一种牛蒡根发酵物、含其的产品及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种牛蒡根发酵物、含其的产品及其制备方法和应用 (Burdock root fermented product, product containing burdock root fermented product, and preparation method and application of burdock root fermented product ) 是由 王冬冬 李萌 王昌涛 赵丹 张佳婵 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种牛蒡根发酵物、含其的产品及其制备方法和应用。牛蒡根发酵物的制备方法为方法Ⅰ或方法Ⅱ,方法Ⅰ包括如下步骤：将保藏编号为CGMCC No.3.15191的猴头菌(Hericium erinaceus)接种到发酵底物中,经固态发酵7-14天,灭菌,制得牛蒡根发酵物粗品；其中,发酵底物包括牛蒡根；方法Ⅱ包括如下步骤：将方法Ⅰ制得的牛蒡根发酵物粗品进行水浸提,制得牛蒡根发酵水提物。本发明采用固态发酵的方式,操作简单,能耗较小,可以节约成本；制得的产品既可作发酵型牛蒡根茶应用于保健食品领域,又可以作为天然植物原料用于制备皮肤外用剂,具有良好的抗氧化和抗炎效果。(The invention discloses a burdock root fermented product, a product containing the burdock root fermented product, a preparation method and application of the burdock root fermented product. The preparation method of the burdock root fermented product is a method I or a method II, and the method I comprises the following steps: inoculating Hericium erinaceus (Hericium erinaceus) with the preservation number of CGMCC No.3.15191 into a fermentation substrate, performing solid state fermentation for 7-14 days, and sterilizing to obtain a crude product of the burdock root fermentation product; wherein the fermentation substrate comprises radix Arctii; the method II comprises the following steps: and (3) carrying out water extraction on the burdock root fermented crude product prepared by the method I to prepare the burdock root fermented water extract. The invention adopts a solid state fermentation mode, has simple operation and less energy consumption, and can save cost; the prepared product can be used as fermented burdock root tea to be applied to the field of health-care food, can also be used as a natural plant raw material to be used for preparing skin external preparations, and has good antioxidant and anti-inflammatory effects.)
技术领域
本发明属于发酵技术领域，尤其涉及一种牛蒡根发酵物、含其的产品及其制备方法和应用。
背景技术
牛蒡根(Arctium lappa L.)又名白肌人参，属菊科牛蒡根属2年生草本植物，牛蒡根中含有菊糖、蛋白质、纤维素、维生素以及多种矿物质，具有很高的营养价值和保健功效，逐渐成为一种新型的保健食品原料，并且牛蒡根中含有黄酮类、挥发油类、生物碱类、牛蒡根酸等多种活性成分使其具有多种生物活性，其主要功能如下：1)抗氧化：牛蒡根的乙醇提取物具有较强的清除DPPH自由基和H2O2的能力；2)抗炎：牛蒡根提取物对角叉菜胶足肿胀有明显的抑制作用，牛蒡根中分离出来的木脂素类化合物能够抑制RAW264.7细胞中由LPS引起的NO产物，说明其具有一定的抗炎作用；3)抗肿瘤：牛蒡根苷元能够抑制癌细胞增殖，诱导癌细胞凋亡；4)治疗糖尿病；5)降血糖降血脂；6)抑菌抗菌的作用。
牛蒡根类的初级产品主要有牛蒡根茶、牛蒡根片、牛蒡根罐头等，发酵制品主要有发酵饮料、茶、酸奶、啤酒、醋类等。目前，采用液态发酵牛蒡根、复配牛蒡根茶包的方法已经应用到保健食品领域，在化妆品领域的研究进展相对较少。但目前牛蒡根发酵产品的发酵周期较长，发酵步骤繁琐，造成发酵过程中能耗较大，产品成本较高，且用途单一，尚未发现既可用于保健食品领域，又可用于化妆品领域的牛蒡根发酵物。
因此，本领域亟需研发一种发酵周期短，工艺简单的牛蒡根发酵物的制备方法，且采用该方法制得的牛蒡根发酵物具备应用广泛，制备成本低，有效活性成分含量高等优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中牛蒡根发酵产品用途单一，发酵步骤繁琐，操作困难，发酵时间长，能耗大，造成资源浪费等缺陷，而提供一种牛蒡根发酵物、含其的产品及其制备方法和应用。本发明采用固态发酵的方式，以牛蒡根为发酵底物，接入猴头菌进行发酵，其发酵过程中步骤简便，操作简单，能耗较小，可以节约成本；制得的产品既可作发酵型牛蒡根茶应用于保健食品领域，又可以作为天然植物原料用于制备皮肤外用剂，具有良好的抗氧化和抗炎功效。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种牛蒡根发酵物的制备方法，其为方法Ⅰ或方法Ⅱ：
所述方法Ⅰ包括如下步骤：将保藏编号为CGMCC No.3.15191的猴头菌(Hericiumerinaceus)接种到发酵底物中，经固态发酵7-14天，灭菌，制得牛蒡根发酵物粗品；其中，所述发酵底物包括牛蒡根；
所述方法Ⅱ包括如下步骤：将所述方法Ⅰ制得的所述牛蒡根发酵物粗品进行水浸提，制得牛蒡根发酵水提物。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述猴头菌可为购自中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC No.3.15191的猴头菌(Hericium erinaceus)。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述猴头菌的接种量可为本领域常规，较佳地为2.5×103-2.5×108CFU/g，即单位质量的所述发酵底物中所述猴头菌的接种量，较佳地为2.5×105-2.5×108CFU/g。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述猴头菌可按照本领域常规以猴头菌菌液的形式添加，所述猴头菌菌液中所述猴头菌的浓度可为104-109CFU/mL，较佳地为106-107CFU/mL。
其中，所述猴头菌菌液的制备方法可为本领域常规，具体包括如下步骤：所述猴头菌接种于PDA液体培养基中，经发酵，即可。
所述猴头菌菌液的制备过程中，所述发酵可按照本领域常规在摇床上进行，所述摇床的转速可为本领域常规，较佳地为100-300rpm，更佳地为150-200rpm，例如180rpm。
所述猴头菌菌液的制备过程中，所述发酵的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为36-72h，更佳地为40-50h，例如48h。
所述猴头菌菌液的制备过程中，所述发酵的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为20-32℃，更佳地为27-30℃，例如28℃。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述发酵底物中还可进一步包括水。其中，所述水较佳地为去离子水。所述牛蒡根与所述水的质量比可为本领域常规，较佳地为(1-8)：1，更佳地为(3-5)：1，例如4：1。
一较佳实施方案中，所述发酵底物由如下重量份数的各组分组成：1-8份所述牛蒡根和1份所述水。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述发酵底物在使用前还可进一步包括灭菌的操作。
其中，所述灭菌的条件和方法可为本领域常规，一般可为高压蒸汽灭菌法。
其中，所述灭菌的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为105-125℃，更佳地为118-123℃，例如121℃。
其中，所述灭菌的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为30-60min，更佳地为40min。
其中，所述灭菌的压力可为本领域该类操作常规的压力，较佳地为0.1-0.15Mpa，更佳地为0.1-0.13MPa。
其中，按照本领域常规，所述灭菌后还可进一步包括降温的操作，一般可为降至室温。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述固态发酵可按照本领域常规在保温箱中进行。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述固态发酵的时间较佳地为12-14天。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述固态发酵的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为25-35℃，更佳地为28℃。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述固态发酵的湿度一般可为50％-95％，较佳地为50％-80％。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述灭菌的条件和方法可为本领域常规，一般可为高压蒸汽灭菌法。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述灭菌的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为105-125℃，更佳地为121℃。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述灭菌的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为30-60min，更佳地为40min。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述灭菌的压力可为本领域该类操作常规的压力，较佳地为0.1-0.15MPa，更佳地为0.1-0.13MPa，例如0.12MPa。
一些实施例的所述方法Ⅰ中，所述灭菌的操作后，还可进一步包括干燥和/或粉碎的操作。
其中，所述干燥的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般可在烘箱中进行。
其中，所述干燥的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为40-80℃，更佳地为60-80℃。
其中，所述干燥的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为10-20h，更佳地为12-20h。
一些实施例的所述方法Ⅱ的所述水浸提过程中，所述牛蒡根发酵物粗品的干物料含量与水的质量比可为本领域常规，较佳地为1：(200-1000)，更佳地为1：(500-1000)。按照本领域常规，所述牛蒡根发酵物粗品的干物料含量指所述牛蒡根发酵物粗品经烘干后剩余物料的质量。
一些实施例的所述方法Ⅱ中，所述水浸提的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为60-98℃。
一些实施例的所述方法Ⅱ中，所述水浸提的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为1-4h，更佳地为2-4h。
一些实施例的所述方法Ⅱ中，所述水浸提可按照本领域常规在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速可为200-800r/min，较佳地为600r/min。
一些实施例的所述方法Ⅱ中，所述水浸提的操作后还可进一步包括降温、过滤、脱色和与防腐剂混合中任意一种或多种的操作。
其中，所述降温一般可为降至室温。
其中，所述脱色的条件和方法可为本领域常规，一般可包括如下步骤：采用脱色剂进行吸附，除所述脱色剂，即可。
所述脱色过程中，所述脱色剂可为本领域常规使用的脱色剂，一般可包括活性炭、膨润土和硅藻土中的一种或多种，较佳地为活性炭。
所述脱色过程中，所述脱色剂与所述水浸提后制得物料的质量体积比可为本领域常规，较佳地为5-20g/L，更佳地为8-12g/L，例如10g/L。
所述脱色过程中，所述吸附在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为350-450r/min，更佳地为400r/min。
所述脱色过程中，所述吸附的时间可为本领域该类操作常规的时间，一般可达到吸附平衡即可，较佳地为40～80min，更佳地为55～65min，例如60min。
所述脱色过程中，除所述脱色剂的条件和方法可为本领域常规，一般可包括抽滤，较佳地包括第一次抽滤和二次抽滤；其中，所述第一次抽滤的滤纸孔径为7-12μm，所述二次抽滤的滤纸孔径为0.22-0.45μm。
其中，与所述防腐剂混合的过程中，所述混合的温度可为本领域该类操作常规的温度，较佳地为50-70℃，更佳地为55-65℃。
其中，所述防腐剂可为本领域常规使用的防腐剂，一般可包括对羟基苯乙酮和/或1,2-己二醇。当所述防腐剂包括对羟基苯乙酮和1,2-己二醇时，所述对羟基苯乙酮占所述灭菌后制得物料的质量百分数可为0.1％-0.5％，所述1,2-己二醇占所述灭菌后制得物料的质量百分数可为0.5％-2％；较佳地，所述对羟基苯乙酮占所述灭菌后制得物料的质量百分数为0.2％，所述1,2-己二醇占所述灭菌后制得物料的质量百分数为1％。
本发明还提供一种牛蒡根发酵物，其由如上所述的牛蒡根发酵物的制备方法制得。
所述牛蒡根发酵物包括所述方法Ⅰ制得的所述牛蒡根发酵物粗品和/或所述方法Ⅱ制得的所述牛蒡根发酵水提物。
本发明还提供一种如上所述的牛蒡根发酵物作为产品、产品添加剂或产品基底在制备皮肤外用剂中的应用，或作为产品或产品添加剂在制备食品中的应用。
一些实施例中，所述食品包括但不限于发酵型茶。
一些实施例中，所述牛蒡根发酵物可作为所述皮肤外用剂中的抗氧化活性成分。
其中，所述抗氧化活性成分可为具有DPPH自由基清除作用的抗氧化活性成分。
本发明还提供一种发酵型茶，其包括如上所述的牛蒡根发酵物。
一些实施例中，所述发酵型茶包括所述方法Ⅰ制得的所述牛蒡根发酵物粗品。
本发明还提供一种皮肤外用剂，其包括如上所述的牛蒡根发酵物。
一些实施例中，所述皮肤外用剂中包括所述方法Ⅱ制得的所述牛蒡根发酵水提物。
一些实施例中，所述牛蒡根发酵物占所述皮肤外用剂的质量百分比可为5％-100％，较佳地为40％-60％。
一些实施例中，所述皮肤外用剂可按照本领域常规包括但不限于面膜、精华或爽肤水。
按照本领域常规，所述室温一般指15～40℃。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的一种固态发酵牛蒡根的制备方法，一方面可以拓展牛蒡根在不同领域的应用，另一方面采用固态发酵工程技术对牛蒡根进行深加工，更好的发挥牛蒡根的营养价值以及生物活性，减少资源的浪费，且制备方法简便，操作简单，能耗低，对环境污染小；制得的牛蒡根发酵物粗品和牛蒡根发酵水提物既可以用作保健茶，具有理想的风味和口感；其也可以作为皮肤外用剂、皮肤外用剂添加剂或基底，具有优异的抗氧化功效和抗炎功效。
附图说明
本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本公开的优选实施例和解释本公开的原理和优点。其中：
图1为实施例1步骤1中固态发酵后制得物料的实物图；
图2为实施例1步骤2中烘干后制得物料的实物图；
图3为实施例1制得的发酵型牛蒡根茶水的实物图；
图4为对比例1制得牛蒡根茶水的实物图；
图5为对比例2制得的发酵型牛蒡根茶水的实物图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
在下文中将结合附图对本公开的示范性实施例进行描述。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中的猴头菌(Hericium erinaceus)购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.3.15191。
下述实施例中猴头菌菌液的制备方法包括如下步骤：
(1)菌种的活化：将猴头菌接种PDA固体培养基中进行划线活化，于28℃培养箱中培养36h，获得活化菌种；
(2)菌种的扩大培养：将步骤(1)获得的活化菌种接种至300mL的PDA液体培养基中，在28℃、180rpm的摇床中培养48h，得到猴头菌菌液，浓度为106CFU/mL。
实施例1
(1)将市售的干燥的牛蒡根片用去离子水清洗干净，沥干水分，称取100g沥干后的牛蒡根片置于固态发酵袋中，向固态发酵袋中加入去离子水25g封袋，在121℃、0.1-0.0.15Mpa条件下高压蒸汽灭菌处理，灭菌时间为40min；灭菌结束后静置至室温，每个固态发酵袋中接入浓度为106CFU/mL的猴头菌菌液25mL；将接菌后的固态发酵袋放入温度为28℃、湿度80％的恒温恒湿箱中，静置，固态发酵14天，固态发酵后状态如图1所示；
(2)将步骤1制得的固态发酵后的物料在121℃、0.12Mpa条件下高压蒸汽灭菌处理，灭菌时间为40min；灭菌结束后静置至室温，从固态发酵袋中取出，在烘箱中进行烘干处理，烘箱温度为60℃，烘干所用时间为12h，烘干后物料如图2所示；将烘干后的物料进行粉碎，制得牛蒡根发酵物粗品，即牛蒡根发酵物；
称取牛蒡根发酵物粗品3g于茶包中，用75-90℃热水冲泡茶包10-15min，即得发酵型牛蒡根茶水，见图3。
实施例2
(1)将市售的干燥的牛蒡根片用去离子水清洗干净，沥干水分，称取100g沥干后的牛蒡根片置于固态发酵袋中，向固态发酵袋中加入去离子水25g封袋，在121℃、0.1-0.0.15Mpa条件下高压蒸汽灭菌处理，灭菌时间为40min；灭菌结束后静置至室温，每个固态发酵袋中接入浓度为106CFU/mL的猴头菌菌液25mL；将接菌后的固态发酵袋放入温度为28℃、湿度80％的恒温恒湿箱中，静置，固态发酵14天；
(2)将步骤1制得的固态发酵后的物料在121℃、0.12Mpa条件下高压蒸汽灭菌处理，灭菌时间为40min；灭菌结束后静置至室温，从固态发酵袋中取出，在烘箱中进行烘干处理，烘箱温度为60℃，烘干所用时间为12h；将烘干后的物料进行粉碎，制得牛蒡根发酵物粗品；
(3)取步骤2制得的牛蒡根发酵物粗品0.5g于400mL去离子水中，加热搅拌，水浸提2h，水浴锅加热温度为95℃，搅拌转速为600r/min，搅拌结束后静置至室温，经过滤、活性炭脱色，活性炭的添加量为10g，脱色的温度为30℃，脱色的时间为60min，脱色后首先经过7-12μm的定性滤纸抽滤，然后将第一次抽滤得到的滤液经过0.45μm的滤纸二次抽滤，去除活性炭，制得牛蒡根发酵水提物，即牛蒡根发酵物。
实施例3
与实施例2相比，区别仅在于步骤(3)中，去除活性炭后与对羟基苯乙酮和1,2-己二醇混合，对羟基苯乙酮占灭菌后制得物料的质量百分数为0.2％，1,2-己二醇占灭菌后制得物料的质量百分数为1％。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于不进行步骤1的操作，其他条件参数同实施例1，将制得产品称取3g于茶包中，用75-90℃热水冲泡茶包10-15min，制得牛蒡根茶水，见图4所示。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于步骤1中固态发酵时间为21天，其他条件参数同实施例1，将制得产品称取3g于茶包中，用75-90℃热水冲泡茶包10-15min，即得发酵型牛蒡根茶水。
冲泡后得到的发酵型牛蒡根茶水较浑浊，见图5所示。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于发酵菌种为购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.2.3888的酿酒酵母菌，其他条件参数同实施例1，制得发酵型牛蒡根茶水。
对发酵型牛蒡根茶水的风味、色泽都会有较大的影响，与实施例1相比，牛蒡茶的风味不愉悦，色泽差。
对比例4
与实施例2相比，区别仅在于不进行步骤1的操作，其他条件参数同实施例2，制得牛蒡根水提物。
对比例5
与实施例2相比，区别仅在于固态发酵时间为21天，其他条件参数同实施例2，制得牛蒡根发酵物。
对比例6
与实施例2相比，区别仅在于步骤1中固态发酵时间为3天，其他条件参数同实施例2，制得牛蒡根发酵物。
对比例7
与实施例2相比，区别仅在于步骤1中发酵菌种为购自中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CMGCC No.3.7413的猴头菌，其他条件参数同实施例2，制得牛蒡根发酵物。
对比例8
与实施例2相比，区别仅在于步骤1中发酵菌种为购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCC No.2.3888的酿酒酵母菌，其他条件参数同实施例2，制得牛蒡根发酵物。
效果实施例1
对上述实施例1和对比例1-3制得的牛蒡根茶水进行感官评价分析，评价标准见表1，具体包括如下步骤：感官评定小组由10名经过专业培训的学生组成。评定人员从茶包外观、茶汤色泽、香气、滋味等感官指标对茶包进行评分，取平均分作评分依据。
表1
评价结果见表2，结果表明实施例1制得的发酵型牛蒡根茶水的评分最高，其茶包外观、茶汤色泽、香气和滋味均强于对比例1～3制得的产品。
表2
编号
实施例1
对比例1
对比例2
对比例3
感官评分
91.6
84.3
81.2
76.8
效果实施例2DPPH自由基清除率的测试
DPPH是一种早期合成的有机自由基，常用来评估抗氧化物的供氢能力，它在有机溶剂中非常稳定，呈紫色，而且在517nm处有一个特征吸收峰，当遇到自由基清除剂时，DPPH的孤对电子被配对而使其退色，也就是在最大吸收波长处的吸光值变小。因此，可通过测定吸光值的变化来评价样品对DPPH自由基的清除效果。
分别测试实施例2和对比例4-8制得的产品的DPPH自由基清除能力，具体实验步骤为：
(1)取等体积(1mL)的待测液与2×10-4mol/L的DPPH溶液混匀(A1管)，待测液分别为实施例2和对比例4-8制得的产品；
(2)取等体积(1mL)的无水乙醇(待测物溶剂)与2×10-4mol/L的DPPH溶液混匀(A2管)；
(3)取等体积(1mL)的无水乙醇与待测液混匀(A3管)；
(4)避光反应30min后，在517nm下测A1管、A2管、A3管吸光度值；
清除率计算公式为：DPPH自由基清除率＝[(A2+A3)-A1]/A2×100％。
实施例2和对比例4-8制得的产品的DPPH自由基清除率结果见表3，结果表明实施例2制得的牛蒡根发酵物可以清除DPPH自由基，具有较强的抗氧化能力，且抗氧化能力显著强于对比例4-8制得的产品。
表3
编号
DPPH自由基清除率
实施例2
83.21％
对比例4
45.17％
对比例5
56.34％
对比例6
65.72％
对比例7
62.13％
对比例8
56.34％
效果实施例3总糖含量测定
采用北京索莱宝科技有限公司生产的货号为BC2715的总糖含量检测试剂盒分别测试实施例2和对比例4-8制得产品中总糖含量，结果见表4。
表4
编号
糖含量(mg/mL)
实施例2
0.52
对比例4
0.25
对比例5
0.38
对比例6
0.4
对比例7
0.43
对比例8
0.31
结果表明，实施例2制得的牛蒡根发酵物中总糖含量显著高于对比例4-8制得产品中总糖含量，具有更多的活性物质。
最后，还需要说明的是，在本发明中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管上面已经通过本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开所要求保护的范围内。
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