CN114304620A

CN114304620A - 一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素及其制备方法

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Publication number: CN114304620A
Application number: CN202111681145.9A
Authority: CN
Inventors: 陈克平; 艾合买提江·艾海提; 吕明珊; 茹先古丽·买买提依明; 王亮
Original assignee: Xinjiang Huize Food Co ltd
Current assignee: Xinjiang Huize Food Co ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-12-30
Also published as: CN114304620B

Abstract

本发明公开了一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素及其制备方法。通过采用新疆药桑葚、蓝莓和黑加仑为原料，利用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)六种乳酸菌获得复合菌，接种复合菌发酵获得新疆药桑葚复合酵素，其SOD值可达276U/g，总酚含量为9.05mg/g，营养成分总酚衰减至行业最低标准(0.5mg/g)时，4℃冷藏货架期为153天，25℃货架期为94天；营养成分SOD值衰减至行业最低标准(15U/g)时，4℃贮藏货架期为400天，25℃贮藏货架期为247天，37℃贮藏货架期为193天，为新疆药桑葚的开发拓展了应用。

Description

一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品技术领域，尤其涉及一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素及其制备方法。

背景技术

新疆药桑，属桑科(Moraceac)，桑属(Morus L.)，黑桑种(Morus nigra L.)，与白桑种类型中的黑桑不同。是新疆特有的珍贵桑种资源，是我国唯一的黑桑种，多生长于新疆南部地区。

新疆药桑葚是新疆药桑成熟果实，性寒、无毒，有消炎、补血、镇静等作用，对治疗耳眼不灵、热症渴症、精神状态不佳、便秘、风湿疼痛均有疗效。新疆药桑葚的营养成分如多糖、黄酮含量都高于其他桑葚。药桑葚果味浓厚香气浓郁，有着非常杰出的发酵基础。蓝莓(Vaccinium Spp)果实中含有丰富的营养成分，具有防止脑神经老化、保护视力、强心、抗癌、软化血管、增强人机体免疫等功能，营养成分高。其中，由于蓝莓富含花青素，具有活化视网膜功效，可以强化视力，防止眼球疲劳而备受注目。也是世界粮农组织推荐的五大健康水果之一。黑加仑(Ribes nigrum L.)，学名黑穗醋栗，又称紫梅或黑豆果。属于虎耳草科茶藨子属。成熟果实为紫黑色小浆果，外形与蓝莓相似，味道清香酸甜，多汁，含有多种营养成分和保健功效，是一种天然的药食两用的水果资源，具有较高的市场价值和开发潜力。但是蓝莓和黑加仑主要以鲜食为主，不宜贮藏，影响其发展。

植物酵素通常以一种或多种新鲜的水果、蔬菜、谷类、菌菇类或其他药食两用草本类为发酵原料，通过微生物发酵后而得到的，富含多种营养生物活性物质，如酶、多酚类化合物、矿物质有机酸等的功能性产品。根据文献和专利记载采用酵母菌和乳酸菌复合菌混菌发酵获得蓝莓-桑椹酵素优于单菌种发酵和自然发酵方式得到药桑葚酵素，能显著提高复合酵素中的总酚含量和抗氧化能力。利用三种乳酸菌和酵母菌发酵研制黑加仑酵素，植物乳杆菌发酵的黑加仑酵素营养成分和风味物质优于其他三种菌发酵的酵素，具有较好的抗氧化活性。鉴于桑葚酵素、蓝莓酵素和黑加仑酵素的优点，以及新疆药桑葚的独特性质，能否将新疆药桑葚结合蓝莓和黑加仑制备一种新酵素未见有文献报道。

发明内容

针对现有文献和专利未见有关新疆药桑葚结合蓝莓和黑加仑制备酵素的技术现状，本发明旨在于提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素及其制备方法。本发明采用新疆药桑葚、蓝莓和黑加仑为原料，通过植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)六种乳酸菌获得复合菌剂，利用复合菌剂发酵获得新疆药桑葚复合酵素，其SOD值可达276U/g，总酚含量为9.05mg/g，营养成分总酚衰减至行业最低标准(0.5mg/g)时，4℃冷藏货架期为153天，25℃货架期为94天；营养成分SOD值衰减至行业最低标准(15U/g)时，4℃贮藏货架期为400天，25℃贮藏货架期为247天，37℃贮藏货架期为193天，为新疆药桑葚的开发拓展了应用。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照重量份计，该复合酵素包括新疆药桑葚40-60份、蓝莓20-30份、黑加仑20-30份、复合酶0.5-1.0份、复合菌1-1.5份、蔗糖4-8份。

进一步的本发明提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照重量份计，该复合酵素包括新疆药桑葚50份、蓝莓25份、黑加仑25份、复合酶0.8份、复合菌1份、蔗糖6份。

本发明提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素中，所述复合菌由质量百分比分别为31.28％、21.96％、15.72％、4.73％、16.11％和10.20％的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)组成。

本发明提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素中，所述复合酶由质量比为2:1:1的果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶组成。

同时，本发明提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，具体包括如下步骤：

将药桑葚、蓝莓、黑加仑原料洗净，分别打浆后按照比例混合得混合果浆冷藏备用；将保存的各菌种植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillushelveticus)进行活化培养，培养条件为37℃，活菌数达10⁸CFU/mL以上；将果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶组成复合酶按照质量比加入混合果浆，搅拌均匀后酶解3-4h，获得酶解混合果浆；将所得酶解混合果浆中加入蔗糖，混合均匀，调至TSS值为19.0，转入发酵罐升温灭菌，灭菌温度为95℃，灭菌时间为30min，灭菌后自然降温至34℃，于无菌条件下接种复合菌进行厌氧发酵，发酵温度为32-36℃，发酵时间20-25h；后经升温至95℃灭菌25min，降温至30℃，离心过滤取上清液，充氮棕色瓶灌装，升温至100℃灭菌18min，自然降温，避光、低温保存，制备获得新疆药桑葚复合酵素。

本发明提供的复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法中，所述酶解时间为3.5h。

本发明提供的复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法中，所述厌氧发酵温度34℃，发酵时间为21h。

发酵菌种的选取直接影响到酵素产品的营养价值包括SOD和总酚含量。本发明重点利用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillushelveticus)六种菌相配伍发酵新疆药桑葚及黑加仑和蓝莓等制备获得，利用微生物菌种的特异性和复杂性，将各种不同的菌种能够复合配伍使用，通过各种菌种的相融性、配伍性与各菌种属性结合，考虑的复合菌种的安全性，特别是应用于新疆药桑葚复合酵素中都需要大量的基础实验验证，本发明基于前期基础研究积累，通过采用大量不同的菌种复配试验，证明本发明采用复合菌接种发酵新疆药桑葚、蓝莓及黑加仑制备新疆药桑葚复合酵素，该新疆药桑葚复合酵素SOD值可达276U/g，总酚含量为9.05mg/g，营养成分总酚衰减至行业最低标准(0.5mg/g)时，延长货架期，有利于提高酵素品质，获得显著突出的技术效果。

本发明中，选用的，植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)六种菌都为常见的公众熟知菌种，本领域普通技术人员可以通过公众渠道购买获得，六种菌的培养条件及培养基都可采用本领域常见报道获得。

通过以上技术方案，本发明获得如下技术效果：

(1)本发明提供的复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素SOD值可达276U/g，总酚含量为9.05mg/g，营养成分总酚衰减至行业最低标准(0.5mg/g)时，4℃冷藏货架期为153天，25℃货架期为94天；营养成分SOD值衰减至行业最低标准(15U/g)时，4℃贮藏货架期为400天，25℃贮藏货架期为247天，37℃贮藏货架期为193天。

(2)本发明中新疆药桑葚等原料经复合菌发酵，其中的生物活性成分更多的被提取出来，对发挥其抗氧化、增强机体免疫力，改善胃肠消化能力有重要作用。

附图说明

图1为本发明新疆药桑葚复合酵素在不同在贮藏温度下TSS(A)，pH(B)，总酚含量(C)和SOD活力(D)的变化图。

图2为本发明新疆药桑葚复合酵素中SOD活力(A)和总酚含量(B)Arrhenius曲线图。

具体实施方式

下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。本发明中选用的所有原辅材料，以及选用的菌种培养方法都为本领域熟知选用的，本发明中涉及到的％都为重量百分比，除非特别指出除外。

实施例1：复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素

一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照重量份计，该复合酵素包括新疆药桑葚40-60份、蓝莓20-30份、黑加仑20-30份、复合酶0.5-1.0份、复合菌1-1.5份、蔗糖4-8份。

所述复合菌由质量百分比分别为31.28％、21.96％、15.72％、4.73％、16.11％和10.20％的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillushelveticus)组成；所述复合酶由质量比为2:1:1的果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶组成。

上述新疆药桑葚复合酵素的制备方法如下：

实施例2：复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素

本实施例在实施例1的基础上，提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照质量计，包括新疆药桑葚50kg、蓝莓25kg、黑加仑25kg、复合酶0.8kg、复合菌1kg、蔗糖6kg。

配方1：一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照质量计，包括新疆药桑葚40kg、蓝莓20kg、黑加仑20kg、复合酶0.5kg、复合菌1kg、蔗糖4kg。

配方2：一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照质量计，包括新疆药桑葚60kg、蓝莓30kg、黑加仑30kg、复合酶1.0kg、复合菌1.5kg、蔗糖8kg。

配方3：一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，按照质量计，包括新疆药桑葚55kg、蓝莓25kg、黑加仑22kg、复合酶0.7kg、复合菌1.3kg、蔗糖7kg。

实施例3：复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备

本实施例在实施例1-实施例2的基础上，提供一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其中，酶解时间为3.5h，厌氧发酵温度34℃，发酵时间为21h。

方法1：一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其中，酶解时间为3h，厌氧发酵温度32℃，发酵时间为20h。

方法2：一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其中，酶解时间为5h，厌氧发酵温度36℃，发酵时间为25h。

方法3：一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其中，酶解时间为3.4h，厌氧发酵温度35℃，发酵时间为24h。

实施例4：复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的性能

本实施例在实施例1-3的基础上，对本发明提供的新疆药桑葚复合酵素的性能进行测试。主要考察酵素总酚含量、SOD活力、pH值和TSS(总可溶性固形物)含量及感官等指标。总酚质量浓度的测定采用福林酚法。采用0～0.02mg/mL的没食子酸标准溶液制作标准曲线，得线性回归方程为:y＝0.8686x+0.0053(x为没食子酸质量浓度，mg/mL；y为吸光值)，R2＝0.9987。根据线性回归方程计算样液的总酚质量浓度；SOD活力的检测：利用SOD活力检测试剂盒进行检测；利用pH计测定pH值；利用手持糖度计测TSS(总可溶性固形物)含量。

(1)新疆药桑葚复合酵素的感官品质

本试验产品的感官评价按照表1所示感官评分标准进行评价，对不同贮藏温度下产品的感官品质按照表1标准进行评价，具体评价结果参见表2所示。

表1：酵素感官评分标准

由表2结果可知，本发明提供的复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素具备鲜明特色的新产品，制备的新疆药桑葚复合酵素既具有酵素本身共性特点，同时具有独特的口味功能性复合酵素。

表2药桑葚酵素在不同温度下储藏过程中的感官评分变化

(2)新疆药桑葚复合酵素的理化品质变化及分析

本试验对本发明提供的新疆药桑葚复合酵素的理化品质进行分析，主要考察不同贮藏温度产品的TSS(A)，pH(B)，总酚含量(C)和SOD活力(D)的变化，具体结果参见附图1所示。

(3)新疆药桑葚复合酵素在不同温度贮藏过程中的菌落总数(TVC)和酵母菌霉菌的变化

本试验对新疆药桑葚复合酵素在不同温度下储藏过程中TVC值和酵母菌霉菌进行检测，每三天一次，直至45天在三个温度下均未有检出菌，后又对预测货架期最后一天的药桑葚酵素进行TVC值和酵母菌霉菌检测，亦未有检出菌。

(4)SOD活性模型的验证及货架期预测

通过以上对罐装新疆药桑葚复合酵素在储藏期间品质变化发现，巴氏消毒后的罐装酵素并不生长微生物，SOD活力下降和总酚含量降低是导致其营养价值降低的最主要原因。因此，以SOD活性SOD活性和总酚含量为特征指标来建立药桑葚酵素货架期模型。

食品在贮藏过程中各指标的变化情况大都可以用零级或者一级动力学方程拟合。分别将SOD活力和总酚含量在恒温下的数据由以下两个动力学方程进行拟合。

零级动力学方程：A＝A0-kt (1)

一级动力学方程：A＝A0exp(kt) (2)

式中：A0、A为SOD、总酚初始值和t时间后SOD、总酚含量的值，k为反应速率常数(d^-1)，t为贮藏时间(d)。

利用SPSS 24.0对不同温度下桑葚酵素SOD和总酚的零级和一级方程进行拟合，得到拟合方程和回归系数R²及变化速率常数k值，结果参见表3所示。

表3：药桑葚酵素营养品质变化动力学参数

由表3数据可知，不同温度下新疆药桑葚复合酵素SOD值的一级动力学方程的回归系数均大于0.986，高于零级动力学方程的R²，这表明一级动力学方程对药桑葚酵素中SOD活力变化的描述更具有准确性。总酚含量的零级动力学方程的R²均大于0.956，且都高于一级动力学方程，这表明零级动力学方程对新疆药桑葚复合酵素中总酚含量变化的描述更具有准确性。

将上述数据应用于Arrhenius模型进行计算。

Arrhenius模型：

式(3)取对数：

式中：k₀是频率因子，Ea是活化能(Jmol^-1)，T是绝对温度(K)，R为气体常数(8.3144J/(mol·K))；k₀和E_a都是与反应***物质本性有关的经验常数。

由表3数据进行计算可得到SOD的变化速率k分别为0.007、0.013、0.014，总酚的变化速率k分别为0.057、0.102、0.116。以lnk对储藏温度的倒数1/T作图，结果参见附图2所示。

由图2数据可知，活化能E_a可通过回归线的斜率计算，K₀可通过回归线的截距得到。SOD值回归直线的斜率为-1.8926，因此药桑葚酵素的Ea值为15.736kJmol^-1，速率常数(k₀)为6.697，相应的R²值为0.9429。总酚回归直线的斜率为-1.9114，因此药桑葚酵素的Ea值为15.892kJmol^-1，速率常数(k₀)为57.766，相应的R²值为0.9720。

SOD预测模型的方程：

其中：A是存放特定时间的桑葚酵素SOD值的预测值，A₀是桑葚酵素SOD值的初始值。方程修整后得到桑葚酵素货架期(SOD)预测公式：

其中：SL为预测的货架期(天)，A₁是货架期终点桑葚酵素SOD值的限量值，A₀是桑葚酵素SOD值的初始值。

总酚预测模型的方程：

方程修整后得到新疆药桑葚复合酵素货架期(总酚)预测公式：

其中：SL为预测的货架期(天)，A₁是货架期终点桑葚酵素总酚含量的限量值，A₀是桑葚酵素总酚含量的初始值。

(5)总酚模型的验证及其货架期的预测

根据食品安全轻工标准(QB/T 5323-2018植物酵素)食用植物酵素中SOD值最低限值为15U/g，通过式(6)计算出药桑葚酵素货架期(SOD)为4℃贮藏温度下400天，25℃贮藏温度下247天，37℃贮藏温度下193天。

为了验证药桑葚酵素总酚含量预测模型，对储存在8℃、28℃下的药桑葚酵素在第30天、第60天和第120天的预测值和实测值的比较进行了评估，具体结果参见表4所示。

表4：不同储藏温度新疆药桑葚复合酵素总酚含量预测值和实测值

由表4可知，所建立的总酚预测模型相对误差小于等于13.31％。因此，根据预测模型可以较为准确地预测储存在4-37℃条件下的药桑葚酵素的总酚含量，此模型可用于预测罐装药桑葚酵素在4℃到37℃范围内不同贮藏温度下的货架期。根据食品安全轻工标准(QB/T 5323-2018植物酵素)食用植物酵素中总酚含量最低限值为0.5mg/mL，通过模型(8)可预测4℃冷藏新疆药桑葚复合酵素的货架期为153天，常温25℃新疆药桑葚复合酵素的货架期为94天，37℃培养新疆药桑葚复合酵素的货架期为73天。

综上数据可知，由于在400天内未见检出菌，故以SOD值作为营养指标确定货架期为400天，考虑到运输保存等因素，将货架期确定为365天；总酚含量最低限值为0.5mg/mL，通过总酚含量建立模预测在4℃冷藏新疆药桑葚复合酵素的货架期为153天，25℃常温贮藏新疆药桑葚复合酵素货架期为94天，37℃贮藏新疆药桑葚复合酵素的货架期为73天。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而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的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所延伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，其特征在于，按照重量份计，该复合酵素包括新疆药桑葚40-60份、蓝莓20-30份、黑加仑20-30份、复合酶0.5-1.0份、复合菌1-1.5份、蔗糖4-8份。

2.如权利要求1所述的一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，其特征在于，按照重量份计，该复合酵素包括新疆药桑葚50份、蓝莓25份、黑加仑25份、复合酶0.8份、复合菌1份、蔗糖6份。

3.如权利要求1所述的一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，其特征在于，所述复合菌由质量百分比分别为31.28％、21.96％、15.72％、4.73％、16.11％和10.20％的植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)组成。

4.如权利要求1所述的一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素，其特征在于，所述复合酶由质量比为2:1:1的果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶组成。

5.一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括如下步骤：

将药桑葚、蓝莓、黑加仑原料洗净，分别打浆后按照比例混合得混合果浆冷藏备用；将保存的各菌种植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)、德式乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus GG)、副干酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)和瑞士乳杆菌(Lactobacillushelveticus)进行活化培养，培养条件为37℃，活菌数达10⁸CFU/mL以上；将果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶组成复合酶按照质量比加入混合果浆，搅拌均匀后酶解3-4h，获得酶解混合果浆；将所得酶解混合果浆中加入蔗糖，混合均匀，调至TSS值为19.0，转入发酵罐升温灭菌，灭菌温度为95℃，灭菌时间为30min，灭菌后自然降温至34℃，于无菌条件下接种复合菌进行厌氧发酵，发酵温度为32-36℃，发酵时间20-25h；后经升温至95℃灭菌25min，降温至30℃，离心过滤取上清液，充氮棕色瓶灌装，升温至100℃灭菌18min，自然降温，避光、低温保存，制备获得新疆药桑葚复合酵素。

6.如权利要求5所述的一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其特征在于，所述酶解时间为3.5h。

7.如权利要求5所述的一种复合菌发酵的新疆药桑葚复合酵素的制备方法，其特征在于，所述厌氧发酵温度34℃，发酵时间为21h。