基于深层发酵的羊肚菌功能性食品研究

羊肚菌是一种可食用药用、味道鲜美的珍稀野生真菌，含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿质元素等营养成分，具有降血脂、增强人体免疫力、防癌抗癌、抗疲劳、抗病毒、抗辐射、抑制肿瘤生长等诸多功效。随着液态深层发酵技术的快速发展，羊肚菌及其功能性食品的开发研究具有极为广阔的发展前景。本文重点对羊肚菌发酵罐深层发酵技术、羊肚菌胞内多糖的提取方法进行了深入研究，为羊肚菌和羊肚菌多糖大规模工业化生产提供一定的理论基础。对羊肚菌多糖的结构进行分析，为进一步研究羊肚菌多糖的生物活性及作用机理提供一定的理论依据，最后制备出一系列羊肚菌新型功能性食品。主要研究内容如下： 1．筛选粗柄羊肚菌926号作为液态发酵菌种，筛选S2培养基（麦麸为40g，玉米粉为20g，黄豆粉为10g，KH2PO4为1g，MgSO4为1g，水为1000mL，pH值自然。）作为适宜粗柄羊肚菌926号生长的低成本液态深层发酵培养基；利用多元线性回归正交组合设计进行优化，确定羊肚菌发酵罐深层发酵的最佳条件为：发酵温度28℃，搅拌速度100r/min，通气量1.5L/min，恒定pH值5.0，此时，羊肚菌胞内多糖得率为5.137%，菌丝生物量为15.62g/L，生产成本为0.487元/g。 2．利用响应面分析法进行优化，确定羊肚菌胞内多糖的最佳浸提条件为：浸提温度94.96℃，浸提时间146.91min，浸提比1:30.64g:mL，此时，羊肚菌胞内多糖得率为5.41491%；采用微波协同超声波辅助提取方法对羊肚菌菌丝体进行预处理，利用3因素7水平拟合均匀设计进行优化，确定羊肚菌胞内多糖的最优预处理方法为：微波辅助处理时间40s，超声波辅助处理时间35min，超声波功率250W，此时，羊肚菌胞内多糖得率为25.46%；采用Sevage法对羊肚菌胞内多糖进行脱蛋白处理，利用3因素3水平正交试验设计进行优化，确定羊肚菌胞内多糖的最优脱蛋白条件为：氯仿与正丁醇的体积比5:1，羊肚菌多糖溶液与Sevage试剂的体积比5:1，振荡时间30min，此时，蛋白质脱除率为79.31%，多糖损失率为11.57%。 3．利用大孔树脂AB-8柱层析、Sephadex G-100凝胶柱层析对羊肚菌多糖I、II进行分离纯化，得到羊肚菌纯多糖PN1和PN2；利用常压Sephadex G-100凝胶柱层析和高效液相色谱对羊肚菌多糖PN1和PN2的纯度进行鉴定，羊肚菌多糖PN1和PN2为均一组分，纯度较高。羊肚菌多糖PN1和PN2均为白色固体粉末，无臭无味，溶于水，不溶于乙醇、丙酮、正丁醇等有机溶剂；羊肚菌多糖PN1和PN2中均不含有蛋白质、核酸、色素和糖醛酸；羊肚菌多糖PN1和PN2都属于非淀粉类多糖。利用红外光谱确定羊肚菌多糖链中糖苷键及糖环构型，羊肚菌多糖PN1和PN2糖链中的主键均为a-糖苷键，且糖基的主要环化方式均为吡喃型糖环，不同的是，羊肚菌多糖PN2糖链中除了含有a-糖苷键外，还可能同时含有β-糖苷键，这可能是由于微波协同超声波辅助提取方法对羊肚菌多糖结构中糖苷键的形成产生了一定的影响；然后利用原子力显微镜对羊肚菌多糖高级结构进行分析，羊肚菌多糖PN1分子链呈分枝结构，且相互缠绕，多糖链间通过糖单元间不同的连接方式衍生出一些大大小小的环，另外，羊肚菌多糖链呈现多股紧密的螺旋结构；羊肚菌多糖PN2呈现少量的环状聚集体和大量的球状聚集体，说明微波协同超声波辅助提取方法可能会破坏羊肚菌多糖链间或链内氢键，导致部分环状聚集体降解，从而使羊肚菌多糖的微观结构发生变化。 4．利用3因素3水平正交试验设计进行优化，确定羊肚菌多糖口服液的最佳配方为：羊肚菌多糖提取液69.0%，菊花汁25.9%，蜂蜜5.2%；通过动物实验证实羊肚菌多糖口服液具有一定的缓解体力疲劳作用和辅助降血脂作用。筛选S3培养基（马铃薯为100g，蔗糖为30g，蛋白胨为1g，酵母膏为5g，KH2PO4为0.5g，MgSO4为0.5g，水为1000mL，pH值自然。）作为制备羊肚菌调味料的发酵培养基；利用响应面分析法进行优化，确定羊肚菌摇瓶发酵的最佳条件为：摇床频率96.54r/min，培养温度27.94℃，发酵周期6d，此时，羊肚菌调味料的综合风味为37.33；确定羊肚菌调味料的最佳配方为：羊肚菌菌丝球80%，花椒5%，小茴香3%，丁香2%，陈皮5%和桂皮5%。