一种红曲苦荞麦功能性食品的制备方法及其应用

文档序号:9384862阅读:1138来源:国知局
一种红曲苦荞麦功能性食品的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物工程技术领域,特指利用红曲霉采用固体发酵技术转化苦荞麦中 活性成分黄酮,同时降解苦荞麦中淀粉等糖类物质,经过种子扩大培养和固体发酵生产含 有黄酮、洛伐他汀和红曲色素的功能性食品。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的发展、人民生活水平的提高以及人们饮食结构的变化,尤其是高 脂膳食摄入的增多,高血压、高血脂和高血糖等"三高"疾病的发病率逐年上升。"三高"疾 病已成为影响国民身体健康的头号大敌,每年因"三高"疾病死亡的人数居各种疾病死亡人 数的首位。控制和预防"三高",西药虽然效果较好,但因副作用大、价格相对较高,并非每 个病人都能接受,因此幵发疗效更好、副作用更小的药品及保健食品有着良好的发展前景。
[0003] 红曲霉已经广泛地被应用于酿酒、酿醋、食品着色和作为中药使用。红曲霉在我国 已使用千余年。红曲应用广泛,最先被用于酿造黄酒。关于红曲的药用价值,明代李时珍 在《本草纲目》中记述:"红曲气温味甘,无毒。主消食、活血、健脾、燥胃,治赤白痢,下 水谷。"《本草经解要卷四》记述:"红曲以白饭蒸署成红色,与营血有同气相求之理;能 升血而健脾,脾健,则为胃行其律液而胃燥矣。治赤白痢者,以有活血消食之功也;下水 谷者,气温达肝味甘益脾之力也……'。现代医学研究证明红曲具有降血脂、降血压、保护 肝脏、抗肿瘤和促进骨骼再生等功效。
[0004] 苦荞麦又称鞑靼荞麦,为寥科双子叶植物苦荞麦的种子,因具有降糖降脂、下气消 积的作用而被誉为"净肠草"。苦荞麦不仅含有淀粉、蛋白质、脂肪以及多种维生素和矿物质 等营养成分,而且富含芦丁、槲皮素等黄酮类活性成分,具有很高的营养与保健价值。苦荞 麦有悠久的入药历史。《齐民要术》:"头风畏冷者,以面汤和粉为饼,更令罨出汗,虽数十年 亦愈"。《图经本草》:"实肠胃,益气力"。《本草纲目》:"降气宽肠磨积滞,消热肿风痛。除白浊 血滞,脾积泄泻"。并记载苦荞麦味苦,性平、寒,有益气力、续精神、利耳目、降气宽肠,健胃 的作用。《植物名实图考》:"性能消积,俗呼净肠草"。《全国中草药汇编》:"理气止痛,健脾利 湿"。苦荞麦还是当今世界上集营养、保健、医疗于一体的天然保健食品之一,被称为"食药 两用"的粮食珍品,含有多种营养成分和对人体有益的化学成分,具有降血糖、降血脂、降血 压以及抗氧化、抗衰老、改善血管微循环等多种功效。目前除了苦荞麦种子供食用外,其芽 也作为一种营养丰富的菜肴走上餐桌。以苦荞麦为关键词,可以检索到相关专利共85条, 其中专利"一种苦荞麦红曲的制作方法及其应用"(专利号为=201110340441)只是介绍了 利用苦荞麦作为主要原料生产红曲,而是否能合成红曲的特有成分洛伐他汀和红曲色素, 以及其合成的量没有界定,苦荞麦中黄酮是否存在,以及存在多少也没有做出描述,更没有 对产品进行生理功能的研究;专利"一种利用苦荞麦生产降血糖降血脂产品的方法"(专利 号为:201410010328)介绍了利用酶法转化苦荞麦原料,进一步通过有机溶媒提取生产降血 糖降血脂食品,该工艺只是提取了苦荞麦的成分,而没有涉及深层次的生物转化。专利"苦 荞麦红曲发酵茶的制作方法"(专利号为:201010130837)保护了利用红曲采用盒式固体发 酵苦荞麦生产发酵茶的技术,该技术只是根据红曲和苦荞麦含有黄酮、洛伐他汀和红曲色 素,推测该饮品含有这些成分,而没有对这些成分进行测定分析,更没有进行动物实验验证 所得到的饮品是否真的具有降低血糖和血脂功效。其他专利均与苦荞麦加工方面以及活性 成分提取相关,而与本专利内容无关。以红曲和苦荞为关键词查阅相关文献共6篇,其中一 篇涉及提取,一篇"苦荞红曲红曲酒的抗氧化活性"与本专利不相关,硕士学位论文"红曲霉 荞麦的固态发酵及其产物分析"报道了实验室规模的红曲霉固态发酵苦荞生产洛伐他汀, 以及检测了桔霉素和黄酮。该论文的研究只是在实验室规模,产物和功效与本专利保护内 容不重叠;硕士学位论文"红曲霉荞麦的固态发酵及其产物降血脂作用的研究"同样在实验 室规模研究了红曲发酵荞麦生产洛伐他汀,并利用动物实验评价了其降血脂功能,它与本 专利的内容差异在于产品中只有洛伐他汀,而没有考察其他成分,忽视了红曲的整体功效, 同时更没有涉及其降血糖功效;另外两篇论文与红曲酒的酿造以及荞麦红曲对实验性高脂 血症小鼠血脂水平的影响,均与本专利保护内容无关。
[0005] 本发明人经过深入的研究,摸索出一种以苦荞麦为主要原料,通过红曲霉菌体液 态摇瓶培养、液体种子罐扩大培养获得含有红曲霉液体菌种。利用该液体菌种与灭过菌的 苦荞麦和辅料混合,平摊于固态发酵床上,进行固态发酵。该方法不同于过去的方法之处 在于:①目的不同,以前申请的专利主要是获得红曲,而不是以生产活性成分功能性食品为 目的,本发明是以生产含有黄酮、洛伐他汀和红曲色素的功能性食品为目的;②以前的专利 只是根据产品含有洛伐他汀、黄酮和红曲色素,推测其具有生物学功能,本发明生产的产品 经过严格的动物实验和含量分析,确证了使用本发明技术生产的功能性食品;③以前的专 利公开的规模都是实验室规模,其工艺技术能否用于工业化还不能确定,本发明人经过深 入研究和反复工业化生产试验,摸索出工业化规模固态发酵生产红曲苦荞麦功能性食品技 术。因而无论从产品的生产目的、功能和工业化生产规模,本发明都有别于以往的专利和文 章报道的内容。

【发明内容】

[0006] 本发明提供的一种液体菌种扩大培养技术与固态发酵相结合,以红曲霉为菌种, 苦荞麦为主要原料,生产具有降血糖、降血脂功能的保健食品为目的,红曲苦荞麦功能性食 品生产技术以及该功能性食品的应用技术。
[0007] 红曲苦荞麦功能性食品,该食品外观为粉红色至紫红色,具有特有的发酵香味,含 有黄酮2-10mg/g,洛伐他汀0. 5-5mg/g,红曲色素0. 4-6mg/g;该食品具有显著的降低血糖 和血脂功效,用于生产治疗或辅助治疗糖尿病和高血脂症的功能性食品或药品。
[0008] 本发明另一方面提供了红曲苦荞麦功能性食品制备方法,按照下述步骤进行: a.试管扩大培养:将红曲霉菌种接种于马铃薯葡萄糖培养基中进行培养,制得红曲霉 试管斜面孢子;b.液体摇瓶培养:将红曲霉试管斜面孢子接种到装有液体摇瓶培养基的摇 瓶中,进行培养,制得液体摇瓶菌种;c. 一级种子罐种子培养:将液体摇瓶菌种接种到种子 罐培养基,进行培养,制成一级种子罐菌种;d.固体发酵培养:将一级种子罐菌种接种到发 酵培养基中,并混合均匀,进行发酵培养,制得红曲霉发酵液。
[0009] 进一步的改进,所述的红曲苦荞麦功能性食品制备方法包括如下步骤: a.试管扩大培养:将红曲霉菌种接种于马铃薯葡萄糖培养基中,在温度20_45°C下培 养3-10d后,进行1-10°C保藏,制得红曲霉试管斜面孢子;所述马铃薯葡萄糖培养基来源 (诸葛健、王正祥.工业微生物实验技术手册,1994:367页)b.液体摇瓶培养:将一环红曲 霉试管斜面孢子接种于装有20-150mL液体摇瓶培养基的250mL三角瓶中,三角瓶在转速 为50-200转/分,温度20-43°C的条件下,摇床培养18-86h,制成液体摇瓶菌种;所述的1L 液体摇瓶培养基成分为:麸皮5-20g,葡萄糖5-20g,蛋白胨l-5g,酵母浸膏2-8g,硫酸镁 0? 01-0. 2g,磷酸氢二钾 0? 01-0. 2g。 c. 一级种子罐种子培养:按接种量为1%_20%(液体摇瓶菌种与种子罐培养基的体积比) 将液体摇瓶菌种接种于种子罐培养基中,在温度为20-43°C,搅拌转速为50-160转/分,通 气量为0. 2-1. 8:1(每分钟通入气体的体积与种子罐培养基体积比)的条件下,培养18-50h, 制成一级种子罐菌种;所述的1L种子罐培养基成分为:麸皮5-20g,葡萄糖5-20g,蛋白胨 l_5g,酵母浸膏2-8g,硫酸镁0. 01-0. 2g,磷酸氢二钾0. 01-0. 2g。 d. 固体发酵培养:按接种量为1-20% (-级种子罐菌种液体体积与发酵培养基的重 量比)将种子罐菌种和固体发酵培养基混合均匀,摊在固态发酵床上,厚度6-20cm,宽度 60-120cm,长度不限。在温度20-43°C,通气量为0. 05-0. 5:1固态发酵培养室中培养3-15d, 得到红曲霉苦荞麦固态发酵物;固体发酵培养基通过将培养基原料进行灭菌制得,固体发 酵培养基以每l〇〇Kg苦荞麦添加的其他各成分的重量为:蛋白胨5-20Kg,葡萄糖4-30Kg, 酵母浸膏2-10Kg,硫酸镁0. 01-0. 2Kg,磷酸氢二钾0. 01-0. 2Kg,玉米蛋白0.l-5Kg,水: 50-150L即苦荞麦与水比为0. 5-1. 5:1。
[0010] e.红曲霉苦荞麦功能性食品;红曲霉苦荞麦固态发酵物经过红外、冷冻或加热干 燥至恒重,得到红曲霉苦荞麦功能性食品。
[0011] 本发明所红使用的红曲霉为红曲霉属中的红色红曲菌(Monascusruber)、 紫色红曲菌(Monascuspurpureu)、丛毛红曲菌(Monascuspilosus)、红曲红曲菌 (Monascusanka)的任意一种,所使用的苦荞麦为栽培使用。
[0012] 本发明所提供的液体摇瓶培养基和发酵培养基经过100_130°C灭菌30-120min。
[0013] 进一步的改进,所述的红曲苦荞麦功能性食品制备方法包括如下步骤: a.试管扩大培养:将红曲霉菌种接种于马铃薯葡萄糖培养基中,在温度20_45°C下培 养3-10d后,进行1-KTC保藏,制得红曲霉试管斜面孢子;b.液体摇瓶培养:将一环红曲霉 试管斜面孢子接种于装有20-150mL液体摇瓶培养基的250mL三角瓶中,在温度20-43°C,在 搅拌转速为50-200转/分的条件下,摇床培养18-86h,制得液体摇瓶菌种;c. 一级种子罐 种子培养:按接种量为1%_20%(液体摇瓶菌种与种子罐培养基的体积比)将液体摇瓶菌种接 种于种子罐培养基中,在温度为20-43°C,搅拌转速为50-160转/分,通气量为0. 2-1. 8:1 (每分钟通入气体的体积与种子罐培养基体积比)的条件下,培养18-50h,制得一级种子罐 菌种;d.固体发酵培养:按接种量为1-20% (-级种子罐菌种液体体积与发酵培养基的重 量比)将种子罐菌种和固体发酵培养基混合均匀,摊在固态发酵床上,厚度6-20cm,宽度 60-120cm,长度不限。在温度20-43°C,通气量为0. 05-0. 5:1 (每分钟通入气体的体积与固 体发酵培养的重量比)固态发酵培养室中培养3-15d,得到红曲霉苦荞麦固态发酵物; e. 红曲霉苦荞麦功能性食品;红曲霉苦荞麦固态发酵物经过红外、冷冻或加热干燥至 恒重,得到红曲霉苦荞麦功能性食品。
[0014] 通过以上方法获得的红曲苦荞麦功能性食品外观为粉红色至紫红色,具有特有的 发酵香味,含有黄酮2-10mg/g,洛伐他汀0. 5-5mg/g,红曲色素0. 4-6mg/g;该食品具有显 著的降低血糖和血脂功效,用于生产治疗或辅助治疗糖尿病和高血脂症的功能性食品或药 品。
[0015] 进一步的改进,所述一级种子罐菌种经二级种子罐种子培养后,再进行固体发酵 培养,所述二级种子罐种子培养工艺为:按接种量为1-20%将一级种子罐菌种接种于种子 罐培养基中,在温度为20-43°C,搅拌转速为50-160转/分,每分钟通气量为0. 2-1. 8:1的 条件下,培养18_50h,制得二级种子罐菌种;所述接种量为一级种子罐菌种与液体摇瓶培 养基的体积比;所述通气量为每分钟通入气体的体积与种子罐培养基的体积比。
[0016] 进一步的改进,所述二级种子罐菌种经三级种子罐种子培养后,再进行液体发酵 培养,
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