CN106107335A - 马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料及其制备方法 - Google Patents

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符珊
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Abstract

本发明提供了一种马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料的制备方法，该方法通过对马铃薯淀粉加工汁液进行酶解，然后利用植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌作为发酵菌种，通过生物发酵工程技术获得了无异味、酸甜适中、无乳清析出且稳定性良好的马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料。本发明酸乳饮料产品不仅含有目前市售同类产品的乳酸菌，调整肠道细菌菌群，促进营养吸收等益生功能，同时含有马铃薯中抗氧化、抗癌、控制血糖等功能活性物质成分，适合各类人群消费饮用；本发明工艺简单，适合规模应用，具有良好的市场前景。

Description

马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料及其制备方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料及其制备方法。
背景技术
我国是马铃薯生产和消费大国，随着国家马铃薯主食化战略的提出和实施，作为主食化基本原料的马铃薯淀粉市场需求量将会迅速增加。然而目前我国马铃薯淀粉加工过程中需要反复加水提取，产生大量的副产物——废弃汁液。马铃薯淀粉加工废弃汁液中含有大量的水溶性蛋白质和糖类、少量淀粉、纤维等有机营养物质，及钾、磷、钙等无机营养元素，COD、BOD、SS等水质污染指标很高，直接排放会导致水体富营养化，必须经处理达到国家标准后才能排放入环境中。而目前主流的处理方法如生物法、传统絮凝沉淀法、膜分离沉淀法、自然沉降法等虽然一定程度降低相关污染指标，但因处理设施投资大，运行成本高等因素，尚未大范围实际应用。因此马铃薯淀粉加工废弃汁液已成为加工企业亟需解决的问题。
从水体环境污染角度来看，马铃薯淀粉生产加工废弃汁液污染性指标很高，排入环境影响水体质量，但这些污染物全部属于无毒无害的有机营养物质，与其他工业废水成分完全不同，不含有重金属等有毒有害污染物，而富含大量可转化的营养物质成分，如富含谷物中缺乏的赖氨酸，钙、钾含量高，此外含有马铃薯多种生物活性成分，包括蛋白、生物活性肽、糖苷生物碱、各种酶、酶抑制剂及多酚类化合物等，这些成分已被发现在具有抗氧化、降血压、减肥控制血糖等功能，在预防和治疗癌症、糖尿病及心血管疾病等方面发挥重要作用。
因此，马铃薯加工淀粉形成的废弃汁液回收利用潜力巨大。传统的物理、化学处理工艺仅仅考虑如何降低废弃汁液中的所谓污染物含量，而忽视了对其中营养物质和其他活性成分的回收和综合利用，造成资源的巨大浪费。因此，充分回收利用废弃汁液中营养物质成分，将其加工成保健功能性食品，不仅可降低污水处理的经济负担，还可实现资源有效转化利用，增加企业综合经济效益，提高企业市场竞争力，实现马铃薯产业的绿色发展。
然而，马铃薯淀粉废液具有生淀粉味和其他不良腥味，难以制备成大众可接受的良好风味饮料。虽然《马铃薯淀粉废液增值加工工艺》介绍了去除异味的方法，但其处理成本很高(需要利用到离子交换树脂和活性炭处理工艺)，而且会造成营养物质的损失，不适于工业化食品加工领域。
综上所述，本领域亟待寻求一种成本低的、能利用马铃薯加工淀粉废弃汁液制备营养丰富、风味优良饮料的方法。
发明内容：
针对现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)取马铃薯淀粉加工产生的新鲜废弃汁液，过滤除杂后，加入耐高温α淀粉酶和糖化酶进行酶解，获得酶解汁液；
(2)调节步骤(1)所得酶解汁液的含糖量为12～18％，蛋白质含量为1.0～4.5％，并加入重量为所得酶解汁液总重0.5～1.5％的复合稳定剂，然后进行均质和杀菌处理；所述复合稳定剂为羧甲基纤维素钠和果胶的混合物，羧甲基纤维素钠和果胶的重量比为2:1～1:2；
(3)将菌株接入含不同浓度的步骤(2)所得物的脱脂乳培养基，进行逐级驯化培养；所述菌株为植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌；上述三种菌株的驯化培养为分别进行；
(4)按细菌数比0.5:1:0.5～1:0.5:1的比例，将植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌混合；所述植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌经过了步骤(3)的驯化培养；
(5)将步骤(4)所得物接种于步骤(2)所得物中，于37～43℃下发酵3～8h，结束后置于4℃进行后熟6～12h；
(6)对步骤(5)所得物进行无菌包装或者杀菌处理，获得活菌型或杀菌型马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料；其中活菌型产品乳酸菌总数≥106cfu/mL。
如本发明的实验例所示，未经过酶解处理，所得酸乳不仅有颗粒感，而且生淀粉腥味明显，适口性很差，接受度较低。
虽然经过酶解处理后，生淀粉腥味得到了弱化，但其腥味还是清晰可辨，无法获得良好口感的酸乳。
如本发明的实验例所示，本发明的发明人尝试利用生物发酵的方法去除马铃薯淀粉加工汁液的不良腥味，然而，利用常规发酵菌发酵所得乳酸要么仍具有可辨的腥味，要么酸度不佳，要么有乳清析出，难以获得品质优良的酸乳产品。经过大量的实验，发明人发现，当将植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌进行驯化培养，并按细菌数比0.5:1:0.5～1:0.5:1的比例混合后作为发酵菌进行发酵时，所得酸乳不仅没有生淀粉腥味，而且酸甜度适中，无乳清析出，而且稳定性很好，在4℃贮藏条件下，20d时间内，菌数不会显著减少，蛋白质含量不低于1g/100mL，酸度≥65°T。
本发明所得酸乳呈乳白色至浅褐色，口感光滑细腻，酸甜适中，具有乳酸菌发酵的清香气味，无生淀粉味和其他不良异味，非常接近于市售其他酸乳饮料。
优选的，步骤(1)中，耐高温α淀粉酶和糖化酶的添加量分别为150～200U/mL和200～350U/mL。
优选的，酶解时，酶解的方法为：先加入耐高温α淀粉酶，65～80℃进行液化处理10～20min，稍冷却，再加入糖化酶，60～62℃进行糖化处理30～50min。
优选的，步骤(2)中，调节糖含量时，利用的是蔗糖；调节蛋白质含量时，利用的是鲜牛乳或脱脂乳粉；所述均质的方法为：在5～10MPa，50～55℃下均质10～15min；所述杀菌处理的方法为：在80～105℃下杀菌10～30min。
优选的，步骤(3)中所述逐级驯化培养的方法为：将菌株依次接入含有10％、30％、50％、60％、80％的步骤(2)所得物的脱脂乳培养基，37℃下逐级驯化培养，每级培养4～8h，得到含菌108CFU/mL的发酵液。
优选的，步骤(5)中的接种量为1-5％。
优选的，在步骤(5)之后和步骤(6)之前，还包括步骤：对步骤(5)所得物进行均质处理。更优选的，在对步骤(5)所得物进行均质处理前，对步骤(5)所得物进行调酸处理。所述均质的方法为：于15～20MPa压力，50～55℃均质5～10min。
本发明的另一个目的在于提供由上述方法制备得到的马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过添加淀粉水解酶类进行马铃薯淀粉加工废弃汁液的预处理，使其中残留的少量淀粉全部水解为乳酸细菌可直接利用的小分子碳源物质，一方面提高了乳酸菌发酵的效率，同时消除了淀粉颗粒对酸乳饮料稳定性的影响。
(2)本发明所得酸乳没有马铃薯淀粉加工废弃汁液的不良腥味，酸度适中，没有乳清析出，且稳定性很好；
(3)本发明提供的酸乳饮料产品不仅含有目前市售同类产品的乳酸菌，调整肠道细菌菌群，促进营养吸收等益生功能，同时含有马铃薯中抗氧化、抗癌、控制血糖等功能活性物质成分，适合各类人群消费饮用；
(4)本发明工艺简单，适合规模应用，具有良好的市场前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)马铃薯淀粉废弃汁液酶解处理
将马铃薯淀粉加工产生的新鲜废弃汁液(加工后不超过6h)经100目滤布过滤，除去大颗粒杂质成分。按照150U/mL添加量加入耐高温α淀粉酶，65℃进行液化处理20min，稍冷却，再按照200U/mL加入糖化酶，(两种酶制剂均为市售固体或液体产品)，60℃进行糖化处理50min，获得酶解汁液。
(2)发酵汁液成分调配、均质、杀菌
将第1步获得的酶解汁液加入蔗糖使含糖量达到12％，加入鲜牛乳或脱脂乳粉，使其蛋白质含量到1.0％，加入0.5％(相对于酶解汁液总重)的复合稳定剂，搅拌溶解混匀后，在5MPa，50℃下均质15min，均质完成后，在80℃下杀菌30min，冷却至40℃作用。复合稳定剂为羧甲基纤维素钠、果胶，二者比例为2:1。
(3)乳酸菌发酵种子液制备
分别将发酵剂依次接入含有10％、30％、50％、60％、80％(质量分数)酶解汁液的脱脂乳培养基，37℃逐级驯化培养，每级培养4～8h，使菌株适应含有酶解汁液的营养环境。最终获得含菌108CFU/mL的发酵种子液。所用菌株为植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜热链球菌均为市售发酵菌种。
(4)接种发酵
按细菌数比0.5:1:0.5～1:0.5:1的比例将植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌的发酵种子液混合，按总接种量1％接种于第2步所述的杀菌过的发酵汁液中，37℃下发酵8h，结束后置于4℃进行后熟6h。
(5)二次调配、均质
将上述第4步得到的发酵物添加柠檬酸、苹果酸调酸，15MPa压力，50℃均质10min。
(6)包装成品
最后经过无菌包装或包装后85℃巴氏杀菌20～30min，分别获得活菌型或杀菌型马铃薯淀粉废弃汁液加工发酵而成的酸乳饮料。其中活菌型产品乳酸菌总数≥106cfu/mL，在4℃贮藏条件下，20d时间内，菌数不会显著减少，蛋白质含量不低于1g/100mL，酸度≥65°T。
该产品呈乳白色至浅褐色，口感光滑细腻，酸甜合适，具有乳酸菌发酵的清香气味，无生淀粉味和其他不良异味，非常接近于市售其他酸乳饮料。
实施例2
(1)马铃薯淀粉废弃汁液酶解处理
将马铃薯淀粉加工产生的新鲜废弃汁液(加工后不超过6h)经100目滤布过滤，除去大颗粒杂质成分。按照200U/mL添加量加入耐高温α淀粉酶，80℃进行液化处理10min，稍冷却，再按照350U/mL加入糖化酶，(两种酶制剂均为市售固体或液体产品)，62℃进行糖化处理30min，获得酶解汁液。
(2)发酵汁液成分调配、均质、杀菌
将第1步获得的酶解汁液加入蔗糖使含糖量达到18％，加入鲜牛乳或脱脂乳粉，使其蛋白质含量到4.5％，加入1.5％(相对于酶解汁液总重)的复合稳定剂，搅拌溶解混匀后，在10MPa，55℃下均质10min，均质完成后，在105℃下杀菌10min，冷却至40℃作用。复合稳定剂为羧甲基纤维素钠、果胶，二者比例为1:2。
(3)乳酸菌发酵种子液制备
分别将发酵剂依次接入含有10％、30％、50％、60％、80％(质量分数)酶解汁液的脱脂乳培养基，37℃逐级驯化培养，每级培养4～8h，使菌株适应含有酶解汁液的营养环境。最终获得含菌108CFU/mL的发酵种子液。所用菌株为植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜热链球菌均为市售发酵菌种。
(4)接种发酵
按细菌数比0.5:1:0.5～1:0.5:1的比例将植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌的发酵种子液混合，按总接种量5％接种于第2步所述的杀菌过的发酵汁液中，43℃下发酵3h，结束后置于4℃进行后熟12h。
(5)包装成品
最后经过无菌包装或包装后85℃巴氏杀菌20～30min，分别获得活菌型或杀菌型马铃薯淀粉废弃汁液加工发酵而成的酸乳饮料。其中活菌型产品乳酸菌总数≥106cfu/mL，在4℃贮藏条件下，20d时间内，菌数不会显著减少，蛋白质含量不低于1g/100mL，酸度≥65°T。
该产品呈乳白色至浅褐色，口感光滑细腻，酸甜合适，具有乳酸菌发酵的清香气味，无生淀粉味和其他不良异味，非常接近于市售其他酸乳饮料。
实施例3
(1)马铃薯淀粉废弃汁液酶解处理
将马铃薯淀粉加工产生的新鲜废弃汁液(加工后不超过6h)经100目滤布过滤，除去大颗粒杂质成分。按照180U/mL添加量加入耐高温α淀粉酶，70℃进行液化处理15min，稍冷却，再按照250U/mL加入糖化酶，(两种酶制剂均为市售固体或液体产品)，61℃进行糖化处理40min，获得酶解汁液。
(2)发酵汁液成分调配、均质、杀菌
将第1步获得的酶解汁液加入蔗糖使含糖量达到16％，加入鲜牛乳或脱脂乳粉，使其蛋白质含量到2.5％，加入1％(相对于酶解汁液总重)的复合稳定剂，搅拌溶解混匀后，在5～10MPa，52℃下均质13min，均质完成后，在90℃下杀菌20min，冷却至40℃作用。复合稳定剂为羧甲基纤维素钠、果胶，二者比例为1:1。
(3)乳酸菌发酵种子液制备
分别将发酵剂依次接入含有10％、30％、50％、60％、80％(质量分数)酶解汁液的脱脂乳培养基，37℃逐级驯化培养，每级培养4～8h，使菌株适应含有酶解汁液的营养环境。最终获得含菌108CFU/mL的发酵种子液。所用菌株为植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜热链球菌均为市售发酵菌种。
(4)接种发酵
按细菌数比0.5:1:0.5～1:0.5:1的比例将植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌的发酵种子液混合，按总接种量3％接种于第2步所述的杀菌过的发酵汁液中，40℃下发酵5h，结束后置于4℃进行后熟10h。
(5)二次调配、均质
不进行调酸，18MPa压力，52℃下均质8min。
(6)包装成品
最后经过无菌包装或包装后85℃巴氏杀菌20～30min，分别获得活菌型或杀菌型马铃薯淀粉废弃汁液加工发酵而成的酸乳饮料。其中活菌型产品乳酸菌总数≥106cfu/mL，在4℃贮藏条件下，20d时间内，菌数不会显著减少，蛋白质含量不低于1g/100mL，酸度≥65°T。
该产品呈乳白色至浅褐色，口感光滑细腻，酸甜合适，具有乳酸菌发酵的清香气味，无生淀粉味和其他不良异味，非常接近于市售其他酸乳饮料。
对比实施例1
除不进行酶解处理之外，其余与实施例1一致。
对比实施例2
除发酵时，采用乳酸片球菌之外，其余与实施例1一致。
对比实施例3
除发酵时，采用干酪乳杆菌之外，其余与实施例1一致。
对比实施例4
除发酵时，采用植物乳杆菌之外，其余与实施例1一致。
对比实施例5
除发酵时，采用罗伊氏乳杆菌之外，其余与实施例1一致。
对比实施例6
除发酵时，采用嗜热链球菌之外，其余与实施例1一致。
实验例
对实施例1-3和对比实施例1-6进行产品感官品质评价，结果如
表1和表2所示。
表1酶解处理对产品感官品质的影响
采用酶法水解残留淀粉形成单糖分子，相对未经酶解处理获得稳定性好的酸乳产品，同时一定程度上消除了产品生淀粉腥气(见表1)，但仍残留可辨的生淀粉腥味。
在酶解的基础上，对发酵所用市售乳酸菌进行筛选，获得了3种发酵性能较好的乳酸菌种(其中罗伊氏乳杆菌单独发酵可以彻底脱出生淀粉腥味)，而且能够发酵脱除生淀粉不良气味的乳酸菌菌种(见表2)，但其有少量乳清析出现象，通过反复配比实验，以3种不同乳酸菌配比复合接种发酵，可获得无生淀粉腥味，酸甜适中，口感光滑细腻，无明显乳清析出，稳定性良好的酸乳饮料。最终通过酶解结合乳酸发酵，彻底消除残留淀粉对产品稳定性和口感风味的不良影响，获得感官品质俱佳的马铃薯汁液酸乳饮料产品。

Claims (10)

1.一种马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)取马铃薯淀粉加工产生的新鲜废弃汁液，过滤除杂后，加入耐高温α淀粉酶和糖化酶进行酶解，获得酶解汁液；
(2)调节步骤(1)所得酶解汁液的含糖量为12～18％，蛋白质含量为1.0～4.5％，并加入重量为所得酶解汁液总重0.5～1.5％的复合稳定剂，然后进行均质和杀菌处理；所述复合稳定剂为羧甲基纤维素钠和果胶的混合物，羧甲基纤维素钠和果胶的重量比为2:1～1:2；
(3)将菌株接入含不同浓度的步骤(2)所得物的脱脂乳培养基，进行逐级驯化培养；所述菌株为植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌；上述三种菌株的驯化培养为分别进行；
(4)按细菌数比0.5:1:0.5～1:0.5:1的比例，将植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌和嗜热链球菌混合；所述植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌经过了步骤(3)的驯化培养；
(5)将步骤(4)所得物接种于步骤(2)所得物中，于37～43℃下发酵3～8h，结束后置于4℃进行后熟6～12h；
(6)对步骤(5)所得物进行无菌包装或者杀菌处理，获得活菌型或杀菌型马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料；其中活菌型产品乳酸菌总数≥106cfu/mL。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，耐高温α淀粉酶和糖化酶的添加量分别为150～200U/mL和200～350U/mL。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，酶解时，酶解的方法为：先加入耐高温α淀粉酶，65～80℃进行液化处理10～20min，稍冷却，再加入糖化酶，60～62℃进行糖化处理30～50min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，调节糖含量时，利用的是蔗糖；调节蛋白质含量时，利用的是鲜牛乳或脱脂乳粉；所述均质的方法为：在5～10MPa，50～55℃下均质10～15min；所述杀菌处理的方法为：在80～105℃下杀菌10～30min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述逐级驯化培养的方法为：将菌株依次接入含有质量分数为10％、30％、50％、60％、80％的步骤(2)所得物的脱脂乳培养基，37℃下逐级驯化培养，每级培养4～8h，得到含菌108CFU/mL的发酵液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中的接种量为1-5％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)之后和步骤(6)之前，还包括步骤：对步骤(5)所得物进行均质处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述均质的方法为：于15～20MPa压力，50～55℃均质5～10min。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在对步骤(5)所得物进行均质处理前，对步骤(5)所得物进行调酸处理。
10.根据权利要求1-9任一项所述方法制备得到的马铃薯淀粉加工汁液乳酸饮料。
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