CN104544443A - 一种牛蒡发酵制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种牛蒡发酵制品及其制备方法。所述方法包括1)将牛蒡洗净破碎后，添加水得到牛蒡液，向其中加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，获得酶解液；2)向所述酶解液中加入碳源、氮源和无机盐后，接入肠膜明串珠菌进行第一发酵，当发酵液的pH值降低0.5以上时，获得第一发酵液；3)向所述第一发酵液中加入碳源和氮源后，接入复合乳酸菌进行第二发酵，所述复合乳酸菌包括嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌，当发酵液总糖含量低于3wt％时，获得第二发酵液；4)将所述第二发酵液混匀后离心，对离心上清液均质、灭菌后，制得牛蒡发酵制品。本发明方案能在较短发酵时间内获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵制品及其制备方法，尤其涉及一种牛蒡发酵制品及其制备方法。
背景技术
牛蒡(学名：Arctium lappa)是菊科牛蒡属的植物，原产中国，《本草纲目》称“牛蒡”(又称大力子)是两年生草本植物，其子、其根均可入药，也可食用，《本草经疏》称其为“散风除热解毒三要药“。《本草纲目》称其“通十二经脉，洗五脏恶气”“久服轻身耐老”。牛蒡享有蔬菜之王的美誉，在日本可与人参媲美，它是一种营养价值极高的保健产品，它全身是宝，富含菊糖，纤维素，蛋白质，钙，磷，铁，等人体所需要的多种矿物质、氨基酸，其中所含胡萝卜素比胡萝卜高280倍，具有极高的营养价值和药用价值。
牛蒡通常以鲜食为主，也有一些国内外的研究者尝试开发牛蒡发酵制品，然而现有的制备果蔬发酵制品，例如饮料的方法存在诸多缺陷，例如：1)发酵时间长，市场占有率较高的日本和台湾的酵素饮料，其发酵周期普遍为半年至三年，2)发酵结束时风味物质缺乏，导致尖酸严重，而为了克服该问题并且保证在较长的发酵时间内不染杂菌，通常需要将发酵液中糖控制在高达30-40％的水平，而如此高的糖含量，使得后期即使对发酵液再次调配也很难满足我们国家在GB28050中规定的低糖饮料中碳水化合物(糖)含量≤5％的要求。
因此，如何提供一种方法，能在较短发酵时间内获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品成为有待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种牛蒡发酵制品的制备方法，通过采用特定的酶解步骤、发酵步骤，以及发酵菌株，在较短发酵时间内获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品。
本发明还提供了一种牛蒡发酵制品，通过上述的发酵方法制成，具有较低糖含量、并且口感和风味优良。
本发明提供的一种牛蒡发酵制品的制备方法，包括如下步骤：
1)将牛蒡洗净破碎后，添加水得到牛蒡液，向其中加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，获得酶解液；
2)向所述酶解液中加入碳源、氮源和无机盐后，接入肠膜明串珠菌进行第一发酵，当发酵液的pH值降低0.5以上时，获得第一发酵液；
3)向所述第一发酵液中加入碳源和氮源后，接入复合乳酸菌进行第二发酵，所述复合乳酸菌包括嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌，当发酵液的总糖含量低于3wt％时，获得第二发酵液；
4)将所述第二发酵液混匀后离心，对离心上清液均质、灭菌后，制得牛蒡发酵制品。
在本发明的方案中，所述碳源为糖，所述氮源为胶原肽，所述无机盐为钙盐、磷酸盐、钾盐、锰盐和镁盐中的一种或多种。上述碳源、氮源以及无机盐的使用，一方面能满足肠膜明串珠菌、复合乳酸菌发酵的需要，另一方面不会对后期牛蒡发酵制品的口感和风味产生不良影响。
在本发明的具体实施方式中，步骤1)中，将所述牛蒡破碎至40～80目。一般情况下牛蒡液的pH值为4～6，在该pH值条件下肠膜明串珠菌能正常发酵。而将牛蒡破碎至40～80目，可以促进发酵在较短的时间内进行，同时能保证最后获得的牛蒡发酵制品的口感优良，例如有良好的粘滑度等。其中采用的牛蒡原料为新鲜无变质的原料。
进一步的，步骤1)中，牛蒡与添加的水的重量比为1:1～3，所述果胶酶的用量为每克牛蒡液2～3单位，所述纤维素酶的用量为每克牛蒡液2～3单位，并且控制所述酶解处理的温度为40～50℃，时间为2～4h。
在本发明的另一个具体实施方式中，步骤2)中，控制在所述酶解液中,基于所述酶解液的总重，所述碳源的添加量为5～10wt％，所述氮源的添加量为0.3～0.8wt％，所述无机盐的添加量为0.1～0.3wt％，并且控制所述第一发酵的温度为20～40℃，摇床转速为80～120r/min。
在本发明的又一个具体实施方式中，步骤3)中，控制在所述第一发酵液中,基于所述第一发酵液的总重，所述碳源的添加量为3～5wt％，所述氮源的添加量为0.3～0.8wt％，并且控制所述复合乳酸菌中嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌之间的重量配比为9:6:(5～9)，所述第二发酵的温度为18～25℃。在第二发酵过程中，控制上述三种菌的比例，以及发酵时间和温度是保证在较短时间内完成发酵、并且获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品的关键。
在本申请的方案中，当发酵液的pH值降低0.5以上时，收集并获得第一发酵液。进一步的，可以在发酵液的pH值降低了0.5-0.7的范围内，收集并获得第一发酵液，在上述pH值范围内获得的第一发酵液有利于后期获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品。并且该发酵过程的时间通常在15-30天。
在本申请的方案中，当发酵液的总糖含量低于3wt％时，收集并获得第二发酵液。进一步的，可以在发酵液的总糖含量在1-3wt％的范围内，收集并获得第二发酵液，在上述范围内获得的第二发酵液，经后续步骤获得的牛蒡发酵制品口感好、风味独特。并且该发酵过程的时间通常在15-33天。
进一步的，在上述第二发酵过程中，本领域技术人员可以在发酵过程中搅拌或不搅拌。优选的，在所述第二发酵过程中，每隔24小时搅拌60分钟，摇床转速为45-55r/min。控制上述搅拌条件，能进一步优化牛蒡发酵制品的口感和风味。
进一步的，步骤4)中，离心的条件可以是2000-6000g，10-30分钟，灭菌可以采用发酵制品领域常用的超高温灭菌，巴氏灭菌等。
进一步的，控制在步骤2)中，每1000mL酶解液中所述肠膜明串珠菌的接种量为1×107～1×109。
更进一步的，控制在步骤3)中,每1000mL所述第一发酵液中所述复合乳酸菌的接种量为1×107～1×109。
在本发明的具体实施方式中，在接种所述肠膜明串珠菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌之前，还包括在35-37℃条件下分别将上述菌株在扩大培养基中培养10-12小时的步骤；
所述扩大培养基的组成包括：以重量计，0.05-0.22份的肽粉，2-5份的无机盐，以及0.1份的吐温80，以及90-97份的水；所述无机盐包括钠盐、钙盐、锰盐、钾盐和镁盐中的一种或多种。
进一步的，所述肽粉可以是胶原肽粉末。
进一步的，所述扩大培养基的组成包括：以重量计，0.1份的鱼皮胶原肽粉，3份的乙酸钠、0.01-0.15份的磷酸氢二钾，0.1份的吐温80，以及90份的水。
本发明采用上述扩大培养基是针对本申请发酵过程的具有特定组成的培养基，能实现对上述菌株状态的定向优化，使得在后期接种进酶解液或发酵液中之后，有利于实现发酵在更短时间内完成、并同时获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品。
本发明提供的一种牛蒡发酵制品，按照所述的制备方法制得。
本发明提供的方案具有以下优点：
1、本发明提供的一种牛蒡发酵制品的制备方法，能在较短发酵时间内如50-60天左右获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品，能提高了牛蒡发酵制品的生产效率，降低生产成本，而且还能满足GB28050中规定的低糖饮料中碳水化合物(糖)含量≤5％的要求。
2、本发明提供的牛蒡发酵制品，含糖量低，口感好，风味优良，不需要进行额外的复杂调配即可用于灌装，能进一步降低生产成本，减少添加剂的使用，获得健康、绿色的牛蒡发酵制品。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明各实施例所采用的各菌株，胶原肽，以及果胶酶、纤维素酶均可商购获得。果胶酶-酶活力平均值为1-3万单位；纤维素酶的活力平均值为1-3万单位。
实施例1
1)牛蒡破碎和制备酶解液
将牛蒡洗净破碎至40目，添加水得到牛蒡液，牛蒡与添加的水的重量比为1:1，向其中加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，控制所述果胶酶的用量为每克牛蒡液2单位，所述纤维素酶的用量为每克牛蒡液2单位，在40℃的温度下，酶解3h，获得酶解液。
2)第一发酵
向所述酶解液中加入碳源、氮源和无机盐，其中所述氮源为胶原肽；控制在所述酶解液中，所述碳源的添加量为5wt％，所述氮源的添加量为0.3wt％，所述无机盐的添加量为0.1wt％，然后接入肠膜明串珠菌，每1000mL酶解液中所述肠膜明串珠菌的接种量为1×107，在35℃温度下，100r/min的摇床转速下进行第一发酵，当发酵液的pH值降低了0.5时，制得第一发酵液；记录该第一发酵所用时间。
3)第二发酵
向所述第一发酵液中加入碳源和氮源，控制在所述第一发酵液中，所述碳源的添加量为5wt％，所述氮源的添加量为0.8wt％，然后接入复合乳酸菌进行第二发酵，每1000mL所述第一发酵液中所述复合乳酸菌的接种量为1×107，所述复合乳酸菌包括比例为9:6:9的嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌，然后在18℃条件下发酵，当发酵液的总糖含量低于3wt％时；记录该第二发酵所用时间。
4)获得牛蒡发酵制品
将所述第二发酵液混匀后离心，以4000g离心力离心15分钟，取上清液均质、灭菌后，制得牛蒡发酵制品。
5)结果：
采用分光光度法测得4)中获得的牛蒡发酵制品中的多糖含量，结果见表1。
本实施例方法中酶解时间3小时，第一发酵用时25天，第二发酵用时25天，总时间约50天。
进一步，由10人组成的品尝组对上述牛蒡发酵制品进行品尝评价，结果见表1。
实施例2
1)牛蒡破碎和制备酶解液
将牛蒡洗净破碎至60目，添加水得到牛蒡液，牛蒡与添加的水的重量比为1:2，向其中加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，控制所述果胶酶的用量为每克牛蒡液2.5单位，所述纤维素酶的用量为每克牛蒡液2.5单位，在45℃的温度下，酶解2h，获得酶解液。
2)菌株扩大培养
将肠膜明串珠菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌分别在35-37℃条件下，在扩大培养基中培养10-12小时，以对上述菌株进行定向优化；
所述扩大培养基的组成包括：以重量计，0.05-0.22份的肽粉，2-5份的无机盐，以及0.1份的吐温80，以及90-97份的水；所述无机盐包括钠盐、钙盐、锰盐、钾盐和镁盐中的一种或多种。
3)第一发酵
向所述酶解液中加入碳源、氮源和无机盐，其中所述氮源为鱼皮胶原肽；控制在所述酶解液中，所述碳源的添加量为8wt％，所述氮源的添加量为0.5wt％，所述无机盐的添加量为0.15wt％，然后接入肠膜明串珠菌，每1000mL酶解液中所述肠膜明串珠菌的接种量为1×109，在20℃温度下，80r/min摇床转速下进行第一发酵，当发酵液的pH值降低了0.6时，制得第一发酵液；记录该第一发酵所用时间。
4)第二发酵
向所述第一发酵液中加入碳源和氮源，控制在所述第一发酵液中，所述碳源的添加量为3wt％，所述氮源的添加量为0.5wt％，然后接入复合乳酸菌进行第二发酵，每1000mL所述第一发酵液中所述复合乳酸菌的接种量为1×109，所述复合乳酸菌包括比例为9:6:7的嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌，然后在20℃条件下发酵，并且每隔24小时搅拌60分钟，摇床转速为45-55r/min，当发酵液的总糖含量低于2.5％时；记录该第二发酵所用时间。
5)获得牛蒡发酵制品
将所述第二发酵液混匀后离心，以5000g离心力离心15分钟，取上清液均质、灭菌后，制得牛蒡发酵制品。
6)结果：
采用与实施例1相同方法测得4)中获得的牛蒡发酵制品中的多糖含量，结果见表1。
本实施例方法中酶解时间2小时，第一发酵用时26天，第二发酵用时30天，总时间约56天。
进一步，由10人组成的品尝组对上述牛蒡发酵制品进行品尝评价，结果见表1。
实施例3
1)牛蒡破碎和制备酶解液
将牛蒡洗净破碎至80目，添加水得到牛蒡液，牛蒡与添加的水的重量比为1:3，向其中加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，控制所述果胶酶的用量为每克牛蒡液3单位，所述纤维素酶的用量为每克牛蒡液3单位，在50℃的温度下，酶解4h，获得酶解液。
2)菌株扩大培养
将肠膜明串珠菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌分别在35-37℃条件下，在扩大培养基中培养10-12小时，以对上述菌株进行定向优化；
所述扩大培养基的组成包括：以重量计，0.1份的鱼皮胶原肽粉，3份的乙酸钠、0.01-0.15份的磷酸氢二钾，0.1份的吐温80，以及90份的水。
3)第一发酵
向所述酶解液中加入碳源、氮源和无机盐，其中所述氮源为胶原肽；控制在所述酶解液中，所述碳源的添加量为10wt％，所述氮源的添加量为0.8wt％，所述无机盐的添加量为0.3wt％，然后接入肠膜明串珠菌，每1000mL酶解液中所述肠膜明串珠菌的接种量为1×108，在40℃温度下，120r/min摇床转速下进行第一发酵，当发酵液的pH值降低了0.7时，制得第一发酵液；记录该第一发酵所用时间。
4)第二发酵
向所述第一发酵液中加入碳源和氮源，控制在所述第一发酵液中，所述碳源的添加量为5wt％，所述氮源的添加量为0.3wt％，然后接入复合乳酸菌进行第二发酵，每1000mL所述第一发酵液中所述复合乳酸菌的接种量为1×108，所述复合乳酸菌包括比例为9:6:5的嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌，然后在25℃条件下发酵，当发酵液的总糖含量低于3wt％时；记录该第二发酵所用时间。
5)获得牛蒡发酵制品
将所述第二发酵液混匀后离心，以4000g离心力离心15分钟，取上清液均质、灭菌后，制得牛蒡发酵制品。
6)结果：
采用与实施例1相同方法测得4)中获得的牛蒡发酵制品中的多糖含量，结果见表1。
本实施例方法中酶解时间3小时，第一发酵用时21天，第二发酵用时29天，总时间约50天。
进一步，由10人组成的品尝组对上述牛蒡发酵制品进行品尝评价，结果见表1。
对照例1
发酵过程同时实施例1，不同在于，向所述酶解液和发酵液中添加的所述氮源为酪蛋白、牛肉膏、酵母粉；所述复合乳酸菌包括比例为24:16:60的嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌；
第一发酵当发酵液的pH值降低0.5以上时，第二发酵当发酵液的总糖含量低于3wt％时，分别记录发酵时间，并测定最终制成的发酵制品中总糖含量，测定方法同实施例1，结果见表1。
本实施例方法中酶解时间3小时，第一发酵用时48天，第二发酵用时105天，总时间约153天。
由10人组成的品尝组对上述牛蒡发酵制品进行品尝评价，结果见表1。
对照例2
发酵过程同时实施例1，不同在于，向所述酶解液和发酵液中添加的所述氮源为酪蛋白、牛肉膏、酵母粉；所述复合乳酸菌包括比例为12:8:80的嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌。
第一发酵当发酵液的pH值降低0.5以上时，第二发酵当发酵液的总糖含量低于3wt％时，分别记录发酵时间；并测定最终制成的发酵制品中总糖含量，测定方法同实施例1，结果见表1。
本实施例方法中酶解时间3小时，第一发酵用时45天，第二发酵用时90天，总时间约135天。
由10人组成的品尝组对上述牛蒡发酵制品进行品尝评价，结果见表1。
表1发酵过程参数测定及发酵制品打分结果
由表1结果可知：采用胶原肽作为氮源，以及采用特定比例范围的嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌可以显著缩短发酵时间，并获得具有较低糖含量、口感好、风味独特的牛蒡发酵制品。在接种所述肠膜明串珠菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌之前，在35-37℃条件下分别将上述菌株在扩大培养基中培养10-12小时，有利于实现发酵在更短时间内完成、以及获得具有更优口感和风味的牛蒡发酵制品。
Claims (10)
1.一种牛蒡发酵制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将牛蒡洗净破碎后，添加水得到牛蒡液，向其中加入果胶酶和纤维素酶进行酶解，获得酶解液；
2)向所述酶解液中加入碳源、氮源和无机盐后，接入肠膜明串珠菌进行第一发酵，当发酵液的pH值降低0.5以上时，获得第一发酵液；
3)向所述第一发酵液中加入碳源和氮源后，接入复合乳酸菌进行第二发酵，所述复合乳酸菌包括嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌，当发酵液的总糖含量低于3wt％时，获得第二发酵液；
4)将所述第二发酵液混匀后离心，对离心上清液均质、灭菌后，制得牛蒡发酵制品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为糖，所述氮源为胶原肽，所述无机盐为钙盐、磷酸盐、钾盐、锰盐和镁盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，牛蒡与添加的水的重量比为1:1～3，所述果胶酶的用量为每克牛蒡液2～3单位，所述纤维素酶的用量为每克牛蒡液2～3单位，并且控制所述酶解处理的温度为40～50℃，时间为2～4h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，控制在所述酶解液中,基于所述酶解液的总重，所述碳源的添加量为5～10wt％，所述氮源的添加量为0.3～0.8wt％，所述无机盐的添加量为0.1～0.3wt％，并且控制所述第一发酵的温度为20～40℃，摇床转速为80～120r/min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，控制在所述第一发酵液中,基于所述第一发酵液的总重，所述碳源的添加量为3～5wt％，所述氮源的添加量为0.3～0.8wt％，并且控制所述复合乳酸菌中嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌之间的重量配比为9:6:(5～9)，所述第二发酵的温度为18～25℃。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二发酵过程中，每隔24小时搅拌60分钟，摇床转速为45-55r/min。
7.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，控制在步骤2)中，每1000mL酶解液中所述肠膜明串珠菌的接种量为1×107～1×109。
8.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，控制在步骤3)中,每1000mL所述第一发酵液中所述复合乳酸菌的接种量为1×107～1×109。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在接种所述肠膜明串珠菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，以及植物乳杆菌之前，还包括在35-37℃条件下分别将上述菌株在扩大培养基中培养10-12小时的步骤；
所述扩大培养基的组成包括：以重量计，0.05-0.22份的肽粉，2-5份的无机盐，以及0.1份吐温80，以及90-97份的水；所述无机盐包括钠盐、钙盐、锰盐、钾盐和镁盐中的一种或多种。
10.一种牛蒡发酵制品，其特征在于，按照权利要求1至9任一所述的制备方法制得。
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