一种食药用菌发酵饮品的集成发酵的方法与流程

1.本发明属于食药用菌发酵技术领域，具体涉及一种食药用菌发酵产品的生产方法及其生产装置。


背景技术：

2.猴头菌、灵芝、桑黄、竹黄、香菇、牛樟芝、姬松茸、蛹虫草、灰树花、牛肝菌、羊肚菌等食药用菌有着很好的营养价值及保健、治疗功能，而将食药用菌通过生物发酵或酶解将其功能成分进一步小分子化，会更好的促进人体的吸收和利用。当前食药用菌发酵深加工产品大都是采用食药用菌的子实体为原料，经粉碎加工后再添加其他的原辅料进行发酵（参见zl201711351180 .8 、zl202011123500.6、zl202010005830.9），鉴于食药用菌子实体培育周期长、产量低，而经深层发酵培养菌丝体的功能成分并不低于子实体，所以也出现了用经烘干、粉碎的菌丝体来替代子实体来进行后续发酵的应用。
3.然而现在食药用真菌发酵存在以下问题：生产方法都存在生产路线及工序时间长、中间环节及污染因素多的问题，子实体培养周期长、产量低，且培养子实体不乏采用工农业下脚料来做为培养基质的情况，而子实体对重金属存在较强的富集作用，严重影响产品质量与使用安全；并且受限于子实体的产量及当前工艺方法下液体培养菌丝的浓度及产量都较低的状况，生产的复杂程度及生产成本都较高。从而限制了有更高营养及功能的食药用菌发酵产品的应用普及。并且在复杂的流程环节中食药用菌的主体有效成分也会被破坏流失，从而影响产品品质。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种发酵效率高、产能高、功能成分损失小及生产过程污染因素小的食药用菌发酵饮品的集成发酵的方法.本发明采用如下技术方案：一种食药用菌发酵饮品的集成发酵的方法，其包括如下步骤：（1）将食药用菌菌株接种到液体pda培养基中，在28℃
‑
35℃，150
‑
170r/min摇瓶培养达到6
‑
10d或者直径为5
‑
8mm的菌丝球为15
‑
25个/100ml，得到摇瓶种子液；（2）将摇瓶种子液加入到装有培养基a的集成发酵装置中副发酵罐中培养，培养8
‑
10d，得到栽培种子液；（3）将副发酵罐中的栽培种子液加入到装有培养基a的集成发酵装置中主发酵罐中，培养3
‑
5d，达到对数生长期；对副发酵罐进行清洗灭菌；（4）在对数生产期后的1
‑
3天，将主发酵罐中的发酵液，经过洁净泵和输送管道打入集成发酵装置中旋流器，从旋流器出来的清液回流至主发酵罐，富含菌丝的浓液进入副发酵罐；（5）主发酵罐加入无菌培养基a并补充种子液继续进行菌丝培养；副发酵罐加入培养基b并灭菌后接入功能菌j2；
（6）当主发酵罐中直径为5
‑
10mm的菌丝球为25
‑
55个/100ml时，终止发酵；（7）在主发酵设备中加入培养基b并进行高温灭菌同时将菌丝灭活；（8）将副发酵罐中的发酵液通过洁净泵及输送管路打入主发酵罐中，继续进行发酵；（9）发酵液做过滤处理，加入相应辅料c进行调配，再进行瞬间高温灭菌后罐装得到食药用菌发酵饮品。
5.进一步的，所述食药用菌为猴头菌、灵芝、桑黄、竹黄、香菇、牛樟芝、姬松茸、蛹虫草、灰树花、牛肝菌、羊肚菌等中的一种以上；所述功能菌j2为乳酸菌、醋酸菌、酵母菌、双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌的一种以上。
6.进一步的，所述培养基a包括白砂糖 1.5
‑
3.2 % w/v、玉米粉1.6
‑
3% w/v 、酵母膏0.3
‑
1% w/v 、蛋白胨0
‑
0.03% w/v 、mgso
4 0.01
‰ꢀ
w/v、kh2po
4 0.1
‑
0.15
‰ꢀ
w/v、cmc
‑
na 0
‑
0.15% w/v、维生素b
2 0
‑
0.1
‰
以及余量的水，ph为5.6
‑
7.0。
7.进一步的，所述培养基b包括谷物粉5 %w/v 或者植物鲜汁或浸出液35
‑
40 %v/v、蛋白粉或肽粉0
‑
10%w/v、糖0
‑
16%w/v、nacl 0
‑
0.4
‰
w/v、以及余量的水。
8.进一步的，所述谷物粉为豆粉、玉米粉、薏米粉、燕麦粉、青稞粉、山药粉、其他杂粮粉。
9.进一步的，所述植物鲜汁或浸出液为苹果汁、甘蔗汁、梨汁、刺梨汁、沙棘汁、桑葚汁、蓝莓汁、诺丽果汁、百合浸出液、葛根浸出液、其他国家药食同源目录内的植物浸出液。
10.进一步的，所述蛋白粉或肽粉为大豆蛋白粉或肽粉、玉米蛋白粉或肽粉、药食同源植物蛋白粉或肽粉、鱼蛋白粉或肽粉。
11.本发明的有益效果在于：本发明生产过程全部在相对封闭的集成发酵装置中完成，主副发酵罐都是既作为培养食药用菌的菌丝体深层耗氧发酵罐，又作为以成熟菌丝体为主要底物，并由功能菌参与生产发酵饮品的厌氧或兼氧发酵罐。发酵体系相对封闭，有效避免杂菌的引入和功能性产成分的损失，使得产品性质更加方便控制，批间差小，重复性强；采用专有主副双发酵装置协同配置，在食药用菌体对数生长期后期开创性的从主发酵罐抽离部分菌丝到副发酵罐，会打破菌丝代谢产物积累而形成的菌丝生长抑制因素。主发酵罐再补加培养基及少量菌种，回流到主发酵罐的清液中所含的部分经旋流器破碎的对数生长期的菌丝以及补加的少量菌种，会产生菌龄的轮动效应，新的发酵体系会大大缩短生长迟缓期，较常规提前2
‑
3天进入对数生长期，且延长对数生长期的时间，并得到更大的菌体生物量，加之之前抽离的菌丝体，可实现在单位时间，单位设备中两倍以上于常规工艺的菌丝体的生物量，同时也实现了对培养基的充分利用，降低了能耗。
12.本发明中所用培养基均所用原料均是食用级原料，有效避免了传统方法使用工农业下脚料来做为培养基质所带来的重金属污染的问题，保障了产品的质量和食品安全；利用抽离出的菌丝在副发酵罐中进行功能菌的扩培，实现了重叠时间内的两种发酵的并行推进，为主发酵罐进入二段发酵之后的菌种适应与后续生长提供了条件，大大提高了二段发酵的效率。
附图说明
13.图1是本发明装置的结构示意图。
14.其中，1主发酵罐、2副发酵罐、3放液管、4第一放液支管、5旋流器、6清液管、7第一进液管、8浓液管、9排液管、10第二排液支管、11第一回液支管、12回液管、13洁净泵、14第二回液支管、15支路连通管、16种子罐、17第一培养基罐、18第二培养基罐、19蒸汽发生器、20功能菌罐、21第二进液管、22第二放液支管、23产品罐、24第三放液支管、25第一废液罐、26第一排液支管、27第二废液罐。
具体实施方式
15.下面将结合本技术实施例和附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
16.实施例1结合图1所示，一种食药用菌发酵饮品的集成发酵的装置，其包括主发酵罐1和副发酵罐2，主发酵罐1与副发酵罐2的体积比为3∶1。主发酵罐1的放液管3通过第一放液支管4连接旋流器5入口，所述旋流器5通过清液管6连接第一进液管7后与主发酵罐1连通、所述旋流器5通过浓液管8连通副发酵罐2，所述副发酵罐2的排液管9依次连接第二排液支管10和第一进液管7后与主发酵罐1连通，所述第一进液管7连通第一回液支管11并经回液管12与副发酵罐2连通，所述第一放液支管4、第二排液支管10上设置有洁净泵13。发酵过程中，副发酵罐可以作为扩大培养装置对种子液进行扩培，通过第二排液支管和第一进液管进入主发酵罐中进行大规模发酵，主发酵罐发酵得到的发酵液可经旋流器进行分离，富含菌丝体的浓液进入副发酵罐中进行第二段的功能菌的扩培发酵，而含有少量菌体的清液回到主发酵罐中继续进行食药用菌丝体深层发酵以打破主发酵罐中的发酵抑制，更大规模的获得菌丝体。副发酵罐中的富含功能菌的发酵液经过第二排液支管再次注入主发酵罐中，主发酵罐开始继续进行二段功能菌发酵以分解食药用菌丝体获得分解产物，最终制备食药用菌发酵饮品。
17.所述回液管12连通第二回液支管14，第二回液支管14通过支路连通管15分别连通种子罐16、第一培养基罐17、第二培养基罐18、蒸汽发生器19以及功能菌罐20，所述种子罐16和第一培养基罐17通过第二进液管21与主发酵罐1连通。种子罐、第一培养基罐、第二培养基罐、蒸汽发生器以及功能菌罐通过支路连通管相互并联，通过第二回流管进入副发酵罐或主发酵罐。
18.所述第二回液支管14上设置有洁净泵13。所述第二进液管21上设置有洁净泵13。
19.所述放液管3通过第二放液支管22连通产品罐23。产品罐收集最终获得的食药用菌发酵饮品原料产品。
20.所述放液管3通过第三放液支管24连通第一废液罐25。所述排液管9通过第一排液支管26连通第二废液罐27。第一废液罐和第二废液罐分别收集主发酵罐和副发酵罐中的废液，特别是蒸汽灭菌过程中产生的废水等。
21.实施例2一种食药用菌发酵饮品的集成发酵的方法，其包括如下步骤：（1）用接种铲从活化的虫草菌菌株斜面切取一块约1.0cm2大小的菌块接入装有 50 ml pda培养基的250 ml大小的锥形瓶中，在28℃
‑
35℃，150
‑
170r/min摇瓶培养达到6
‑
10d或者直径为5
‑
8mm的菌丝球为15
‑
25个/100ml，得到摇瓶种子液。
22.液体pda培养基：马铃薯浸出液20%（v/v），葡萄糖2%(w/v)，余量的水。
23.（2）将摇瓶种子液按照体积比1：10加入到装有培养基a的副发酵罐中培养，培养基a贮存在第二培养基罐中，使用时泵入副发酵罐中，培养8
‑
10d，得到栽培种子液。发酵条件为：28℃，搅拌速度为转速为110r/mim，通气比为1∶0.3。
24.培养基a：白砂糖3%（w/v），玉米粉3%（w/v），酵母膏0.5%（w/v），蛋白胨0.03%（w/v），mgso40.01
‰
（w/v），kh2po40.15
‰
（w/v），余量的水，ph7.0。
25.（3）将第二培养基罐中存储的培养基a泵入主发酵罐中，将副发酵罐中的栽培种子液有第二排液支管经第一进液管加入到主发酵罐中，培养3
‑
5d，达到对数生长期；蒸汽发生器产生蒸汽，对副发酵罐进行清洗灭菌，为接下来导入副发酵罐的浓液及其后续的发酵提供先行无菌环境，有效的避免出现污染。发酵条件为：28℃，搅拌速度为转速为110r/mim，通气比为1∶0.3。
26.（4）在对数生产期后的1
‑
3天，将主发酵罐中的发酵液，经过洁净泵和第一放液支管打入旋流器，从旋流器出来的清液经第一进液管回流至主发酵罐，富含菌丝的浓液经浓液罐进入副发酵罐。保持菌群处在对数生长期，可以保持菌体始终处在高速生长期。
27.（5）主发酵罐加入无菌培养基a并通过第二进液管将种子罐中的种子液补充至主发酵罐中继续进行菌丝培养，利用（4）中回流的清液中发酵液中遗留的部分老菌丝体与代谢产物，可以大大刺激后接入菌种的生长；发酵条件为：28℃，搅拌速度为转速为110r/mim，通气比为1∶0.3。副发酵罐加入第一培养基罐中存储的培养基b以及功能菌罐内存储的功能菌（保加利亚乳杆菌）；发酵条件为：37℃，搅拌速度为转速为40r/mim，厌氧发酵，为主发酵罐进后续入二段发酵之后的菌种适应与后续生长提供了条件，大大提高了二段发酵的效率，并且与主发酵罐中发酵同时进行，节省时间，缩短整个工艺周期。
28.培养基b：大豆粉5%（w/v），蔗糖3.5%（w/v），大豆蛋白粉或肽粉 10%（w/v）余量的水。
29.（6）当主发酵罐中直径为5
‑
10mm的菌丝球为25
‑
55个/100ml时，终止发酵。
30.（7）在主发酵罐中加入培养基b并进行高温灭菌同时将菌丝灭活，食药用菌发酵阶段结束。
31.（8）将副发酵罐中的发酵液通过洁净泵及第二排液支管和第一进液管打入主发酵罐中，继续进行发酵，（5）中副发酵罐中的功能菌的前期培养为主发酵罐进后续入二段发酵之后的菌种适应与后续生长提供了条件，大大提高了二段发酵的效率。发酵条件为：37℃，搅拌速度为转速为40r/mim，厌氧发酵。
32.（9）发酵液做过滤处理，再进行瞬间高温灭菌后罐装得到食药用菌发酵饮品。
33.实施例3步骤同实施例2，区别在于菌种以及培养基a和培养基b以及发酵条件的选择。
34.菌种：灵芝菌株（食药用菌）、酿酒酵母（功能菌）（均可在市场中直接购买）
培养基a：白砂糖1.5%（w/v），玉米粉2.5%（w/v），酵母膏1%（w/v），cmc
‑
na 0.15%（w/v），mgso40.01
‰
（w/v），kh2po40.1
‰
（w/v），ph 5.6。
35.培养基b：甘蔗汁35%（v/v），鱼蛋蛋白粉或肽粉白豆粉 5%（w/v），nacl 0.4
‰
（w/v）。
36.食药用菌发酵条件：发酵温度28℃，转速为170r/mim，通气量1∶0.75。
37.功能菌发酵条件：发酵温度26℃，转速为40r/mim，厌氧发酵。
38.实施例4步骤同实施例2，区别在于菌种以及培养基a和培养基b以及发酵条件的选择。
39.菌种：美味牛肝菌（食药用菌）、保加利亚乳杆菌（功能菌），上述菌种均可在市场中直接购买。
40.种子培养基为pda培养基：马铃薯浸出液20%（v/v），葡萄糖2%（w/v），余量的水。
41.培养基a：白砂糖 1.5 % w/v、玉米粉1.6% w/v 、酵母膏0.3% w/v 、mgso40.01
‰ꢀ
w/v、kh2po40.1
‰ꢀ
w/v、feso
4 0.06
‰
w/v、维生素b
2 0.1
‰
以及余量的水，ph 5.0。
42.培养基b：大豆粉5%（w/v），蔗糖3.5%（w/v），nacl 0.2
‰
，余量的水。
43.食药用菌发酵条件：发酵温度28℃，转速为150r/mim，通气量1∶0.8。
44.功能菌发酵条件：发酵温度37℃，转速为40r/mim，厌氧发酵。
45.实施例5步骤同实施例2，区别在于菌种以及培养基a和培养基b以及发酵条件的选择。
46.菌种：桑黄（食药用菌）、乳酸菌（功能菌），均可在市场中直接购买。
47.种子培养基为pda培养基：马铃薯浸出液20%（v/v），葡萄糖2%（w/v），水。
48.培养基a：麸皮3.2%（w/v），玉米粉5%（w/v），酵母粉0.3%（w/v），mgso40.01
‰
（w/v），kh2po40.1
‰
（w/v），维生素b
2 0.1
‰
，ph 6.5。
49.培养基b：沙棘汁20%（v/v），白砂糖16%（w/v）。
50.食药用菌发酵条件：发酵温度26℃，转速为150r/mim，通气量1∶0.75。
51.功能菌发酵条件：发酵温度36℃，转速为40r/mim，厌氧发酵。
52.实施例6步骤同实施例2，区别在于菌种以及培养基a和培养基b以及发酵条件的选择。
53.菌种：猴头菇（食药用菌）、干酪乳杆菌（功能菌）。均可在市场中直接购买。
54.种子培养基为pda培养基：马铃薯浸出液20%（v/v），葡萄糖2%（w/v），水。
55.培养基a：白砂糖3.2%（w/v），玉米粉1.6%（w/v），酵母粉0.3%（w/v），mgso40.01
‰
（w/v），kh2po40.1
‰
（w/v），维生素b
2 0.1
‰
，ph 5.6。
56.培养基b：苹果汁40%（v/v），白砂糖16%（w/v）。
57.食药用菌发酵条件：发酵温度28℃，转速为150r/mim，通气量1∶0.8。
58.功能菌发酵条件：发酵温度30℃，转速为40r/mim，厌氧发酵。
59.实施例7步骤同实施例2，区别在于功能菌种所述食药用菌为、竹黄、香菇、牛樟芝、姬松茸、灰树花、羊肚菌等中的一种以上；所述功能菌为、醋酸菌、双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌的一种以上。
60.所述培养基b中的谷物粉为豆粉、玉米粉、薏米粉、燕麦粉、青稞粉、山药粉、其他杂
粮粉；所述植物鲜汁或浸出液为苹果汁、甘蔗汁、梨汁、刺梨汁、沙棘汁、桑葚汁、蓝莓汁、诺丽果汁、人参浸出液、葛根浸出液、其他国家药食同源目录内的植物浸出液。
61.对比例1菌种：猴头菇、干酪乳杆菌。均可在市场中直接购买。
62.种子培养基为pda培养基：马铃薯浸出液20%（v/v），葡萄糖2%（w/v），水。
63.子实体培养基：杂木屑 77％（w/w），米糠或麦麸 20％（w/w），糖 1％（w/w），黄豆粉 1％（w/w），石膏粉 1％（w/w）。
64.培养基a：白砂糖16%（w/v），吐温
‑
80 0.1%（v/v），mnso4·
h2o 0.5
‰
（w/v）。
65.第一部分：猴头菇子实体的培养1）种子培养：用接种铲从活化的猴头菇菌种斜面切取一块约1.0cm2大小的菌块接入装有 50 ml培养基的250 ml大小的锥形瓶中，放置于温度为28℃、转速为150 r/min 的摇床中培养8d左右，至直径为5
‑
7mm的菌丝球为15
‑
25个/100ml。
66.2）将1）中菌丝球接种至子实体培养基中，放入培养箱中避光培养，培养条件为22
‑
25℃，培养35
‑
40d后或者菌丝长满菌袋后进行出菇培养。
67.3）温度保持在12
‑
18℃，湿度保持在85
‑
90%，给予一定的散射光照，培养8
‑
10d进行子实体采收。
68.第二部分：猴头菇饮料的制备4）将第一部分得到的猴头菇子实体清洗切片，与事先准备好的切块后的苹果按照1；4的质量比进行混合，加1倍质量的水，一起匀浆，过滤。
69.5）向上述匀浆中加入1.5倍体积的培养基a，混合均匀，用（naoh
‑
hcl）调节ph到5.8进行灭菌115℃，20min。
70.6）向5）培养基中加入干酪乳杆菌进行深层次发酵，发酵条件为30℃，转速为40r/min，培养4d。
71.7）将上述发酵产物使用200目的滤布进行过滤，然后进行巴氏消毒，分装，4℃储存。
72.对比例2菌种：猴头菇、干酪乳杆菌。均可在市场中直接购买。
73.种子培养基为pda培养基：马铃薯浸出液20%（v/v），葡萄糖2%（w/v），水。
74.培养基a：白砂糖3.2%（w/v），玉米粉1.6%（w/v），酵母粉0.3%（w/v），mgso40.01
‰
（w/v），kh2po40.1
‰
（w/v），维生素b
2 0.1
‰
，ph 5.6。
75.培养基b：苹果汁20%（v/v），白砂糖8%（w/v），吐温
‑
80 0.1%（v/v），mnso4·
h2o 0.5
‰
（w/v）。
76.1）种子培养：用接种铲从活化的猴头菇菌种斜面切取一块约1.0cm2大小的菌块接入装有 50 ml培养基的250 ml大小的锥形瓶中，放置于温度为28℃、转速为150 r/min 的摇床中培养8d左右，至直径为5
‑
7mm的菌丝球为15
‑
25个/100ml。
77.2）发酵培养，将种子按照1：10的比例加入到装有培养基a的5l锥形瓶中，28℃，转速为150r/mim的摇床中培养8d。
78.3）将菌丝过滤，放入烘干箱中45℃烘干12h以上，称重，直至重量不在发生变化。
79.4）将干燥过的菌丝打粉，加入培养基b中，比例为2.5g/100ml，用（naoh
‑
hcl）将ph
调至 5.8一并进行灭菌，灭菌条件为115℃，20min。
80.5）向4）培养基中加入干酪乳杆菌进行深层次发酵，发酵条件为30℃，转速为40r/min，培养4d。
81.6）将上述发酵产物使用200目的滤布进行过滤，然后进行巴氏消毒，分装，4℃储存。
82.效果例将实施例6和对比例1，2中产品进行品析，对比实施例与对比例发现：。
83.多糖的含量的测定方法为蒽酮
‑
硫酸测定法。
84.针对上述情况还需要将对比例2中所得到的成品进行静置，过滤的操作，才能得到与实施例6中所的得到的产品相近的性状。且在同一次生产周期中，实施例所生产的产品产量在对比例的两倍以上，利用本发明发酵大幅提高产量。
85.实施例6与对比例1所得到的产品性状接近，但生产周期大大缩短，且多糖含量明显高于对比例1，同时鉴于对比例1中所使用的是猴头菇子实体，而培育子实体所用的培养基成分含有工农业下脚料，成分复杂，且难以保持批次之间的稳定性与一致性，并且可能含有重金属，虽然可以将重金属含量控制在国家标准以内，但是由于生物富集作用，仍然存在食品安全风险。而本发明实施例中所用培养基均为食用级原材料，根本杜绝了重金属造成的食品安全风险。且可以有效地保证不同批次的一致性，更加适用于工业规模化持续生产。
86.本发集成式发酵方法，采用专有主副双发酵装置协同配置，在食药用菌体对数生长期后期开创性的从主发酵罐抽离部分菌丝到副发酵罐，会打破菌丝代谢产物积累而形成的菌丝生长抑制因素。主发酵罐再补加培养基及少量菌种，回流到主发酵罐的清液中所含的部分经旋流器破碎的对数生长期的菌丝以及补加的少量菌种，会产生菌龄的轮动效应，新的发酵体系会大大缩短生长迟缓期，较常规提前2
‑
3天进入对数生长期，且延长对数生长期的时间，并得到更大的菌体生物量，加之之前抽离的菌丝体，可实现在单位时间，单位设备中两倍以上于常规工艺的菌丝体的生物量。在第二段发酵中利用抽离出的菌丝在副发酵罐中进行功能菌的扩培，实现了重叠时间内的两种发酵的并行推进，为主发酵罐进入二段发酵之后的菌种适应与后续生长提供了条件，大大提高了二段发酵的效率。同时也实现了对原材料的充分利用。