CN104762327A - 一种南瓜黄色素酵母制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种南瓜黄色素酵母制品及其制备方法,其特征在于:采用发酵方式制备得到含有南瓜黄色素及食用酵母酶解物的生物制品。具体步骤包括;(1)发酵培养食用酵母,得到发酵体系。(2)在发酵体系中加入预处理后的南瓜浆,继续发酵。(3)步骤(2)中得到的发酵物固液分离后,得到南瓜色素澄清液。(4)将(3)中分离出的固体加纯化水重悬酵母菌体得到酵母酶解液。(5)将(3)中得到的南瓜色素澄清液和(4)中得到的酵母酶解液通过浓缩、合并、干燥得到固体粉末状复合型南瓜色素酵母生物制品。上述制备过程简单无污染,黄色素释放程度较高,且通过上述步骤制备出的产品食用安全性高、营养丰富。
Description
技术领域
本发明属于食品加工领域,更具体的说是涉及一种南瓜色素与食用酵母的复合制品及其制备方法。
背景技术
南瓜果肉含有丰富的多酚类黄酮化合物,如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、叶黄素等。β-胡萝卜素在人体内随时可以转化生成维生素A。叶黄素和玉米黄素能够保护眼睛的视网膜,从而在退化性眼部疾病的防治中具有关键性的作用。同时,南瓜还含有丰富的膳食纤维,后者对于消化系统和直肠的健康具有重要的作用。同时,膳食纤维对于保持体重和糖尿病也具有益处。南瓜子中含有丰富的强抗氧化剂、矿物质和Ω-3脂肪酸。其中还含有镁、锌、铜、氨基酸、锰、硒等元素。其中含有的黄色素中富含具有抗氧化活性的植物黄酮类物质。同时,南瓜含热量极低、富含纤维素,并且含有种类丰富的矿物质和维生素(叶酸、烟酸、维生素B1、B6和泛酸等)。
南瓜黄色素属于天然色素,性质稳定,着色力强。分析表明其主要成分为:胡萝卜素(β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、γ-胡萝卜素)、玉米黄素、番茄红素、叶黄素等。其作为一种天然黄色着色剂,已广泛应用于人造奶油、冰淇淋、果汁、饼干等食品的着色。同时,南瓜黄色素还具有重要的生理活性,即能够保护视力,预防颈动脉粥样硬化,提高机体免疫力,同时具有一定的防癌、抗癌的效果。
现有技术中,南瓜黄色素的提取基本都是利用有机溶剂(如乙醇)对其进行浸提,然后浓缩干燥;如专利“一种食用黄色素的提取工艺”,其发明内容为:在南瓜中加入料液比为1:20的乙醇进行浸提,乙醇浓度为90%,浸提温度为70℃,浸提时间为6h。料液比为1:25时,提取率最高,达到65%。刘峥等研究了酮醚混合液(1:1)作为浸提剂进行南瓜黄色素提取的工艺研究,其流程如下:新鲜南瓜→洗净去皮→擦丝→组织捣碎→浸泡48h→过滤→浓缩→加入少量乙醇→浓缩→干燥浸膏,其果肉与浸提液的比例为1:2(w/v)。(天然南瓜黄色素是性能研究,广西科学,2004.11(1):58-60)。
现有南瓜色素提取方法都涉及到使用有机溶剂(乙醇、丙酮、乙醚等),提取过程需要高温,提取后还要进行浸提液的回收和再利用,其缺点是不环保且所需能耗较高,提取率低,容易造成环境污染。
现有技术中通过微生物发酵直接释放南瓜色素及其生物制品制备的技术方案,尚无文献报道相关研究及其应用。
酵母抽提物(Yeast`Extract,YE)是选用蛋白质含量高的可食用酵母(面包酵母、啤酒酵母、圆酵母)为原料,通过诱导自溶法制备的营养型多功能鲜味剂和营养补充剂。其制备过程包括自溶、酶解、分离、浓缩、喷雾干燥等工艺流程。酵母抽提物中富含多肽、氨基酸、呈味核苷酸、B族维生素及各种微量元素。酵母抽提物已在欧、美、日等国成为一种优良的天然调味料,在食品行业中具有广泛的应用,如包装食品中的冷冻食品、饼干、营养缺乏的食品、肉汁等。酵母抽提物作为酵母类制品属于食品类别,可以直接为人和禽畜食用,是一种天然、安全的食品配料和添加剂。
本发明提供了一种以南瓜为部分发酵原料,适合于工业化生产天然安全的人用或饲用南瓜黄色素酵母制品的制备工艺,该工艺流程简单且无污染。本发明的工艺过程包括:以含有15~30%南瓜基料的培养基进行酵母发酵,温度28~31℃,搅拌150~500rpm,发酵时39~60h,5000~8000rpm离心对发酵液进行固液分离,对清液进行微滤除菌和超滤除杂,对澄清液进行减压真空浓缩,然后进行喷雾干燥,所得黄色粉末中不但含有南瓜黄色素同时还含有多种无机盐及微量元素,是很好的人用或饲用添加剂。
同时本发明中采用属于GRAS的酵母(面包酵母、酿酒酵母或产朊假丝酵母),其菌体可以用来制备酵母抽提液,与分级、澄清后的南瓜黄色素发酵液合并处理,制备南瓜黄色素酵母制品,一方面增加南瓜黄色素制品的营养价值,同时也是对本制备工艺中产生菌体的综合利用,减少污染排放。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种由南瓜黄色素与酵母酶解物制得的复合型生物制品,即南瓜黄色素酵母制品。
技术方案为:
南瓜黄色素酵母制品采用发酵方式制备得到含有南瓜黄色素及食用酵母酶解物的生物制品。
其制备步骤包括;
(1)发酵培养食用酵母,培养时间12~20小时,得到发酵体系;
(2)在(1)中的发酵体系中加入预处理后的南瓜浆,继续发酵30~60小时,优选42~50小时,发酵过程中流加补料培养基,补充碳源和氮源,进行高密度发酵,其中南瓜浆与发酵体系的重量体积比为0.15~0.4:1,优选0.18~0.25:1。加入南瓜浆后的发酵过程中,为了保持酵母细胞持续生长,采用流加补料培养基的方式,以获得酵母细胞较高的生物量。
(3)固液分离后,将含有南瓜色素的发酵液先后经微滤和超滤澄清,去除杂质,得到南瓜色素澄清液。
优选的,微滤膜孔径为0.22~0.45μm。
超滤处理可进一步去除可溶性分子杂质,使上清液变得更加清澈透明,优选的,超滤膜的截留分子量为150~300kD。
(4)将(3)中分离出的固体加纯化水重悬酵母菌体,高压均质破壁,并诱导酵母自溶,加入酵母湿重0.05~0.1%酵母抽提物酶,酶解20~36小时,得到酵母酶解液。
(5)将(3)中得到的南瓜色素澄清液和(4)中得到的酵母酶解液合并混合均匀后减压浓缩,然后将浓缩物干燥至固体粉末,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
或将(3)中得到的南瓜色素澄清液、(4)中得到的酵母酶解液分别减压浓缩后再合并,然后将浓缩物干燥至固体粉末,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
或将(3)中得到的南瓜色素澄清液、(4)中得到的酵母酶解液分别减压浓缩后干燥至固体粉末,然后将固体粉末混合,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
考虑到酵母生物制品不能高温干燥,本专利中采用真空低温干燥或喷雾干燥,且为了延长产品的保质期,将产品干燥至含水量6.0%以下。
南瓜浆的预处理方法为:将南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽高温高压蒸煮,捣碎、匀浆,加入为匀浆固含物重量0.1~0.5%的淀粉酶、0.2~0.9%的糖化酶和0.03%~0.05%的中性蛋白酶,40~50℃保温10~20小时。
补料培养基组成为:葡萄糖250g/L,硫酸铵23g/L,磷酸二氢铵3.2g/L。
所采用的食用酵母为面包酵母、啤酒酵母、产朊假丝酵母之一或其组合。
步骤(5)中所有液体均浓缩至其固含物含量为30~60wt%,优选45~55wt%。
本发明的另一个目的是提供上述南瓜黄色素与酵母生物制品的制备工艺。
技术方案是:
其制备工艺包括以下步骤;
(1)发酵培养食用酵母,培养时间12~20小时,得到发酵体系;
(2)在(1)中的发酵体系中加入预处理后的南瓜浆,继续发酵过程30~60小时,优选42~50小时,发酵过程中并流加补料培养基,补充碳源和氮源,进行高密度发酵,其中南瓜浆与发酵体系的重量体积比为0.15~0.4:1,优选0.18~0.25:1。
加入南瓜浆后的发酵过程中,为了保持酵母细胞持续生长,采用流加补料培养基的方式,以获得酵母细胞较高的生物量。
(3)固液分离后,将含有南瓜色素的发酵液先后经微滤和超滤澄清,去除杂质,得到南瓜色素澄清液。
优选的,微滤膜孔径为0.22~0.45μm。
超滤处理可进一步去除可溶性分子杂质,使上清液变得更加清澈透明,优选的,超滤膜的截留分子量为150~300kD。
(4)将(3)中分离出的固体加纯化水重悬酵母菌体,高压均质破壁,并诱导酵母自溶,加入酵母湿重0.05~0.1%酵母抽提物酶,酶解20~36小时,得到酵母酶解液。
(5)将(3)中得到的南瓜色素澄清液和(4)中得到的酵母酶解液合并混合均匀后减压浓缩,然后将浓缩物干燥至固体粉末,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
或将(3)中得到的南瓜色素澄清液、(4)中得到的酵母酶解液分别减压浓缩后再合并,然后将浓缩物干燥至固体粉末,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
或将(3)中得到的南瓜色素澄清液、(4)中得到的酵母酶解液分别减压浓缩后干燥至固体粉末,然后将固体粉末混合,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
考虑到酵母生物制品不能高温干燥,本专利中采用真空低温干燥或喷雾干燥,且为了延长产品的保质期,将产品干燥至含水量6.0%以下。
南瓜浆的预处理方法为:将南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽高温高压蒸煮,捣碎、匀浆,加入为匀浆固含物重量0.1~0.5%的淀粉酶、0.2~0.9%的糖化酶和0.03%~0.05%的中性蛋白酶,40~50℃保温10~20小时。
流加补料培养基组成为:葡萄糖250g/L,硫酸铵23g/L,磷酸二氢铵3.2g/L。
所采用的食用酵母为面包酵母、啤酒酵母、产朊假丝酵母之一或其组合。
步骤(5)中所有液体均浓缩至其固含物含量为30~60wt%,优选45~55wt%。
本发明的有益效果在于:
(1)南瓜色素的提取是在完全温和的条件下进行的生物释放,没有有机溶剂的使用,安全、高效、无污染。
(2)本发明中所得到的南瓜色素酵母生物制品含有丰富的营养成分(源自酵母和南瓜水解的氨基酸、核酸、维生素、微量元素、肽、胡萝卜素等),本制品融合了两种来源(酵母和南瓜)的营养物质,成份更加丰富和均衡。
(3)微生物发酵法不但黄色素释放程度较高,而且南瓜果肉在一定程度上被酵母分解利用,转化生成了酵母细胞,同时减少南瓜废渣的积累,较好的实现了废弃物的综合利用。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案阐述本发明中南瓜色素酵母生物制品及其制备方法。除非特别说明,本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所共知的方法。另外,实施方案应理解为说明性的,而非限制本发明的范围,本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言,在不背离本发明实质和范围的前提下,对这些方案中的培养基的组分、比例、培养条件、后处条件进行的各种改变或改动也属于本发明所保护的范围。
实施例1:
南瓜色素的发酵提取:
酵母斜面及种子培养基组成(g/L)为:葡萄糖25、蛋白胨15、酵母膏8,pH6.0(下同)。种子培养至OD600=5。在30升发酵罐中,加入12升发酵培养基,组成(g/L)为:葡萄糖40,(NH4)2SO44、KH2PO43、MgSO40.4、FeSO40.02、MnSO40.01、酵母抽提物6,pH5.2。5%移种,接入酿酒酵母种子液600mL(OD600=5),搅拌转速180rpm,温度29±1℃。溶氧(DO)控制在20%左右,发酵12h后,得到的发酵体系中酵母细胞为16g/L。
在上述发酵体系中加入消毒、酶解20小时的南瓜浆4公斤,流加补料培养基[组成(g/L)为:葡萄糖250、硫酸铵23、磷酸二氢铵3.2,下同],保持发酵液中残糖水平不低于1%,继续发酵45小时,搅拌转速200rpm。发酵液呈金黄色,培养基质中的南瓜被漂白,酵母细胞湿重达到100g/L。
上述南瓜浆的制作过程:将6公斤南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽110℃高温高压蒸煮15min,捣碎、匀浆,加入占匀浆固含物重量(4公斤)0.2%的淀粉酶8克、0.3%的糖化酶12克和0.03%的中性蛋白酶1.2克,45℃保温15小时。其中南瓜只去皮不去籽目的是以保留南瓜籽中的生物活性物质。
南瓜色素酵母生物制品制备:
(1)上述发酵液停止搅拌,并静置30分钟;放出酵母发酵液,离心使得固液分离,分离液依次经陶瓷膜微滤除杂(0.22μm)、超滤处理(截留分子量300KD),得到南瓜色素澄清液;
(2)所得南瓜色素澄清液进行减压浓缩至固形物含量为45%的浓缩液。
(3)将(1)中的固体部分加纯化水重悬菌体,得到含酵母菌体20%的体系,加入(w/w)为0.4%的NaCl4.8克及0.06%的酵母抽提物0.72克,调节pH至4.8,自溶3小时,然后调pH5.8,加入0.3%的酵母抽提物酶3.6克,50℃保温,继续酶解36小时,以离心机5000rpm离心,除去细胞壁等杂质,获得酵母抽提液;
(4)将(3)所得酵母抽提液过截留分子量300KD的超滤膜过滤,并减压浓缩至固形物含量为48%的浓缩液。
(5)将(2)和(4)中所得南瓜色素、酵母抽提浓缩液完全混合,并搅拌均匀。
(6)将(5)中得到的混合浓缩液泵入喷雾干燥设备的喷雾嘴,通过空气脉冲气流将浓缩液分散成雾状,并与热空气进行热交换,使其瞬间变成含水量在6.0%以下的黄色粉末,即南瓜色素酵母生物制品。
实施例2:
南瓜色素的发酵提取:
斜面及种子培养基与实施例1相同。面包酵母种子液培养至OD600=8,酿酒酵母种子液培养至OD600=6。在100升发酵罐中,加入36升培养基,组成(g/L)为:葡萄糖45,(NH4)2SO45、KH2PO42.5、MgSO40.5、FeSO40.01、MnSO40.03、酵母抽提物5,pH5.5。接入面包酵母和酿酒酵母种子液各3%,即1080mL,搅拌转速300rpm,温度30±1℃。通气量0.5VVM,发酵16h后,在上述发酵体系中加入消毒后的南瓜浆15公斤,同时,流加培养基(组成与实施例1相同),保持发酵液中残糖水平不低于1.5%,继续发酵45小时,搅拌转速增至420rmp,调节通气量保持溶氧大于15%。结束发酵后,发酵液为金黄色,培养基质中的南瓜果肉为白色,酵母细胞湿重达160g/L。
上述南瓜浆的制作过程:将19公斤南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽120℃高温高压蒸煮8min,捣碎、匀浆,加入占匀浆固含物重量(15公斤)0.3%的淀粉酶45克、0.4%的糖化酶60克和0.05%的中性蛋白酶7.5克,50℃保温12小时。
南瓜色素酵母生物制品制备:
(1)发酵液停止搅拌,静置30分钟,将液相放出,离心(5000rpm,5分钟)进行固液分离,分离液依次经陶瓷膜微滤除杂(0.45μm)、过截留分子量为150KD的超滤膜过滤,得到南瓜色素澄清液;
(2)将(1)分离出的固体部分加纯化水重悬,得到含酵母菌体18%的体系,加入酵母菌体0.6%(w/w)的NaCl34.56克及0.03%的酵母抽提物1.7克,调节pH至5.0,自溶3小时,然后调pH至6.0,加入0.02%的酵母抽提物酶1.15克,50℃保温,继续酶解32小时,以离心机5500rpm离心,除去酵母细胞壁等杂质,获得酵母抽提液;
(3)将(2)所得酵母抽提液过截留分子量150KD的超滤膜过滤,获得进一步澄清的溶液。
(4)将(1)和(3)中所得南瓜色素、酵母抽提液混合,并搅拌均匀,然后减压浓缩至固形物含量为60%(w/w)的浓缩液。
(6)将(5)中得到的混合浓缩液放入冷冻干燥机的平盘内,进行冷冻干燥直至含水量降为6.0%以下的黄色松软物,即复合型南瓜色素酵母生物制品。
实施实例3:
南瓜色素的发酵提取:
斜面及种子培养基与实施例1相同。面包酵母种子液培养至OD600=6,产朊假丝酵母种子液培养至OD600=7。在500升发酵罐中,加入280升培养基,组成(g/L)为:葡萄糖50、(NH4)2SO47、KH2PO44、MgSO40.5、FeSO40.03、MnSO40.02、酵母抽提物4,pH5.8。接入面包酵母和产朊假丝酵母种子液各1.5%,即4.2升,搅拌转速300rpm,温度39±1℃。通气量0.8VVM,发酵24小时后,在上述发酵体系中加入消毒后的南瓜浆70公斤(25%),搅拌转速降为210rmp,调节通气量保持溶氧大于18%。流加培养基(组成同实施例1),保持发酵液中残糖水平不低于1.5%,继续发酵43小时。继续补料,停止通气和搅拌,每隔30分钟,50rpm搅拌1分钟,使体系进入厌氧发酵状态,保持12小时。此时发酵液是金黄色,培养基质中的南瓜果肉为白色,酵母细胞湿重达180g/L。
上述南瓜浆的制作过程:将90公斤南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽121℃高温高压蒸煮20min,捣碎、匀浆;加入占匀浆固含物重量(70公斤)0.25%的淀粉酶175克、0.28%的糖化酶196克和0.035%的中性蛋白酶24.5克,48℃保温18小时。
南瓜色素酵母生物制品制备:
(1)发酵体系静置30分钟,将液相放出,离心(5900rpm,5分钟)进行固液分离,澄清液经陶瓷膜微滤除杂(0.22μm);
(2)将(1)中所得滤过液继续过截留分子量为300KD的超滤膜过滤,得到进一步澄清的液体;
(3)将(2)中所得含有南瓜色素的超滤液减压浓缩至固形物含量为55%的浓缩液。
(4)将(3)中的浓缩液单独喷雾干燥,得到含南瓜色素的黄色制品A;
(5)将1)中的菌体沉淀加纯化水重悬,得到含菌体25%的体系,加入(w/w)为0.4%的NaCl201克及0.09%的酵母抽提物45.36克,调节pH至5.5,自溶4小时,然后调pH至5.8,加入0.01%的酵母抽提物酶5.04克,58℃保温,酶解32小时,以离心机5800rpm离心,除去细胞壁等杂质,获得酵母抽提液;
(6)将(5)中所得酵母抽提液过截留分子量200KD的超滤膜过滤,获得进一步澄清的溶液。
(7)将(6)中所得澄清酵母抽提液减压浓缩至固形物含量为52%的浓缩液。
(8)将(7)中的浓缩液单独喷雾干燥,酵母抽提物制品B;
(9)将(4)和(7)中得到的南瓜黄制品A和酵母抽提物制品B混合均匀,获得复合型南瓜酵母生物制品。
本发明所制备的酵母抽提物和南瓜黄色素的复合生物制品为黄色粉末形态,既可作为人类食品的配料及添加剂,又可作为动物饲料的增色剂和营养补充剂。
以上实施例仅为介绍本发明的优选案例,对于本领域的技术人员来说,在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进,都应该被视为本发明的一部分。
Claims (10)
1.一种南瓜黄色素酵母制品,其特征在于:采用发酵方式制备得到含有南瓜黄色素及食用酵母酶解物的生物制品。
2.如权利要求1中所述的南瓜黄酵母生物制品,其特征在于:其制备步骤包括;
(1)发酵培养食用酵母,培养时间12~20小时,得到发酵体系;
(2)在(1)中的发酵体系中加入预处理后的南瓜浆,继续发酵过程30~60小时,优选42~50小时,发酵过程中并流加补料培养基,补充碳源和氮源,进行高密度发酵,其中南瓜浆与发酵体系的重量体积比为0.15~0.4:1,优选0.18~0.25:1;
(3)固液分离后,将含有南瓜色素的发酵液先后经微滤和超滤澄清,去除杂质,得到南瓜色素澄清液;
(4)将(3)中分离出的固体加纯化水重悬酵母菌体,高压均质破壁,并诱导酵母自溶,加入酵母湿重0.05~0.1%酵母抽提物酶,酶解20~36小时,得到酵母酶解液;
(5)将(3)中得到的南瓜色素澄清液和(4)中得到的酵母酶解液通过浓缩、合并、干燥得到固体粉末状复合南瓜色素酵母生物制品。
3.如权利要求2中所述的南瓜色素酵母生物制品,其特征在于:南瓜浆的预处理方法为:将南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽高温高压蒸煮,捣碎、匀浆,加入为匀浆固含物重量0.1~0.5%的淀粉酶、0.2~0.9%的糖化酶和0.03%~0.05%的中性蛋白酶,40~50℃保温10~20小时。
4.如权利要求2中所述的南瓜黄酵母生物制品,其特征在于:流加补料培养基组成为:葡萄糖250g/L,硫酸铵23g/L,磷酸二氢铵3.2g/L。
5.如权利要求2中所述的南瓜色素酵母生物制品,其特征在于:所采用的食用酵母为面包酵母、啤酒酵母、产朊假丝酵母之一或其组合。
6.如权利要求2中所述的南瓜色素酵母生物制品,其特征在于:步骤(5)中所有液体均浓缩至其固含物含量为30~60wt%,优选45~55wt%。
7.如权利要求1至6中任一生物制品的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;
(1)发酵培养食用酵母,培养时间12~20小时,得到待用的发酵体系;
(2)在(1)中得到的发酵体系中加入预处理后的南瓜浆,继续发酵过程30~60小时,优选42~50小时,发酵过程中并流加补料培养基,补充碳源和氮源,进行高密度发酵,其中南瓜浆与发酵体系的重量体积比为0.15~0.4:1,优选0.18~0.25:1;
(3)固液分离后,将含有南瓜色素的发酵液先后经微滤和超滤澄清,去除杂质,得到南瓜色素澄清液;
(4)将(3)中分离出的固体加纯化水重悬酵母细胞,高压均质破壁,并诱导酵母自溶,加入酵母湿重0.015-0.05%酵母抽提物酶,酶解30~38小时,得到酵母酶解液;
(5)将(3)中得到的南瓜色素澄清液和(4)中得到的酵母酶解液通过浓缩、合并、干燥得到固体粉末状复合南瓜色素酵母生物制品。
8.如权利要求7中的制备方法,其特征在于:南瓜浆的预处理方法为:将南瓜洗净、去皮,南瓜肉及南瓜籽高温高压蒸煮,捣碎、匀浆,加入为匀浆固含物重量0.1~0.5wt%的淀粉酶、0.2~0.9wt%的糖化酶和0.03%~0.05wt%的中性蛋白酶,40~50℃保温10~20小时。
9.如权利要求7中所述的制备方法,其特征在于:流加补料培养基组成为:葡萄糖250g/L,硫酸铵23g/L,磷酸二氢铵3.2g/L。
10.如权利要求7中所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)中所有液体均浓缩至其固含物含量为30~60wt%,优选45~55wt%。
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