一种发酵花生壳制备高品质膳食纤维的微生物菌剂及其方法

本发明涉及微生物，具体为提供筛选棒曲霉和类芽孢杆菌用于固态发酵花生壳制备高品质膳食纤维的方法。

背景技术：

1、近年来，随着食品工业的迅猛发展，食品加工的精度不断提高。人们膳食结构中膳食纤维的含量下降，导致各种不健康饮食引起的亚健康疾病普遍发生，预防这类疾病已成为食品、营养和流行病学领域的研究热点。许多研究表明，合理摄入膳食纤维可以预防亚健康疾病的发生或者降低患病风险，如肾结石、炎症、结肠癌和其他癌症、肥胖和心血管疾病等。此发现使得膳食纤维相关疾病流行病学以及降低疾病风险的潜在生理机制的研究迅速发展，同时也使得公众和食品行业迅速接受了膳食纤维作为健康饮食中有益的特殊营养位置。

2、目前，膳食纤维制备的方法主要分为三类：物理、化学和生物技术方法，也有综合以上手段共同处理的。其中生物技术法分为酶法和微生物发酵法。酶法是在调整酶解反应所需的最适ph值后，向原料中加入蛋白酶、纤维素酶、糖化酶、半纤维素酶等生物酶，通过控制反应条件，降解原料中的非纤维成分和纤维素、半纤维素等idf成分，生成小分子单糖等sdf成分。酶法提取df效率高，且制得的df生理活性损失较小，色泽浅，纯度高，但因酶制剂生产成本较高，实际操作方面还无法广泛推广。微生物发酵法是一种相对安全，有效且低成本的方法。它利用淀粉酶、纤维素酶和自身分泌的其他酶系消耗原材料中的淀粉和蛋白质，疏松结构，以使不溶性大分子如纤维素和半纤维素更容易降解，idf转化为sdf，并达到提高sdf得率的目的。

3、花生是重要的食用植物油原料。目前，花生壳仅有一小部分被用于制造人造板和动物饲料，大多数用来作燃料或弃去，造成了资源浪费。花生壳中富含膳食纤维，一般为65％以上，价格非常低而且很容易获得。因此开发一种高品质膳食纤维新型的制备方法具备十分重大的意义。

4、本发明所涉及在自行筛选的高产纤维素酶及半纤维素酶的霉菌及产新型木聚糖酶的细菌等，通过使用两种菌株的固态复合发酵配合有效提升处理对象中的高品质膳食纤维的比例。发明所涉及产品属性以特定区域、特定对象筛选的高性能菌种提升特定对象的特定品质为基本特点，这也是其区别于其它同类产品的一个主要特征。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明的目的在于提供通过酶催化水解及固态发酵花生壳制备高品质膳食纤维菌微生物菌剂及其方法。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案筛选提供了一种可实现较好利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维的霉菌及细菌。分别经中国科学院微生物研究所鉴定为棒曲霉mz211(aspergillus clavatusmz211)(该菌于2021年4月22日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，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.22410)以及类芽孢杆菌b1709(paenibacillus sp.b1709)(该菌于2017年11月8日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，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.14870)。

3、本发明第一方面提供一株利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维的棒曲霉(aspergillus clavatus)mz211，所述菌株于2021年4月22日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，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.22410。

4、本发明第二方面提供一种利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维的微生物菌剂，包括第一方面所述的棒曲霉和类芽孢杆菌b1709(paenibacillus sp.)，其中所述类芽孢杆菌于2017年11月8日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，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.14870。

5、本发明第三方面提供高品质花生壳膳食纤维制备方法，主要包括以下步骤：

6、(1)高产多种大分子降解酶及发酵适应性微生物的筛选

7、将筛选到的菌株分别进行平板初筛和发酵复筛。其中平板初筛培养基分别为：①木聚糖酶筛选培养基：榉木木聚糖1.0％，牛肉蛋白胨0.3％，酵母浸膏0.2％，kh2po4 0.6％，k2hpo4 0.15％，mgso4·7h2o0.05％，feso4·7h2o 0.001％，琼脂2.0％，ph 6.0。121℃下杀菌20min。②淀粉酶筛选培养基：牛肉膏0.3％，氯化钠0.5％，胰蛋白胨1.0％，琼脂粉2.0％，可溶性淀粉2.0％，ph自然，121℃下杀菌20min。③蛋白酶筛选培养基：牛肉膏0.3％，氯化钠0.5％，胰蛋白胨1.0％，琼脂粉2.0％，脱脂奶粉1.5％，ph自然，121℃下杀菌20min。摇瓶复筛培养基：花生壳粉(干燥，过65目筛)4.0％，胰蛋白胨1.0％，酵母浸粉0.6％，nano30.4％，kh2po4 0.2％，k2hpo4 0.1％，mgso4·7h2o0.05％，feso4·7h2o 0.001％，ph6.0。121℃下杀菌20min。取发酵液分别进行淀粉酶、木聚糖酶及蛋白酶的测定。

8、(2)发酵微生物制备

9、棒曲霉mz211霉菌孢子菌悬液制备：用铂环收集真菌孢子，悬浮于无菌水中，调整浓度约为106～107个孢子/ml。将10ml(10％左右)悬浮液(106～107孢子/ml)接种到100ml无菌种子培养基中，然后，将上述用悬浮液接种的培养基在150r/min，28℃下培养2d，发酵完成后的液体培养基，过滤掉菌丝体，制成种子液备用。

10、类芽孢杆菌b1709种子发酵液制备：挑取入选的斜面菌种接入种子培养基，37℃、180r/min培养14h，制成种子液备用。

11、(3)高品质花生壳膳食纤维的制备

12、接种两种微生物种子液各50ml(共100ml)种子液到1kg固体发酵培养基(花生壳粉(粗粉20-40目)40.0g，牛肉蛋白胨10.0g，酵母浸膏6.0g，kh2po4 2.0g，k2hpo4 1.5g，mgso4·7h2o 0.5g，feso4·7h2o 0.01g，自然ph，补水至1000ml)中，30℃、150r/min培养4d后，取发酵液过滤，10000r/min离心10min，沉淀物冷冻干燥，粉碎得到花生壳不溶性膳食纤维(idf)，收集上清液，添加95％乙醇(上层清液量的四倍)，4℃下静置12h，10000r/min离心10min，将沉积物冷冻干燥并粉碎获得高活性花生壳可溶性膳食纤维(sdf)，计算sdf得率。

技术特征：

1.一株利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维的棒曲霉(aspergillus clavatus)mz211，所述菌株于2021年4月22日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，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.22410。

2.一种利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维的微生物菌剂，包括权利要求1所述的棒曲霉和类芽孢杆菌b1709(paenibacillus sp.)，其中所述类芽孢杆菌于2017年11月8日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，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.14870。

3.一种利用权利要求2所述微生物菌剂制备高品质膳食纤维的方法，所述的方法为：

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述的固体培养基为花生壳粉40.0g，牛肉蛋白胨10.0g，酵母浸膏6.0g，kh2po4 2.0g，k2hpo41.5g，mgso4·7h2o 0.5g，feso4·7h2o 0.01g，自然ph，补水至1000ml。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述的花生壳粉为粗粉20-40目。

6.根据权利要求4所述的方法，其中添加95％乙醇的体积为上层清液量的四倍。

7.根据权利要求3-6所述的方法制备获得的高品质膳食纤维。

8.权利要求1所述的菌株在利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维制中的应用。

9.权利要求2所述的微生物菌剂在利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维制中的应用。

10.权利要求3-6所述的方法在利用花生壳进行发酵产生高品质膳食纤维制中的应用。

技术总结
本发明提供了一种高产纤维素酶及半纤维素酶的霉菌和高产新型木聚糖酶的细菌，其中霉菌为棒曲霉(Aspergillus clavatus)MZ211，细菌为类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)B1709，分别于2021年4月22日及2017年11月8日保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号分别为CGMCC NO.22410，CGMCC NO.14870；本发明还利用上述的菌株制备微生物菌剂用于发酵制备高品质膳食纤维的方法，所述方法获得膳食纤维具有较高的溶解度、持水力、持油力。

技术研发人员：滕超,周亚迪,范光森,周明春,朱运平
受保护的技术使用者：北京工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13