CN117643349A - 益生菌发酵制备果蔬汁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发酵工程的技术领域，具体涉及一种益生菌发酵制备果蔬汁的方法。本发明所制备的果蔬汁中富含多种益生菌活性成分，其制备方法主要包括以下步骤：新鲜果蔬清洗、加Vc并破碎取汁、果胶酶酶解、离心后反渗透浓缩、灭菌、采用复合益生菌对浓缩后的果汁进行发酵即可。本发明通过对果蔬汁饮品进行发酵之前添加Vc，能够缓解新鲜果蔬被氧化与酶促褐变反应的发生，同时提高了果蔬中酚类物质的稳定性；且本发明的果蔬汁仅以苹果自身所含的糖分物质为基础进行发酵，毋须额外添加其他甜味剂等添加剂，此外，通过复合益生菌对果蔬汁进行发酵，丰富了果蔬汁中的营养成分及活性成分，进一步提升了果蔬汁饮品的口感，为果蔬的深加工提供了一种新途径。
Description
技术领域
本发明属于发酵工程技术领域，特别涉及益生菌发酵制备果蔬汁的方法。
背景技术
果蔬是我们日常生活中不可缺少的食物，具有丰富的营养价值，不仅水分含量高，还富含各种抗氧化剂、多种矿物质及B族维生素等，对增强人体免疫力、预防衰老、抵御疾病都大有好处。
但是当前新鲜果蔬的食用方式较为单一，如新鲜水果多以直接食用为主，市场上也有的为了延长水果的贮藏期限而将水果制成果干、罐头、果汁等产品的情况；而新鲜蔬菜的食用方式多为烹炒，或者同水果一般直接烘烤成蔬菜干，很少有适口的蔬菜饮料产品。
益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，是定植于人体肠道、生殖***内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥对肠道有益作用的活性有益微生物的总称。目前为止，人体、动物体内已发现的有益微生物主要有：酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等。
迄今为止科学家已发现的益生菌大体上可分成三大类，其中包括：乳杆菌类，如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等；双歧杆菌类，如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等；以及革兰氏阳性球菌，如粪链球菌、乳球菌、中介链球菌等。
二十世纪九十年代以来，随着人们对营养健康食品需求的日益增长，益生菌类产品逐渐走进大众视野且获得高速发展。
益生菌发酵果蔬汁是一种将新鲜果蔬破碎取汁后经益生菌发酵后制得的一种营养丰富、绿色健康的饮品。益生菌发酵果蔬汁不仅营养健康、美味可口，而且在享受美味饮品的同时还能补充益生菌活性成分，促进肠胃蠕动，具有广阔的市场前景。
然而，不同季节果蔬的糖度差异较大，且大部分的蔬菜含糖量较低，低糖度的果蔬发酵后风味寡淡、品质略差，很难适应市场的需求。虽然国内外已有一些相关专利报道，但采用的技术成本过高，难以实现工业化生产，或者为了改善风味口感，额外加入食用糖等添加剂，不符合当代减少糖摄入量的健康饮食理念。
此外，果蔬中含有丰富的多酚及氧化酶类物质，一旦削皮或者经简单处理后就会发生酶促褐变，严重影响果蔬产品的口感，且影响果蔬中营养成分的充分利用。
如专利CN106387569A中采用低温真空浓缩的方法来生产益生菌发酵果蔬汁，耗能大，成本高，对果蔬汁风味损失大；专利CN104605277A中披露了一种果蔬粉，其在果蔬粉的制备中加入了大量食用糖来提升风味和口感，不符合当代的低糖饮食观念。
发明内容
当前，益生菌发酵果蔬汁产品存在原料品质维持困难、不同季节果蔬的糖度差异大等问题，本发明提供了一种益生菌发酵制备果蔬汁的方法，即通过反渗透技术对低糖度果蔬汁进行浓缩，提升果蔬汁的糖度，进而增强果蔬汁的口感和风味；并且，本发明在对果蔬汁进行发酵之前先加入少量的Vc，以抑制果蔬褐变的发生。
本发明中的果蔬汁，主要是通过对新鲜果蔬汁进行浓缩以及采用复合益生菌对浓缩果蔬汁进行发酵实现的。具体操作为：
(1)将新鲜的果蔬清洗干净后加入维生素C，破碎并压榨取汁；
(2)果蔬汁的酶解：向(1)中获得的果蔬汁中加入果胶酶，于40～55℃下酶解30～90min，酶解后灭酶，离心，获得酶解果蔬汁；
(3)将(2)中的酶解果汁进行反渗透技术进行浓缩，获得浓缩果蔬汁；
(4)将复合益生菌菌粉接种到(3)中获得的浓缩果蔬汁中，于30～40℃下发酵16～48h，即制得果蔬汁；
所述的复合益生菌菌粉为植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的混合菌粉，且复合益生菌菌粉占果蔬汁重量的0.05～0.1‰。
优选的，(1)中所述的维生素C的添加量占新鲜果蔬重量的0.05～0.15‰。
优选的，(2)中果胶酶的重量占果蔬汁重量的0.1‰～0.2‰。
优选的，(2)中的酶解条件为50℃，酶解60min。
优选的，(3)中，反渗透浓缩的压力为1.7～2.0MPa，进料流速为50～70L/min，浓缩至可溶性固形物含量为110～130g/L；反渗透浓缩之后，将反渗透后的浓缩果蔬汁置于80～110℃下灭菌5～20min。
优选的，(3)中反渗透浓缩的操作压力为1.8MPa，进料流速为60L/min，浓缩果汁的含糖量为120g/L。
优选的，(4)中复合益生菌的接种量为0.06‰。
优选的，复合益生菌菌粉中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌粉的重量比为1～3：2～3：1～5。
优选的，上述的复合益生菌菌粉中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌粉的重量比为1：2.5：3。
上述的果蔬汁为：苹果汁、梨汁、橙汁、番茄汁、西瓜汁、芹菜汁中的任一种。
优选的，(4)中将复合益生菌菌粉接入(3)中灭菌后的果蔬汁中，于30～40℃下发酵16～48h，然后于100～300bar下均质、灌装，并于70～90℃下进行巴氏杀菌，杀菌时间为20～60min。
采用上述的益生菌发酵制备获得的果蔬汁产品同样落入本发明所重点保护的范围之中。
本发明的有益效果在于：
(1)在对新鲜果蔬汁进行发酵之前添加了Vc，利用Vc的强还原性来抑制果蔬中铁元素的氧化，并且也能够缓解新鲜果蔬酶促褐变反应的发生，有利于提高新鲜果蔬中多酚等成分的利用率；
(2)本发明采用反渗透技术将低糖度的果蔬破碎取汁后进行浓缩来提高果蔬的天然糖度，然后经复合益生菌发酵后制得一种营养丰富、绿色健康的果蔬汁饮品，特别是经复合益生菌发酵后的果蔬汁饮品具有更高的抗氧化活性。
附图说明
图1为本发明中实施例1-3及对比例1-4所制备发酵苹果汁的DPPH自由基及ABTS自由基的清除率情况；
图2为本发明的实施例4-6中所制备阳信鸭梨汁的抗氧化性能情况。
具体实施方式
为了能使本领域技术人员更好地理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。
实施例1
(1)将苹果清洗干净后加入0.1‰的Vc，破碎压榨取汁；
(2)向(1)中获得的苹果汁中加入0.15‰的果胶酶，于50℃下酶解60min，后将酶解苹果汁离心，测得可溶性固形物含量为90g/L；
(3)将(2)中离心后的苹果汁进行反渗透浓缩，直到可溶性固形物含量达到120g/L，其中，反渗透浓缩操作中压力控制为1.8MPa，进料流速为60L/min；
(4)将(3)经反渗透后获得的浓缩苹果汁置于110℃条件下灭菌10min，然后按0.06‰的重量比接入含有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的混合益生菌菌粉，其中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的重量比为1：2.5：3，于37℃条件下发酵16h，并于200bar下均质，并灌装，然后于75℃下巴氏杀菌30min，即得苹果汁饮品。
实施例2
(1)-(2)的步骤处理均同实施例1；
(3)将(2)中离心后的苹果汁进行反渗透浓缩，直到可溶性固形物含量达到130g/L，其中，反渗透浓缩操作中压力控制为1.8MPa，进料流速为60L/min；
(4)将(3)中经反渗透浓缩后获得的浓缩苹果汁置于100℃条件下灭菌20min，然后按0.08‰的重量比接入含有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的混合益生菌菌粉，其中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的重量比为1：3：5，于37℃条件下发酵18h，并于200bar下均质，灌装，然后于75℃下巴氏杀菌30min，制得苹果汁饮品。
实施例3
(1)-(2)的步骤处理均同实施例1；
(3)将(2)中离心后的苹果汁进行反渗透浓缩，直到可溶性固形物含量达到110g/L，其中，反渗透浓缩操作中压力控制为1.8MPa，进料流速为60L/min；
(4)将(3)中经反渗透后获得的浓缩苹果汁于100℃条件下灭菌10min，然后按0.06‰的重量比接入含有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的混合益生菌菌粉，其中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的重量比为1：2：1，于37℃条件下发酵24h，并于200bar下均质，灌装，然后于75℃下巴氏杀菌30min，制得苹果汁饮品。
对比例1
与实施例1不同的是，(1)中将苹果清洗干净后不添加Vc，直接破碎压榨取汁；其余操作均同实施例1。
对比例2
与实施例1不同的是，(3)中不采用反渗透技术对苹果汁进行浓缩，直接向(2)中获得的苹果汁中按0.06‰的重量比接入含有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的混合益生菌菌粉，各种菌粉的接种量比例同实施例1中，然后于37℃条件下发酵24h，并于200bar下均质，灌装，然后于75℃下巴氏杀菌30min，制得苹果汁饮品。
对比例3
与实施例1不同的是，(3)中反渗透浓缩至可溶性固形物含量达到80g/L，其余均同实施例1。
对比例4
与实施例1不同的是，(4)中复合益生菌菌粉的添加量占果蔬汁重量的1‰。
对比例5
与实施例1不同的是，(4)中于90℃下巴氏杀菌60min，制得苹果汁饮品。
本发明上述的各实施例中，均是以反渗透浓缩后的苹果汁作为复合益生菌粉的发酵底物，苹果汁经过反渗透浓缩之后，可溶性固形物以及果汁的糖度均获得了提升，再经复合益生菌发酵后所制得的果汁果香浓郁，口感协调柔和、酸甜可口；并且各实施例中由于在初始对果汁进行破碎的过程中加入了Vc，所制得果汁的色泽也较为透亮，呈金黄色。
而对比例1中在对苹果进行破碎时未加入Vc，在步骤(1)中所制得的果汁呈现出暗橙色偏铁锈色的颜色，最终所制备出苹果汁的颜色呈暗黄色，色泽较差。
另外，对比例2中未经反渗透浓缩的苹果汁饮品，其香气和风味不足，口感较寡淡，酸甜感略差，酸甜的口感不平衡。
此外，过高的杀菌温度会对苹果汁的风味和色泽产生一定影响，过度发酵也会令苹果汁的酸感增强，产生刺激感。
为了验证了本发明方法的效果，以下主要考察了浓缩果蔬汁的抗氧化活性情况，分别测定所制备果蔬汁的DPPH自由基清除率、ABTS自由基的清除率，具体实验如下：
DPPH自由基清除率、ABTS自由基的清除率实验操作均按照单俊峰等人在“5种柚汁中主要抗氧化成分含量及其抗氧化能力的比较”中所提及的方法进行。
通过实验表明，经本发明的方法处理所获得的浓缩果蔬汁，各实施例及对比例所制备产品的抗氧化活性情况大大增强，具体见表1以及附图1所示。
表1发酵苹果汁的抗氧化情况
| 实验组 | DPPH自由基清除率(％) | ABTS自由基清除率(％) |
| 实施例1 | 89.26 | 70.02 |
| 实施例2 | 86.45 | 67.31 |
| 实施例3 | 78.11 | 68.96 |
| 对比例1 | 62.32 | 43.82 |
| 对比例2 | 63.19 | 46.15 |
| 对比例3 | 70.16 | 62.88 |
| 对比例4 | 72.57 | 66.00 |
表中的数据显示，实施例1-3中所制备的苹果汁饮品表现出良好的抗DPPH自由基以及抗ABTS自由基的活性，特别是实施例1中，先将苹果汁采用反渗透技术浓缩至其中固形物含量为120g/L后，再以此作为复合益生菌粉的发酵底物对其进行发酵，所获得的苹果汁的抗氧化效果最好，其中DPPH自由基的清除率达89.26％，ABTS自由基的清除率达70.02％；
实施例2中，在实施例1的基础上调整了复合菌粉发酵底物中的固形物含量，虽然所制备的苹果汁的抗氧化效果也较好，但是由于添加的菌粉含量较高，可能会导致发酵程度更大，从而使得果汁中活性成分被部分消耗，从而对最终的抗氧化效果略有影响。
此外，从表1的数据中可以很明显看出，对比例1中所制备的苹果汁饮品，由于在初始破碎时未添加Vc，不仅果汁的颜色口感略差，而且果汁的抗氧化效果显著降低，主要原因在于，Vc作为一种良好的还原剂，而新鲜苹果极易褐变，而Vc的存在能够良好地抑制其褐变的发生，从而有利于果汁抗氧化效果的提升。
对比例2中，未对果汁进行浓缩，而是直接将步骤(1)中破碎后的果汁作为复合益生菌的发酵底物进行发酵，所制得的果汁不仅口感极为寡淡，而且由于底物的含糖量低，菌粉的发酵效果较差，因此，抗氧化效果远不如实施例1-3。
对比例3-4中，分别调整了复合益生菌发酵底物的固形物含量情况以及复合益生菌菌粉的添加量，显然发酵不彻底或者过度发酵对所制备的果汁的抗氧化能力均有不同程度的限制。
此外，发明人研究发现，将乳杆菌类益生菌添加到果蔬中，或者是添加到以果蔬为原料的食品中，其难度要远远大于将其添加到乳制品中主要原因是，一方面，果蔬中的膳食纤维含量较高，蛋白含量较低，且大多数的果蔬汁的pH较低，偏酸性条件，因此在益生菌种类的选择上，要考虑到尽量选择不易被酸性环境伤害的益生菌，或者是对酸性环境不太敏感的益生菌，即，选择适宜适当的对酸性环境耐受力相对较强的菌株，另一方面，为了保证果蔬汁的天然口感，在果汁制备过程中为了避免引入外来的甜味剂等添加剂来增强果蔬汁的口感，还要选择适宜所选菌株生长的，能够提供给益生菌足够营养成分的果蔬类型。
为此，本发明还采用了以下的果蔬制备出相应的果蔬汁，具体实施例如下。
实施例4
(1)将阳信鸭梨清洗干净后加入0.1‰的Vc，破碎压榨取汁；
(2)向(1)中获得的梨汁中加入0.2‰的果胶酶，于50℃下酶解60min，后将酶解梨汁离心；
(3)将(2)中离心后的梨汁进行反渗透浓缩，直到可溶性固形物含量达到120g/L，其中，反渗透浓缩操作中压力控制为1.8MPa，进料流速为60L/min；
(4)将(3)经反渗透后获得的浓缩梨汁置于110℃条件下灭菌10min，然后按0.06‰的重量比接入含有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的复合益生菌菌粉，其中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的重量比为1：2.5：3，于37℃条件下发酵16h，并于200bar下均质，并灌装，然后于75℃下巴氏杀菌30min，即得梨汁饮品。
实施例5
与实施例4不同的是，(2)中果胶酶的添加量为0.1‰，其余均同实施例4。
实施例6
与实施例4不同的是，(4)中，复合益生菌粉的接种量为0.1‰。
实施例7
与实施例4不同的是，(4)中复合益生菌粉为干酪乳杆菌与副干酪乳杆菌，二者的重量比为1：1。
对实施例4-7中所制备的阳信鸭梨汁的抗氧化性能进行测定，结果见下表2以及附图2。
表2阳信鸭梨汁抗氧化性能情况
| 实验组 | DPPH自由基清除率(％) | ABTS自由基清除率(％) |
| 实施例4 | 90.04 | 73.16 |
| 实施例5 | 84.30 | 63.27 |
| 实施例6 | 68.43 | 60.92 |
| 实施例7 | 60.19 | 53.15 |
表中数据显示，在相同条件下，增加果胶酶的加入量，有利于果汁中的成分酶解更为彻底，从而为益生菌粉的发酵底物提供更充沛的营养成分，有利于复合益生菌菌粉的发酵，以及果汁口感的提升。
实施例8
(1)将芹菜老茎清洗干净后加入0.1‰的Vc，破碎压榨取汁；
(2)向(1)中获得的芹菜汁中加入0.2‰的果胶酶，于50℃下酶解60min，后将酶解芹菜汁离心；
(3)将(2)中离心后的芹菜汁进行反渗透浓缩，直到可溶性固形物含量达到110g/L，其中，反渗透浓缩操作中压力控制为1.8MPa，进料流速为60L/min；
(4)将(3)经反渗透后获得的浓缩芹菜汁置于110℃条件下灭菌10min，然后按0.05‰的重量比接入含有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的复合益生菌菌粉，其中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的重量比为1：2.5：3，于37℃条件下发酵16h，并于200bar下均质，并灌装，然后于75℃下巴氏杀菌30min，即得芹菜汁饮品，最终，所制得的芹菜汁饮品，色泽透亮，具有浓郁的芹菜香气。
采用本发明上述的方法制备出的果蔬汁产品，并不仅限于苹果、鸭梨、芹菜等果蔬，采用番茄、橙子、西瓜等水果经本发明上述的方法制备出的相应的果汁同样具有良好的口感以及较强的抗氧化性效果，均落入本发明所保护的技术范围之内。
Claims (8)
1.益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将新鲜的果蔬清洗干净后加入维生素C，破碎并压榨取汁；
（2）果蔬汁的酶解：向（1）中获得的果蔬汁中加入果胶酶，于40~55℃下酶解30~90 min，酶解后灭酶，离心，获得酶解果蔬汁；
（3）将（2）中的酶解果汁进行反渗透浓缩，获得浓缩果蔬汁；
（4）将复合益生菌菌粉接种到（3）中获得的浓缩果蔬汁中，于30~40℃下发酵16~48 h，即制得果蔬汁；
所述的复合益生菌菌粉为植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌的混合菌粉，且复合益生菌菌粉占果蔬汁重量的0.05~0.1‰。
2.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，（1）中，所述的维生素C的添加量占新鲜果蔬重量的0.05~0.15‰。
3.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，（2）中，所述的果胶酶的添加量占果蔬汁重量的0.1‰~0.2‰。
4.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，（3）中，反渗透浓缩的压力为1.7~2.0MPa，进料流速为50~70L/min，浓缩至可溶性固形物含量为110~130g/L；反渗透浓缩之后，将反渗透后的浓缩果蔬汁置于80~110℃下灭菌5~20 min。
5.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，（4）中将复合益生菌菌粉接入（3）中灭菌后的果蔬汁中，于30~40℃下发酵16~48 h，然后于100~300 bar下均质、灌装，并于70~90℃下进行巴氏杀菌，杀菌时间为20~60 min。
6.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，所述的复合益生菌菌粉中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌粉的重量比为1~3：2~3：1~5。
7.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，所述的复合益生菌菌粉中，植物乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌粉的重量比为1：2.5：3。
8.如权利要求1所述的益生菌发酵制备果蔬汁的方法，其特征在于，所述的果蔬汁为：苹果汁、梨汁、橙汁、番茄汁、西瓜汁、芹菜汁中的任一种。
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