一種發酵生產營養穀物食品原料的方法
2023-08-07 09:38:26 3
一種發酵生產營養穀物食品原料的方法
【專利摘要】將穀物通過微生物固體發酵，得到同時富含類胡蘿蔔素和γ—亞麻酸的食品原料；通過發酵，穀物原料的蛋白質、維生素含量亦得到提高，該食品原料中還富含膳食纖維和粗纖維。由於不需提取類胡蘿蔔素和γ—亞麻酸酸，直接使用該發酵產品，大幅度降低了生產成本。該食品原料可以用作糕點、麵條、饅頭等食品的添加原料，營養豐富，價格便宜，有很好的應用前景。
【專利說明】一種發酵生產營養穀物食品原料的方法
【技術領域】
[0001]本發明為食品原料生產領域，特別是微生物發酵法生產富含類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸穀物食品原料的技術。
【背景技術】
[0002]類胡蘿蔔素主要作為營養強化劑使用，可防止人體維生素A缺乏和預防眼病等。近年來研究表明，天然類胡蘿蔔素在防癌抗癌、預防心血管疾病和延緩衰老等方面有明顯作用。中國發明專利申請201110237023.0公開了一種利用高纖維農副產品固體發酵生產類胡蘿蔔素的方法。中國發明申請201010168952.6公開了一種蛹蟲草固體培養生產類胡蘿蔔素的方法。上述2個技術均需用有機溶劑提取胡蘿蔔素，降低了產品品質，增加了生產成本。
[0003]Y—亞麻酸是有一種不飽和酸，具有廣泛的生理活性和明顯的藥理作用，它可以降血脂，抗血栓性心腦血管疾病，預防和治療高血壓、動脈粥樣硬化。同時又能夠抗菌、抗炎、抗腫瘤、抗糖尿病、抗HIV感染等，在美容、化妝品方面也有應用。人體一旦缺乏這種不飽和脂肪酸，就會產生免疫、心腦血管、生殖以及分泌等系統的異常和紊亂。而且，Y—亞麻酸是人類自身不能合成或替代的，只能從食物中攝取。Y —亞麻酸也被稱為第六種維生素一維生素F。目前國內外生產的Y-亞麻酸主要來源於月見草。但是從植物中提取Y-亞麻酸受到諸多因素的限制，植物的生長周期長，佔地面積大，且受到自然條件的限制，植物種子的採集比較難，油含量不穩定，難以滿足人們日益增長的需求。Y -亞麻酸亦可利用微生物發酵方法生產，產Y-亞麻酸的菌類，包括被孢黴屬、根黴屬、小克銀漢黴屬等。
[0004]中國發明專利200510013499.0公開了一種固體發酵生產Y-亞麻酸的方法，但是，其固體培養基中加入了 l_5g/L的尿素，對其發酵後的物料直接作為食品原料添加劑極為不利。中國發明專利申請200610065889.7公開了一種液體發酵生產富含Y-亞油酸桿菌粉方法，由於液體發酵的成本遠高於固體發酵，使其缺乏市場競爭力；並且，產品需用有機溶劑提取，降低了產品品質，同時增加了生產成本。
[0005]目前，只有單獨生產類胡蘿蔔素或者Y—亞麻酸的發酵技術，尚未見同時生產類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸的發酵工藝。顯然，同時生產類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸的固體發酵技術，並且在食品原料中同時富化類胡蘿蔔素和Y —亞麻酸，將具有很好的市場競爭力。穀物類食物是我國的主要食物，然而。它們缺乏類胡蘿蔔素和Y —亞麻酸，採用固體發酵法同時增加穀物中類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸含量，可以為人們提供高類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸含量的穀物食物，且固體發酵成本低，具有很強的市場競爭力。
【發明內容】
[0006]本發明用固體發酵法生產富含類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸穀物食品原料。所用的穀物(含其它食品原料，如鮮紅薯等)為:玉米、黃豆、燕麥、小麥、小麥麩皮、大麥、鮮紅薯6.75、大麥芽，它們的用量份數為:玉米15-25，黃豆20-30，燕麥15-20，小麥10-15，小麥麩皮25-40，大麥15-20，鮮紅薯6.75，大麥芽10-15。除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至
0.1-ο.6mm的粒度。小麥麩皮的作用是提供食品原料的粗纖維，在發酵過程中，使物料疏鬆、透氣。物料的含水量為50-60%，即將所用穀物破碎、混勻後，加入水，使含水量為50-60%。
[0007]多種微生物可以產生胡蘿蔔素或者Y —亞麻酸，但是只有部分微生物可以同時產生胡蘿蔔素和Y—亞麻酸。本發明用卷枝毛黴菌ATCC 90680發酵穀物，同時產生類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸。ATCC 90680為非致病菌，可以用於食品發酵。
[0008]採用固體發酵反應器進行發酵，本反應器固體料層下面用帶孔塑料膜鋪墊，置於透明塑料網上，塑料網由框架支撐；料層上面用帶孔塑料膜蓋住，即料層處於帶孔塑料膜包裹之中，可以有效減少水分散發，同時，也大幅度減少了染菌風險。塑料膜開小孔，開孔率為
1.5-2.5%，即塑料膜開孔面積為總面積的1.5-2.5%。用塑料膜鋪墊的料層放在紗網支架上，頂部、底部均通過塑料膜的氣孔透氣。反應器有多個這樣的料層組成。固體發酵大多要生長氣生菌絲，採用頂部、底部均透氣的反應器，可增加I倍的生長面，有效提高產率。本發明所用反應器框架由4層構成，框架之間的距離為300-400mm,每層的尺寸為2000X400mm2，按料層厚度25mm計，每層料層培養基約10kg，所以，只需3個反應器框架即可滿足10kg/d0
[0009]發酵過程如下:將玉米、黃豆、燕麥、小麥、小麥麩皮、大麥、大麥芽，按以下份數添加:玉米15-25，黃豆20-30，燕麥15-20，小麥10-15，小麥麩皮25-40，鮮紅薯6.75 (不是紅薯幹)，大麥15-20，大麥芽10-15。除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至0.1-1mm的粒度。將粉碎後的穀物和麩皮混勻，加入水，物料的水分含量為50-60%，121 °C滅菌60分鐘，冷卻至23-27°C，用0.1%的吐溫80磷酸緩衝液(pH7)配製孢子懸浮液，用孢子懸浮液接種，接入ATCC 90680，接種濃度為105_6孢子/g物料，將接種後的物料轉入固體發酵反應器，料層厚度25-30mm，接種後第3天，翻料一次，破碎大塊物料，使料層疏鬆、料層顆粒為2_6mm。料層用帶孔塑料膜包裹，塑料膜開小孔，開孔率為1.5-2.5%。發酵時間為5-6天，發酵結束後，將物料在100°C烘乾，粉碎、包裝，即得到富含類胡蘿蔔素和多不飽和脂肪的食品原料，其中類胡蘿蔔素含量為8-llmg/kg乾物料(幹基)，Y —亞麻酸含量為15-20g/kg乾物料(幹基)，通過微生物發酵，穀物原料的蛋白質、維生素含量提高了，該食品原料中還富含膳食纖維和粗纖維。由於不需提取類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸，直接使用該發酵產品，大幅度降低了生產成本。該食品原料可以用作糕點、麵條、饅頭的添加原料，營養豐富，價格便宜。
[0010]孢子懸浮液製備:將可以同時產類胡蘿蔔素和Y-亞麻酸的卷枝毛黴菌菌種接種於斜面培養基上培養，待長出孢子後，用0.1 %的吐溫80磷酸緩衝液(pH7)洗下培養基上的孢子，得到孢子懸浮液；將孢子懸浮液接入滅菌冷卻的固體培養基(物料配比與發酵用固體培養基相同)，接種後第2.5天，翻料，使料層疏鬆，生長3-4天，用0.1 %的吐溫80磷酸緩衝液(PH7)洗下固體培養基上的孢子，得到孢子懸浮液，此孢子懸浮液用於固體發酵接種。
[0011]斜面培養基的配方為:葡萄糖20?30g/L,蛋白腖10?15g/L,酵母粉3?5g/L,瓊脂粉 20g/L, pH 值 6 ?7，121°C滅菌 30min。
[0012]實施例1
穀物發酵生產富含類胡蘿蔔素和Y —亞麻酸穀物食品原料，所用穀物原料及添加份數為(含其它食品原料，如鮮紅薯等):玉米15，黃豆20，燕麥15，小麥15，小麥麩皮25，大麥15，鮮紅薯6.75 (不是紅薯幹)，大麥芽15，生產規模為100kg/d ;除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至0.1-1mm的粒度，將粉碎後的穀物和麩皮混勻，加入水，物料的水分含量為50% ;121°C滅菌60分鐘，冷卻至23°C，用懸浮孢子液接種，轉入固體發酵反應器，料層厚度30mm，接入可以同時產類胡蘿蔔素和Y-亞麻酸的卷枝毛黴菌ATCC 90680，接種濃度為15孢子/g物料；料層用帶孔塑料膜包裹，塑料膜開孔率為1.5% ;接種後即開始發酵，接種後第3天，翻料一次，破碎大塊物料，使料層顆粒為2-6mm、料層疏鬆；發酵時間為5天，發酵結束後，將物料在10(TC烘乾，粉碎，得到富含類胡蘿蔔素和多不飽和脂肪、粗纖維的穀物粉，包裝，即得到食品原料，其中類胡蘿蔔素含量為8mg/kg (幹基)，Y —亞麻酸含量為15g/kg (幹基);該食品原料可以用作糕點、麵條、饅頭的添加原料。接種用孢子懸浮液的製備見上述說明書內容，這裡不再贅述。
[0013]實施例2
穀物發酵生產富含類胡蘿蔔素和Y —亞麻酸穀物食品原料，所用穀物原料及添加份數為:玉米25，黃豆30，燕麥20，小麥10，小麥麩皮40，大麥20，鮮紅薯6.75，大麥芽15，生產規模為300kg/d;除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至0.1-1mm的粒度，將粉碎後的穀物和麩皮混勻，加入水，物料的水分含量為60% ;121°C滅菌60分鐘，冷卻至27°C，用孢子懸浮液接種，轉入固體發酵反應器，料層厚度30mm，接入卷枝毛黴菌ATCC 90680，接種濃度為16孢子/g物料；料層用帶孔塑料膜包裹，塑料膜開孔率為2.5% ;接種後即開始發酵，接種後第3天，翻料一次，破碎大塊物料，使料層顆粒為2-6mm、料層疏鬆；發酵時間為6天，發酵結束後，將物料在10(TC烘乾，粉碎，得到富含類胡蘿蔔素和多不飽和脂肪、粗纖維的穀物粉，包裝，即得到食品原料，其中類胡蘿蔔素含量為llmg/kg (幹基)，Y —亞麻酸含量為20g/kg(幹基)；該食品原料可以用作糕點、麵條、饅頭的添加原料。
[0014]實施例3
穀物發酵生產富含類胡蘿蔔素和Y —亞麻酸穀物食品原料，所用穀物原料及添加份數為:玉米20，黃豆25，燕麥18，小麥12，小麥麩皮30，大麥17，鮮紅薯6.75，大麥芽13，生產規模為400kg/d ;除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至0.1-1mm的粒度，將粉碎後的穀物和麩皮混勻，加入水，物料的水分含量為55%;121°C滅菌60分鐘，冷卻至25°C，用孢子懸浮液接種，接入卷枝毛黴菌ATCC 90680，接種濃度為15 5孢子/g物料；轉入固體發酵反應器，料層厚度27mm，料層用帶孔塑料膜包裹，塑料膜開孔率為2.0%;接種後即開始發酵，接種後第3天，翻料一次，破碎大塊物料，使料層顆粒為2-6mm、料層疏鬆；發酵時間為5.5天，發酵結束後，將物料在10(TC烘乾，粉碎，得到富含類胡蘿蔔素和多不飽和脂肪、粗纖維的穀物粉，包裝，即得到食品原料，其中類胡蘿蔔素含量為10mg/kg (幹基)，Y —亞麻酸含量為17g/kg(幹基)；該食品原料可以用作糕點、麵條、饅頭的添加原料。
[0015]實施例4
穀物發酵生產富含類胡蘿蔔素和Y —亞麻酸穀物食品原料，所用穀物原料及添加份數為:玉米21，黃豆28，燕麥18，小麥11，小麥麩皮35，大麥18，鮮紅薯6.75，大麥芽14，生產規模為500kg/d ;除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至0.1-1mm的粒度，將粉碎後的穀物和麩皮混勻，加入水，物料的水分含量為57 % ; 121°C滅菌60分鐘，冷卻至26°C，用孢子懸浮液接種，接入卷枝毛黴菌ATCC 90680，接種濃度為105_6孢子/g物料；轉入固體發酵反應器，料層厚度25-30mm，料層用帶孔塑料膜包裹，塑料膜開孔率為1.9% ;接種後即開始發酵，接種後第3天，翻料一次，破碎大塊物料，使料層顆粒為2-6mm、料層疏鬆；發酵時間為6天，發酵結束後，將物料在100°c烘乾，粉碎，得到富含類胡蘿蔔素和多不飽和脂肪、粗纖維的穀物粉，包裝，即得到食品原料，其中類胡蘿蔔素含量為10.5mg/kg (幹基)，Y —亞麻酸含量為19g/kg (幹基)；該食品原料可以用作糕點、麵條、饅頭的添加原料。
【權利要求】
1.一種發酵生產富含類胡蘿蔔素和Y-亞麻酸穀物食品原料的方法，其特徵在於發酵所用穀物原料及添加份數為:玉米15-25，黃豆20-30，燕麥15-20，小麥10-15，小麥麩皮25-40，大麥15-20，鮮紅薯6.75，大麥芽10-15 ;除小麥麩皮外，其它穀物均粉碎至0.1-1mm的粒度，將粉碎後的穀物與麩皮混勻，加入水，物料的水分含量為50-60% ;121°C滅菌60分鐘，冷卻至23-27°C，用孢子懸浮液接種，接入可以同時產類胡蘿蔔素和Y-亞麻酸菌種，接種濃度為105_6孢子/g物料，轉入固體發酵反應器，料層厚度25-30mm ;料層用帶孔塑料膜包裹，塑料膜開孔率為1.5-2.5% ;接種後即開始發酵，接種後第3天，翻料一次，破碎大塊物料，使料層顆粒為2-6mm、料層疏鬆；發酵時間為5_6天，發酵結束後，將物料在100°C烘乾，粉碎，得到富含類胡蘿蔔素和Y—亞麻酸及粗纖維的穀物粉，包裝，即得到食品原料，以幹基計，其中類胡蘿蔔素含量為8-llmg/kg, Y —亞麻酸含量為15-20g/kg ;該食品原料可以用作糕點、麵條、慢頭的添加原料。
【文檔編號】A23L1/20GK104304969SQ201410490929
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】李秀秀, 尚鳳霞, 朱美虹, 田璐, 李 傑, 劉均洪 申請人:青島科技大學