CN103005437B - 一种固体培养制备富硒麦麸食用菌营养粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体培养制备富硒麦麸食用菌营养粉的方法，制备出富硒麦麸膳食纤维与食用菌营养菌丝及其胞外菌多糖等复合营养成分的有机硒麦麸菌粉食品原料。本发明具体采用了一种逐级优化麦麸和硒营养基质的液体优化培养技术，激发制得秀珍菇富硒液体生产菌种，并对麦麸基质采用适宜安全剂量的***钠高温高压水解预处理，最终，利用富硒秀珍菇液体菌种固体发酵水解预处理麦麸，制备出可用于富硒食品加工的有机硒原料的富硒麦麸食用菌营养粉。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体培养制备富硒麦麸食用菌营养粉的方法。
背景技术
微量元素“硒”是有机生物在生理代谢中重要的必需痕量营养元素。上个世纪，科学家对其功能营养作用已有大量的研究报道。不仅因为其重要，而且由于硒元素在自然界分布中的可利用资源极其匮乏，已受到世界自然科学研究者们的极大关注。据我国科学家上个世纪80 年代的报道，我国70% 的可耕地都处在可利用硒资源缺乏的土壤资源带上，因而，开发利用生物转化富集技术，生产有机硒营养资源，一直是农业科学、生物科学以及食品科学等领域学者们积极探索的技术领域。种植农产品、养殖动物、利用有益微生物的营养转化，是代谢转化与富集自然界可利用无机硒营养源的主要生物途径，各具特点与优势。利用益生菌开展对无机硒盐的生物转化代谢富集，不仅具有代谢途径短、生命循环周期快、生物转化效益明显的生物代谢优势，同时具有易于产业化发展、质量品质控制的技术发展优势。利用食用真菌的营养代谢特点开展对无机硒盐的生物转化代谢富集，还可以形成对食用菌自身多种生物活性营养成分的叠加增效利用效果。
利用食用菌开展对无机硒的生物转化与富集的研究并不少见，但多局限于子实体栽培利用研究；对于食用菌液体培养富硒转化的研究也主要见于学术报道。“富硒秀珍菇菌粉的制备方法”（ZL 2006 1 0135227.2）专利技术，研发出一种安全有效的食用菌生物富硒技术，但其目标产物是液体培养生产的富硒食用菌营养菌丝，作为生物有机硒食品资源，放弃了液体培养基中大量胞外生物活性中间代谢产物，包括硒代氨基酸与硒代菌多糖代谢产物，其专利技术还有较大的再创新发明利用空间。
麦麸是常用的食用菌营养菌丝培养基质，一方面为菌丝生长提供营养源，另一方面为菌丝胞外代谢酶提供降解所需纤维基质；同时，作为食用菌降解基质的生物胞外酶处理，能有效提高麦麸纤维降解效率。因此，本发明基于麦麸基质有效促进食用菌菌丝代谢生长的营养转化优势，以及食用菌胞外酶对麦麸纤维的营养转化利用特点，借助压力促进麦麸纤维细胞壁物理水解作用，对麦麸基质进行无机硒预处理，以利提高食用菌对麦麸基质的硒营养进行胞外有机转化营养代谢，从而完全利用食用菌对无机硒营养转化代谢的中间产物，通过富硒麦麸固体发酵，制备富硒麦麸食用菌营养粉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体培养制备富硒麦麸食用菌营养粉的方法，制备出富硒麦麸膳食纤维与食用菌营养菌丝及其胞外菌多糖等复合营养成分的有机硒麦麸菌粉食品原料。
本发明的一种利用秀珍菇富硒液体菌种固体发酵制备富硒麦麸食用菌营养粉的方法，所述方法的具体步骤如下：
A. 制备秀珍菇富硒液体菌种：
（1） 麦麸营养基质的逐级优化：在平板培养种、一级液体种、二级液体种培养基中，麦麸的添加量分别为0-1g/100mL、1-3g/100mL、1-5g/100mL ；一级液体种培养基中的麦麸，是以煮沸过滤的麦麸过滤液形式加入，二级液体种培养基中的麦麸是以粉碎过20 目筛的麦麸粉形式加入；
（2） 硒营养基质的逐级优化：以***钠为无机硒源，以硒含量比例计算添加量，在一级液体种、二级液体种培养基中，硒的添加量分别为0 ～ 1.0μg/mL、1.0 ～ 3.0μg/mL ；与之相匹配，一级液体种、二级液体种培养基中，添加酵母粉分别为0.15 -0.30g/100mL、0.2-0.5 g /100mL ；
B. 制备固体发酵培养基：
***钠用量为3.0-6.0μg/g 麦麸，按照麦麸质量的60-90% 计算所需加水量，用于充分溶解添加的***钠量；将***钠溶解液均匀拌入相应质量的麦麸中，充分搅拌均匀，得到固体发酵培养基，然后装入密闭容器中，并在固体发酵培养基中均匀保留数个接种孔，置于121℃，0.1MPa 高压灭菌20min ；
C. 固体发酵制备富硒麦麸菌粉：
无菌操作环境下，将秀珍菇富硒液体菌种均匀接入固体发酵培养基的接种孔中及
培养基表面，秀珍菇富硒液体菌种的接入量为固体发酵培养基的20-40w%，密封，静置于25℃ ±0.5、避光条件下，培养10-14 天，至菌丝长满容器，结束培养，取出长满菌丝的培养基，破碎成小块，55℃鼓风干燥至恒重，并粉碎过20 目筛，制得富硒麦麸食用菌营养粉。
步骤A 中平板培养种培养基中的麦麸，是以煮沸过滤的麦麸过滤液形式加入；步骤B 中接种孔的数量与间距以培养容器面积为参照，以能将液体菌种均匀接入并分布至培养基中为目标。
本发明的富硒麦麸食用菌营养粉富含经食用菌代谢转化的生物有机硒，食用菌营养菌丝以及菌多糖、菌蛋白，以及经降解转化的麦麸膳食纤维；产品的主要目标参数为硒含量（mg/kg）。
本发明的关键创新表现在：
1．应用了食用菌对无机硒微量元素生物转化、以及对麦麸纤维的生物降解特征，激发优化液体菌种胞外降解和硒营养转化代谢能力。不仅利用了食用菌生物转化富集有机硒、胞外生物降解纤维酶的代谢特点，并借助其生理代谢优势，通过调整液体菌种营养基质，逐级培养、激发和放大其菌种代谢能力；再以液体菌种形式，将其营养菌丝以及胞外代谢酶及活性物质物质一并接入到固体培养基中，充分利用菌丝以及胞外活性酶的共同作用，促进对培养基质的降解转化代谢效率。
2．应用高压灭菌制备麦麸培养基，将***钠按比例制备无机硒溶液，对固体发酵麦麸基质同步完成灭菌、硒化、纤维细胞壁水解预处理。麦麸粗纤维含量高（包括大量纤维素、半纤维素以及木质素成分），麦麸细胞壁镶嵌含有丰富的结构蛋白；借助一定比例浓度的无机硒溶液预处理，在高压灭菌的同时，对细胞壁纤维结构造成不同程度的水解，有利于提高麦麸可溶性成分，促进其被食用菌降解转化。
3．为提高产品的安全性，采用了对硒安全阈值适应性较窄的富硒秀珍菇菌种，并相应确定了有利于固体培养制备富硒麦麸菌粉的最佳麦麸基质无机硒溶液浓度、溶液量、液体种接种方式、培养时间等关键参数阈值，以及干制方法。
具体实施方式
本发明的具体发明操作步骤如下：
1． 采用逐级优化麦麸和硒营养的液体培养基质，激发优化液体菌种胞外降解和硒营养转化代谢能力的液体菌种。
（1） 麦麸营养基质含量的逐级优化：以麦麸质量/ 液体培养基容积比例，在平
板培养种、一级液体种、二级液体种的培养基中逐级增加麦麸营养源，添加比例分别为0-1g/100mL、1-3g/100mL、1-5g/100mL ；平板培养种和一级液体种培养基中的麦麸营养，是通过按比例煮沸过滤的麦麸过滤液加入（添加比例以麦麸质量计，将煮沸过滤的麦麸过滤液加入培养基原料中，用水补充余量），二级液体种培养基中的麦麸营养成分是按比例直接加入粉碎过20 目筛的麦麸粉制备液体种培养基；逐步适应与优化菌种对基质中麦麸纤维营养的胞外降解转化代谢能力。
（2） 硒营养因子的逐级优化：同理，按***钠中硒含量比例计算，在一级液体种、二级液体种培养基中逐级添加无机硒含量分别为0.0 ～ 1.0μg/mL、1.0 ～ 3.0μg/mL ；与之相匹配，一级液体种、二级液体种培养基中，酵母粉含量逐级增加，分别为0.15-0.30g/100mL、0.2-0.5g /100mL ；逐步激发液体培养基中菌种的胞外代谢，以及对胞外营养介质中无机硒营养的硒代氨基酸生物转化代谢能力。
（3） 液体培养基制备与菌种培养：除（1）与（2）所述麦麸、无机硒营养源、酵母营养比例的逐级优化制备外，液体培养基的制备与接种步骤与常规液体培养相同。二级菌种培养时间，依培养容器而变，目标是获得细小均匀分布的营养菌丝球为宜；采用自动控制发酵罐培养二级菌种，所需培养时间以48-72 小时为宜，而采用全温振荡培养箱与100mL 三角瓶培养二级液体菌种，所需培养时间以72-96 小时为宜。
2． 采用高温高压技术，以每g 麦麸添加3.0-6.0μg ***钠比例制备无机硒溶液，对固体发酵麦麸基质同步完成灭菌、硒化、纤维细胞壁水解预处理。
（1） 对固体发酵麦麸基质的灭菌、硒化、纤维细胞壁水解预处理：***钠用量为3.0-6.0μg/g 麦麸，按照麦麸质量的60-90% 加入所需水量，充分溶解，将溶解液均匀拌入相应质量的麦麸中，并装入密闭容器，麦麸堆中均匀保留数个接种孔，而后，置于121℃，0.1MPa，进行20min 麦麸灭菌、硒化与纤维细胞壁水解预处理，以利促进后续食用菌菌丝的胞外降解与有机硒代氨基酸营养转化代谢。
（2）固体发酵麦麸基质接种：无菌操作环境下，将激发胞外降解麦麸与有机硒营养转化能力的秀珍菇二级富硒液体菌种，以固体发酵麦麸基质用量的20-40%，均匀接入到麦麸基质预留的接种孔及基质表面，密封容器，静置于25℃±0.5、避光条件下，培养10-14天，至菌丝生长满容器。
3． 结束培养时，取出长满菌丝的麦麸基质，破碎成小块，平摊置于鼓风烘干设备，55℃鼓风干燥12-18h，至恒重，均匀粉碎过20 目，制得秀珍菇富硒麦麸菌粉。
本发明的常规技术参数如下：
1．采用常规食用菌平板与液体菌种的制种与培养方式。除上述的麦麸营养基质含量逐级优化和硒营养因子基质逐级优化的不同外，平板菌种培养基100mL（w/v）：采用PDA 或PDA 加富培养基（马铃薯20g、葡萄糖2g、磷酸二氢钾0.1 g、硫酸镁0.1 g、硫酸铵0.1 g、VB10.01 g、琼脂2 g）；一级与二级液体种培养基100mL（w/v）：玉米粉3 g、蔗糖2 g、磷酸二氢钾0.1 g、硫酸镁0.1 g、硫酸铵0.1 g、VB10.01 g，pH 值为自然；液体菌种培养条件：温度25℃ ±0.5，转速150±2r/min ；菌种要求：菌球小、数量多、分布均匀浓稠。
2．采用经典固体物质高温高压灭菌的操作方法与压力、温度、灭菌时间等条件。
3．待预处理培养料冷却至温度≤ 30℃，在无菌条件下，摇匀二级液体菌种的菌球分布，以20-40mL/100g 固体发酵麦麸基质量取二级富硒液体菌种，均匀接入培养料接种孔中，以及培养料表面，尤其注意均匀分布所接入的菌球；封口培养瓶，并置于25℃ ±0.5 温度条件下，遮光静置培养10-14 天。全部操作流程应在无菌环境下快速完成；接入二级菌种应均匀分布浓稠的健康小菌球；接种后的固体发酵麦麸基质的总含水量应≤ 120%。
实施例1 ：
平板培养采用PDA 经典培养基；一、二级液体菌种优化培养的麦麸添加量分别为1g/100mL 的麦麸煮沸过滤液和3g/100mL 的粉碎过20 目麦麸粉，***钠用量分别为0.0μg/mL 和3.0μg/mL，酵母粉添加量均采用0.30g/100mL，二级菌种发酵罐培养48 小时；固体发酵麦麸基质预处理的***钠用量为3.0μg/g 麦麸，***钠溶液制备用水量为麦麸用量的90% ；固体培养麦麸的菌种接种量为麦麸基质的30%，静置于25℃±0.5、避光条件下，培养10 天；固体发酵制备的富硒麦麸菌粉硒含量为0.90mg/kg。
实施例2 ：
平板培养采用PDA 加富培养基与1g/100mL 的麦麸煮沸过滤液；一、二级液体菌种优化培养的麦麸添加量分别为1g/100mL 的麦麸煮沸过滤液和1.0g/100mL 的粉碎过20 目麦麸粉，***钠用量分别为1.0μg/mL 和3.0μg/mL，酵母粉添加量分别为0.15g/100mL和0.20g/100mL，二级菌种摇瓶培养96 小时；固体发酵麦麸基质预处理的***钠用量为3.0μg/g 麦麸，***钠溶液制备用水量为麦麸用量的90% ；固体培养麦麸的菌种接种量为麦麸基质的30%，静置于25℃±0.5、避光条件下，培养10 天；采用55℃鼓风干燥至恒重。其产物为富硒麦麸秀珍菇菌粉，固体发酵制备的富硒麦麸菌粉硒含量为1.63mg/kg。
实施例3 ：
平板培养采用PDA 加富培养基与1g/100mL 的麦麸煮沸过滤液；一、二级液体菌种优化培养的麦麸添加量分别为1g/100mL 的麦麸煮沸过滤液和3g/100mL 的粉碎过20 目麦麸粉，***钠用量分别为1.0μg/mL 和3.0μg/mL，酵母粉添加量均采用0.30g/100mL ；固体发酵麦麸基质预处理的***钠用量为3.0μg/g 麦麸，***钠溶液制备用水量为麦麸用量的70% ；固体培养麦麸的菌种接种量为麦麸基质的30%，静置于25℃ ±0.5、避光条件下，培养12 天；采用55℃鼓风干燥至恒重。其产物为富硒麦麸秀珍菇菌粉，固体发酵制备的富硒麦麸菌粉硒含量为1.76mg/kg。
Claims (2)
1.利用秀珍菇富硒液体菌种固体发酵制备富硒麦麸食用菌营养粉的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：
A. 制备秀珍菇富硒液体菌种：
（1） 麦麸营养基质的逐级优化：在平板培养种、一级液体种、二级液体种培养基中，麦麸的添加量分别为1g/100mL、1g/100mL、3g/100mL ；一级液体种培养基中的麦麸，是以煮沸过滤的麦麸过滤液形式加入，二级液体种培养基中的麦麸是以粉碎过20 目筛的麦麸粉形式加入；
（2） 硒营养基质的逐级优化：以***钠为无机硒源，以硒含量比例计算添加量，在一级液体种、二级液体种培养基中，硒的添加量分别为 1.0μg/mL、 3.0μg/mL ；与之相匹配，一级液体种、二级液体种培养基中，添加酵母粉均为0.30g/100mL；
B. 制备固体发酵培养基：
***钠用量为3.0-6.0μg/g 麦麸，按照麦麸质量的70-90% 计算所需加水量，用于充分溶解添加的***钠量；将***钠溶解液均匀拌入相应质量的麦麸中，充分搅拌均匀，得到固体发酵培养基，然后装入密闭容器中，并在固体发酵培养基中均匀保留数个接种孔，置于121℃，0.1MPa 高压灭菌20min ；
C. 固体发酵制备富硒麦麸菌粉：
无菌操作环境下，将秀珍菇富硒液体菌种均匀接入固体发酵培养基的接种孔中及培养基表面，秀珍菇富硒液体菌种的接入量为固体发酵培养基的30w%，密封，静置于25℃ ±0.5、避光条件下，培养10-14 天，至菌丝长满容器，结束培养，取出长满菌丝的培养基，破碎成小块，55℃鼓风干燥至恒重，并粉碎过20 目筛，制得富硒麦麸食用菌营养粉。
2.根据权利要求1 所述的利用秀珍菇富硒液体菌种固体发酵制备富硒麦麸菌粉的方法，其特征在于，步骤A 中平板培养种培养基中的麦麸，是以煮沸过滤的麦麸过滤液形式加入；步骤B 中接种孔的数量与间距以培养容器面积为参照，以能将液体菌种均匀接入并分布至培养基中为目标。
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