CN104829734B - 一种利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干香菇的综合利用工艺，包括制备香菇色素、香菇蛋白、香菇多糖及香菇膳食纤维的方法，本发明的有益效果如下：该工艺通过低温、高温、膜过滤等物理方法的使用，实现了香菇低成本的综合利用，最大限度的保持了各提取物的生物活性，又保证了其安全性，通过该法生产的色素、蛋白、多糖、膳食纤维可以直接添加到食品中，既营养保健又安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种干香菇的深加工及综合利用工艺，特别是涉及一种从干香菇中同时提取香菇色素、香菇蛋白、香菇多糖及香菇膳食纤维的方法。
背景技术
香菇为真菌植物门真菌香蕈的子实体，属担子菌纲伞菌科，是世界上著名的食用菌兼药用菌之一。由于营养丰富，香气沁脾，味道鲜美，素有“菇中之王”、“蘑菇皇后”、“蔬菜之冠”的美称。
香菇是具有高蛋白、低脂肪、多种氨基酸和多种维生素的菌类食物。干香菇食用部分占72％，每100g食用部分中含水13g、脂肪1.8g、蛋白质17g、碳水化合物54g、粗纤维7.8g、灰分4.9g。
目前国内外大量的科学研究已经证明了香菇多糖的多种生物活性，例如香菇多糖能够激发小鼠Th1型免疫应答的建立；能够恢复和保护荷瘤S180小鼠的脾功能，增强机体免疫功能；对大鼠有抗肿瘤、抗氧化的作用；能够抑制流感病毒在体内复制；能够抗李斯特菌感染、抗疟疾；对辐射损伤有保护作用；能够缓解疲劳；对视神经损伤也有保护作用。相关研究还表明：香菇多糖具有激活细胞免疫、调节多种体液免疫因子、诱导α-干扰素生成，调节机体免疫应答反应，诱导白细胞对肿瘤浸润，导致肿瘤部位血管扩张、出血、坏死，阻止病毒与宿主细胞的结合，提高SOD活性，抑制MDA生成，抗脂质氧化，降低胆固醇，调节糖代谢、改善糖耐量、扩张胃肠道产生饱腹感而减轻食欲，降低血糖等作用。
在现有技术中，对香菇中多糖和蛋白的提取与分离在国内外均有一些报道，但文献中香菇多糖的制备均需要采用乙醇将多糖从稀溶液中沉降出来，而香菇蛋白的制备则需要采用碱提醇沉的方法，这些工艺中均需使用乙醇，一方面由于乙醇消耗量大，成本高；另一方面由于乙醇可燃，存在安全隐患，在一定程度上制约了香菇多糖的产业化生产。
如果能研究一种安全、低成本的生产工艺，在提取香菇多糖的同时，将香菇中的其他营养成分也一并提取利用，那将会极大的促进香菇深加工产业化技术水平的提升，实现香菇的转化增值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干香菇的综合利用工艺，在该工艺中可以同时提取并得到香菇色素、香菇蛋白、香菇多糖及香菇膳食纤维，实现最大限度的充分利用资源，工艺能耗低而且安全，符合目前我国所要求的资源节约型开发战略，同时也符合延长农产品产业链，带动农产品产业化水平和农产品综合效益全面提高的发展思想。
本发明的技术方案包括以下步骤：
(1)干香菇粉碎：将干香菇粉碎过筛，要求物料的粉碎粒度为20～60目之间；
(2)冷水浸提：将粉碎后的物料按固液质量比1:(20～25)加水进行配料，搅拌均匀后，在0～5℃下浸泡35～45min；
(3)粗筛：将上述冷提混合物过80～120目筛，筛上物用于步骤(6)，通过筛子的冷提液进入下一步骤(4)；
(4)细筛：将步骤(3)获得的冷提液过300～400目筛，筛上物弃去，通过筛子的滤液进入下一步骤(5)；
(5)超滤：将滤液在0.4～0.6MPa、20～40℃，通过截留分子量为5000～10000的超滤膜，未透过膜的浓液体积与原液体积的比值为1:8～1:10，透过超滤膜的清液浓缩干燥后获得香菇色素，未透过超滤膜的浓液采用真空低温液体连续干燥机进行干燥后获得香菇蛋白；
(6)热水浸提：将步骤(3)中的筛上物按固液质量比1:(4～5)加蒸馏水进行配料，搅拌均匀后，加入干香菇重量1.8％～2.2％的柠檬酸，在85～95℃下提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣用于二次提取，于残渣中加入残渣4～5倍体积的蒸馏水，在85～95℃下进行第二次提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣用于三次提取，于残渣中加入残渣3～4倍体积的蒸馏水，在85～95℃下进行第三次提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣进入下一步骤干燥过程，合并上述三次的上清液并过300～400目筛，通过筛子的滤液浓缩干燥获得香菇多糖；
(7)残渣干燥：将上述离心后的残渣在70～90℃条件下烘干，粉碎过60～80目筛，即可得到香菇膳食纤维。
正是由于发明人对以上工艺的精心设计，各个步骤紧密相连，环环相扣，才实现了干香菇安全、低成本的综合开发利用。本发明的优势体现在先采用低温浸泡法提取出干香菇中的可溶性蛋白及小分子糖类、色素等物质，使后续提取的香菇多糖中杂质含量少，颜色浅，不需要添加麦芽糊精可以直接进行喷雾干燥；另外，该法可以提取出干香菇中90％以上的香菇多糖，使这一有效成分得到充分的利用。本发明的优势还体现在香菇蛋白的分离和干燥采用超滤分离浓缩及低温连续真空带式干燥技术，使香菇蛋白与小分子物质分离，既实现了常温下分离、浓缩、干燥香菇蛋白，避免了活性成分的分解破坏，又可同步实现香菇多糖的脱色及初步纯化。
本发明具体实施过程包括下列步骤：
(1)将干香菇粉碎过筛，要求物料的粉碎粒度在20～60目之间；
(2)粉碎后的物料按固液质量比1:(20～25)加水进行配料，搅拌均匀后，在0～5℃下浸泡35～45min；
(3)将上述冷提混合物过80～120目筛，筛上物的含水量标准为：用手用力攥时，无水渗出；
(4)将过完80～120目筛的冷提液继续过300～400目筛，筛上物弃去；
(5)将过完300～400目筛的提取液在0.4～0.6MPa、20～40℃，通过截留分子量为5000～10000的超滤膜，未透过膜的浓液体积与原液体积的比值为1:8～1:10，透过超滤膜的清液需在75～85℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:10～1:12，然后在80～90℃烘干，得到的香菇色素极易溶于水，并伴有浓郁的香菇香气，可作为天然的香精和色素；未透过超滤膜的浓液采用真空低温液体连续干燥机进行干燥，温度控制在25～35℃之间，真空度为﹣0.095～﹣0.099MPa，从而确保香菇蛋白的生物活性；
(6)将80～120目筛的筛上物按固液质量比1:(4～5)加蒸馏水进行配料，此时的固液比是筛上物的湿重与蒸馏水的比值；如以干香菇的重量计，要按下面的比例进行配料：冷提后湿料的重量约为干料重量的3～4倍，在此基础上再加4～5倍的蒸馏水；搅拌均匀后，加入干香菇重量1.8％～2.2％的柠檬酸，在85～95℃下提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣用于二次提取，于残渣中加入残渣4～5倍体积的蒸馏水，在85～95℃下进行第二次提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣用于三次提取，于残渣中加入残渣3～4倍体积的蒸馏水，在85～95℃下进行第三次提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣进入下一步骤干燥过程，合并上述三次的上清液并过300～400目筛，通过筛子的滤液在80～90℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:8～1:10，然后在进风温度为180～190℃、出风温度为90～100℃的条件下趁热进行喷雾干燥，得到香菇多糖粉末；
(7)将上述离心后的残渣在70～90℃条件下烘干，粉碎过60～80目筛，即可得到香菇膳食纤维。
在上述方法进行时，为了保证超滤膜的通透性，在使用2～3个周期后根据具体情况对超滤膜进行清洗。清洗时，先用纯水将膜中残留的样液带出，然后用pH＝11～12的NaOH溶液进行洗涤，压力控制在0.2～0.4MPa，温度控制在20～40℃，当流出液接近无色时，碱洗结束，再用纯水冲洗。
综上所述，本发明的优势在于从干香菇中可同时提取并得到香菇色素、香菇蛋白、香菇多糖以及香菇膳食纤维四种兼具营养和保健功能的产品。首先，本发明获得的香菇色素不仅保留了干香菇中1.5％的还原糖和2％的低聚糖，还具有浓郁的香菇香气，可以作为天然色素的良好来源，不仅营养保健而且安全；其次，本发明获得的香菇蛋白是采用低温水提工艺、膜过滤和低温连续真空带式干燥技术生产，与已有的使用碱法提取或采用不同溶剂进行分级提取相比，提取时间明显缩短，提取效率显著提高，生物活性明显增强，而且采用本发明获得的香菇蛋白粉末具有良好的水溶性，可在食品中广泛应用；再次，本发明获得的香菇多糖采用短时分步提取，提取过程没有使用乙醇，只添加了食用级的柠檬酸，喷雾干燥过程也不需要添加麦芽糊精，与已有的方法相比，获得的多糖色泽浅，提取时间短，提取完全而且安全性高；最后，本发明获得的香菇膳食纤维保留了香菇中大量的纤维、灰分、矿物质及维生素D原，具有很好的保健功能，可广泛添加于食品中。该发明不仅使香菇中各种营养和保健成分得到了充分有效的利用，而且整个工艺生产周期短，提取率高，节约成本和能耗，操作简便，实现了香菇低成本的综合开发利用。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
将干香菇(花盖菇)粉碎至20目，按固液质量比1:20加水进行配料，搅拌均匀后，在0℃下浸泡40min；冷提混合物过100目筛，待用的筛上物的含水量标准为：用手用力攥时，无水渗出；滤过液继续过300目筛，筛上物弃去；滤过液在0.5MPa、40℃，通过截留分子量为5000的超滤膜，未透过膜的浓液体积与原液体积的比值为1:8，透过超滤膜的清液在80℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:10，然后在85℃烘干，即可得到香菇色素。该色素极易溶于水，并伴有浓郁的香菇香气，水溶液为亮红色，经测定该色素保留了香菇干粉中1.43％的还原糖、2.08％的低聚糖，可作为天然的香精和色素；未透过超滤膜的浓液采用上海敏杰机械有限公司研制的真空低温液体连续干燥机进行干燥，物料温度为30℃，真空度为﹣0.098MPa，获得的香菇蛋白粉末具有良好的速溶性，得率为8.6％，经检测，含有34.2％的蛋白质、3.1％的可溶性膳食纤维、1.8％的不溶性膳食纤维。
将100目筛的待用的筛上物按固液质量比1:4.5加蒸馏水进行配料，此时的固液比是筛上物的湿重与蒸馏水的比值；如以干香菇的重量计，要按下面的比例进行配料：冷提后湿料的重量为干料重量的3.3倍，在此基础上再加4.5倍的蒸馏水；搅拌均匀后，加入干香菇重量1.9％的柠檬酸，在90℃提取60min，提取结束后，离心，转数为4000r/min，离心时间5min，收集清液，残渣用于二次提取，于残渣中加入残渣4倍体积的蒸馏水，在90℃下提取60min，提取结束后，离心，转数为4000r/min，离心时间5min，收集清液，残渣用于三次提取，于残渣中加入残渣3倍体积的蒸馏水，在90℃下提取60min，提取结束后，离心，转数为4000r/min，离心时间5min，收集清液，合并三次的上清液并过300目筛，将过筛后的清液在85℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:8，然后在进风温度为180℃、出风温度为90℃的条件下趁热进行喷雾干燥，得到淡黄色的香菇多糖粉末，得率为13.3％，经检测，多糖含量为43％，不溶性膳食纤维含量为0.28％。将上述第三次离心后的残渣在70℃条件下烘干，粉碎过60目筛，即可得到香菇膳食纤维，经检测，其多糖含量为0.65％，表明干香菇中90％以上的可溶性糖类得到有效分离。通过该工艺，香菇中的活性成分得到了不同程度的富集，形成多种具有营养和保健功能的产品，实现了香菇综合利用最大化。
实施例2
将干香菇(937)粉碎至40目，按固液质量比1:25加水进行配料，搅拌均匀后，在4℃下浸泡35min；冷提混合物过80目筛，待用的筛上物的含水量标准为：用手用力攥时，无水渗出；滤过液继续过300目筛，筛上物弃去；滤过液在0.5MPa、35℃，通过截留分子量为5000的超滤膜，未透过膜的浓液体积与原液体积的比值为1:9，透过超滤膜的清液85℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:11，然后在90℃烘干，即可得到香菇色素。该色素极易溶于水，并伴有浓郁的香菇香气，水溶液为亮红色，经测定该色素保留了香菇干粉中1.49％的还原糖、2.18％的低聚糖，可作为天然的香精和色素；未透过超滤膜的浓液采用上海敏杰机械有限公司研制的真空低温液体连续干燥机进行干燥，物料温度为30℃，真空度为﹣0.098MPa，获得的香菇蛋白粉末具有良好的速溶性，得率为8.9％，经检测，含有35.8％的蛋白质、3.4％的可溶性膳食纤维、1.9％的不溶性膳食纤维。
将80目筛的待用的筛上物按固液质量比1:5加蒸馏水进行配料，此时的固液比是筛上物的湿重与蒸馏水的比值；如以干香菇的重量计，要按下面的比例进行配料：冷提后湿料的重量为干料重量的3.8倍，在此基础上再加5倍的蒸馏水；搅拌均匀后，加入干香菇重量2％的柠檬酸，在95℃提取60min，提取结束后，离心，转数为4500r/min，离心时间8min，收集清液，残渣用于二次提取，于残渣中加入残渣4.5倍体积的蒸馏水，在95℃下提取60min，提取结束后，离心，转数为4500r/min，离心时间8min，收集清液，残渣用于三次提取，于残渣中加入残渣3.5倍体积的蒸馏水，在95℃下提取60min，提取结束后，离心，转数为4500r/min，离心时间8min，收集清液，合并三次的上清液并过300目筛，将过筛后的清液在80℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:9，然后在进风温度为190℃、出风温度为95℃的条件下趁热进行喷雾干燥，得到香菇多糖粉末，得率为13.8％，经检测，多糖含量为45％，不溶性膳食纤维含量为0.33％。将上述第三次离心后的残渣在80℃条件下烘干，粉碎过80目筛，即可得到香菇膳食纤维，经检测，其多糖含量为0.61％，表明干香菇中90％以上的可溶性糖类得到有效分离。通过该工艺，香菇中的活性成分得到了不同程度的富集，形成多种具有营养和保健功能的产品，实现了香菇综合利用最大化。
实施例3
将干香菇(937)粉碎至60目，按固液质量比1:25加水进行配料，搅拌均匀后，在4℃下浸泡45min；冷提混合物过120目筛，待用的筛上物的含水量标准为：用手用力攥时，无水渗出；滤过液继续过300目筛，筛上物弃去；滤过液在0.6MPa、35℃，通过截留分子量为10000的超滤膜，未透过膜的浓液体积与原液体积的比值为1:10，透过超滤膜的清液80℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:12，然后在80℃烘干，即可得到香菇色素。该色素极易溶于水，并伴有浓郁的香菇香气，水溶液为亮红色，经测定该色素保留了香菇干粉中1.53％的还原糖、2.24％的低聚糖，可作为天然的香精和色素；未透过超滤膜的浓液采用上海敏杰机械有限公司研制的真空低温液体连续干燥机进行干燥，物料温度为30℃，真空度为﹣0.098MPa，获得的香菇蛋白粉末具有良好的速溶性，得率为9.1％，经检测，含有36.7％的蛋白质、3.1％的可溶性膳食纤维、1.7％的不溶性膳食纤维。
将120目筛的待用的筛上物按固液质量比1:4加蒸馏水进行配料，此时的固液比是筛上物的湿重与蒸馏水的比值；如以干香菇的重量计，要按下面的比例进行配料：冷提后湿料的重量为干料重量的4倍，在此基础上再加4倍的蒸馏水；搅拌均匀后，加入干香菇重量2.2％的柠檬酸，在90℃提取60min，提取结束后，离心，转数为5000r/min，离心时间10min，收集清液，残渣用于二次提取，于残渣中加入残渣4倍体积的蒸馏水，在90℃下提取60min，提取结束后，离心，转数为5000r/min，离心时间10min，收集清液，残渣用于三次提取，于残渣中加入残渣4倍体积的蒸馏水，在90℃下提取60min，提取结束后，离心，转数为5000r/min，离心时间10min，收集清液，合并三次的上清液并过300目筛，将过筛后的清液在90℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:10，然后在进风温度为180℃、出风温度为100℃的条件下趁热进行喷雾干燥，得到香菇多糖粉末，得率为14.1％，经检测，多糖含量为46％，不溶性膳食纤维含量为0.37％。将上述第三次离心后的残渣在90℃条件下烘干，粉碎过80目筛，即可得到香菇膳食纤维，经检测，其多糖含量为0.66％，表明干香菇中90％以上的可溶性糖类得到有效分离。通过该工艺，香菇中的活性成分得到了不同程度的富集，形成多种具有营养和保健功能的产品，实现了香菇综合利用最大化。
本发明通过低温、高温、膜过滤等物理方法的使用，实现了香菇低成本的综合利用，最大限度的保持了各提取物的生物活性，又保证了其安全性，通过该法生产的色素、蛋白、多糖、膳食纤维可以直接添加到食品中，既营养保健又安全。其次通过该法生产的香菇色素极易溶于水并具有浓郁的香菇香气，其中含有干香菇中1.5％的还原糖、2％的低聚糖，可作为天然的香精和色素；通过该法生产的香菇蛋白具有良好的速溶性，得率为9％左右，其中蛋白质含量为35％，可溶性膳食纤维含量为3.3％，不溶性膳食纤维含量为1.8％；通过该法生产的香菇多糖为淡黄色粉末，得率为14％左右，其多糖含量为45％，不溶性膳食纤维的含量为0.3％；提取后的残渣可作为膳食纤维的良好来源，其中可溶性多糖的含量仅为0.6％，通过该工艺，可以提取出干香菇中90％以上的多糖，并形成多种兼具营养和保健功能的产品，这不仅可以降低香菇深加工企业的生产成本，提高产品的附加值，而且能够促进香菇种植业和食品行业的发展。
Claims (6)
1.一种利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)干香菇粉碎：将干香菇粉碎过筛，要求物料的粉碎粒度为20～60目之间；
(2)冷水浸提：将粉碎后的物料按固液质量比1:(20～25)加水进行配料，搅拌均匀后，在0～5℃下浸泡35～45min；
(3)粗筛：将上述冷提混合物过80～120目筛，筛上物用于步骤(6)，通过筛子的冷提液进入下一步骤(4)；
(4)细筛：将步骤(3)获得的冷提液过300～400目筛，筛上物弃去，通过筛子的滤液进入下一步骤(5)；
(5)超滤：将滤液在0.4～0.6MPa、20～40℃，通过截留分子量为5000～10000的超滤膜，未透过膜的浓液体积与原液体积的比值为1:8～1:10，透过超滤膜的清液浓缩干燥后获得香菇色素，未透过超滤膜的浓液采用真空低温液体连续干燥机进行干燥后获得香菇蛋白；
(6)热水浸提：将步骤(3)中的筛上物按固液质量比1:(4～5)加蒸馏水进行配料，搅拌均匀后，加入干香菇重量1.8％～2.2％的柠檬酸，在85～95℃下提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣用于二次提取，于残渣中加入残渣4～5倍体积的蒸馏水，在85～95℃下进行第二次提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣用于三次提取，于残渣中加入残渣3～4倍体积的蒸馏水，在85～95℃下进行第三次提取55～65min，提取结束后，离心，转数为4000～5000r/min，离心时间5～10min，收集上清液，残渣进入下一步骤干燥过程，合并上述三次的上清液并过300～400目筛，通过筛子的滤液浓缩干燥获得香菇多糖；
(7)残渣干燥：将上述离心后的残渣在70～90℃条件下烘干，粉碎过60～80目筛，即可得到香菇膳食纤维。
2.如权利要求1所述的利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法，其特征在于：步骤(5)中未透过超滤膜的浓液需采用真空低温液体连续干燥机进行干燥，整个干燥过程，物料温度控制在25～35℃之间，真空度在﹣0.095～﹣0.099MPa，这样可以确保香菇蛋白的生物活性。
3.如权利要求1所述的利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法，其特征在于：步骤(6)中三次提取的上清液过300～400目筛以后，需在80～90℃进行减压浓缩，浓缩液的体积与原液体积的比值为1:8～1:10，然后在进风温度180～190℃、出风温度90～100℃的条件下进行喷雾干燥，得到香菇多糖粉末。
4.如权利要求3所述的利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法，其特征在于：香菇多糖浓缩液进行喷雾干燥时需趁热喷雾。
5.如权利要求1所述的利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法，其特征在于：所述的干香菇为大棚栽种的各种型号、各种品质的香菇。
6.如权利要求5所述的利用干香菇生产色素、蛋白、多糖及膳食纤维的方法，其特征在于：所述的干香菇为937和/或花盖菇。
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