一种利用米糠发酵制备凝胶食品的方法及其产品

申请号 CN202311621230.5 申请日 2023-11-30 公开(公告)号 CN117731000A 公开(公告)日 2024-03-22
申请人 南京农业大学; 发明人 张充; 李刚华; 安秀娟; 徐跃龙; 魏凯;
摘要 本 发明 公开了一种利用米糠 发酵 制备凝胶食品的方法及其产品。本发明提供的一种 醋酸 杆菌利用米糠高效发酵细菌 纤维 素制成高值化凝胶食品的方法,本发明以米糠为唯一原材料,通过 有机酸 酸解联合复合酶解技术辅助醋酸杆菌高效利用米糠发酵,依托浅盘发酵技术获得高 质量 、高产量的细菌 纤维素 ,以此为 基础 获得富含营养价值的凝胶食品。该生产工艺相对简单,成本低,易于工业生产,具有良好的应用前景。
权利要求

1.一种米糠浅盘发酵制备米糠细菌纤维素的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1.米糠复合解液经1‑5倍稀释后放置于灭菌后的浅盘容器中,加入4‑10%醋酸杆菌接种液,28‑35℃静置培养7‑14d获得米糠细菌纤维素
S2.所述米糠细菌纤维素用流动纯水反复清洗,去除残留的菌体以及米糠中的杂质,直至pH为中性,获得纯净的米糠细菌纤维素;
其中,所述的米糠生物复合水解液通过以下步骤制备:
(1)将糯米米糠粉碎,得到米糠粉,以10‑40%固液比置于水中得米糠溶液;
(2)所述米糠溶液中加入0.1%‑1%有机酸,20‑50℃酸解20‑60min后直接加入0.5%‑
2%的复合酶40‑60℃酶解3‑6h,释放米糠中营养物质,去除米糠残渣,灭菌后获得米糠复合水解液。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的醋酸杆菌接种液为保藏编号为CGMCC No.26886的醋酸杆菌的接种液。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的有机酸选自柠檬酸、乙酸、酒石酸草酸
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的复合酶选自纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、胰蛋白酶、淀粉酶和植酸酶中的任意两种或两种以上。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于所述的醋酸杆菌接种液通过以下方法制备得到:将保藏编号为CGMCC No.26886的醋酸杆菌单菌落挑于含0.5‰‑2‰纤维素酶的HS培养基中,28‑35℃动态培养24h获得一次种子液,按0.5‑2%接种量接种于新鲜的HS培养基,
28‑35℃动态培养12‑24h,离心富集后用无菌PBS溶液稀释,制备成OD6000.1‑0.8醋酸杆菌接种液。
6.按照权利要求1~5中任一项所述的方法制得的米糠细菌纤维素在制备凝胶食品中的应用。
7.一种凝胶食品的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1.将按照权利要求1~3中任一项所述的方法制得的米糠细菌纤维素通过模具切割成
0.8‑1.5cm*0.8‑1.5cm*0.4‑2.0cm凝胶
S2.所述凝胶块置于浓度为0.1‑0.5%的食品胶体溶液,60‑80℃水浴硬化处理20‑
60min,获得凝胶食品。
8.按照权利要求7所述的方法制备的凝胶食品。
9.权利要求8所述的凝胶食品在制备食品添加剂或食品中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于所述的食品选自月饼、面包、奶茶中的一种或多种。

说明书全文

一种利用米糠发酵制备凝胶食品的方法及其产品

技术领域

[0001] 本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种利用米糠发酵制备凝胶食品——“米糠果”的方法及其产品。

背景技术

[0002] 米糠是精米加工过程中产生的稻米皮层、米胚和碎米的混合物,低价便宜,富含多种营养素却不易被人体吸收。米糠中富含蛋白质、脂肪、膳食纤维、矿物质(、镁和)和天然活性成分,如生育酸、生育三烯酚和谷维素等,具有降血糖、降血脂、抗炎、抗化、预防血管疾病和缓解焦虑等重要功效,有利于人体健康,因此这些物质的存在为米糠二次加工再利用提供了广阔的前景。米糠本身存在不溶性膳食纤维含量高、口感差和易酸败等缺点,这是限制米糠食品化利用的重要问题。目前,主要通过挤压膨化、超微粉碎、生物发酵和酶解加工等技术手段改善米糠品质,提高其商业价值。然而这些技术目前存在成本高,转化率低,甚至出现米糠失活、味变差和产生有害物质等问题,远达不到米糠食品化的产业要求。

发明内容

[0003] 针对上述问题,本发明公开了一种利用醋酸杆菌发酵米糠制备凝胶食品的方法及其产品。
[0004] 本发明所述的凝胶食品,具有类似“椰果”的食用口感,保留米糠本身风味物质和生物活性物质,绿色安全且富含营养,具有极强的商业开发潜
[0005] 本发明以米糠为生物材料,利用有机酸酸解联用生物复合酶解技术解米糠中的营养物质,通过醋酸杆菌成功发酵米糠细菌纤维素并制成凝胶食品,最终实现生态的可持续发展及稻米产业链经济效益的双重收益。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0007] 一种米糠浅盘发酵制备米糠细菌纤维素的方法,包括以下步骤:
[0008] S1.米糠复合水解液经1‑5倍稀释后放置于灭菌后的浅盘容器中,加入4‑10%醋酸杆菌接种液,28‑35℃静置培养7‑14d获得大量米糠细菌纤维素;
[0009] 其中,所述的米糠生物复合水解液通过以下步骤制备:
[0010] (1)将糯米米糠粉碎,得到米糠粉,以10‑40%固液比置于水中得米糠溶液;
[0011] (2)所述米糠溶液中加入0.1%‑1%有机酸,20‑40℃酸解20‑60min后直接加入0.5%‑2%的复合酶40‑60℃酶解3‑6h,释放米糠中营养物质,去除米糠残渣,灭菌后获得米糠复合水解液;
[0012] S2.所述米糠细菌纤维素用流动纯水反复清洗,去除残留的菌体以及米糠中的杂质,直至pH为中性,获得纯净的米糠细菌纤维素。
[0013] 作为本发明的一种优选,所述的醋酸杆菌接种液为保藏编号为CGMCCNo.26886的醋酸杆菌的接种液。
[0014] 作为本发明的一种优选,所述的有机酸选自柠檬酸、乙酸、酒石酸草酸
[0015] 作为本发明的一种优选,所述的复合酶选自纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、胰蛋白酶、淀粉酶和植酸酶中的任意两种或两种以上。
[0016] 作为本发明的进一步优选,所述的醋酸杆菌接种液通过以下方法制备得到:将保藏编号为CGMCC No.26886的醋酸杆菌单菌落挑于含0.5‰‑2‰纤维素酶的HS培养基中,28‑35℃动态培养24h获得一次种子液,按0.5‑2%接种量接种于新鲜的HS培养基,28‑35℃动态培养12‑24h,离心富集后用无菌PBS溶液稀释,制备成OD6000.1‑0.8醋酸杆菌接种液。
[0017] 所述HS培养基成分为:无水葡萄糖10‑30g/L,蛋白胨2‑10g/L,酵母粉2‑10g/L,Na2HPO4·12H2O 4‑12g/L,一水合柠檬酸0.8‑2g/L,加水至1L。
[0018] 进一步地,所述动态培养转速为150‑220rpm/min,PBS溶液pH为5‑7。
[0019] 作为本发明的一种优选,S1所述浅盘不限形状,面积大于0.1m2,米糠复合水解液高度低于浅盘高度的30%。
[0020] 按照本发明所述的方法制得的米糠细菌纤维素在制备凝胶食品中的应用。
[0021] 一种凝胶食品的制备方法,所述方法包括以下步骤:
[0022] S1.将按照本发明所述的方法制得的米糠细菌纤维素通过模具切割成0.8‑1.5cm*0.8‑1.5cm*0.4‑2.0cm凝胶
[0023] S2.所述凝胶块置于浓度为0.1‑0.5%的食品胶体溶液,60‑80℃水浴硬化处理20‑60min,获得凝胶食品。
[0024] 按照本发明所述的方法制备的凝胶食品。
[0025] 所述的凝胶食品在制备食品添加剂或食品中的应用。
[0026] 作为本发明的一种优选,所述的食品选自月饼、面包、奶茶中的一种或多种。本发明的有益效果:
[0027] (1)本研究对米糠采用复合酶解协同专用菌高产发酵技术,通过多维度处理改善米糠的风味特性、膳食纤维结构和生物活性成分,同时可获得高附加产物细菌纤维素;HS是本领域通用的醋酸杆菌培养基,营养丰富但是价格较高,常用于细菌纤维素的发酵。本发明米糠发酵的细菌纤维素较之HS培养基发酵得的细菌纤维素产量和气味更好,但是微观性质相近。
[0028] (2)本研究开发兼具风味、营养特性及生物活性的绿色食品级凝胶食品,提高米糠的商业价值,能有效增加农民和企业的经济效益,最终实现生态的可持续发展及稻米产业链经济效益的双重收益。附图说明
[0029] 图1为醋酸杆菌菌落图;
[0030] 图2为米糠复合水解液图;
[0031] 图3为酸解米糠发酵与酶解米糠发酵细菌纤维素产量图
[0032] 图4为米糠细菌纤维素电镜图;
[0033] 图5为米糠细菌纤维素FTIR图;
[0034] 图6为浅盘发酵图;
[0035] 图7为发酵凝胶食品“米糠果”图。
[0036] 生物材料保藏信息
[0037] FET1,分类命名为Komagataeibacter europaeus,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,保藏编号为CGMCC No.26886,保藏日期为2023年3月23号。

具体实施方式

[0038] 以下详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围:
[0039] 实施例1
[0040] 为实现米糠高效发酵,本发明提供一株醋酸杆菌(Komagataeibacter europaeus)FET1,该发酵醋酸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,保藏编号为CGMCC No.26886,保藏日期为2023年3月23号。
[0041] 形态学鉴定:菌落形态特征描述如图1所示,菌落圆形,凸起呈近球形,表面生长细菌纤维素膜,0.8‑1.2mm,表面光滑湿润,呈浅黄色。
[0042] 16s rDNA分子生物学鉴定:经PCR扩增获得醋酸杆菌菌株16s rDNA分子全长序列,1410bp。通过NCBI搜索核酸数据库,醋酸杆菌菌株16s rDNA分子全长序列与数据库中Komagataeibacter europaeus所有醋酸菌株16s rDNA序列的相似性达到99.5‑100%。因此,根据16s rDNA序列分析将上述菌株初步鉴定为Komagataeibacter europaeus。
[0043] 所述醋酸杆菌可通过冻存管保存,通过商业HS培养基复性,30℃培养7d后可获得高达3.4g/L产量的细菌纤维素(干重),高于普通的细菌纤维素,同时溶液中pH下降较慢,因此所述醋酸杆菌为优质高产细菌纤维素菌。
[0044] 实施例2
[0045] 将糯米米糠粉碎,得到米糠粉,以20%固液比置于水中,同时米糠溶液中加入0.2%乙酸,30℃酸解40min后直接加入1.2%的复合酶(纤维素酶:木聚糖酶:半纤维素酶:
植酸酶=1:1:1:1(w:w:w:w))40℃酶解6h,释放米糠中营养物质,去除米糠残渣,灭菌后获得米糠复合水解液,米糠复合水解液发酵液如图2所示;对照组米糠溶液仅加入0.2%乙酸酸解,不添加复合酶于40℃放置,后续同等操作获得米糠酸解发酵液;
[0046] ‑80℃箱拿出冻存管,菌种划线于HS固体培养基中,30℃静置培养5d获得肉眼可见的单菌落,将单菌落挑于含1.2‰纤维素酶的HS培养基中,30℃动态培养24h获得一次种子液,按1%接种量接种于新鲜的HS培养基,30℃动态培养12h,离心富集后用无菌PBS溶液稀释,制备成OD6000.2醋酸杆菌接种液;所述HS培养基成分为:无水葡萄糖20g/L,蛋白胨10g/L,酵母粉10g/L,Na2HPO4·12H2O 6g/L,一水合柠檬酸1.2g/L,加水至1L;所述动态培养转速为220rpm/min,PBS溶液pH为6;
[0047] 将酸解和复合酶解的米糠发酵液按照同等醋酸杆菌接种量接种发酵,经过30℃静置培养7d后收获细菌纤维素,如图3所示。结果表明酸解米糠细菌纤维素产量为6.60g/L,而复合酶解米糠细菌纤维素产量为11.09g/L,产量显著提高68%。
[0048] 实施例3
[0049] 将糯米米糠粉碎,得到米糠粉,以20%固液比置于水中,同时米糠溶液中加入0.2%乙酸,50℃酸解30min后直接加入1.6%的复合酶(纤维素酶:木聚糖酶:半纤维素酶:
植酸酶=1:1:1:1(w:w:w:w))50℃酶解6h,释放米糠中营养物质,去除米糠残渣,灭菌后获得米糠复合水解液,测得还原糖约18g/L、蛋白含量约26g/L;
[0050] ‑80℃冰箱拿出冻存管,菌种划线于HS固体培养基中,30℃静置培养5d获得肉眼可见的单菌落,将单菌落挑于含2‰纤维素酶的HS培养基中,30℃动态培养24h获得一次种子液,按0.8%接种量接种于新鲜的HS培养基,30℃动态培养12h,离心富集后用无菌PBS溶液稀释,制备成OD6000.5醋酸杆菌接种液;所述HS培养基成分为:无水葡萄糖20g/L,蛋白胨10g/L,酵母粉10g/L,Na2HPO4·12H2O 6g/L,一水合柠檬酸1.2g/L,加水至1L;所述动态培养转速为220rpm/min,PBS溶液pH为6;
[0051] 米糠复合水解液经5倍稀释后放置于灭菌后的浅盘容器中,加入5%醋酸杆菌接种液,30℃静置培养10d获得米糠细菌纤维素,所述米糠细菌纤维素用流动纯水反复清洗,去除残留的菌体以及米糠中的杂质,直至pH为中性,获得纯净的米糠细菌纤维素,产量为720g/L(湿重),11.4g/L(干重),厚度为1.5cm,细菌纤维素的产量较高。通过SEM和FTIR对细菌纤维素的微观结构表征,见图4和5,发现米糠细菌纤维素的纤维束较为紧密,表明其硬度高,同时纤维素间的基团结构与HS培养基发酵得的细菌纤维素无明显差异。
[0052] 米糠纤维素通过模具切割成1cm*1cm*1.5cm凝胶块,将凝胶块置于浓度为0.2%的羟甲基纤维素钠胶体溶液,80℃水浴硬化处理60min,获得凝胶食品。通过质构仪测得细菌纤维素硬化前硬度为7.88N,弹性为0.58mm,咀嚼性为0.80mj,硬化后硬度为12.39N,弹性为0.87mm,咀嚼性为3.87mj。
[0053] 实施例4
[0054] 将糯米米糠粉碎,得到米糠粉,以20%固液比置于水中,同时米糠溶液中加入0.2%乙酸,50℃酸解30min后直接加入2.0%的复合酶(纤维素酶:木聚糖酶:半纤维素酶:
植酸酶=1:1:1:1(w:w:w:w))50℃酶解6h,释放米糠中营养物质,去除米糠残渣,灭菌后获得米糠复合水解液,测得还原糖约20g/L、蛋白含量约27g/L;
[0055] ‑80℃冰箱拿出冻存管,菌种划线于HS固体培养基中,30℃静置培养7d获得肉眼可见的单菌落,将单菌落挑于含1‰纤维素酶的HS培养基中,30℃动态培养24h获得一次种子液,按0.8%接种量接种于新鲜的HS培养基,30℃动态培养12h,离心富集后用无菌PBS溶液稀释,制备成OD6000.3醋酸杆菌接种液;所述HS培养基成分为:无水葡萄糖25g/L,蛋白胨10g/L,酵母粉10g/L,Na2HPO4·12H2O 6g/L,一水合柠檬酸1.2g/L,加水至1L;所述动态培养转速为220rpm/min,PBS溶液pH为6;
[0056] 米糠复合水解液经5倍稀释后放置于灭菌后的浅盘容器中,加入5%醋酸杆菌接种液,30℃静置培养10d获得米糠细菌纤维素,如图6所示,所述米糠细菌纤维素用流动纯水反复清洗,去除残留的菌体以及米糠中的杂质,直至pH为中性,获得纯净的米糠细菌纤维素,产量为750g/L(湿重),12g/L(干重),厚度为1.6cm,细菌纤维素的产量较高。
[0057] 米糠纤维素通过模具切割成1cm*1cm*1.6cm凝胶块,将凝胶块置于浓度为0.2%的羟甲基纤维素钠胶体溶液,80℃水浴硬化处理60min,获得凝胶食品,如图7所示。过质构仪测得细菌纤维素硬化前硬度为8.02N,弹性为0.60mm,咀嚼性为0.82mj,硬化后硬度为12.68N,弹性为0.98mm,咀嚼性为4.23mj。食品硬化处理后,该凝胶食品硬度可提升58.1%、弹性提升63.3%、咀嚼性显著提升415.8%左右。
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