固态发酵法生产发酵米糠的方法及发酵米糠的应用

摘要

一种固态发酵法生产发酵米糠的方法及发酵米糠的应用，解决对米糠中功能成分充分解离，利于人体吸收利用的问题。本发明利用桑黄等药膳真菌进行米糠的固态发酵培养，首先将斜面菌种活化，生成种子培养基，再将种子菌丝接种于已灭菌的米糠中，固态培养。将已发酵好的米糠取出，经干燥，超微粉碎后，过筛，即得发酵米糠素，或进行水浸、均质、喷雾干燥得发酵米糠粉。发酵米糠素可以作为食品配料加入谷类食品(如饼干、面包、糕点等)也可以咀嚼片的形式直接食用。发酵米糠粉为一种高档具有生理活性的功能性产品，其含有大量水溶性多糖、谷维醇和不饱和脂肪酸，可以直接冲饮服用。发酵米糠具有降糖、提高免疫力功能，是一种优良的保健食品原料。

说明书

【技术领域】：本发明涉及到一种发酵食品原料生产及产物功能的方法，主要是利用现代固态发酵技术对米糠进行发酵，使米糠中活性物质有效解离。

【背景技术】：米糠是稻谷加工中最为重要的一类副产品，约占糙米总重的8-12％，是一类丰富的具有广泛开发潜力的高附加值生物资源。米糠中不仅含有大量蛋白质(12-16％)和油脂(16-22％)，还含有许多生理活性物质，如植物甾醇、谷维素、肌醇六磷酸等。米糠的油脂组成主要以软脂酸(17％)、油酸(40％)和亚油酸(34％)为主，其中不饱和脂肪酸占绝大部分。此外，米糠油中还含有较多的蜡质和不皂化物。在不皂化物中，含有大量的谷维素，有极强的抗氧化功能。米糠蛋白主要为清蛋白(37％)、球蛋白(36％)、谷蛋白(22％)和5％的醇溶蛋白。米糠蛋白具有较好的氨基酸平衡，与大米蛋白质相比，其更接近FAO/WHO的推荐模式，蛋白质效率指数(PER)达1.6-1.9，营养价值十分可观。

虽然米糠所含营养物质丰富，是一种不可多得的生物资源，但由于米糠含有较多的纤维素，咀嚼粗糙，直接食用较为困难，并且不易消化，影响了它的吸收利用。因此对米糠中的活性物质进行开发显得尤为重要。关于米糠各种活性物质如米糠蛋白、米糠油、肌醇等提取功工艺已有资料报道及相关的专利申请。

姜元荣等于2004年发明“一种米糠多糖类活性组分的制备方法”专利(公开号1560266)，其以脱脂米糠为原料，利用水提、酶解和凝胶过滤制得米糠活性多糖，其在细胞免疫、体液免疫和非特异性免疫方面具有显著增强作用。刘志国等于2004年发明“米糠蛋白降血压肽(ACE抑制肽)的制备方法”专利(公开号1563404)，其利用胃蛋白酶和胰蛋白酶水解米糠蛋白，分离出具有ACE抑制活性的小分子多肽。王兴国等于2003年发明“一种米糠活性物质二十八烷醇和三十烷醇的制备方法”专利(公开号1439625)，其利用超声波技术从米糠腊质中提取功能活性物质二十八烷醇和三十烷醇获得了成功。陈秋霖于2002年发明“米糠油的提取方法”的专利(公开号1506448)发表一种米糠油提取方法的专利。严梅荣等于(2002年)发明“利用稳定化米糠制取天然营养食品的方法”(公开号1403025)申请利用稳定化米糠生产系列营养食品的专利。该专利先用正己烷提取油脂，再利用淀粉酶和蛋白酶水解制备米糠天然营养食品。

以上的专利和相关的研究资料中，主要是涉及到米糠中一种或两种物质的提取，并且由于其中的各种营养物的提取非常繁锁，因此经常顾此失彼，得不到充分利用。

【发明内容】：本发明的目的是解决现有方法仅仅局限在对米糠中一种或两种物质的提取，并且提取繁琐，及经常顾此失彼的问题，提供一种固态发酵法生产发酵米糠的方法及发酵米糠的应用。

对米糠的开发利用关键是使其所含纤维素成分降解，质地变为松软，功能物质易于解离。而利用药用真菌对米糠进行固态发酵正是适用这一开发的需要。

如桑黄是一种最近开发出来的药用真菌，作为一种癌症预防和临床辅助治疗药物，在韩国、日本有着广大的消费市场。桑黄属担子菌亚门、层菌纲、多孔菌科、针层菌属。主要寄生于杨、桦、栎等阔叶树上，造成心材白腐，是一种常见的世界性森林腐生菌。桑黄味微苦，性寒，有清热解毒功能及利五脏、宣肠气、排毒气，压丹石和止血、泻血等功能。但最近的研究主要在于提高机体免疫力及抗癌方面。其抗癌成分主要为桑黄多糖，为一种有少许蛋白结合的葡聚糖，其主要结构为β-1，3糖苷键相连的D-葡萄糖，并有以β-1，6糖苷键相连的支链。其能有效地提高机体的免疫活性，预防癌症。此外，桑黄子实体多糖还具有抗肝纤维化、降胆固醇、降血糖等功能。

其它真菌如灵芝、香茹作为药膳真菌已经有多年历史。由于其含有大量葡聚糖，也有显著的提高免疫功能及预防癌症等功效。

本发明提供的固态发酵法生产发酵米糠的方法，包括：

(1)将桑黄、灵芝、灰树花、香菇菌种中的任一种斜面接种于培养皿中，于温度为26-30℃恒温培养箱中培养6-8天直到长满平皿为止；

(2)在新鲜米糠中按重量比加入30-50％的水，搅拌均匀后装入耐高温聚乙烯瓶中，或不锈钢托盘中，然后于100-121℃充分灭菌2-6小时；

(3)将平皿中菌丝分割成大小相等菌片，以5-15％(W∶W)的比例加入(2)中已灭菌的米糠中；

(4)将(3)中接种好的米糠放置于恒温恒湿培养箱或发酵室中，在26-30℃，相对湿度为70-90％范围下，进行避光培养；

(5)培养15-20天后，取出，60-90℃下烘干，即为发酵米糠原品。

将上述生产的发酵米糠原品进行一、二、三级超微粉碎，粒度达到100目以下，然后真空包装，制成发酵米糠素。

将上述生产的发酵米糠原品加入2-5倍(重量比)温度为40-70℃的温水，充分浸润，然后利用胶体磨进行初级均质，滤去不溶残渣，然后在10-20MPa压力下进行高压均质，最后喷雾干燥，并进行真空包装，制得发酵米糠粉。

米糠可以为一切稻米的米糠，包括粗糠、细米糠。

一种发酵米糠的应用，其特征是以发酵米糠粉为基准，加入其重量的40-100％的大豆蛋白和10-20％的白砂糖，混合均匀，真空包装成冲剂，制成米糠豆奶粉产品。

也可以将发酵米糠素以30％的比例加入谷类制品中，制成富含发酵米糠素的谷物产品。

也可以将发酵米糠制成片剂，或冲剂直接食用。

上述发酵米糠的应用可用于糖尿病的治疗和免疫功能的提高等。

本发明的优点和积极效果：本发明利用药用真菌的纤维素酶分解米糠，使其所含生理活性物质充分解离，并提高米糠的适口性，同时使其增加大量真菌多糖，赋予其降糖及提高免疫力功能，从而集营养与保健于一体。

利用药用真菌固态发酵的米糠含有大量真菌胞壁多糖，其主要以β-1，3和β-1，6糖苷键结合，形成具有三股螺旋的空间立体结构，其结构式分别如下：

在真菌细胞中主要赋予细胞壁的完整性和柔韧性。米糠多糖的单糖组成主要是葡萄糖，达70％以上，其次为甘露糖、半乳糖，另外还有一些五碳糖，如木糖和核糖等。

药用真菌菌丝体中含有大量的细胞壁聚糖，有着许多生理功能特性，主要体现在增强机体免疫调节活性，提高正常小鼠及免疫抑制小鼠或荷瘤小鼠的单核巨噬细胞吞噬活力，并促进多种细胞因子的产生，如白细胞介素IL-2，IL-6等。此外，药用真菌多糖还具有降血脂、保肝、抗病毒、降糖等功能。经对发酵米糠降糖活性的研究结果表明，日粮中加入15％(桑黄)发酵米糠能显著提高四氧嘧啶施导高血糖小鼠的血清胰岛素水平，并显著降低血糖浓度。

药用真菌除了具有公认能有效地提高机体的免疫活性，预防癌症，抗肝纤维化、降胆固醇、降血糖等功能特性外，还具有适应性强，能产生大量的纤维素酶、木质素酶等多种酶类，有效分解所寄生材料的纤维素、半纤维素等纤维，使之整体结构变为松散，利于其中活性成分解离。因此，以此为米糠发酵菌种，能够有效分解米糠中纤维素，使之变为松软，其中蛋白质与纤维能够分离开来，功能成分如谷维素等大量解离，以提高人体的吸收消化能力。

利用药用真菌固态发酵米糠可提高米糠的附加值，生产出新型的食品原料或保健食品原料，既提高了米糠原有的营养成分的吸收利用，又增加了真菌多糖功能成分，因此，发酵米糠有着广泛的开发前景和实际应用价值。

【具体实施方式】：

实施例1：

将桑黄或灰树花母种接种于PDA培养基斜面上，于30℃下培养，至长满全管(18×18cm)，然后接种于直径为25cm的培养皿中(接种量为每管接5个培养皿)，于30℃，相对湿度70％下避光培养。8天后，于无菌条件下，用打孔器或小刀切成小片，接种于已灭菌的装有米糠的500ml培养瓶中(接种量为5瓶/培养皿)，继续于同样条件下培养10d，然后作为工作菌种接入米糠，接种量为15％(即为工作菌种：灭菌米糠＝15∶85(W∶W))。米糠预先以1∶1(W∶W)比例加水，并搅拌均匀，再装入耐高温塑料中，注意不要包扎太紧，但也不宜太松，于121℃下灭菌2h。接种后米糠置于恒温恒湿培养室中，温度为30℃，相对湿度为70％的条件下进行培养。直至菌丝长满整袋为止。培养期约为20d。培养结束后，将发酵米糠取出，置于60℃下，鼓风干燥成发酵米糠原品。

实施例2

将灵芝或香菇母种接种于综合马铃薯培养基上，于26℃下培养，至长满全管后，再接入培养皿中，在温度为26℃，湿度为90％的条件下培养。6天后，再接入培养瓶中培养，具体过程同实施例1。菌种培养完成后，进行米糠接种。米糠按米糠∶水＝70∶30(W∶W)的比例加水后，搅拌均匀，然后装入带盖不锈钢托盘中(40×60×5cm)中，将托盘依次摆放于不锈钢培养架上，放入蒸汽房中，于100℃下灭菌6h。灭菌结束后，待常温后，将培养架推入培养室(预先甲醛熏蒸)去除托盘盖，于无菌条件下接种，接种量5％(即为菌种∶米糠＝5∶95(W∶W)。接种后的米糠直接于培养室中培养。培养条件：避光，温度26℃，相对湿度90％，每隔2天通风一次。培养期为15d。发酵结束后，取出于90℃下干燥成发酵米糠原品。

实施例3

发酵米糠原品于100℃下干燥2h后进行一级剪切粉碎，将米糠粒度达到50目以下，然后进行二次锤击，使米糠粒度达到100目以下，然后进行三级气流粉碎，使米糠粒度达到200目以下。最后进行真空包装，生成发酵米糠素产品。

实施例4

发酵米糠原品加入2倍(重量比)温度为70℃的温水，润浸1h，送入胶体磨进行初级均质，100目筛过滤滤去不溶残渣，然后在10MPa压力下进行高压均质。最后喷雾干燥。喷雾时，进口温度为200℃，出口温度为80℃。进行真空包装即得发酵米糠粉产品。

实施例5

发酵米糠原品加入5倍(重量比)温度为40℃的温水，润浸1h，送入胶体磨中进行初级均质，100目筛过滤滤去不溶残渣，然后在20MPa压力下进行高压均质，最后进行喷雾干燥。喷雾条件同实施例4，然后进行真空包装即得发酵米糠粉产品。

实施例6

将实施例4所生产的发酵米糠粉中加入其重量40％的大豆蛋白和10％的白砂糖，充分搅拌，混合均匀，然后真空包装成冲剂，形成米糠豆奶粉产品。

实施例7

将实施例4所生产的发酵米糠粉中加入其重量100％的大豆蛋白和20％的白砂糖，充分搅拌，混合均匀，然后真空包装成冲剂，形成米糠豆奶粉产品。

实施例8

BALB/c小鼠(体重25±2g)40只禁食12h后，尾静脉注射四氧嘧啶，剂量为70mg。48h后再禁食12h，眼眶取血，测血糖值。血糖值为11mmol/L以上的小鼠为实验性糖尿病模型。取糖尿病成模小鼠28只，随机分为四组，分别为对照组(添加正常饲料)、实验1组(正常饲料+5％发酵米糠)、实验2组(正常饲料+10％发酵米糠)、实验3组(正常饲料+15％米糠)，另以8只正常小鼠为正常组。连续饲喂20天后，测定空腹血糖和胰岛素值。实验结果(见表1)表明与正常饲料和米糠相比，添加发酵米糠后，小鼠血糖浓度均有显著下降，胰岛素水平均有上升，并呈剂量依赖效应。其中添加10％发酵米糠后，血糖浓度从15.67mmol/L降为9.28mmol/L，下降率达56％。胰岛素水平从13.47mIu/L恢复到18.42mIu/L。从中可以看出，服用发酵米糠可以明显恢复小鼠胰岛细胞功能，降低血糖水平。其中发酵米糠中含有的大量水溶性多糖可能对此降糖效果做出解释。

实施例9

BALB/c小鼠40只(体重30±2g)随机分为4组，分别为正常对照组、免疫低下组、实验1组、实验2组。免疫低下组和实验2组，腹腔注射浓度为3mg/ml的环磷酰胺，注射量为0.2ml/d。正常组和实验1组以生理盐水代替环磷酰胺。实验1组和实验2组给予发酵米糠粉水提物，口服剂量为0.5ml。实验期3周。3周后处死，进行刚果红吞噬活性、免疫器官重量、脾淋巴细胞增殖能力的测定。检测结果说明发酵米糠水提物能显著提高正常小鼠和免疫低下小鼠的免疫功能，其吞噬指数、脾指数、胸腺指数及脾淋巴细胞增殖能力均呈显著性差异或极显著性差异(检测结果如表2)。

表1发酵米糠对四氧嘧啶糠尿病小鼠血糖浓度和胰鸟素水平的影响

  组别  N  (只)    血糖值    (mmol/L)  降低率  (％) 胰鸟素值 (mIu/L)  提高率  (％)  正常组  8  5.23±1.25  27.28±4.12  对照组  8  15.67±2.64^a  13.47±3.28^d  实验1组  8  13.45±3.27^b  14.17  16.75±4.16^c    24.35  实验2组  8  10.04±2.16^c  35.93  18.16±1.01^c    34.82  实验3组  8  9.28±2.34^c  40.78  18.42±3.08^c    36.75

a：与正常组相比，P∠0.05；b与对照组相比P∠0.05；c：与对照组相比P∠0.01；

d：与正常组相比，P∠0.01

表2发酵米糠水提物对小鼠吞噬能力、免疫器官的影响(X±s，n＝7)

  组别  吞噬指数  (n＝7)  脾指数  (mg/g，n＝7)  胸腺指数  (mg/g，n＝7)  脾细胞增殖能力  (MTT法，n＝3)  正常对照组  0.067±0.018  5.31±0.92  2.42±0.27  0.314±0.127  免疫低下组  0.027±0.009  4.72±0.64  1.24±0.12  0.217±0.043  实验1组  1.014±0.037^a  6.81±1.1^a  2.63±0.24^a  0.513±0.21^d  实验2组  0.852±0.027^b  5.53±0.72^c  2.01±0.26^b  0.428±0.234^b

a：与正常对照组相比，P∠0.05；b与免疫低下组相比P∠0.01；c：与免疫低下组相比P∠0.05；d：与正常对照组相比，P∠0.01。