CN115735675A - 一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基及其制备方法和应用，属于蛹虫草人工栽培技术领域。本发明提供的基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基的制备方法，包括如下步骤：(1)将谷物原料粉碎、调节含水量后挤压膨化，得到挤压膨化料；(2)将豆类原料粉碎，得到生料；(3)将所述挤压膨化料与所述生料混合，灭菌后加水，得到所述蛹虫草培养基。本发明将挤压膨化料与生料按比例制成培养基，既利用了膨化料快速增产的优点，同时加入生料克服了单独使用挤压膨化料导致蛹虫草生长后劲不足的问题。再利用热无菌水灌装，促进挤压膨化料和生料营养成分的溶出，从而提高了蛹虫草的生物转化率。
Description
技术领域
本发明涉及蛹虫草人工栽培技术领域，尤其涉及一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基及其制备方法和应用。
背景技术
在蛹虫草人工栽培中，一般采用大米、小麦和燕麦等谷物作为栽培基质，而谷类作物均需通过熟化方可用于蛹虫草的栽培。谷物熟化主要有两方面的作用，其一是淀粉的糊化、蛋白等物质成分的变性，其二是杀灭粮食带有的微生物，利于发酵的进行。谷物的熟化技术有蒸煮(高温高压或常温常温)、蒸汽爆破、炒制、烘焙(高温烘焙或低温烘焙)、膨化(包括油炸膨化、挤压膨化、气流膨化、微波膨化和CO2膨化等)。其中蒸煮技术被广泛应用，特点是用于蛹虫草栽培后，其生物转化率偏低，在100％左右。
利用膨化料进行蛹虫草栽培，目前国内外研究报道的比较少。专利(公开号：CN104584855A，公开日：20150506)指出，采用挤压膨化技术，栽培后的生物转化率可达160～180％。专利(公开号：CN108373975A，公开日：20180807)指出，以膨化出的粮食类原料为培养料，糖分、蛋白质、维生素、无机盐等为营养液成分，培养料与营养液装瓶接种后，采用低温暗培育后光照转色出草，栽培后的生物转化率可达180～200％。然而上述专利对膨化料的具体制备参数并没有任何提及，技术方案公开不完整。
同时，上述专利实施过程中，存在菌丝渗入速度快，出草提前，生长后劲不足，蛹虫草子实体易于过早成熟的问题。原因在于：首先，谷物经挤压膨化后，淀粉平均分子量明显减小，淀粉通过裂解，产生麦芽糊精等小分子物质，增加了淀粉的消化性；其二，谷物经挤压膨化后，蛋白质变性，蛋白质降解形成片状结构，提高了蛋白的消化性。基于以上两点主要原因，蛹虫草菌丝会快速耗尽膨化料的营养成分，在后期不得不依靠外源添加才能供应蛹虫草子实体生长所需，最后导致需要付出更多的人工成本和原料成本才能得到质量较好的蛹虫草。基于这种情况，亟需开发一种新的蛹虫草培养基，既能够保证蛹虫草的正常生长，也有利于减少成本，更适合大面积推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基及其制备方法和应用。本发明将挤压膨化料与生料按比例制成培养基，既利用了膨化料快速增产的优点，同时加入生料克服了单独使用挤压膨化料导致蛹虫草生长后劲不足的问题。再利用热无菌水灌装，促进挤压膨化料和生料营养成分的溶出，从而提高了蛹虫草的生物转化率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基的制备方法，包括如下步骤：
(1)将谷物原料粉碎、调节含水量后挤压膨化，得到挤压膨化料；
(2)将豆类原料粉碎，得到生料；
(3)将所述挤压膨化料与所述生料混合，灭菌后加水，得到所述蛹虫草培养基。
优选的，所述谷物原料包括小麦仁、小麦籽粒、裸燕麦、大麦、大米、玉米和蚕蛹粉中的一种或几种；所述豆类原料包括大豆、黑豆、蚕豆、扁豆、绿豆和红豆中的一种或几种。
优选的，步骤(1)中所述粉碎的粒径为60～100目，所述含水量为18～25％。
优选的，所述挤压膨化的温度为150～200℃。
优选的，所述挤压膨化料为-3目～+7目的颗粒；所述挤压膨化料的堆积密度为0.28～0.45g/cm3。
优选的，所述生料为-10～+30目的颗粒。
优选的，所述挤压膨化料与所述生料的质量比为6：0.5～1。
优选的，所述水的温度为80～95℃；所述水的添加量为所述挤压膨化料与所述生料总质量的2～4倍。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的蛹虫草培养基。
本发明还提供了一种上述蛹虫草培养基在提高蛹虫草子实体产量和生物转化率中的应用。
本发明提供了一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基及其制备方法和应用。本发明利用挤压膨化料与生料作培养基质栽培虫草，挤压膨化料作为速效营养来源，生料作为迟效营养来源，既利用了膨化料快速增产的优点，同时加入生料克服了单独使用膨化料导致蛹虫草生长后劲不足的问题，两者配合使用，满足蛹虫草生长全程所需营养。通过挤压膨化参数的控制，使膨化料的堆积密度高，提高了灌装的效率和栽培瓶的空间利用率。同时，本发明利用热灌装处理技术，降低污染风险，并促进挤压膨化料和生料的营养充分溶出，从而提高了蛹虫草单产，使生物转化率高达200～220％。
附图说明
图1为实施例1中无菌水不同灌装温度与生物转化率的关系；
图2为实施例2挤压膨化料的物料形态。
具体实施方式
本发明提供了一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基的制备方法，包括如下步骤：
(1)将谷物原料粉碎、调节含水量后挤压膨化，得到挤压膨化料；
(2)将豆类原料粉碎，得到生料；
(3)将所述挤压膨化料与所述生料混合，灭菌后加水，得到所述蛹虫草培养基。
本发明将谷物原料粉碎、调节含水量后挤压膨化，得到挤压膨化料。
在本发明中，所述谷物原料优选包括小麦仁、小麦籽粒、裸燕麦、大麦、大米、玉米和蚕蛹粉中的一种或几种，进一步优选为小麦籽粒和蚕蛹粉。
在本发明中，所述粉碎的粒径优选为60～100目，进一步优选为80目。
在本发明中，所述含水量优选为18～25％，进一步优选为21.5％。
在本发明中，所述挤压膨化优选使用双螺杆挤压机或单螺杆挤压机进行，进一步优选使用双螺杆挤压机进行，再进一步优选使用DL70-Ⅱ双螺杆挤压机进行。
在本发明中，所述DL70-Ⅱ双螺杆挤压机的喂料速度优选为15～25rpm，进一步优选为20rpm。
在本发明中，所述DL70-Ⅱ双螺杆挤压机的螺杆转速优选为140～160rpm，进一步优选为150rpm。
在本发明中，所述挤压膨化的温度优选为150～200℃，进一步优选为160℃。
在本发明中，所述挤压膨化料优选为-3目～+7目的颗粒，进一步优选为-3目～+5目的颗粒。
在本发明中，所述挤压膨化料的堆积密度优选为0.28～0.45g/cm3，进一步优选为0.30g/cm3。
本发明将豆类原料粉碎，得到生料。
在本发明中，所述豆类原料优选包括大豆、黑豆、蚕豆、扁豆、绿豆和红豆中的一种或几种，进一步优选为黑豆。
在本发明中，所述粉碎优选使用粉碎机粉碎。
在本发明中，所述粉碎机的转速优选为460～600rpm，进一步优选为520rpm。
在本发明中，所述粉碎机的筛网孔径优选为10～12目，进一步优选为12目。
在本发明中，所述生料优选为-10～+30目的颗粒。
本发明将所述挤压膨化料与所述生料混合，灭菌后加水，得到所述蛹虫草培养基。
在本发明中，所述挤压膨化料与所述生料的质量比优选为6：0.5～1，进一步优选为6：0.5。
在本发明中，所述灭菌优选采用湿热灭菌。
在本发明中，所述湿热灭菌的温度优选为120～130℃，进一步优选为121℃。
在本发明中，所述湿热灭菌的时间优选为25～35min，进一步优选为30min。
在本发明中，所述水优选为无菌水。
在本发明中，所述无菌水的温度优选为80～95℃，进一步优选为85℃。
在本发明中，所述无菌水的添加量优选为所述挤压膨化料与所述生料总质量的2～4倍，进一步优选为所述挤压膨化料与所述生料总质量的2.5倍。
本发明制备得到所述蛹虫草培养基后，接种蛹虫草液体菌种进行培育。
在本发明中，所述蛹虫草的培育方法优选为先暗培养，再光照培养。
在本发明中，所述暗培养的温度优选为16～19℃，进一步优选为18℃。
在本发明中，所述暗培养的时间优选为3～5天，进一步优选为4天。
在本发明中，所述光照培养的温度优选为16～22℃，进一步优选为20℃。
在本发明中，所述光照培养的光强优选为50～1000Lux，进一步优选为800Lux。
在本发明中，所述蛹虫草优选接种后第50～60天采收，进一步优选接种第53天采收。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的蛹虫草培养基。
本发明还提供了一种上述蛹虫草培养基在提高蛹虫草子实体产量和生物转化率中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本发明首先验证不同灌装温度的无菌水对蛹虫草生物转化率的影响，具体操作如下：
选取小麦仁和玉米为谷物原料，制备挤压膨化料。将小麦仁和玉米过筛除杂，按照小麦仁：玉米＝80：20的比例混合后粉碎，粉碎后过60目，将含水量调至20％，用40型单螺杆挤压机，设置功率为7.5kw，生产量为50kg/h，挤压温度185℃，得到粒径为-3目～+7目的挤压膨化料颗粒，挤压膨化料的堆积密度为0.42g/cm3。选取黄豆为豆类原料，使用筛网孔径为12目的粉碎机，设置转速为520rpm，粉碎后过筛得到-10～+30目的生料颗粒。将上述制备的挤压膨化料与生料按6：1的比例混合后灌装入瓶，经过121℃、30min湿热灭菌，分别灌装20℃、65℃、75℃、85℃的无菌水，无菌水的添加量为挤压膨化料与生料总质量的2.5倍，静置后冷却成型，得到蛹虫草培养基。
在无菌条件下，将浓度为10g/L的蛹虫草菌种用无菌水稀释10倍，得到蛹虫草液体菌种，将蛹虫草液体菌种均匀的喷入上述制备得到的蛹虫草培养基表面，每瓶接种8mL。将接种后的蛹虫草培养基，置入培养室内进行暗培养，在18℃条件下培养4天，至蛹虫草培养基表面被蛹虫草菌丝体完全覆盖；暗培养完成后，给予800Lux的光照，在20℃条件下进行培育管理。接种后第55天采收，将收获的新鲜蛹虫草子实体称重，计算不同灌装温度下蛹虫草的生物转化率。生物转化率的计算方法如式(1)。结果如图1所示。
生物转化率＝(蛹虫草子实体鲜重/培养基基质干重)×100％……式(1)
从图1可以看出，随着无菌水灌装温度的增加，生物转化率逐步提高，表明提高无菌水的灌装温度有利于蛹虫草的生长。
实施例2
选取小麦籽粒和蚕蛹粉为谷物原料，制备挤压膨化料。将小麦籽粒和蚕蛹粉过筛除杂，按照小麦籽粒：蚕蛹粉＝95：5的比例混合后粉碎，粉碎后过80目，将含水量调至21.5％，用DL70-Ⅱ双螺杆挤压机，设置喂料速度20rpm，螺杆转速为150rpm，挤压温度为160℃，得到粒径为-3目～+5目的挤压膨化料颗粒，挤压膨化料的堆积密度为0.30g/cm3。挤压膨化料的物料形态如图2所示。选取黑豆为豆类原料，使用筛网孔径为12目的粉碎机，设置转速为520rpm，粉碎后过筛得到-10～+30目的生料颗粒。将上述制备的挤压膨化料与生料按6：0.5的比例混合后灌装入瓶，经过121℃、30min湿热灭菌，灌装85℃的无菌水，无菌水的添加量为挤压膨化料与生料总质量的2.5倍，静置后冷却成型，得到蛹虫草培养基。
在无菌条件下，将浓度为10g/L的蛹虫草菌种用无菌水稀释10倍，得到蛹虫草液体菌种，将蛹虫草液体菌种均匀的喷入上述制备得到的蛹虫草培养基表面，每瓶接种8mL。将接种后的蛹虫草培养基，置入培养室内进行暗培养，在18℃条件下培养4天，至蛹虫草培养基表面被蛹虫草菌丝体完全覆盖；暗培养完成后，给予800Lux的光照，在20℃条件下进行培育管理。接种后第53天采收，将收获的新鲜蛹虫草子实体称重，按照式(1)计算蛹虫草的生物转化率，生物转化率为216.9％。
实施例3
选取裸燕麦和大米为谷物原料，制备挤压膨化料。将裸燕麦和大米过筛除杂，按照裸燕麦：大米＝90：10的比例混合后粉碎，粉碎后过80目，将含水量调至18％，用DL70-Ⅱ双螺杆挤压机，设置喂料速度20rpm，螺杆转速为160rpm，挤压温度为165℃，得到粒径为-5目～+7目的挤压膨化料颗粒，挤压膨化料的堆积密度为0.42g/cm3。选取黑豆为豆类原料，使用筛网孔径为10目的粉碎机，设置转速为460rpm，粉碎后过筛得到-10～+30目的生料颗粒。将上述制备的挤压膨化料与生料按6：1的比例混合后灌装入瓶，经过121℃、30min湿热灭菌，灌装65℃的无菌水，无菌水的添加量为挤压膨化料与生料总质量的3.5倍，静置后冷却成型，得到蛹虫草培养基。
在无菌条件下，将浓度为10g/L的蛹虫草菌种用无菌水稀释10倍，得到蛹虫草液体菌种，将蛹虫草液体菌种均匀的喷入上述制备得到的蛹虫草培养基表面，每瓶接种8mL。将接种后的蛹虫草培养基，置入培养室内进行暗培养，在18℃条件下培养4天，至蛹虫草培养基表面被蛹虫草菌丝体完全覆盖；暗培养完成后，给予800Lux的光照，在20℃条件下进行培育管理。接种后第50天采收，将收获的新鲜蛹虫草子实体称重，按照式(1)计算蛹虫草的生物转化率，生物转化率为200.8％。
对比例1
该对比例的蛹虫草培养基由单一的挤压膨化料组成，调整了原料比例，减少了生料准备及混合步骤，其他步骤和参数与实施例2保持一致。具体操作如下：
选取小麦籽粒、蚕蛹粉和黑豆为原料，过筛除杂，按照小麦籽粒：蚕蛹粉：黑豆＝80：15：5的比例混合后粉碎，粉碎后过80目，将含水量调至21.5％，用DL70-Ⅱ双螺杆挤压机，设置喂料速度20rpm，螺杆转速为150rpm，挤压温度为160℃，得到粒径为-3目～+5目的挤压膨化料颗粒，挤压膨化料的堆积密度为0.30g/cm3。将上述制备的挤压膨化料灌装入瓶，经过121℃、30min湿热灭菌，灌装85℃的无菌水，无菌水的添加量为挤压膨化料与生料总质量的2.5倍，静置后冷却成型，得到蛹虫草培养基。
在无菌条件下，将浓度为10g/L的蛹虫草菌种用无菌水稀释10倍，得到蛹虫草液体菌种，将蛹虫草液体菌种均匀的喷入上述制备得到的蛹虫草培养基表面，每瓶接种8mL。将接种后的蛹虫草培养基，置入培养室内进行暗培养，在18℃条件下培养4天，至蛹虫草培养基表面被蛹虫草菌丝体完全覆盖；暗培养完成后，给予800Lux的光照，在20℃条件下进行培育管理。接种后第53天采收，将收获的新鲜蛹虫草子实体称重，按照式(1)计算蛹虫草的生物转化率，生物转化率为172.5％。
对比例2
该对比例的蛹虫草培养基由单一的挤压膨化料组成，调整了原料比例，减少了生料准备及混合步骤，其他步骤和参数与实施例3保持一致。具体操作如下：
选取裸燕麦、大米和黄豆为原料，过筛除杂，按照裸燕麦：大米：黄豆＝80：15：5的比例混合后粉碎，粉碎后过80目，将含水量调至18％，用DL70-Ⅱ双螺杆挤压机，设置喂料速度20rpm，螺杆转速为160rpm，挤压温度为165℃，得到粒径为-5目～+7目的挤压膨化料颗粒，挤压膨化料的堆积密度为0.42g/cm3。将上述制备的挤压膨化料灌装入瓶，经过121℃、30min湿热灭菌，灌装65℃的无菌水，无菌水的添加量为挤压膨化料与生料总质量的3.5倍，静置后冷却成型，得到蛹虫草培养基。
在无菌条件下，将浓度为10g/L的蛹虫草菌种用无菌水稀释10倍，得到蛹虫草液体菌种，将蛹虫草液体菌种均匀的喷入上述制备得到的蛹虫草培养基表面，每瓶接种8mL。将接种后的蛹虫草培养基，置入培养室内进行暗培养，在18℃条件下培养4天，至蛹虫草培养基表面被蛹虫草菌丝体完全覆盖；暗培养完成后，给予800Lux的光照，在20℃条件下进行培育管理。接种后第50天采收，将收获的新鲜蛹虫草子实体称重，按照式(1)计算蛹虫草的生物转化率，生物转化率为163.9％。
综上，可以看出，采用单一挤压膨化料制备的培养基栽培蛹虫草，蛹虫草菌丝生长后劲不足，蛹虫草的生物转化率显著低于由挤压膨化料和生料混合制备的培养基。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将谷物原料粉碎、调节含水量后挤压膨化，得到挤压膨化料；
(2)将豆类原料粉碎，得到生料；
(3)将所述挤压膨化料与所述生料混合，灭菌后加水，得到所述蛹虫草培养基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述谷物原料包括小麦仁、小麦籽粒、裸燕麦、大麦、大米、玉米和蚕蛹粉中的一种或几种；所述豆类原料包括大豆、黑豆、蚕豆、扁豆、绿豆和红豆中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述粉碎的粒径为60～100目，所述含水量为18～25％。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述挤压膨化的温度为150～200℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述挤压膨化料为-3目～+7目的颗粒；所述挤压膨化料的堆积密度为0.28～0.45g/cm3。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述生料为-10～+30目的颗粒。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述挤压膨化料与所述生料的质量比为6：0.5～1。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水的温度为80～95℃；所述水的添加量为所述挤压膨化料与所述生料总质量的2～4倍。
9.一种权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的蛹虫草培养基。
10.一种权利要求9所述的蛹虫草培养基在提高蛹虫草子实体产量和生物转化率中的应用。
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| CN202211557167.9A CN115735675A (zh) | 2022-12-06 | 2022-12-06 | 一种基于挤压膨化技术的蛹虫草培养基及其制备方法和应用 |
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| CN104823692A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-08-12 | 江南大学 | 虫草小麦 |
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2022
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