CN102138663A - 一种富含维生素的发酵型营养果蔬粉的加工方法 - Google Patents
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- Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)
Abstract
本发明提供了富含维生素的发酵型营养果蔬粉的加工方法。利用一种或多种酵母，以从柑桔、草莓、番茄、苹果、西瓜、葡萄中榨取的果蔬汁为基本原料，结合专有果蔬汁加工复合酶技术和果蔬汁调配工艺，经通风好氧发酵40～60h后，采用喷雾干燥技术加工成的天然果蔬粉，果蔬粉得收率可达到8％～20％。本发明果蔬粉与传统果蔬粉比较，是一种纯天然绿色产品，经酶处理、发酵等工序加工后其维生素、果胶低聚糖、氨基酸等营养成分大幅增加，且分散性和水溶性均较好，水分含量≤8％，更适于长期保藏。以该果蔬粉为基本原料进行复配，可以生产出复合营养产品，广泛应用于饮料、方便食品、保健品等领域。可从整体上增加果蔬产业的综合经济效益，减少资源浪费、保护环境，是一种新型果蔬加工方法。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种富含维生素的发酵型营养果蔬粉的加工方法。
(二)背景技术
目前我国果蔬产品生产总量已居世界第一位，但与世界先进国家相比仍有相当大的差距。现阶段我国果蔬资源利用效率较低，采后损失率高，水果损耗率达到30％，蔬菜达到40％～50％，而发达国家果蔬损耗率不到7％。特别是果蔬产后贮运、保鲜、深加工等方面技术差距更大，总体加工量不足全国总量的10％，而国际上平均为30％，德国甚至高达75％。果蔬丰产不丰收，丰收不增值，已成为制约我国果蔬产业快速发展的瓶颈。
目前食用果品主要以除鲜食为主，同时一直沿袭传统的加工方法，如罐装、果脯、果汁等，这些产品已很难满足消费者对食品提出的新要求。产品附加值较低，高附加值的产品则更少，因此，急需开发新型的附加值高的营养果蔬产品来满足市场的需求。果蔬粉是果蔬深加工和提高果蔬附加值的一个很好途径。果蔬粉中不仅含有丰富的维生素和矿物质，还含有膳食纤维、氨基酸和有机酸等。传统生产工艺一般是直接将果蔬汁经打浆、高温干燥处理后制得。本发明制得的发酵型果蔬粉与传统果蔬粉相比，经复合酶加工、微生物发酵后维生素、果胶低聚糖、氨基酸含量大幅增加，是一种纯天然绿色产品。以果蔬粉为基本原料进行复配，可以生产出复合营养产品，广泛应用于饮料、方便食品以及保健品等领域。从整体上增加果蔬产业的综合经济效益，减少资源浪费、保护环境，为我国果蔬产业的可持续发展产生深刻的影响。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种将生产过剩或低值残次果蔬，如柑桔、草莓、番茄、苹果、西瓜、葡萄，经复合酶处理、微生物发酵而成的富营养果蔬粉的生产工艺。通过采用酶工程技术、发酵与代谢工程技术、现代低温干燥技术等高新技术，有效提高果蔬粉中维生素、果胶低聚糖、氨基酸等的含量，提高产品的品质和收得率，降低生产成本，可开发出适合市场推广，具有一定生理功能的药用和食用天然维生素果蔬产品，是作为食品、药品和保健品的理想原料。
本发明采用的技术方案是：
一种富含维生素的发酵型营养果蔬粉的加工方法，所述方法包括：
(1)前处理：取果蔬原料，进行清洗、去皮、打浆，获得果蔬浆液；所述果蔬为下列之一：柑桔、苹果、葡萄、草莓、番茄、西瓜；具体方法可如下：果蔬去皮后加入10～20倍质量的水进行加工前清洗，除去果蔬表面的污垢，然后用打浆机将果蔬加工成粗果蔬浆液。
(2)第一阶段酶处理：往果蔬浆液中加入纤维素酶和果胶酶复合酶粉，调整pH至3.5～5.0(柠檬酸或氢氧化钠)，在40～45℃下搅拌处理1～4h；所述纤维素酶用量为30～50U/g果浆液，果胶酶用量为15～40U/g果浆液；通常复合酶粉质量用量为果蔬浆液质量的0.06％～0.16％，其中纤维素酶(30000～40000U/g)和果胶酶(30000～50000U/g)质量之比为2～3∶1；处理过程中需不断搅拌，以加快酶促反应完全；
(3)调配：步骤(2)处理后的果蔬浆液过滤除渣，得果蔬汁，往果蔬汁中加入质量为果蔬汁质量1.5％～2.5％的氮源，并添加蔗糖使果蔬汁的可溶性固形物含量达到11Brix～19Brix，用柠檬酸或氢氧化钠调pH至4.5～5.0，111～121℃灭菌15～20min；所述氮源为酵母膏；
(4)发酵：在调配好的果蔬汁中接入酵母菌，在28～32℃、120～350r/min下发酵40～60h；所述酵母菌为下列之一或其中两种以上的混合：耐盐增香酵母、朗必可假丝酵母、K氏酵母、沪酿2.089果酒的酵母、葡萄酒高活性干酵母和超级酿酒高活性干酵母；发酵液浓缩至原体积的15％～40％，得浓缩液；接种量按常规接种量即可，本领域普通技术人员根据常识即可确定，以经扩大培养后的种子液接种时，通常种子液为果蔬汁体积的5～10％；
酵母菌种的保藏与扩大培养方法：
斜面保藏培养基(100mL)：蛋白胨1g，酵母膏1g，NaCl 0.4g，葡萄糖1g，琼脂2g，pH 6.5。30℃恒温培养2～3天，保藏温度为4℃。
一级种子培养基(100mL)：葡萄糖10g，蛋白胨1g，酵母膏1g，MgSO4·7H2O 0.02g，KH2PO40.02g，pH 5.0。培养温度30℃，摇床转速200r/min，培养时间18h。
二级种子罐培养基(100mL)：葡萄糖10g，蛋白胨1g，酵母膏1g，MgSO4·H2O 0.02g，KH2PO40.02g，pH 5.0。培养温度30℃，搅拌速度200r/min，培养时间24h。
(5)后处理：浓缩液喷雾干燥，得到所述发酵型营养果蔬粉。
制备所述发酵型营养果蔬粉的原料为柑桔时，所述方法在步骤(4)和步骤(5)之间还包括有第二阶段酶处理步骤：将浓缩液pH调至4.1，添加质量为浓缩液的0.3％～0.4％的柚皮苷酶(10000～20000U/g)，于40℃恒温下处理1.5～2.5h。
优选的，所述柚皮苷酶由黑曲霉CCTCC NO：M 206047(黑曲霉WZ001(Aspergillus niger WZ001))经发酵获得，该菌株已在在先申请CN200610051963.X中作为新菌株予以保护。
脱苦酶发酵既可采用固态浅盘发酵也可以采用液体深层好氧发酵。
固态浅盘发酵：麸皮100g；K2HPO40.3g；豆渣(湿重，干重约为12％)60g；豆饼粉8g；桔皮粉3.5g，水200mL，pH自然。培养条件：接种量为10％～15％，培养温度32℃，培养30h后翻曲，培养时间共3-4天。烘干，密封后干燥处保藏，备用，柚皮苷酶酶活力10000～20000U/g。。
液体通风发酵(按100L发酵罐的装液量为70L计)：豆渣7kg(湿重，干重约为12％)；豆饼粉1.75kg；玉米粉0.7kg；桔皮粉0.7kg；K2HPO40.21kg；CaCl270g；MgSO4·7H2O 70g；消泡剂(食用豆油)50mL，pH 6.5。培养条件：培养温度30-32℃，培养时间90～100h。搅拌转速：前20h为150r/min，使DO(溶氧)在30％以上即可；20h后根据溶氧读数对逐步放大搅拌频率经行实时控制。DO值最小不能低于10％，发酵液过滤后干燥，得到脱苦酶，柚皮苷酶酶活力10000～20000U/g。
所述喷雾干燥条件如下：进料浓度30％～40％、温度55～60℃，进口温度180～200℃，出口温度90～100℃，进风气压0.25～0.3MPa，离心转盘转速15000～20000r/min。
本发明的有益效果主要体现在：按照本发明方法，制得果蔬粉与传统果蔬粉比较，是一种纯天然绿色产品，经酶处理、发酵等工序加工后其维生素、果胶低聚糖、氨基酸等营养成分大幅增加，其中，β-胡萝卜素含量为0.001％～0.05％，B族维生素(VB1、VB2、烟酸、VB6等)以烟酸计，含量为0.2％～1.5％，果胶低聚糖含量为1％～10％；另外分散性和水溶性均较好，水分含量≤8％，更适于长期保藏；以该果蔬粉为基本原料进行复配，可以生产出复合营养产品，广泛应用于饮料、方便食品、保健品等领域；可从整体上增加果蔬产业的综合经济效益，减少资源浪费、保护环境，为我国果蔬产业的可持续发展产生深刻的影响。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
酵母菌种的保藏与扩大培养：
斜面保藏培养基：蛋白胨1g，酵母膏1g，NaCl 0.4g，葡萄糖1g，琼脂2g，水100mL，pH 6.5，高温灭菌，冷却制成斜面。接入菌种，30℃恒温培养2～3天，保藏温度为4℃。
一级种子培养基：葡萄糖10g，蛋白胨1g，酵母膏1g，MgSO4·7H2O0.02g，KH2PO40.02g，水100mL，pH 5.0。接种一环斜面菌种，培养温度30℃，摇床转速200r/min，培养时间18h，得一级种子液。
二级种子罐培养基：葡萄糖10g，蛋白胨1g，酵母膏1g，MgSO4·H2O 0.02g，KH2PO40.02g，水100mL，pH 5.0。按5％体积比接入一级种子液，培养温度30℃，搅拌速度200r/min，培养时间24h。
耐盐增香酵母(济宁玉园生物科技有限公司)、朗必可假丝酵母(中国科学院微生物所菌种保藏中心，保藏中心编号：As2.1182)、K氏酵母(上海迪发酿造生物制品有限公司)、沪酿2.089果酒的酵母(上海迪发酿造生物制品有限公司)、葡萄酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司)和超级酿酒高活性干酵母(安琪酵母股份有限公司)分别按照上述方法进行扩大培养，分别获得种子液备用。
脱苦酶的发酵：
黑曲霉菌WZ001(CCTCC NO：M 206047)菌种经查氏培养基活化5天后，接种一环至液态种子培养基(麸皮4g，豆饼粉3g、豆渣8g，水100mL)中培养36h，得到种子液。
固态发酵培养基为麸皮100g、豆渣10g、豆饼粉20g，加入100ml的水，分装于500ml的三角瓶中，装料厚度为2.5～3.0cm，0.1Mpa蒸汽压力灭菌30min，冷却后每瓶以体积比2％接入黑曲霉种子液，于32℃下培养5～7天，培养物烘干后按1∶10的水浸提过滤得脱苦酶液经干燥备用，检测酶粉中柚皮苷酶酶活力10000～20000U/g。
实施例2：
1.原料准备：以衢州地区11月份采摘的椪柑为原料，经挑选分级后称取原料150kg，去皮后直接全果肉打浆，得粗柑桔浆118.5kg，取出50kg备用。
2.第一阶段酶处理工序：50kg的粗柑桔浆不断搅拌，用氢氧化钠将pH调至4.2，温度升至42℃。选用专一性强、稳定性和酶解效果好的食品级酸性果胶酶和纤维素酶混合配制成复合酶制剂，纤维素酶和果胶酶的质量比为3∶1。在粗柑桔浆中添加复合酶制剂共60g，酶处理时间为90min。酸性果胶酶：酶活30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司；纤维素酶：酶活40000u/g，购自山东隆大生物工程有限公司。
3.将复合酶酶解后的粗柑桔浆经板框压滤机压滤(滤布120目)，除去粗柑桔浆中的皮囊和破碎的种子等残渣，得桔汁40.4kg，出汁率为80.8％。
对比试验：另取50kg粗柑桔浆不加酶作对照，直接将粗柑桔浆压榨，得34.6kg，出汁率为69.2％。
由此可见，加复合酶处理后出汁率增加了11.7％。通过果胶酶和纤维素酶的催化反应可有效提高水果加工的出汁率，提高果汁品质和产量，工艺简单易行。果胶酶可以软化果肉组织中的果胶质，使不溶性的果胶物质分解为可溶性的果胶低聚体，以降低果肉的粘度，可以明显提高果汁产率。纤维素酶协同破坏果蔬中的纤维结构，将纤维素降解为微生物可以利用的还原性单糖。果汁的透明度和澄清度得以明显提高，也增加了可溶性固形物的含量。
4.桔汁的调配与发酵：
(1)桔汁的调配：按质量分数1.8％向40.4kg桔汁中添加氮源酵母膏0.73kg；用手持糖度计检测桔汁的糖度为13.5Brix，向40.4kg桔汁中添加2.70kg蔗糖使桔汁糖度达到18Brix；用氢氧化钠将桔汁pH调至5.0。121℃灭菌15min，冷却至室温。
(2)在65L的自控式机械搅拌发酵罐中，将制备好的耐盐增香酵母种子液按10％(v/v)的接种量移入41L调配好的桔汁，使装液量为45L。控制罐压0.03Mpa，通入空气压力0.12Mpa，空气流速25NL/min，温度30℃，搅拌速度300r/min，发酵时间为50h。
5.以柑桔水果为原料，发酵液中含有大量的苦味物质，苦味的主要来源是柚皮苷，因此，除去柚皮苷就会使果汁苦味减轻。酶法脱苦所用到的酶主要是柚皮苷酶，它由α-L-鼠李糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶组成。α-L-鼠李糖苷酶可将柑橘类果汁中黄烷酮糖苷类化合物的柚皮苷水解成樱桃苷和鼠李糖，樱桃苷的苦味约为柚皮苷的1/3，因此苦味有所减轻；樱桃苷可在β-D-葡萄糖苷酶继续作用下生成无苦味的柚皮素和葡萄糖。对发酵液进行第二步脱苦酶即柚皮苷酶处理，具体方法为：
按20％的比例将发酵液浓缩到9kg，检测浓缩液中柚皮苷含量约2.15g/L。酶处理条件为：
(1)浓缩液40℃恒温，pH调至4.1。
(2)酶添加量为浓缩后发酵液质量的0.3％，需添加实施例1脱苦酶(柚皮苷酶酶活力10000U/g)酶粉27g，脱苦时间为2h。
6.对经脱苦酶处理后的浓缩液进行喷雾干燥加工，进料浓度约40％，进料温度60℃，进口温度180～200℃，出口温度90～100℃，进风气压0.25～0.3MPa，离心转盘转速保持在18000r/min。
7.干燥后得到发酵型富营养柑桔粉重3.61kg，收得率为：8.94％(占经过滤后的桔汁比重)，水分含量≤4％。发酵型富营养柑桔粉中各种维生素含量如下表1。待冷却后密封，置于4℃干燥处保藏。
表1：发酵型富营养柑桔粉中几种维生素含量(100g)
实施例3：
1.原料准备：以实施例2的衢州地区椪柑为原料，选取150kg，去皮后全果肉打浆，得粗柑桔浆116.0kg，取出50kg备用。
2.第一阶段酶处理工序：将50kg粗柑桔浆按照实施例2步骤调节酶反应条件，加入复合酶制剂，纤维素酶和果胶酶的比例为2∶1。在粗柑桔浆中添加复合酶制剂70g，酶处理时间为90min。酸性果胶酶：酶活30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司；纤维素酶：酶活40000u/g，购自山东隆大生物工程有限公司。
3.按照实施例2的过滤工序得桔汁42.1kg，出汁率为84.2％。对比试验：另取50kg粗柑桔浆不加酶作对照，直接将粗柑桔浆压榨，得34.6kg，出汁率为69.2％。由此可见，加复合酶处理后出汁率增加了15.0％。
4.桔汁的调配与发酵：
(1)桔汁的调配：按质量分数2.0％向42.1kg桔汁中添加氮源酵母膏0.84kg，用手持糖度计检测桔汁的糖度为13.8Brix，向42.1kg桔汁中添加2.67kg蔗糖使桔汁糖度达到18Brix；用氢氧化钠将桔汁pH调至5.0。121℃灭菌15min，冷却至室温。
(2)在65L的自控式机械搅拌发酵罐中，将制备好的朗必可假丝酵母种子液按10％(v/v)的接种量移入42L调配好的桔汁，使装液量为46L。控制罐压0.03Mpa，通入空气压力0.12Mpa，空气流速25NL/min，温度30℃，搅拌速度300r/min，发酵时间为50h。
5.对发酵液进行第二步脱苦酶处理，按20％的比例将发酵液浓缩到9.2kg，检测浓缩液中柚皮苷含量约2.22g/L。酶处理条件：40℃恒温，pH为4.1。脱苦酶(柚皮苷酶酶活力10000U/g)酶粉添加量为浓缩后发酵液质量的0.3％，约添加27g，脱苦时间为2h。
6.按照实施例2对浓缩液进行喷雾干燥处理，得到干燥后发酵型富营养柑桔粉重3.80kg，收得率为：9.05％(占经过滤后的桔汁比重)，水分含量≤4％。发酵型富营养柑桔粉中各种维生素含量如下表2。待冷却后密封，置于4℃干燥处保藏。
表2：发酵型富营养柑桔粉中几种维生素含量(100g)
实施例4：
1.原料准备：以实施例2的衢州地区椪柑为原料，选取150kg，去皮后全果肉打浆，得粗柑桔浆108.8kg，取出50kg备用。
2.第一阶段酶处理工序：将50kg粗柑桔浆按照实施例2步骤调节酶反应条件，加入复合酶制剂，纤维素酶和果胶酶的比例为2∶1。在粗柑桔浆中添加复合酶制剂70g，酶处理时间为90min。酸性果胶酶：酶活30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司；纤维素酶：酶活40000u/g，购自山东隆大生物工程有限公司。
3.按照实施例2的过滤工序得桔汁41.4kg，出汁率为82.8％。对比试验：另取50kg粗柑桔浆不加酶作对照，直接将粗柑桔浆压榨，得34.6kg，出汁率为69.2％。由此可见，加复合酶处理后出汁率增加了13.6％。
4.桔汁的调配与发酵：
(1)桔汁的调配：按质量分数1.7％向41.4kg桔汁中添加氮源酵母膏0.70kg；用手持糖度计检测桔汁的糖度为13.5Brix，向41.4kg桔汁中添加2.82kg蔗糖使桔汁糖度达到19Brix；用氢氧化钠将桔汁pH调至5.0。121℃灭菌15min，冷却至室温。
(2)在65L的自控式机械搅拌发酵罐中，将制备好的K氏酵母种子液按7％(v/v)的接种量移入41L调配好的桔汁，使装液量为45L。控制罐压0.03Mpa，通入空气压力0.12Mpa，空气流速25NL/min，温度30℃，搅拌速度300r/min，发酵时间为52h。
5.对发酵液进行第二步脱苦酶处理，按20％的比例将发酵液浓缩到9.0kg，检测浓缩液中柚皮苷含量约2.14g/L。酶处理条件：40℃恒温，pH为4.1。脱苦酶(柚皮苷酶酶活力10000U/g)酶粉添加量为浓缩后发酵液质量的0.3％，约添加27g，脱苦时间为2h。
6.按照实施例2对浓缩液进行喷雾干燥处理，得到干燥后发酵型富营养柑桔粉重3.72kg，收得率为：8.98％(占经过滤后的桔汁比重)，水分含量≤4％。发酵型富营养柑桔粉中各种维生素含量如下表3。待冷却后密封，置于4℃干燥处保藏。
表3：发酵型富营养柑桔粉中几种维生素含量(100g)
实施例5：
1.原料准备：称取洗净、分选后成熟度为9.0以上的新鲜番茄110kg，全果打浆，取出50kg粗番茄浆备用。
2.第一阶段酶处理工序：50kg的粗番茄浆不断搅拌，用柠檬酸将pH调至4.2，温度升至42℃。选用专一性强、稳定性和酶解效果好的食品级酸性果胶酶和纤维素酶混合配制成复合酶制剂，纤维素酶和果胶酶的比例为3∶1。在粗番茄浆中添加复合酶制剂40g，酶处理时间为60min。酸性果胶酶：酶活力30000u/g，购自无锡雪梅制剂科技有限公司；纤维素酶：酶活力40000u/g，购自山东隆大生物工程有限公司。
3.将复合酶酶解后的粗番茄浆经板框压滤机压滤(滤布120目)，除去粗番茄浆中的皮囊和破碎的种子等残渣，得番茄汁43.7kg，出汁率为87.4％。
对比试验：另取50kg粗番茄浆不加酶作对照，直接将粗番茄浆压榨，得40.9kg，出汁率为81.8％。由此可见，加复合酶处理后出汁率增加了5.6％。
4.番茄汁的调配与发酵：
(1)番茄汁的调配：按质量分数1.8％向43.7kg桔汁中添加氮源酵母膏0.78kg，用手持糖度计检测番茄汁的糖度为4.5Brix，向番茄汁中添加3.8kg蔗糖使糖度达到12.5Brix；用氢氧化钠将桔汁pH调至5.0。121℃灭菌15min，冷却至室温。
(2)在65L的自控式机械搅拌发酵罐中，将制备好的超酒酵母种子液按10％(v/v)的接种量移入44L调配好的番茄汁，使装液量为48L。控制罐压0.03Mpa，通入空气压力0.13Mpa，空气流速27NL/min，温度30℃，搅拌速度330r/min，发酵时间为42h。
5.按30％的比例将发酵液浓缩到14.4kg，对浓缩液进行喷雾干燥加工，进料浓度约40％，进料温度60℃，进口温度180～200℃，出口温度90～100℃，进风气压0.25～0.3MPa，离心转盘转速保持在20000r/min。
6.干燥后得到发酵型富营养番茄粉重5.89kg，收得率为：13.47％(占经过滤后的番茄汁比重)，水分含量≤5％。发酵型富营养番茄粉中各种维生素含量如下表4。待冷却后密封，置于4℃干燥处保藏。
表4：发酵型富营养番茄粉中几种维生素含量(100g)
Claims (4)
1.一种富含维生素的发酵型营养果蔬粉的加工方法，所述方法包括：
(1)前处理：取果蔬原料，进行清洗、去皮、打浆，获得果蔬浆液；所述果蔬为下列之一：柑桔、苹果、葡萄、草莓、番茄、西瓜；
(2)第一阶段酶处理：往果蔬浆液中加入纤维素酶和果胶酶复合酶粉，调整pH至3.5～5.0，在40～45℃下搅拌处理1～4h；所述纤维素酶用量为30～50U/g果浆液，果胶酶用量为15～40U/g果浆液；
(3)调配：步骤(2)处理后的果蔬浆液过滤除渣，得果蔬汁，往果蔬汁中加入质量为果蔬汁质量1.5％～2.5％的氮源，并添加蔗糖使果蔬汁的可溶性固形物含量达到11Brix～19Brix，用柠檬酸或氢氧化钠调pH至4.5～5.0，111～121℃灭菌15～20min；所述氮源为酵母膏；
(4)发酵：在调配好的果蔬汁中接入酵母菌，在28～32℃、120～350r/min、通风量0.5～1.0vvm下发酵40～60h；所述酵母菌为下列之一或其中两种以上的混合：耐盐增香酵母、朗必可假丝酵母、K氏酵母、沪酿2.089果酒的酵母、葡萄酒高活性干酵母和超级酿酒高活性干酵母；发酵液浓缩至原体积的15％～40％，得浓缩液；
(5)后处理：浓缩液喷雾干燥，得到所述发酵型营养果蔬粉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于制备所述发酵型营养果蔬粉的原料为柑桔，所述方法在步骤(4)和步骤(5)之间还包括有第二阶段酶处理步骤：将浓缩液pH调至4.1，添加10～100U/g浓缩液的柚皮苷酶，于40℃恒温下处理1.5～6.5h。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述柚皮苷酶由黑曲霉CCTCCNO：M 206047经发酵获得。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述喷雾干燥条件如下：进料浓度30％～40％、温度55～60℃，进口温度180～200℃，出口温度90～100℃，进风气压0.25～0.3MPa，离心转盘转速15000～20000r/min。
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