專利名稱：利用微生物脫支制備香蕉抗性淀粉的方法
技術領域：
本發明涉及一種香蕉抗性淀粉的制備方法，特別是利用微生物脫支制備香蕉抗性 淀粉的方法，屬于生物技術領域。
背景技術：
淀粉從結構上分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉的聚合度一般在500 6000個 葡萄糖殘基，支鏈淀粉由A鏈、B鏈和C鏈構成，C鏈為主鏈，有一個還原末端，聚合度一般在 60個葡萄糖殘基以上，B鏈是C鏈上的支鏈，聚合度一般為45 55個葡萄糖殘基，A鏈是B 鏈上的支鏈，聚合度一般為14 18個葡萄糖殘基，支鏈淀粉脫支后是短鏈的直鏈淀粉。淀 粉從性質上分為三個類型一是快速消化淀粉(rapid digested starch) ；二是慢速消化淀 粉(slowly digested starch)；三是抗性淀粉(resistantstarch)，簡稱RS，抗性淀粉定義 為“不被健康個體小腸所吸收的淀粉及其降解產物的總稱”。抗性淀粉有多種生理功能，它能促進腸道有益菌叢的生長繁殖，是一種雙歧桿菌 增殖因子，可以增加糞便容量，對防止便秘、盲腸炎和痔瘡有重要作用。抗性淀粉在大腸中 發酵或部分發酵，產生揮發性短鏈脂肪酸，如丁酸，丙酸，乙酸等，降低大腸中的PH值，減少 結腸癌發病率，抑制致病菌的生長繁殖。抗性淀粉比膳食纖維更容易被大腸中的微生物發 酵，與其它膳食纖維相比，抗性淀粉發酵所產出的丁酸百分率是最高的，攝入抗性淀粉食 品，可降低飯后血糖的升高和促進胰島素的分泌，同時改善脂質構成。抗性淀粉由結晶區和 無定形區組成，結晶區主要由結晶的直鏈淀粉構成。抗性淀粉抗淀粉酶類消化的能力源于 直鏈淀粉晶體。直鏈淀粉在一定條件下直鏈淀粉分子相互接近，分子間通過氫鍵形成雙螺 旋，雙螺旋相互疊加形成直鏈淀粉晶體，使長鏈直鏈淀粉變成短鏈直鏈淀粉，短鏈直鏈淀粉 容易形成抗性淀粉。《瓊州學院學報》2009年第16卷第2期第55_60頁發表了《青香蕉抗性淀粉提取 條件優化》，其方法是通過酶添加量、水解時間、溫度等因素對果膠酶活性影響，確定提取青 香蕉淀粉的最適水解條件為料液比1 :2、溫度45°C、酶解時間50min，但其淀粉獲得率僅為 4. 67% ；國家知識產權局專利局公開的《天然香蕉抗性淀粉RS2的制備方法及應用》專利申 請(公告號CN101792783A)，其方法是香蕉熱燙、去皮、調配、接入黑曲霉和綠膿桿菌發酵 制備香蕉抗性淀粉，但卻沒有進行細胞破壁，上述兩種方法都是香蕉去皮，造成浪費和二次 污染，且抗性淀粉的獲得率及純度低。而對香蕉進行全果打漿，通過黑曲霉和枯草芽孢桿菌 代謝脫支酶，發酵培養后期使用青霉素進行細胞破壁的方法目前尚未見報道。
發明內容
本發明的目的是通過微生物發酵制備香蕉抗性淀粉，通過選育的枯草芽孢桿菌和 黑曲霉分別代謝α "淀粉酶、β "淀粉酶和脫支酶，把大分子直鏈淀粉酶解為小分子直鏈淀 粉，把支鏈淀粉脫去支鏈。本發明是通過以下方法制備完成
a.原料預處理將未成熟的青香蕉清洗干凈，在檸檬酸護色液里浸泡10-20分鐘，然后全果打漿， 過50-120目篩網分離粗纖維，獲香蕉漿；b.配制培養基培養基各組分的重量份配比為香蕉漿10-30，(MM)2SO4O. 5-1, NaH2PO41-2, MgSO4 · 7H20 0. 1-1，蒸餾水 80-90，將香蕉漿、(NH4)2S04、NaH2PO4, MgSO4 · 7H20混合，再加入蒸餾水進行定溶，裝入三 角瓶，微波消毒10-30秒形成培養基待用；c.斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種 后置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜 面培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；d.發酵培養與代謝脫支發酵培養各組分的重量份配比為培養基90-120，孢子懸液0. 15-0. 5，菌液懸液0. 15-0. 5，25u/mL 單位的青霉素 0. 000020-0. 000040,向培養基內分別加入孢子懸液和菌液懸液，然后置于搖床上，控制轉速為 90-180r/min,30°C _50°C發酵培養 10-30 小時；e.細胞破壁當發酵培養進行到16-36小時，再向培養基內加入青霉素，使細胞破壁，釋放出更 多的體內酶，再繼續發酵培養1-6小時；f.分離抗性淀粉采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度10000-14000r/ min,差速 30_50r/min ；g.微波干燥干燥溫度100_120°C，干燥時間50-120秒，得抗性淀粉。本發明改進了目前常用的抗性淀粉的制備方法，在發酵培養期間進行細胞破壁， 釋放出更多的體內酶，使抗性淀粉的獲得率顯著提高，達到原香蕉果的40%以上，同時抗性 淀粉的質量純度達到99. 8%。
具體實施例方式通過以下實施例對本發明做進一步詳細描述實施例一a.原料預處理選未成熟的青香蕉清洗后，在護色液檸檬酸浸泡10分鐘，全果打漿，過100目篩網 分離出粗纖維，獲香蕉漿；b.配制培養基取香蕉漿重量份30，(NH4) 2S04重量份0. 5，NaH2PO4重量份1，MgSO4 · 7H20重量份 0. 1混合，加入蒸餾水重量份80進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒30秒形成培養基待用；
c.斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種 后置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜 面培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；d.發酵培養分別取孢子懸液和菌液懸液重量份各0. 15加入上述培養基中，然后置于搖床上， 控制轉速為180r/min，30°C發酵培養10小時；e.細胞破壁發酵培養進行到10小時，向培養基內加入25u/mL單位的青霉素重量份0. 000025, 使細胞破壁，釋放出更多的體內酶，再繼續發酵培養4小時；f.分離抗性淀粉采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度14000r/min，差速 35r/min ；g.微波干燥干燥溫度120°C，干燥時間50秒，抗性淀粉獲得率為原香蕉果的43%。實施例二 a.原料預處理選未成熟的青香蕉清洗后，在護色液檸檬酸浸泡10分鐘，全果打漿，過80目篩網 分離出粗纖維，獲香蕉漿；b.配制培養基取香蕉漿重量份20，(NH4) 2S04重量份0. 5，NaH2PO4重量份1，MgSO4 · 7H20重量份 0. 1，加入蒸餾水重量份86進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒30秒形成培養基待用；c.斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種 后置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜 面培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；d.發酵培養分別取孢子懸液和菌液懸液重量份各0.2加入上述培養基中，然后置于搖床上， 控制轉速為180r/min，40°C發酵培養20小時；e.細胞破壁發酵培養進行到20小時，向培養基內加入25u/mL單位的青霉素重量份0. 000020,
使細胞破壁，釋放出更多的體內酶，再繼續發酵培養4小時；f.采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度13000r/min，差 速 30r/min ；g.微波干燥干燥溫度160°C，干燥時間60秒，抗性淀粉獲得率為原香蕉果的46%。實施例三a.原料預處理選未成熟的青香蕉清洗后，在護色液檸檬酸浸泡10分鐘，全果打漿，過110目篩網分離出粗纖維，獲香蕉漿；
b.配制培養基 取香蕉漿重量份20，(NH4) 2S04重量份0. 5，NaH2PO4重量份1，MgSO4 · 7H20重量份 0. 1，加入蒸餾水重量份85進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒30秒形成培養基待用；c.斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種 后置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜 面培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；d.發酵培養分別取孢子懸液和菌液懸液重量份各0.3加入上述培養基中，然后置于搖床上， 控制轉速為180r/min，38°C發酵培養30小時；e.細胞破壁發酵培養進行到30小時，向培養基內加入25u/mL單位的青霉素重量份0. 000040, 再繼續發酵培養6小時；f.采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度lOOOOr/min，差 速 20r/min ；g.微波干燥干燥溫度100°C，干燥時間90秒，抗性淀粉獲得率為原香蕉果的44%。實施例四a.原料預處理選未成熟的青香蕉清洗后，在護色液檸檬酸浸泡10分鐘，全果打漿，過600目篩網 分離出粗纖維，獲香蕉漿；b.配制培養基取香蕉漿重量份20，(NH4) 2S04重量份0. 5，NaH2PO4重量份1，MgSO4 · 7H20重量份 0. 1，加入蒸餾水重量份90進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒20秒形成培養基待用；c.斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種 后置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜 面培養基上的菌落，分別制成孢子和懸液菌液懸液；d.發酵培養分別取孢子懸液和菌液懸液重量份各0. 45加入上述培養基中，然后置于搖床上， 控制轉速為180r/min，48°C發酵培養35小時；e.細胞破壁發酵培養進行到35小時，向培養基內加入25u/mL單位的青霉素重量份0. 000030, 再繼續發酵培養5小時；f.采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度12000r/min，差 速 25r/min ；g.微波干燥干燥溫度80°C，干燥時間100秒，抗性淀粉獲得率為原香蕉果的42%。
權利要求
利用微生物脫支制備香蕉抗性淀粉的方法，其特征是通過以下方法制備完成1.a原料預處理將未成熟的青香蕉清洗干凈，在檸檬酸護色液里浸泡10 20分鐘，然后全果打漿，過50 120目篩網分離粗纖維，獲香蕉漿；1.b配制培養基培養基各組分的重量份配比為香蕉漿10 30，(NH4)2SO4O.5 1，NaH2PO41 2，MgSO4·7H2O 0.1 1，蒸餾水80 90，將香蕉漿、(NH4)2SO4、NaH2PO4、MgSO4·7H2O混合，再加入蒸餾水進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒10 30秒形成培養基待用；1.c斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種后置于培養箱里30℃培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜面培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；1.d發酵培養與代謝脫支發酵培養各組分的重量份配比為培養基90 120，孢子懸液0.15 0.5，菌液懸液0.15 0.5，25u/mL單位的青霉素0.000020 0.000040，向培養基內分別加入孢子懸液和菌液懸液，然后置于搖床上，控制轉速為90 180r/min，30℃ 50℃發酵培養10 30小時；1.e細胞破壁當發酵培養進行到16 36小時，再向培養基內加入青霉素，使細胞破壁，釋放出更多的體內酶，再繼續發酵培養1 6小時；1.f分離抗性淀粉采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度10000 14000r/min，差速30 50r/min；1.g微波干燥干燥溫度100 120℃，干燥時間50 120秒，得抗性淀粉。
2.根據權利要求1所述的利用微生物脫支制備香蕉抗性淀粉的方法，其特征是通過以 下具體方法制備完成2. a選未成熟的青香蕉清洗后，在護色液檸檬酸浸泡10分鐘，全果打漿，過100目篩網 分離出粗纖維，獲香蕉漿；2. b取香蕉漿重量份30，(NH4) 2S04重量份0. 5，NaH2PO4重量份1，MgSO4 · 7H20重量份 0. 1混合，加入蒸餾水重量份80進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒30秒形成培養基待用；2. c取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種后 置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜面 培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；2. d分別取孢子懸液和菌液懸液重量份各0. 15加入上述培養基中，然后置于搖床上， 控制轉速為180r/min，30°C發酵培養10小時；2. e發酵培養進行到10小時，向培養基內加入25u/mL單位的青霉素重量份0. 000025,使細胞破壁，釋放出更多的體內酶，再繼續發酵培養4小時；2. f采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度HOOOr/min，差速 35r/min ；2.g干燥溫度120°C，干燥時間50秒，抗性淀粉獲得率為原香蕉果的43%。
3.根據權利要求1所述的利用微生物脫支制備香蕉抗性淀粉的方法，其特征是通過以 下具體方法制備完成3. a選未成熟的青香蕉清洗后，在護色液檸檬酸浸泡10分鐘，全果打漿，過80目篩網分 離出粗纖維，獲香蕉漿；3. b取香蕉漿重量份20，(MM)2SO4重量份0. 5，NaH2PO4重量份1，MgSO4 · 7H20重量份 0. 1，加入蒸餾水重量份86進行定溶，裝入三角瓶，微波消毒30秒形成培養基待用；3. c取黑曲霉接入PDA斜面培養基，枯草芽孢桿菌接入牛肉膏斜面培養基，分別接種后 置于培養箱里30°C培養72小時，然后用無菌水洗滌PDA斜面培養基上的孢子與牛肉膏斜面 培養基上的菌落，分別制成孢子懸液和菌液懸液；3. d分別取孢子懸液和菌液懸液重量份各0. 2加入上述培養基中，然后置于搖床上，控 制轉速為180r/min，40°C發酵培養20小時；3. e發酵培養進行到20小時，向培養基內加入25u/mL單位的青霉素重量份0. 000020, 使細胞破壁，釋放出更多的體內酶，再繼續發酵培養4小時；3. f采用高速三相臥螺分離機分離出濕抗性淀粉，分離機轉鼓速度13000r/min，差速 30r/min ；3. g干燥溫度160°C，干燥時間60秒，抗性淀粉獲得率為原香蕉果的46%。
全文摘要
本發明公開了一種利用微生物脫支制備香蕉抗性淀粉的方法，其制備流程是原料預處理，配制培養基，斜面培養與孢子懸液和菌液懸液制備，發酵培養與代謝脫支，細胞破壁，分離抗性淀粉，微波干燥。本發明是通過選育的枯草芽孢桿菌和黑曲霉分別代謝α-淀粉酶、β-淀粉酶和脫支酶，把大分子直鏈淀粉酶解為小分子直鏈淀粉，把支鏈淀粉脫去支鏈，改進了目前常用的抗性淀粉的制備方法，特別是在發酵培養期間進行細胞破壁，釋放出更多的體內酶，使抗性淀粉的獲得率顯著提高，達到原香蕉果的40％以上，同時抗性淀粉的質量純度達到99.8％。
文檔編號C12R1/125GK101948888SQ20101026747
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者周婭, 周靖波, 姚正輝, 黃宗泳, 黃繼紅 申請人:佛山市南海區石門中學