一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液及其制作方法与应用

1.本发明涉及发酵工程技术领域，尤其是指一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液及其制作方法与应用。


背景技术：

2.人参是五加科草本植物，2012年卫生部批准5年及5年以下人工种植的人参作为新资源食品。因其具有抗癌、抗炎、抗肿瘤、抗病毒、降血糖、抗肝脏毒性等多种药理活性，而得到广泛关注和研究。目前，人参产品形式单一，在食品领域的应用有限。因此，生产以人参为主要原材料的产品，如食品、保健品等具有广阔的市场前景。
3.人参皂苷是人参等五加科植物中的主要活性成分，主要人参皂苷rb1、rb2、rc、rd、rf和rg1占总人参皂苷的90％以上。但是，人参等中药材中含量极少的稀有皂苷具有更好的药理活性。因此，如何将人参中的总皂苷转化生成稀有皂苷对于人参皂苷发挥重要药理活性具有重要意义，不仅可以改善人参食品的功效，也对稀有皂苷的生产具有重要的指导意义。
4.大量研究表明，乳酸菌是一种生活中的食用益生菌，具有调节肠道菌群，改善肠胃道功能，降低胆固醇的作用。同时，乳酸菌自身能够产生多种酶类，如超氧化物歧化酶、β-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶等；其中，有研究报道β-葡萄糖苷酶可以水解糖苷键，从而使人参皂苷中的糖链水解，生成糖链较短的稀有人参皂苷。因此，以人参作为主要原材料，利用乳酸菌发酵，既可以生产稀有皂苷，又可以开发新型人参发酵食品。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液及其制作方法与应用。本发明利用乳酸菌生产人参发酵食品，同时提供一种利用乳酸菌发酵生产稀有皂苷和非天然皂苷的方法。
6.本发明通过以下技术方案实现：
7.本发明第一个目的是提供一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液的制作方法，包括以下步骤：
8.将人参经过粉碎后，加入化学助剂进行球磨混料，得到人参mcae粉末；
9.将所得人参mcae粉末与玉米淀粉和蔗糖混合，灭菌，调节ph为中性，得到发酵培养液；
10.将乳酸菌的种子液接种至所得发酵培养基中发酵，得到所述人参发酵液。
11.在本发明的一个实施例中，所述化学助剂为苹果酸和碳酸钠；所述苹果酸与人参的质量比为1:5～1:20；所述碳酸钠与人参的质量比为1:5～1:20。
12.在本发明的一个实施例中，所述球磨混料采用行星式球磨机，转动速度为400rpm～1000rpm。
13.在本发明的一个实施例中，所述人参mcae粉末的添加量为2g/l
～
12g/l；所述玉米
淀粉的添加量为10g/l～20g/l；所述ph值为6.8～7.2。
14.在本发明的一个实施例中，所述乳酸菌选自植物乳杆菌atcc8014、植物乳杆菌wcsf1、乳酸乳球菌atcc11454、乳酸乳球菌nz3900和德式乳杆菌中的一种或多种。
15.在本发明的一个实施例中，所述乳酸菌的种子液以浓度为4％-10％接种。
16.在本发明的一个实施例中，所述发酵的条件为：25℃～35℃、220rpm条件下发酵40h～60h。
17.本发明第二个目的是提供所述制作方法制备得到的利用乳酸菌发酵的人参发酵液。
18.在本发明的一个实施例中，所述人参发酵液含有人参皂苷20(r)-rg3、人参皂苷20(s)-rg3、人参皂苷20(r)-rg2、人参皂苷20(r)-rh1、人参皂苷ra2、人参皂苷rg6、人参皂苷rg4、人参皂苷rk3、人参皂苷rh4、人参皂苷rk1、人参皂苷rg5、绞股蓝苷xvii和竹节参皂苷iva中的一种或多种。
19.本发明第三个目的是提供所述人参发酵液在人参发酵食品中的应用。
20.在本发明的一个实施例中，所述乳酸菌的种子液通过以下方法得到：将乳酸菌活化后接种至mrs液体培养基中培养，得到乳酸菌种子液。
21.本发明中由于苹果酸和碳酸钠可以使人参得到充分研磨，释放人参中的人参皂苷；玉米淀粉可以更好的促使乳酸菌释放β-葡萄糖苷酶，β-葡萄糖苷酶水解人参皂苷中糖苷键，使人参皂苷水解生成稀有皂苷，因此，利用本发明的方法发酵可以得到更高含量的稀有皂苷。
22.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
23.(1)本发明提供了一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液及其制作方法与应用，本发明是以多种乳酸菌作为出发菌株，以苹果酸-碳酸钠研磨处理之后的人参mcae粉末、玉米淀粉、蔗糖为发酵基质，借助乳酸菌进行乳酸发酵后，采用hplc分析人参皂苷的含量，发酵后稀有人参皂苷和非天然人参皂苷的含量得到大幅提升。
24.(2)与人参mcae粉末相比，发酵后的人参发酵液中生成了人参皂苷20(r)-rg3、20(s)-rg3、20(r)-rg2、20(r)-rh1、ra2、rg6、rg4、rk3、rh4、rk1、rg5、绞股蓝苷xvii、竹节参皂苷iva；且稀有人参皂苷20(r)-rg3、20(s)-rg3的含量分别提高了24.2倍、15.4倍。
25.(3)本发明方法制备的人参发酵饮品具有人参的典型香气、乳酸菌发酵的芳香，增加了皂苷的种类，并且稀有皂苷和非天然皂苷的含量得到大幅提升。本发明为稀有人参皂苷和非天然皂苷的制备提供了指导意义，也为人参发酵食品的制作提供了借鉴。
附图说明
26.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
27.图1是本发明测试例中人参发酵液中人参皂苷的成分变化图。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
29.下述实施例中涉及的发酵菌株及培养基如下：
30.发酵菌株：植物乳杆菌atcc8014、植物乳杆菌wcsf1、乳酸乳球菌atcc11454、乳酸乳球菌nz3900、德式乳杆菌。
31.mrs固体培养基：蛋白胨10g/l，牛肉浸取物10g/l，酵母提取物5g/l，葡萄糖20g/l，三水乙酸钠5g/l，柠檬酸二胺2g/l，吐温80 1g/l，三水磷酸氢二钾2g/l，七水硫酸镁0.58g/l，一水硫酸锰0.29g/l，碳酸钙20g/l。
32.实施例1
33.本实施例提供一种利用乳酸菌发酵的人参饮品的制作方法，包括以下步骤：
34.(1)将人参清洗干净后进行干燥处理，然后，将所得干燥的人参样品用粉碎机进行粉碎，过四号药典筛，得到过筛后的人参样品。将10.0g过筛后的人参样品中加入化学助剂即2g苹果酸和1g碳酸钠，一起置于配备不锈钢研磨罐的pm100行星球磨机(球重：30g；球磨罐体积：50ml)中，600rpm转速下球磨5分钟，得到人参mcae粉末。
35.(2)取8g/l人参mcae粉末，10g/l玉米淀粉，40g/l蔗糖，ph值为6.8-7.2，经过115℃，20min高压蒸汽灭菌，得到发酵培养基。
36.(3)先在mrs固体培养基中接种发酵菌株(分别为植物乳杆菌atcc8014、植物乳杆菌wcsf1、乳酸乳球菌atcc11454、乳酸乳球菌nz3900、德式乳杆菌)，活化24h后接种至mrs液体培养基中，在30℃、220rpm的条件下培养24h，得到乳酸菌种子液。
37.(4)将乳酸菌种子液以5％的接种量转入发酵培养基中，于30℃、220rpm条件下发酵48h，制备得到人参发酵液。
38.实施例2
39.本实施例提供一种利用乳酸菌发酵的人参饮品的制作方法，包括以下步骤：
40.(1)将人参清洗干净后进行干燥处理，然后，将所得干燥的人参样品用粉碎机进行粉碎，过四号药典筛，得到过筛后的人参样品。将10.0g过筛后的人参样品中加入化学助剂即2g苹果酸和1g碳酸钠，一起置于配备不锈钢研磨罐的pm100行星球磨机(球重：30g；球磨罐体积：50ml)中，600rpm转速下球磨5分钟，得到人参mcae粉末。
41.(2)取8g/l人参mcae粉末，20g/l玉米淀粉，40g/l蔗糖，ph值为6.8-7.2，经过115℃，20min高压蒸汽灭菌，得到发酵培养基。
42.(3)先在mrs固体培养基中接种发酵菌株(分别为植物乳杆菌atcc8014、植物乳杆菌wcsf1、乳酸乳球菌atcc11454、乳酸乳球菌nz3900、德式乳杆菌)，活化24h后接种至mrs液体培养基中，在30℃、220rpm的条件下培养24h，得到乳酸菌种子液。
43.(4)将乳酸菌种子液以5％的接种量转入发酵培养基中，于30℃、220rpm条件下发酵48h，制备得到人参发酵液。
44.对比例
45.本对比例提供一种利用乳酸菌发酵的人参饮品的制作方法，包括以下步骤：
46.本对比例与实施例2类似，其区别之处在于：
47.步骤(1)中，将人参清洗干净后进行干燥处理，然后，将所得干燥的人参样品用粉碎机进行粉碎，过四号药典筛，得到过筛后的人参样品。将10.0g过筛后的人参样品直接置于配备不锈钢研磨罐的pm100行星球磨机(球重：30g；球磨罐体积：50ml)中，600rpm转速下球磨5分钟，得到人参粉末。
48.步骤(3)中接种的菌株为植物乳杆菌atcc8014。
49.测试例
50.分别取10ml实施例1、2和对比例制备的人参发酵液，加入10ml正丁醇水饱和溶液萃取，离心取上清液，重复两次，再用氮气吹干萃取液，加入2ml甲醇复溶，过滤后得到色谱样品。
51.样品的分析使用高效液相色谱-质谱联用仪，其具体参数如下：shimadzu sil-30a lite高效液相色谱仪(shimadzu corporation,kyoto,japan)；色谱柱：watersacquityhss t3column(1.8μm，100mm
×
2.1mm)，配有预柱acquityhss t3pre-column(1.8μm，5mm
×
2.1mm)；柱温:45℃；流速:0.4ml/min；进样量：2μl；以(含0.1％甲酸，v/v)的水溶液(a)和乙腈(b)为流动相梯度洗脱，洗脱程序见表1。
52.表1人参皂苷样品的uplc-q-tof-ms/ms分析梯度洗脱程序
[0053][0054]
ab sciex tripletof 5600
+
q-tof-ms四极杆飞行时间串联质谱仪(ab sciex,framingham,ma,usa)；离子源：电喷雾离子源；负离子检测模式，采集使用dia模式，质荷比采集范围(m/z 50-1200)；离子源参数：毛细管电压：-4500v；温度：500℃；气帘气，35psi；去簇电压：80v；碰撞电压：60v。利用数据分析软件the analyst tf(ab sciex corporation,version 1.7.1)分析所得分析数据，具体数据如下表2，人参发酵液中人参皂苷的成分变化图如图1所示：
[0055]
表2人参mcae粉末与实施例1人参发酵液中人参皂苷的成分分析
[0056][0057]
其中，m代表丙二酰。
[0058]
表3实施例2与对比例中人参发酵液中人参皂苷的成分分析
[0059][0060]
其中，m代表丙二酰。
[0061]
由图1、表2可以看出，乳酸菌发酵人参样品中人参皂苷的成分发生明显变化。可溶性人参皂苷的总含量明显提升，人参皂苷的种类增加。与人参mcae粉末相比，发酵后的人参发酵液中生成了人参皂苷20(r)-rg3、20(s)-rg3、20(r)-rg2、20(r)-rh1、ra2、rg6、rg4、rk3、rh4、rk1、rg5、绞股蓝苷xvii、竹节参皂苷iva；且稀有人参皂苷20(r)-rg3、20(s)-rg3的含量得到显著提升，分别提高了24.2倍、15.4倍。
[0062]
由图1和表3可以看出，乳酸菌发酵人参样品中人参皂苷的含量发生明显变化。与实验组2相比，无研磨助剂的人参粉末经过乳酸菌发酵，可溶性人参皂苷的总含量明显下降，减少了49.1％。同时，稀有人参皂苷的含量也有大幅下降，这表明，未经化学助剂研磨的人参粉末，人参粉末研磨不充分，不能很好的释放粉末中的皂苷类成分，限制了乳酸菌发酵的效果，导致发酵液中的人参皂苷总含量明显下降。
[0063]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变
动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：将人参经过粉碎后，加入化学助剂进行球磨混料，得到人参mcae粉末；将所得人参mcae粉末与玉米淀粉和蔗糖混合，灭菌，调节ph为中性，得到发酵培养基；将乳酸菌的种子液接种至所得发酵培养基中发酵，得到所述人参发酵液。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述化学助剂为苹果酸和碳酸钠；所述苹果酸与人参的质量比为1:5～1:20；所述碳酸钠与人参的质量比为1:5～1:20。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述球磨混料采用行星式球磨机，转动速度为400rpm～1000rpm。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述人参mcae粉末的添加量为2g/l
～
12g/l；所述玉米淀粉的添加量为10g/l～20g/l；所述ph值为6.8～7.2。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述乳酸菌选自植物乳杆菌atcc8014、植物乳杆菌wcsf1、乳酸乳球菌atcc11454、乳酸乳球菌nz3900和德式乳杆菌中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述乳酸菌的种子液以浓度为4％～10％接种。7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述发酵的条件为：30℃、220rpm条件下发酵40h～60h。8.权利要求1～7任一项所述制作方法制备得到的利用乳酸菌发酵的人参发酵液。9.根据权利要求8所述的人参发酵液，其特征在于，所述人参发酵液含有人参皂苷20(r)-rg3、人参皂苷20(s)-rg3、人参皂苷20(r)-rg2、人参皂苷20(r)-rh1、人参皂苷ra2、人参皂苷rg6、人参皂苷rg4、人参皂苷rk3、人参皂苷rh4、人参皂苷rk1、人参皂苷rg5、绞股蓝苷xvii和竹节参皂苷iva中的一种或多种。10.权利要求8或9所述人参发酵液在人参发酵食品中的应用。

技术总结
本发明涉及一种利用乳酸菌发酵的人参发酵液及其制作方法与应用，属于发酵工程领域。本发明是以多种乳酸菌作为出发菌株，以苹果酸-碳酸钠研磨处理之后的人参MCAE粉末、玉米淀粉、蔗糖为发酵基质，借助乳酸菌进行乳酸发酵后，采用HPLC分析人参皂苷的含量，发酵后稀有人参皂苷和非天然人参皂苷的含量得到大幅提升。且稀有人参皂苷20(R)-Rg3、20(S)-Rg3的含量分别提高了24.2、15.4倍。本发明方法制备的人参发酵饮品具有人参的典型香气、乳酸菌发酵的芳香，增加了皂苷的种类，并且稀有皂苷和非天然皂苷的含量得到大幅提升。为稀有人参皂苷和非天然皂苷的制备提供了指导意义，也为人参发酵食品的制作提供了借鉴。参发酵食品的制作提供了借鉴。参发酵食品的制作提供了借鉴。


技术研发人员：王峥涛 牛腾飞 王如锋 杨莉 赵淑娟 侯茂奇 马腾凌 谭刚 马福刚
受保护的技术使用者：上海中医药大学
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/8