经蜜环菌Am‑07‑22发酵改性得到的人参不溶性膳食纤维具有良好功能特性，其持水力、持油力、水膨胀力、葡萄糖吸附能力、葡萄糖透析延缓能力、胆固醇吸附能力、胆酸钠吸附能力、亚硝酸盐吸附能力较未发酵样品均显著提高，阳离子交换能力也有显著提高。

Description

蜜环菌Am-07-22在人参不溶性膳食纤维改性的应用
技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及蜜环菌Am-07-22在人参不溶性膳食纤维改性的应用。
背景技术
人参是我国传统名贵中药材，也是药食同源的滋补佳品。人参渣是人参活性成分提取过程中伴随产生的副产物，含有大量膳食纤维（Dietary fiber，DF），在生产加工中常常被丢弃，造成了资源的浪费和环境的污染。不溶性膳食纤维（Insoluble dietary fiber，IDF）是膳食纤维的主要成分，含有大量如羟基、羧基、酰胺基等活性基团，赋予其较好的水油保持能力、吸附能力和阳离子交换能力，能够调节血糖、降低胆固醇和预防肥胖等。但是天然不溶性膳食纤维结构紧密，不能使这些活性基团充分暴露出来，功能特性也因此受限，而且由于其不溶于水、口感粗糙的特点，被加入到食品中后，可能会对食品的颜色、质地、风味和味道产生不利影响。因此，采用适当的改性技术充分改善不溶性膳食纤维的结构和理化性质，进而提高其功能特性成为近年来的研究热点。
目前，不溶性膳食纤维的改性方法主要有物理法、化学法和生物法，如挤压法、蒸汽热处理法、超声处理法、纤维素酶法、木聚糖酶法以及微生物发酵法。微生物发酵法是一种温和、高效的改性膳食纤维的方法，利用微生物发酵制备的不溶性膳食纤维，通常具有更好的结构和功能特性。Chu等用纳豆芽孢杆菌处理小米糠不溶性膳食纤维，改性后样品结构更加疏松多孔，对葡萄糖、胆固醇和胆酸盐的吸附能力显著提高。Wang等用马克思克鲁维酵母对豆渣不溶性膳食纤维进行改性，改性后的样品具有疏松多孔的微观结构，热稳定性提高，持水力、持油力、胆固醇吸附能力、胆汁酸吸附能力、葡萄糖吸附能力均得到改善，可作为食品中的功能成分。羊肚菌、猴头菌和蜜环菌是我国著名的食药两用型真菌，也是公认的安全菌株，其子实体含有大量营养物质和活性成分，被广泛应用于功能食品的开发和利用中。但食用菌子实体栽培时间较长、且对环境有较高要求，因此通过液态发酵技术获得食用菌发酵产物成为近年来的研究热点。研究表明，食用菌发酵物（菌体和发酵液）和子实体一样不仅富含营养成分，还富含多糖、多酚、酶类等活性成分，可应用于功能性食品的开发与研制中。
发明内容
本发明目的是提供蜜环菌Am-07-22在人参不溶性膳食纤维改性的应用。
蜜环菌在人参不溶性膳食纤维改性方面的应用；
所述的改性为提高人参不溶性膳食纤维的持水力、持油力、水膨胀力、葡萄糖吸附能力、葡萄糖透析延缓能力、胆固醇吸附能力、胆酸钠吸附能力和亚硝酸盐吸附能力。
所述的蜜环菌为蜜环菌Am-07-22，保藏编号为CCTCC NO：M 20221044；
所述的人参为人参渣。
一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，它包括：
1）配制菌种液体活化培养基；
2）制备蜜环菌发酵种子液：将蜜环菌活化，活化后接入菌种液体活化培养基，在25-30℃、150-200 rpm下振荡培养5-7d，得到蜜环菌发酵种子液；
3）配制人参发酵培养基：取1g人参渣，加入至10~20mL菌种液体活化培养基，灭菌，冷却；
4）接种：将蜜环菌发酵种子液按6~10%的接种量接入人参发酵培养基，在25-30℃、150-200 rpm下培养4-8d；
5）改性人参不溶性膳食纤维提取：酶解法提取发酵后的人参不溶性膳食纤维。
所述的蜜环菌为蜜环菌Am-07-22，保藏编号为CCTCC NO：M 20221044；
所述的菌种液体活化培养基，包括马铃薯20%、蚕蛹粉0.5%、葡萄糖1%、蔗糖1%、酵母浸粉2%、磷酸 二氢钾0.15%、七水合硫酸镁0.075%、维生素B1 0.001%，余量为水；
所述的人参渣，是提取人参总皂苷后剩余的人参固形物，经干燥、粉碎得到的；
步骤3）所述的蜜环菌接种量为8%；
步骤3）所述的培养条件为27 ℃、160 rpm下培养6 d。
本发明提供了蜜环菌在人参不溶性膳食纤维改性方面的应用；所述的蜜环菌为蜜环菌Am-07-22，保藏编号为CCTCC NO：M 20221044；一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，它包括：1）配制菌种液体活化培养基；2）配制人参发酵培养基：取1g人参渣，加入至10~20mL菌种液体活化培养基，灭菌，冷却；3）接种：将蜜环菌按6~10%的接种量接入人参发酵培养基，在25-30℃、100-200 rpm下培养4-8d；4）改性人参不溶性膳食纤维提取：酶解法提取发酵后的人参不溶性膳食纤维；结果表明，经蜜环菌Am-07-22发酵改性得到的人参不溶性膳食纤维具有最好的功能特性，其持水力、持油力、水膨胀力、葡萄糖吸附能力、葡萄糖透析延缓能力、胆固醇吸附能力、胆酸钠吸附能力、亚硝酸盐吸附能力较未发酵样品分别提高了74.2%、93.6%、124.38%、82.17%、20.24%、14.04%、49.41%、24.49%，阳离子交换能力较未发酵改性也有显著提高。
附图说明
图1 菌株突变前后对人参渣可溶性膳食纤维含量的影响；
图2 菌株突变前后对人参渣不可溶膳食纤维的持水力、持油力和水膨胀力的影响；
图3 菌株的建树图；
图4 人参IDF-C（A，a）、IDF-M（B，b）、IDF-H（C，c）、IDF-A（D，d）SEM图；
图5 人参IDF的粒径分布；
图6 人参IDF的FT-IR图；
图7 人参IDF XRD图像；
图8 人参IDF DSC热分析图；
图9 人参IDF的葡萄糖吸附能力；
图10 人参IDF的葡萄糖透析延缓能力（GDRI）；
图11 人参IDF的胆固醇吸附能力；
图12 人参IDF的胆酸钠吸附能力；
图13 人参IDF的亚硝酸盐吸附能力；
图14 人参IDF阳离子交换能力。
图中，IDF-C，未发酵人参不溶性膳食纤维；IDF-M，羊肚菌发酵人参不溶性膳食纤维；IDF-H，猴头菌发酵人参不溶性膳食纤维；IDF-A，蜜环菌发酵人参不溶性膳食纤维。
具体实施方式
实验材料：1）人参渣，选自园参（4-5年生）；蜜环菌Am-07-22(Armillaria mellea)，保藏编号为CCTCC NO:M 20221044；2）菌种根据研究团队前期试验结果，筛选出（纤维素生物降解）指标较好的菌种，分别选用羊肚菌Me-01（Morchella esculenta）、猴头菌He-02-06（Hericiumerinaceus）以及蜜环菌Am-07-22（Armillaria mellea），由小麦和玉米深加工国家工程中心提供；三种菌均为长白山采集的菌种子实体中分离出来，羊肚菌Me-01为羊肚菌子实体中分离，猴头菌He-02-06为猴头菌子实体分离并诱变得到，蜜环菌Am-07-22为蜜环菌子实体中分离；所述的羊肚菌Me-01公开于佟维娜等报道的《羊肚菌固态发酵玉米蛋白粉的研究》中；猴头菌He-02-06于2022年7月6日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号 CCTCC NO: M20221043；蜜环菌Am-07-22于2022年7月6日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号 CCTCC NO: M20221044。
实施例1 蜜环菌Am-07-22的筛选与鉴定
一、菌种的诱变方法
以实验室保存的蜜环菌Am-07（Armillaria mellea）为出发菌株，分别将待诱变菌种原生质体悬液置于平板上，转子放在平板中搅拌，并置于15W紫外灯下30cm处，采用20-90s的辐照剂量进行紫外诱变。诱变处理后的菌悬液涂布与再生培养基上，在27℃恒温培养箱中避光培养10d，对长出的菌落计数，绘制致死率曲线，选取生长良好的菌株作为突变株，并在适当条件下培养，选取可溶性膳食纤维含量高于出发菌株15%以上的诱变菌株作为正突变株，并进行连续传代10次，隔代进行发酵试验，选择诱变后菌株生产性能稳定的突变株，进行测序，菌种鉴定，并于4℃条件下保存于冰箱内。
二、诱变效果比较
经过紫外诱变处理后得到的蜜环菌Am-07-22菌种，进行固态发酵，其对人参渣可溶性膳食纤维含量的影响如图1所示；利用其突变株对人参渣进行固态发酵后，人参渣中可溶性膳食纤维含量得到提高，人参渣中不可溶膳食纤维的持水力、持油力和水膨胀力等水合特性也得到提高，如图2所示。
三、Am-07-22菌株测序结果
将分离纯化好的菌液送去吉林省库美生物科技有限公司进行检测，由该公司进行菌液DNA基因组的提取，然后在核糖体DNA和ITS序列进行扩增，如下表，得到PCR的产物，最后进行测序。
用ITS4、ITS5真菌通用引物对送去检验的菌液DNA进行扩增，成功拼接为623bp的连接片段，拼接结果见序列表SEQ ID NO.1；将测出来的序列，使用MEGA7.1软件绘制出该菌株的建树图，如图3；图中显示Am-07-22菌株与Armillaria sp.序列相似性高，该菌株鉴定为蜜环菌，命名为蜜环菌Am-07-22。蜜环菌Am-07-22于2022年7月6日保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号 CCTCC NO: M20221044。
实施例2 菌种培养
一、菌种活化
将Me-01、He-02-06以及Am-07-22菌种分别转接至斜面培养基，培养条件27℃，培养12d；
配制菌种液体活化培养基：马铃薯20%、蚕蛹粉0.5%、葡萄糖1%、蔗糖1%、酵母浸粉2%、磷酸 二氢钾0.15%、七水合硫酸镁0.075%、维生素B1 0.001%，pH 值自然，121℃ 灭菌20min；
制备一级发酵种：在无菌环境中，从活化好的三种菌的斜面培养基中取8块菌体，接入到装有30 mL液体活化培养基的100 mL 三角瓶中，于27 ℃恒温进行摇床振荡培养，160 r/min培养6 d得制得一级发酵种；
制备二级发酵种子液：将一级发酵种打碎，以8%的添加量将菌种接入到装有200mL液体活化培养基的500 mL三角瓶中，于27 ℃恒温进行摇床振荡培养，160 r/min 培养6d得制得二级发酵种子液。
二、人参发酵培养基的制备
按照人参渣与菌种液体活化培养基的料液比为1:15（g/mL）配制人参发酵培养基，121 ℃灭菌20 min，完成后冷却备用；
所述的人参渣，是园参（4-5年生）洗净、切段，加水煎煮提取人参总皂苷后过滤留下的参段（固形物），经干燥、粉碎得到的。
三、接种发酵
根据实验室前期研究，分别将三种发酵种子液按8%接种量接入人参发酵培养基中（相当于菌种质量分数占人参发酵培养基8％），培养条件27 ℃，160 rpm，培养6 d。
实施例3 人参不溶性膳食纤维（IDF）的提取
IDF按照国标GB 5009.88-2014中的酶解方法进行提取：原料样品作为对照，直接按照国标方法提取，实施例2制备的发酵人参渣在人参发酵培养后按照国标方法进行提取。
实施例4 人参不溶性膳食纤维的结构测定
1、扫描电子显微镜（SEM）
通过SEM对人参IDF的微观结构进行表征，设置加速电压为5 kV，将冷冻干燥样品镀金后上机观察。
2、粒径分析
使用激光粒度分析仪测定样品粒度分布，颗粒折射率与分散剂折射率分别为1.470和1.330。
3、傅里叶红外光谱（FT-IR）
将样品与溴化钾以1:100的比例混匀，研磨成粉后压制成片，进行全波段扫描（4000～500 cm-1 ），测定FT-IR光谱曲线。
4、X射线衍射（XRD）
利用X射线衍射仪分析样品的晶体结构。主要参数：Cu靶，管压20 kV，扫描速度：4( ° ) / min，测试范围5°~50°（2θ角），角度步长为0.02°。
5、差示扫描量热仪（DSC）
参考牛希等的方法，IDF的热特性通过DSC仪测定，取3 mg样品于铝盒中，压片并以空铝盒为对照。以10 ℃/min的升温速率由30 ℃升至300 ℃。使用Universal Analysis软件分析得到热曲线。
6、结果
SEM分析：如图4所示，经三种食用菌发酵后的样品相比发酵前出现大量片状结构以及蜂窝状孔洞，比表面积增大，整体结构变得疏松。说明三种食用菌在发酵过程中都能产生活性物质破坏纤维的结构，使原本较为致密的结构变得疏松多孔。这种疏松多孔的结构可以导致更多的极性和非极性基团暴露，从而提高膳食纤维的水和特性和吸附能力。Chu等报道了经纳豆芽孢杆菌发酵后的小米糠膳食纤维结构更加松散，疏松多孔，使其吸附特性增强。Wang等报道了经纤维素酶处理过的姜渣不溶性膳食纤维结构由致密变得松散，表面出现类似海绵状结构且产生大量孔隙。本研究也表现出类似的变化及特征。
粒径分析：如图5所示，经三种食用菌发酵后的人参IDF粒径分布的主峰都出现了左移现象，未发酵样品只有一个粒径分布峰，发酵后的样品在3～26μm出现小峰，说明发酵产生的纤维素酶等活性物质对人参IDF有一定的降解作用，人参IDF的大颗粒物质被分解成小分子颗粒，这与上文SEM结果一致。粒径的减小会使人参IDF暴露出更多功能基团，有助于人参IDF发挥出更好的理化及功能特性。
傅里叶红外光谱分析(FT-IR)：如图6所示，发酵前后人参IDF均具有膳食纤维的典型特征，具有基本一致的吸收峰，在吸收强度上有所变化。3413 cm-1对应纤维素和半纤维素羟基伸缩振动峰，2800-3000 cm-1间对应纤维素-CH 和-CH2基团的振动峰，发酵后人参IDF在这两处的峰强度变弱，说明发酵产生的活性物质对样品中的纤维素和半纤维素产生了一定的降解作用，破坏了其组内氢键，促进了羟基基团的暴露。位于1620 cm-1附近的特征峰与糖醛酸和多酚中的羧基有关，发酵后的人参IDF在此处峰强度有一定程度的增强。1345 cm-1处对应纤维素与半纤维素的 O-H 或 C-O 基团振动的特征峰，峰强度无明显变化。1050cm-1处的吸收峰则源于木质素或半纤维素的 C-O-O 伸缩振动，发酵后人参IDF在此处的峰强度明显减弱，说明发酵产生的活性物质对样品中的木质素也有一定的降解作用。综上，食用菌发酵并没有破坏纤维的基本化学结构。但峰值强度的差异表明发酵处理能够有效地去除人参IDF结构中的非晶态成分。
X射线衍射（XRD）分析：如图7所示，发酵前后样品在2q 为21.72°时出现较强的吸收峰，在2q 为14.81°时出现微弱吸收峰，具有典型的纤维素Ⅰ型结构特征，说明发酵并未使人参IDF晶体构型发生变化，只是在峰强度上有所差异。Origin软件计算结果显示，未发酵样品结晶度为13.78%，经羊肚菌、猴头菌和蜜环菌发酵后的样品结晶度分别为15.37%、18.57%和19.36%。结晶度的增加说明三种食用菌发酵产生的活性物质对人参IDF的非结晶物质产生了一定的降解作用，促进了结晶区的暴露，从而导致人参IDF持水力、持油力、膨胀力等理化特性的变化。
热特性分析（DSC）：如图8所示，所有样品均出现两个吸热峰，IDF-C、IDF-M、IDF-H和IDF-A第一个吸热峰分别出现在110.82 ℃、137.84 ℃、139.80 ℃以及145.84 ℃，推断是在此温度下样品中的水分出现吸热蒸发现象。IDF-C、IDF-M、IDF-H和IDF-A第二个吸热峰分别出现在203.02℃、248.41℃、250.15℃以及257.56℃，可能是样品中的一些可溶性物质以及半纤维素多糖受热分解，也可以看作纤维素的预碳化过程。与未发酵相比，经三种食用菌发酵后的人参IDF两个吸热峰均呈现明显右移的趋势，说明发酵后的人参IDF具有更高的热稳定性，这可能是由于在发酵过程中去除了部分纤维素和木质素，使IDF具有更高的结晶度导致的。
实施例5人参不溶性膳食纤维功能特性的测定
1、持水力
参照周贺霞等的方法稍作修改，将50 mL离心管干燥至恒重，准确称取 0.1 g（精确到 0.001 g）样品干粉于离心管中，加入10 mL 蒸馏水，摇匀，室温下浸泡1 h，随后在4500 r/min条件下离心 15 min，弃上清，称重样品，重复三次。持水力计算公式为：
WHC（g/g）=
式中: M0为样品质量（g）；M1为吸水后品质量（g）。
2、持油力
参照Marcin等的方法稍作修改，将 50 mL 离心管干燥至恒重，准确称取 0.1 g（精确到 0.001 g）样品干粉于离心管中，加入10 mL 食用油，室温下混合1 h。在 4500 r/min条件下离心15 min，弃上清，称重样品，重复三次。持油力计算公式为：
OHC（g/g）=
式中：M0为样品质量（g）；M1 为吸油后样品质量（g）。
3、水膨胀力
参照Zhang等的方法略作修改，准确称取0.3 g 样品于干燥后的10 mL量筒中，使表面平整，记录体积读数V2。倒入5 mL蒸馏水，室温下混合24 h，记录水合后体积读数V1，重复三次。水膨胀力计算公式为：
SC（mL/g）=
式中:M0为样品质量（g）；V2为膨胀前样品体积（mL）；V1为静置24 h后液体体积（mL）。
4、葡萄糖吸附能力
参考 Peerajit等的方法稍作修改，向50 mL浓度分别为50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L的葡萄糖溶液中加入0.5 g样品，充分振摇。37 ℃水浴6 h后以4000 r/min离心20 min，取上清液，利用DNS法测定葡萄糖浓度，以未加入样品的葡萄糖溶液为对照。测定吸附前后葡萄糖浓度，根据下列公式计算样品的GAC：
GAC（mg/g）=×V
式中：M0为样品质量（g）；C1为吸附前上清液中葡萄糖浓度（mg/mL）；C2为吸附后上清液中葡萄糖浓度（mg/mL）；V为葡萄糖溶液体积（mL）。
5、葡萄糖透析延缓能力
参考Zheng等的方法稍作修改，将0.5 g 样品与 15 mL（0.2 g/100 mL）葡萄糖溶液混匀并装入透析袋（Mw=80000-14000 Da）中。将透析袋放入含200 mL蒸馏水的三角瓶中，37 ℃条件下震荡1.5 h，每隔15 min 取2 mL透析液，利用 DNS 法测定葡萄糖浓度。用蒸馏水替换葡萄糖以除去样品中的糖作为空白组，以不含样品的葡萄糖溶液作为对照组，根据下列公式计算样品葡萄糖透析延缓能力：
GDRI(%) =×100%
式中，A1为样品组中的葡萄糖浓度（mg/mL）；A2为样品空白组中的葡萄糖浓度（mg/mL）；A3 为对照组中的葡萄糖浓度（mg/mL）。
6、胆固醇吸附能力
参考程明明的方法稍作修改，取鸡蛋黄，用9倍蒸馏水将其充分搅打成乳液，调节体系 pH=2（模拟胃环境）和pH=7（模拟肠道环境），准确称取 1.0 g 样品于100 mL 三角瓶中，加入25 mL蛋黄乳液，充分搅拌后置于摇床中，在37 ℃下充分振荡2 h，随后在4000 r/min条件下离心20 min，采用邻苯二甲醛法测定胆固醇含量，根据下列公式计算样品胆固醇吸附能力：
胆固醇吸附能力（mg/g）=
式中，M1为吸附前上清液中胆固醇含量（mg）；M2为吸附后上清液中胆固醇含量（mg）； M0为样品质量（g）。
7、胆酸钠吸附能力
称取0.1 g样品于100 mL三角瓶中，加入胆酸钠溶液20 mL（0.2 mg/mL）,调节体系pH=7（胆汁酸只在肠道中代谢，只需模拟肠道环境），在37 ℃下振荡，分别进行15 min、30min、45 min、60 min、75 min、90 min后，在4000 r/min条件下离心20 min，采用糠醛比色法测定胆酸钠含量，根据下列公式计算样品胆酸钠吸附能力。
胆酸钠吸附能力（mg/g）=
式中，M1为吸附前上清液中胆酸钠含量（mg）；M2为吸附后上清液中胆酸钠含量（mg）； M0为样品质量（g）。
8、亚硝酸钠吸附能力
参考杨晓宽等方法稍作改动，准确称取0.1 g样品于250 mL三角瓶中，加入50 mL20.0 μg/mL NaNO2溶液，调节体系 pH=2（模拟胃环境）和pH=7（模拟肠道环境），37 ℃条件下振荡，分别进行 15 min、30 min、60 min、120 min、150 min、180 min后，各取5 mL样液稀释至100 mL，再取25.0 mL稀释液，加入2 mL对氨基苯磺酸溶液（4 g/L），混匀静置3 min，再加入1 mL盐酸萘乙二胺溶液（2 g/L），加蒸馏水至刻度并混匀，静置15 min后在538 nm处测定吸光度。以等比稀释的未添加样品的溶液为空白组进行对照实验，根据下列公式计算样品的亚硝酸盐吸附能力：
亚硝酸盐吸附能力（μg/g）=
式中，M1为吸附前体系中亚硝酸盐含量（μg）；M2为吸附后体系中亚硝酸盐含量（μg）；M0为样品质量（g）。
9、阳离子交换能力
参考Zhang等的方法稍作修改。准确称取1.0 g样品，与50 mL浓度为0.1 mol/L的盐酸溶液充分混合并于37 ℃下充分酸化24 h。酸化结束后，于4000 rpm下离心15 min，收集沉淀并用蒸馏水进行充分洗涤，直到无Cl-检出为止。随后放置于60 ℃烘箱中干燥得到酸化后的样品。称取0.1 g样品，加入50 mL浓度为5%的NaCl溶液并充分混匀，用浓度为0.01mol/L NaOH溶液进行滴定，记录初始 pH值和每加入50 μL NaOH溶液后混合物体系的pH值。
10、结果：
（1）水和特性
注：同一列不同字母表示差异显著（P<0.05）。未发酵人参不溶性膳食纤维 IDF-C；羊肚菌发酵人参不溶性膳食纤维 IDF-M；猴头菌发酵人参不溶性膳食纤维IDF-H；蜜环菌发酵人参不溶性膳食纤维 IDF-A。
如表2所示，经三种食用菌发酵，人参IDF的持水力、持油力和水膨胀力都显著提高，这是由于发酵使其结构发生变化，表面出现大量孔洞，比表面积增大，亲水、亲油的功能基团得以暴露，从而增加了样品对水分子、油分子的渗透和吸收能力，SEM、粒径分析结果也印证了这一结果。对比三个菌种，蜜环菌发酵后的人参IDF对比未发酵提高程度最大，持水力、持油力和水膨胀力分别提高了74.2%、93.6%和124.38%。综上，食用菌发酵能够赋予人参IDF更好的水和性能，有助于其发挥出更好的功能特性。
（2）葡萄糖吸附能力
如图9所示，对比未发酵处理，经三种食用菌发酵处理后的人参IDF葡萄糖吸附能力显著提高，其中经蜜环菌发酵样品的葡萄糖吸附能力显著强于其他两个菌种，且随着葡萄糖浓度的梯度上升，样品的吸附能力在大幅提高。这可能是由于粒度减小使内部的功能基团暴露出来，从而增加了与葡萄糖的接触面积，且发酵后样品疏松多孔的结构也有利于促进葡萄糖的吸附作用。膳食纤维具有体外降血糖的功能主要源于其有效吸附葡萄糖的能力，能够在葡萄糖扩散和吸收过程中产生阻碍作用，从而降低肠道中葡萄糖浓度，减少肠壁吸收，维持餐后血糖水平，发酵后人参IDF所表现的有效吸附葡萄糖的能力为功能性食品的开发提供了思路。
（3）葡萄糖透析延缓能力
如图10所示，经三种食用菌发酵的人参IDF的GDRI要明显高于未发酵样品，其中经蜜环菌发酵样品的GDRI较未发酵样品提升最大。在15-45 min内，所有样品的GDRI随透析时间的延长而不断增大，到45 min达到最大值后迅速降低。上文结果表明人参IDF可以有效吸附葡萄糖，把葡萄糖阻截在纤维网络结构内，发酵后的人参IDF表面变得疏松，出现大量蜂窝状孔洞，增强了对葡萄糖的吸附作用，从而阻截了更多的葡萄糖分子。样品对葡萄糖的阻截能够降低小肠内葡萄糖的有效浓度，从而降低餐后血糖水平，但这种吸附和阻截作用有时间限制，很快会达到饱和，45 min之后扩散速度加快，这是由于不溶性膳食纤维吸水膨胀达到饱和，粘度降低，从而降低了对葡萄糖的束缚力。
（4）胆固醇吸附能力
如图11所示，与对未发酵人参IDF相比，经三种食用菌发酵后的人参IDF具有更好的吸附胆固醇的能力，其中经蜜环菌发酵的人参IDF在pH=2和pH=7下的胆固醇吸附能力分别为未发酵的1.28倍和1.14倍，这可能是发酵使人参IDF表面结构变得疏松，孔隙增加，粒径减小，从而增强了对胆固醇吸附作用。此外，体系的酸碱性也会影响人参IDF对胆固醇的吸附能力，在中性条件下的吸附能力大于在酸性环境中的吸附能力，这表明肠道环境更有利于膳食纤维对胆固醇的吸附，这是由于在酸性条件下体系中存在大量氢离子。随着pH值的升高，膳食纤维分子中的羧基解离并转化为与胆固醇分子具有较强结合能力的羧基阴离子，从而增强了膳食纤维对胆固醇的吸附能力，这与Si[52]等人，Wang等人的研究结果一致。
（5）胆酸钠吸附能力
如图12所示，与对未发酵人参IDF相比，发酵后人参IDF的胆酸钠吸附能力均有不同程度的提升，随着吸附时间的延长呈现先升高后降低的趋势，在45-60 min达到最大值，这与田海龙研究结果一致。研究表明，膳食纤维对胆酸盐的吸附能力主要是由于不溶性膳食纤维的吸附和裹挟能力。食用菌发酵过程中会产生纤维素酶等物质，对不溶性膳食纤维有一定的降解作用，上文结构测定显示发酵后的人参IDF表面出现大量孔洞，能够有效束缚和裹挟胆酸盐分子，从而提高样品对胆酸钠的结合能力。
（6）亚硝酸盐吸附能力
如图13所示，与未发酵人参IDF相比，经三种食用菌发酵后的人参IDF对亚硝酸盐的吸附能力都显著增强，且随着吸附时间的延长，吸附量在不断增加。经蜜环菌发酵所得样品具有最好的吸附效果，吸附时间150 min时在pH=2下和pH=7下的吸附量达1642.37 μg/g和1249.13 μg/g。IDF对亚硝酸盐的吸附主要通过其蓬松的结构进行物理吸附以及分子的活性基团，特别是酚酸基团进行化学吸附。SEM结果显示发酵使人参IDF表面结构变得疏松，FT-IR结果显示发酵后的样品酚酸基团增多，二者共同促进了人参IDF对亚硝酸盐的物理和化学吸附。此外，在pH为2时IDF的吸附效果要好于pH为7时，表明pH对IDF吸附亚硝酸盐有较大影响，这可能是由于pH的增大使IDF中的羧基解离，表面负电荷增多，产生排斥作用，从而阻碍了样品对 NO2-吸附，这也说明人参IDF在胃中比在肠中能吸收更多的亚硝酸根离子。
（7）阳离子交换能力
如图14所示，随着 NaOH 溶液的添加，几个样品所在的溶液体系的 pH 值持续增加，其中未发酵IDF-C溶液的 pH 从3.12增长至9.45，经三种食用菌发酵后的IDF-M（2.91-9.30）、IDF-H（2.69-9.16）和IDF-A（2.63-9.12）所在溶液体系pH增长的幅度以及起始 pH和终止pH都明显低于IDF-C，其中经蜜环菌发酵的IDF-A保持较低 pH 值的时间最长。研究表明IDF的结构中含有大量的特殊官能团，如羟基、羧基等，因此被赋予弱酸性阳离子交换能力。结合对结构的分析，发酵处理能够破坏人参IDF结构，使其变得疏松，暴露出更多的羧基和羟基等功能性基团，FT-IR结果对官能团的分析也印证了这一点，发酵后的样品拥有更多的糖醛酸基团，包含大量羟基和羧基，从而更加有利于样品发挥其阳离子交换性能。
结论：综上，三种食用真菌发酵都能够对人参不溶性膳食纤维产生一定的降解作用，使其粒径减小，表面结构变得疏松多孔，暴露出更多的活性基团，结晶度提高，拥有更高的热稳定性。结构的变化进而影响了人参不溶性膳食纤维的功能特性，对比三个菌种，经蜜环菌Am-07-22发酵得到的人参不溶性膳食纤维具有最好的功能特性，其持水力、持油力、水膨胀力、葡萄糖吸附能力、葡萄糖透析延缓能力、胆固醇吸附能力、胆酸钠吸附能力、亚硝酸盐吸附能力较未发酵样品分别提高了74.2%、93.6%、124.38%、82.17%、20.24%、14.04%、49.41%、24.49%，阳离子交换能力较未发酵也有显著提高。因此，大型食用真菌发酵可作为制备高活性人参不溶性膳食纤维的方法之一，为人参渣中大量不溶性膳食纤维的高品质利用提供思路。

Claims (9)

1.蜜环菌在人参不溶性膳食纤维改性方面的应用；
所述的改性为提高人参不溶性膳食纤维的持水力、持油力、水膨胀力、葡萄糖吸附能力、葡萄糖透析延缓能力、胆固醇吸附能力、胆酸钠吸附能力和亚硝酸盐吸附能力。
2. 蜜环菌为蜜环菌Am-07-22，它的保藏编号为CCTCC NO：M 20221044。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的人参为人参渣，所述蜜环菌为权利要求2所述的蜜环菌Am-07-22。
4.一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，它包括：
1）配制菌种液体活化培养基；
2）制备蜜环菌发酵种子液：将蜜环菌活化，活化后接入菌种液体活化培养基，在25-30℃、150-200 rpm下振荡培养5-7d，得到蜜环菌发酵种子液；
3）配制人参发酵培养基：取1g人参渣，加入至10~20mL菌种液体活化培养基，灭菌，冷却；
4）接种：将蜜环菌发酵种子液按6~10%的接种量接入人参发酵培养基，在25-30℃、150-200 rpm下培养4-8d；
5）改性人参不溶性膳食纤维提取：酶解法提取发酵后的人参不溶性膳食纤维。
5. 根据权利要求4所述的一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述的蜜环菌为蜜环菌Am-07-22，保藏编号为CCTCC NO：M 20221044。
6. 根据权利要求5所述的一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述的菌种液体活化培养基，包括马铃薯20%、蚕蛹粉0.5%、葡萄糖1%、蔗糖1%、酵母浸粉2%、磷酸 二氢钾0.15%、七水合硫酸镁0.075%、维生素B1 0.001%，余量为水。
7.根据权利要求6所述的一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述的人参渣，是提取人参总皂苷后剩余的人参固形物，经干燥、粉碎得到的。
8.根据权利要求7所述的一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的蜜环菌接种量为8%。
9. 根据权利要求8所述的一种改性人参不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的培养条件为27 ℃、160 rpm下培养6 d。
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