CN100535058C - 一种发酵法提取紫甘薯红色素的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然紫甘薯红色素的发酵提取工艺。属于天然的食品色素提取技术领域。其特征是以酿酒酵母为菌种，以新鲜或干制紫甘薯为原料，经蒸煮、打浆、液体深层发酵、分离、浓缩、干燥等工艺，制得高纯度的紫甘薯红色素。本方法工业化程度高，生产成本低，在获得紫甘薯红色素的同时能充分利用甘薯淀粉等物质，发酵得到酒精。最终色素产品澄清透明、纯度高，产品无薯味，色价高达160～200u，稳定性好，是一种理想的天然红色素产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种提取紫甘薯红色素的生产工艺，属于天然的食品色素提取技术领域。具体地讲，本发明涉及一种以紫甘薯为原料，制得高纯度的紫甘薯红色素粉末产品。
背景技术
随着对人工合成色素危害性的深入研究，天然色素的提取与应用技术得到重视。虽然天然色素受加工条件限制，价格较贵，但因其天然无毒，具有营养与保健价值，消费者乐意接受，天然色素前景看好。
紫甘薯(Ipomoes batatas)，又称紫心甘薯、紫肉甘薯，为番薯属植物。紫甘薯块根中紫甘薯红色素含量最高者达99.3mg·100g-1FW，是红甘蓝和红萝卜中花青素含量的2～3倍。紫甘薯在我国多数地区能种植，是一个重要的、来源广泛的天然食用色素源。研究表明，紫甘薯红色素属花色苷类色素，主要存在于紫甘薯细胞的液泡中，其主要组分为矢车菊色素和芍药色素。该类色素具有抗氧化、抗突变、保护肝脏、预防心血管疾病等功效，是集营养、保健于一体的功能性色素。实验证明，紫甘薯红色素在饮料中的稳定性超过市售的食用色素。
目前，紫甘薯红色素的生产工艺主要有：柠檬酸酸化水萃取法和酸化乙醇萃取法。上述两种溶剂法提取工艺简单，但色素提取率低、需多次浸提、成品纯度低，色价低、溶解性差；用柠檬酸萃取法得到的色素溶液中还含有大量多糖、甘薯粘性蛋白等，成品有薯味。本发明针对溶剂浸提法存在的问题，提出了一种利用酵母发酵紫甘薯淀粉提取紫甘薯红色素的生产方法，在酵母菌发酵产生酒精的同时，得到高纯度的紫甘薯红色素，经冷冻干燥后得到稳定性好、纯度高的紫甘薯红色素粉末。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于现有技术中针对溶剂浸提法存在的问题，采用经济、安全、有效的方法提取紫甘薯红色素，为特色甘薯的综合利用开辟新的途径。
本发明的方法详细步骤如下：
(1)紫甘薯糖化液制备
A.新鲜紫甘薯糖化液制备
选择新鲜紫甘薯为原料，蒸煮后与水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶(15～30u/g鲜薯)，于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0～6.5。加入淀粉酶(5～10u/g鲜薯)于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶(100～200u/g)鲜薯于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液(可溶性固形物为12％～18％)(附表1)。
B.干紫甘薯糖化液制备
紫甘薯干经粉碎机粉碎，过40～80目筛，加3～4倍的水糊化0.5～1.0h，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶(60～90u/g薯干)于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0～6.5。加入淀粉酶(15～30u/g薯干)于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶(300～600u/g薯干)于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液(可溶性固形物为14％～20％)。
(2)发酵
A.酵母培养
成熟酵母从斜面接种到可溶性固形物为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃、160r/min条件下培养1d；
B.紫甘薯液发酵
在紫甘薯糖化液，调节pH值为3.0～3.5，接种6％～12％酵母种子培养液，在28℃～30℃下发酵，前2d每12h搅拌一次，后封缸发酵3～4d，获得紫甘薯发酵醪。
(3)紫甘薯红色素提取
紫甘薯发酵结束后，过滤发酵醪，去残渣，浓缩(除去酒精等挥发性物质)，色素液冷冻干燥后，得到紫甘薯红色素粉末。
有益效果
本发明采用新鲜的或干制的紫甘薯为原料，经果胶酶、淀粉酶和糖化酶相继作用后，接种酵母菌进行酒精发酵，得到的发酵液蒸馏酒精，色素液经冷冻干燥，得到紫甘薯红色素粉末，此色素色价高，稳定性好，是理想的天然食品着色剂。与现有技术相比，本发明的发酵法提取紫甘薯红色素生产工艺及产品具有以下优点：
(1)本发明的紫甘薯采用果胶酶、淀粉酶和糖化酶相继酶解，得到的醪液粘度小、还原糖含量高、色素保存率高；
(2)本发明所选用的菌种为酿酒酵母，安全可靠，对色素破坏小，发酵产生的酒精能作为副产物板利用；
(3)本发明所采用的生产条件容易控制，得到的发酵液杂质少，澄清度好、透明度高；
(4)本发明得到的紫甘薯红色素为纯天然产品，稳定性好，其适用pH区间为1～5.5；
(5)本方法工业化程度高，生产成本低，在获得紫甘薯红色素的同时能充分利用甘薯淀粉等物质，发酵得到酒精。最终色素产品纯度高，色价高达160～200u(色素产品以色价表示纯度，一般提取方法得到色素产品色价为40u左右)，且产品无薯味，是一种理想的天然红色素。
具体实施方式
实施例1：
以新鲜的紫甘薯为原料，蒸煮，与水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为4.5，加入果胶酶(15u/g鲜薯)，在50℃下保温2.0h；将果胶酶酶解后的紫甘薯浆液调节pH值至6.5。加入淀粉酶(5u/g鲜薯)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶液化后的紫甘薯浆液调节pH值至5.0，加入糖化酶(100u/g鲜薯)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为15％，调节pH值至3.0，加热灭菌。按体积比接种6％酵母种子，在发酵池中发酵4d。发酵结束后，滤去残渣，得到的发酵液杂质少，澄清度好、透明度高，蒸馏发酵液中的酒精等挥发性成分，色素液经冷冻干燥后，制得发酵法提取紫甘薯红色素产品。参照GB6718-86的测定方法测定其色价为160～200u，产品稳定性好，其适用pH区间为1～5.5。
实施例2
前处理同实施例1。紫甘薯浆液中加入果胶酶(30u/g鲜薯)，在50℃下保温2.5h；将果胶酶酶解后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0。加入淀粉酶(10u/kg鲜薯)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶液化后的紫甘薯浆液调节pH值至5.5，加入糖化酶(200u/g鲜薯)于60℃下保温3.0h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为18％。调节pH值至3.0，加热灭菌。接种12％酵母种子，在发酵池中发酵4d。发酵结束后，滤去残渣，蒸馏发酵液中的酒精等挥发性成分，色素液经冷冻干燥后，制得。
实施例3
前处理同实施例1。紫甘薯浆液中加入果胶酶(20u/g鲜薯)，在50℃下保温2.0h；将果胶酶酶解后的紫甘薯浆液调节pH值至6.5。加入淀粉酶(8u/g鲜薯)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶液化后的紫甘薯浆液调节pH值至5.0，加入糖化酶(150u/g鲜薯)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为17％，调节pH值至3.0，加热灭菌。接种8％酵母种子，在发酵池中发酵4d。发酵结束后，滤去残渣，蒸馏发酵液中的酒精等挥发性成分，色素液经冷冻干燥后，制得。
实施例4
选用无霉变的紫甘薯干为原料，经粉碎、过80目筛后，加水并加热糊化1h，用柠檬酸调节pH值至4.5，加入果胶酶(60u/g薯干)，于50℃下保温2.0h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0。加入淀粉酶(15u/g薯干)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0，加入糖化酶(300u/g薯干)于60℃下保温3.0h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为14％。调节pH值至3.0，加热灭菌。其余步骤同实施例1，制得紫甘薯红色素产品。参照GB6718-86的测定方法测定其色价为160～200u，产品稳定性好，其适用pH区间为1～5.5。
实施例5
前处理同实施例4。加入果胶酶(90u/g薯干)，于50℃下保温2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液用调节pH值至6.5。加入淀粉酶(30u/g薯干)于60℃下保温1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至5.5，加入糖化酶(600u/g薯干)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为20％，调节pH值至3.0，加热灭菌。其余步骤同实施例4，制得。
实施例6
前处理同实施例4。加入果胶酶(75u/g薯干)，于50℃下保温2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.5。加入淀粉酶(20u/g薯干)于60℃下保温1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至5.5，加入糖化酶(400u/g薯干)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为20％，调节pH值至3.0，加热灭菌。其余步骤同实施例4，制得。
附表1紫甘薯酶解过程主要指标变化
Claims (1)
1.发酵法提取紫甘薯红色素的生产工艺，包括以酿酒酵母作为发酵菌种，以新鲜紫甘薯为原料，经蒸煮、打浆、酶解后得到糖化液；或以紫甘薯干为原料，经粉碎、糊化、酶解后得到糖化液；接种酵母菌发酵，获得的发酵上清液即为紫甘薯红色素溶液，经蒸馏后，色素液经冷冻干燥可得紫甘薯红色素粉末产品，其特征在于：
(1)紫甘薯糖化液制备
选择新鲜紫甘薯为原料，蒸煮后与水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶15～30u/g鲜薯，于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0～6.5，加入淀粉酶5～10u/g鲜薯于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶100～200u/g鲜薯于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液；
或者选择紫甘薯干经粉碎机粉碎，过40～80目筛，加3～4倍的水糊化0.5～1.0h，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶60～90u/g薯干于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为6.0～6.5；加入淀粉酶15～30u/g薯干于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶300～600u/g薯干于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液；
(2)发酵
成熟酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃、160r/min条件下培养1d；调节pH值为3.0～3.5，按体积比接种6％～12％酵母种子培养液，在28℃～30℃下发酵，前2d每12h搅拌一次，后封缸发酵3～4d，获得紫甘薯发酵醪；
(3)紫甘薯红色素提取
过滤紫甘薯发酵醪，去残渣，浓缩，色素液冷冻干燥后，得到紫甘薯红色素粉末。
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