CN106213488A - 一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，包括以下步骤：将多个发酵菌种接入盛有发酵浆料的容器中，形成发酵液；向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧气和氮气，进行第一阶段发酵；第一阶段发酵后，向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧化和氮气，进行第二阶段发酵；超音波均质处理所述发酵液；加入发酵液冻干粉，混合，进行第三阶段发酵；干燥、磨粉，即得酵素粉末产品。本发明的酵素产品的制作时间缩短：大约30天左右即可以完成酵素产品的制作，且产品质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及食品及食品加工技术领域，具体涉及一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法。
背景技术
酵素(Enzyme)又称为「酶」，是维持身体正常功能、消化食物、修复组织所必须。酵素在人体内是担任催化的功能和角色，若人体缺乏酵素则体内所有的活动都将停止。所以，尽管有足量的维生素、矿物质、水分及蛋白质，但如果没有酵素，仍无法维持生命。人体本身能由胰脏、肝脏细胞来合成酵素，但也能从食物中获取，在生鲜的蔬果及各种蔬菜类中都含有丰富的酵素。
人体的肝脏、胰脏虽可自行分泌酵素，但是随着年龄的增长，分泌酵素的能力会逐渐下降，且也会因饮食、生活习惯、污染、压力、抽烟、喝酒等导致人体酵素流失。因此需从日常食物中摄取，但大部份的酵素经烹调加热过程会降低酵素的活性并失去其作用，所以须要藉由外界食物来补充酵素，保持体内足够的酵素量确保健康远离疾病。
人体内重要之生化及代谢反应非常复杂，而其反应程序能循序渐进的进行，主要是靠着数十种酵素的作用。酵素为人体生化代谢及维持生理功能的重要成份，其广泛存在天然植物及活体动物上。酵素本身为蛋白质结构，是一种具有抑菌、灭菌、分解废物、去除药害与公害物质等功能。人体每天都会有变弱或遭到破坏的细胞，因此加强体内所制造的酵素或者摄取新鲜的酵素，提供细胞所需的酵素。
人体所吸收的养分，本身并不会分解、组成细胞及合成相关营养素，必须借着酵素来促进新陈代谢，在人体细胞组织内存在着许多的天然酵素，完成组织器官的生化功能。对人体而言，除自行合成的酵素外，需藉助摄取天然食品中具活性的酵素，才能使人体之新陈代谢及生理生化功能维持正常，并促进健康。
惟人体所摄取的食物，绝大部分是加工制品，其所含的酵素在进入人体中的肠胃(消化道)，因受到酸碱的作用造成蛋白质变性，结构改变，使酵素活性受到破坏而失去原有的功能。
酵素食品是以蔬果加入微生物菌种及糖去做发酵。通常自行酿造的酵素液所使用的蔬果种类、发酵菌种、发酵天数都较为少及短，且整个发酵过程中的温度、pH值、菌种的发酵变化较难以控制，如此以来发酵出来的营养物质、酵素种类及数量都比专业生物科技公司所生产的酵素食品来的差，质量也较不稳定。通常质量优良的酵素食品最少需发酵540天，才能发酵出最符合人体所需的各类有益物质。如此长时间制作酵素食品并不符合经济成本与效益。
本发明所提出的高活性多种类酵素产品的制作方法，可以兼顾经济成本之效益以及产品之质量。
发明内容
本发明提供一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，解决现有的酵素食品发酵时间长、质量不稳定的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，包括以下步骤：
(1)将多个发酵菌种接入盛有发酵浆料的容器中，形成发酵液；
(2)向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧气和氮气，进行第一阶段发酵；
(3)第一阶段发酵后，向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧化和氮气，进行第二阶段发酵；
(4)超音波均质处理所述发酵液；真空超音波均质处理包括超音波与均质同步处理、或超音波与均质异步处理。超音波与均质同步处理系指超音波处理与均质处理在相同的时段来处理，而超音波与均质异步处理系指超音波处理与均质处理在不同的时段来处理。
在真空超音波均质处理步骤之中，温度控制在5～15℃，PH值则控制在5.0～6.5之间。在此阶段之中，超音波均质处理的时间大约控制在20～30分钟。利用真空超音波均质处理可以快速让细菌胞体瓦解(细胞壁破裂)而使其释放酵素。
(5)加入发酵液冻干粉，混合，进行第三阶段发酵；
(6)干燥、磨粉，即得酵素粉末产品。
其中，优选地，所述发酵菌种包括厌氧菌株、好氧菌株和兼氧菌株。兼氧菌是一类既可以进行有氧呼吸，也能够进行无氧呼吸或发酵的微生物。在氧气充足时，它们会通过有氧呼吸来产生ATP(三磷酸腺苷)，但当氧气缺乏时，它们的呼吸方式就会变为无氧呼吸。好氧菌(专性需氧微生物)在无氧环境下无法产生ATP，而厌氧菌(专性厌氧微生物)则因为无过氧化氢酶等物质而会在有氧环境下死亡。举例而言，兼氧菌包含葡萄球菌属、链球菌属、李斯特菌、奥奈达湖希瓦氏菌。酵母菌系一种典型的兼氧菌。兼氧菌这类微生物的适应范围广，在有氧或无氧的环境中均能生长。一般以有氧生长为主，有氧时靠呼吸产能；兼具厌氧生长能力，无氧时通过发酵或无氧呼吸产能。例如地衣芽孢杆菌(bacilluslichenifornus)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等。上述发酵菌种与果浆混合之后形成一发酵液，并自动形成三层，其中好氧菌因需氧气而出现于发酵液的上层，厌氧菌因不需氧气而出现于容器的底部，兼氧菌则大致上出现于上层与底部之间。
其中，优选地，所述发酵菌种的加入体积为发酵浆料的1/10000～1/1000。
其中，优选地，所述发酵菌种的添加量为5*107C.F.U/ml。
其中，优选地，所述发酵浆料由酵素原料清洗、破碎以及打浆制成，所述发酵浆料包括主原料和副原料，所述主原料为菠萝、木瓜、苹果、葡萄、波萝中任意一种或几种，所述副原料为黄梅浆和/或葡萄干。其中主原料、副原料的种类、重量比例可以视需要而选择与决定。形成果浆之后再接菌，以将果浆与菌种依照一定的比例混合后，置入于发酵槽中形成一发酵液。
其中，优选地，所述第一阶段发酵过程中，温度控制在20～30℃，pH值控制在3.0～4.5之间，二氧化碳的体积占整体通入气体体积比例的2～5％、氧气的体积占整体通入气体体积比例的10～15％、氮气的体积占整体通入气体体积比例的80～88％，发酵时间为8～12天。
其中，优选地，所述第二阶段发酵过程中，温度控制在20～30℃，pH值控制在3.0～4.5之间，二氧化碳的体积占整体通入气体体积比例的2～5％、氧气的体积占整体通入气体体积比例的10～15％、氮气的体积占整体通入气体体积比例的80～88％，发酵时间为18～22天。
其中，优选地，所述步骤(5)中的发酵冻干粉为五谷米接菌的发酵液冻干粉，是以1000ml发酵液中植入已灭菌过的1公斤五谷米，其水含量60％，在无菌袋内培养24小时后冷冻结冰再进行冷冻干燥制得。
其中，优选地，所述步骤(5)中发酵液冻干粉的加入量相对于发酵液为0.01g/ml。
其中，优选地，所述第三阶段发酵过程中，pH值控制在5.0～6.0之间，在发酵期间通入气体，氧气的体积占整体通入气体体积比例的5～20％，发酵时间为2～4天。
其中，步骤(6)中的干燥过程系以常温(例如20℃)、湿度0～5％RH的环境之下，通入氮气以进行一减压浓缩干燥的制程，逐渐去除水分(例如达至水分含量3～5％)，以达到益生菌及酵素浓度的提高。在步干燥期间可以保持无氧气的环境；而干燥期间大约控制在48小时。例如，于干燥制程之后将原先的液态的发酵液转变成一固态的酵素产品。
上述通入氮气可以利用一氮气柜输入氮气于上述容器之中。例如，利用湿度值控制氮气的喷入，当湿度超过一默认值时，控制系统会自动喷氮气；而当湿度降到默认值后，控制系统会自动停止氮气释放。在一控制系统之中，用户可以清楚地在LED面板上看到干燥数据，以决定氮气的释放，达到有效的控制干燥程度。
其中，步骤(6)中的磨粉过程系以通入氮气辅助，针对减压浓缩干燥之后的酵素产品进行研磨，以形成一粉状的高质量酵素产品。例如，以自动氮气输入系统以进行磨粉步骤，并将最终的酵素粉末充填(例如充填为一包装、或一罐装的酵素粉末)。最终形成的酵素粉末产品仍能维持益生菌及酵素的活性；亦即益生菌及酵素的活性不会因为磨粉的步骤而降低。
本发明的有益效果：
(1)本发明的酵素产品的制作时间缩短：大约30天左右即可以完成酵素产品的制作；
(2)本发明的酵素产品可以降低防腐剂用量；
(3)本发明利用通入气体于发酵槽之中所制作的酵素产品的酵素活性可以大大地提升；
(4)本发明利用真空超音波均质同步处理于发酵槽之中的混合发酵液，所制作的酵素产品的酵素活性可以大大地提升；
(5)本发明的酵素产品可以降低pH值对酵素的破坏。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本实施例提供一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，本实施例酵素产品是利用13株发酵菌种来制作的，本发明所提供的发酵菌种可以应用于任何的酵素产品。
该制备方法包括以下步骤：
(1)将多个发酵菌种接入盛有发酵浆料的容器中，形成发酵液；
其中，发酵菌种包括以下13种菌株：嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)、副干酪乳酸杆菌(Lactobacillus paracasei)、保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillusbulgaricus)、比菲德氏菌A(Lactobacillus acidophilus)、比菲德氏菌B(Bifidobacterium)、酵母菌(Yeast)、醋酸菌(Acetic acid bacillus)、克菲尔乳酸菌(Kefir acidophilus)、龙根菌(Bifidobacterium longum)、鼠李糖杆菌(Lactobacillusrhamnosus)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)、瑞士乳杆菌(Lactobacillushelvetics)以及凝乳芽孢杆菌(Bacillus coagulans)。发酵菌种的加入体积为发酵浆料的1/10000～1/1000。所述发酵菌种的添加量为5*107C.F.U/ml。
所述发酵浆料由酵素原料清洗、破碎以及打浆制成，所述发酵浆料包括主原料和副原料，所述主原料为菠萝、木瓜、苹果、葡萄和波萝，所述副原料为黄梅浆和葡萄干。
(2)向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧气和氮气，进行第一阶段发酵；在第一阶段发酵过程中，温度控制在20～30℃，pH值控制在3.0～4.5之间，二氧化碳的体积占整体通入气体体积比例的2～5％、氧气的体积占整体通入气体体积比例的10～15％、氮气的体积占整体通入气体体积比例的80～88％，发酵时间为8～12天。
(3)添加质量比为1：1：1：1的蔗糖、木醇糖、果寡糖和麦芽糖，糖的总量为发酵液质量的1％。
(3)第一阶段发酵后，向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧化和氮气，进行第二阶段发酵；在第二阶段发酵过程中，温度控制在20～30℃，pH值控制在3.0～4.5之间，二氧化碳的体积占整体通入气体体积比例的2～5％、氧气的体积占整体通入气体体积比例的10～15％、氮气的体积占整体通入气体体积比例的80～88％，发酵时间为18～22天。
(4)超音波均质处理所述发酵液；
(5)加入发酵液冻干粉，混合，进行第三阶段发酵；其中，发酵冻干粉为五谷米接菌的发酵液冻干粉，是以1000ml发酵液中植入已灭菌过的1公斤五谷米，其水含量60％，在无菌袋内培养24小时后冷冻结冰再进行冷冻干燥制得。发酵液冻干粉的加入量相对于发酵液为0.01g/ml。在第三阶段发酵过程中，pH值控制在5.0～6.0之间，在发酵期间通入气体，氧气的体积占整体通入气体体积比例的5～20％，发酵时间为2～4天。
(6)干燥、磨粉，即得酵素粉末产品。
底下表格一系显示蔬果酵素发酵期间各类微生物的生长情形，以四种微生物种类为例子，其于发酵初期(上述第一阶段)、发酵后期(上述第二阶段)与利用真空超音波均质同步处理的微生物生长数据，以C.F.U./ml为单位。菌落形成单位(CFU，Colony-FormingUnits)系指单位体积中的细菌群落总数。结果显示有通气的微生物生长仍比无通气的微生物生长快速。
微生物种类A包括嗜热链球菌，微生物种类B包括副干酪乳酸杆菌、保加利亚乳酸杆菌、比菲德氏菌A、比菲德氏菌B、克菲尔乳酸菌、龙根菌、鼠李糖杆菌、发酵乳杆菌、瑞士乳杆菌以及凝乳芽孢杆菌，微生物种类C包括酵母菌，而微生物种类D包括醋酸菌。
底下表格二系显示蔬果酵素发酵期间各类微生物的生长情形，以六种微生物种类为例子，其于发酵后期(上述第三阶段)、干燥阶段以及磨粉阶段的微生物生长数据。其中微生物种类E包括曲菌，而微生物种类E包括酵母菌。结果显示：第三发酵阶段的微生物生长相较于真空超音波均质同步处理的微生物生长更加快速，而干燥阶段比第三发酵阶段的微生物生长又更迅速。在本发明之中，于完成酵素产品之后的磨粉阶段，其微生物生长与干燥阶段的数量级相当。本发明传统一般的磨粉方法。
表格一
表格二
| 微生物种类 | 第三发酵阶段 | 干燥阶段 | 磨粉阶段 | 磨粉阶段(一般) |
| A | 6.3×104 | 5.2×105 | 5.1×105 | 4.0×104 |
| B | 7.8×106 | 4.3×107 | 4.6×107 | 3.6×105 |
| C | 1.6×105 | 5.1×106 | 3.8×106 | 3.9×105 |
| D | 6.8×104 | 3.6×105 | 3.2×105 | 1.2×104 |
| E | 3.2×106 | 1.1×107 | 8.6×106 | 7.2×105 |
| F | 5.3×106 | 1.3×107 | 7.1×106 | 6.3×105 |
一般而言，消化酵素一般分为四种：1.淀粉分解酵素，专门分解淀粉类；2.蛋白质分解酵素，负责分解蛋白质；3.脂肪分解酵素，负责分解脂肪；4.纤维分解酵素，负责分解纤维。未成熟的木瓜与菠萝均是消化酵素极佳的来源(木瓜酵素、菠萝酵素)。表格三系显示蔬果酵素发酵期间各种酵素的活性，以五种分解酵素为例子，其于发酵初期(上述第一阶段)、发酵后期(上述第二阶段)与利用真空超音波均质同步处理的酵素活性，以U/g(mL)/min为单位。酵素活性的国际单位(International Unit,IU)定义为：每分钟催化产生1μmole产物所需的酵素量。
表格三
表格四
在上述的实施例之中，依照本发明方法制出的酵素于发酵初期、发酵后期与利用超音波处理之下进行酵素活性变化比对试验，其试验结果参照表格三所示酵素活性比对表。由表格三与表格四可看出，(1)在发酵初期之第一阶段，五种分解酵素中，酵素活性大小依次为：(表格五)蛋白质分解酵素、淀粉分解酵素、脂质分解酵素、纤维分解酵素、超岐氧化酶；(2)在发酵后期之第二阶段，有通气与未通气二种区别，有通气的比未通气的酵素活性大约0.5～1倍，五种分解酵素之酵素活性相较于发酵初期均有所成长，其大小依次为(有通气)：淀粉分解酵素、蛋白质分解酵素、超岐氧化酶、脂质分解酵素、纤维分解酵素，其中淀粉分解酵素有数倍的成长，成长最大；(3)经过真空超音波均质同步处理之后，五种分解酵素的酵素活性相较于发酵后期又有进一步的成长，其大小依次为(有通气)：淀粉分解酵素、蛋白质分解酵素、超岐氧化酶、脂质分解酵素、纤维分解酵素，其中仍以淀粉分解酵素的成长最大，约有发酵初期的6倍之多；(4)有通入气体(二氧化碳、氧气与氮气)的酵素活性大约是没有通入气体(二氧化碳、氧气与氮气)的酵素活性的大约1.5～2倍。由此可知，有通入气体以及进行真空超音波均质同步处理之后，酵素活性的成长比率更加明显；(5)第三发酵阶段的酵素活性相较于真空超音波均质同步处理的酵素活性更大，而干燥阶段比第三发酵阶段的酵素活性又更大些；此外，(6)磨粉阶段的酵素活性又大于干燥阶段的酵素活性。显见本发明因磨粉方法而提高了酵素的释出率，此系细胞壁破裂奈米化的结果。
从上述可知，在本发明中，多种发酵菌种与果浆的混合发酵液可以适当地加入于酵素产品中，经过一定的控制天数，发酵过程中控制温度、pH值、通入一定的气体以及气体之比例，以及经过真空超音波均质同步处理，得以控制菌种的发酵变化，以得到最佳的酵素产品的质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将多个发酵菌种接入盛有发酵浆料的容器中，形成发酵液；
(2)向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧气和氮气，进行第一阶段发酵；
(3)第一阶段发酵后，向含有所述发酵液的容器中通入二氧化碳、氧化和氮气，进行第二阶段发酵；
(4)超音波均质处理所述发酵液；
(5)加入发酵液冻干粉，混合，进行第三阶段发酵；
(6)干燥、磨粉，即得酵素粉末产品。
2.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述发酵菌种包括厌氧菌株、好氧菌株和兼氧菌株。
3.根据权利要求2所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述发酵菌种的加入体积为发酵浆料的1/10000～1/1000，所述发酵菌种的添加量为5*107C.F.U/ml。
4.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述发酵浆料由酵素原料清洗、破碎以及打浆制成，所述发酵浆料包括主原料和副原料，所述主原料为菠萝、木瓜、苹果、葡萄、波萝中任意一种或几种，所述副原料为黄梅浆和/或葡萄干。
5.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述第一阶段发酵过程中，温度控制在20～30℃，pH值控制在3.0～4.5之间，二氧化碳的体积占整体通入气体体积比例的2～5％、氧气的体积占整体通入气体体积比例的10～15％、氮气的体积占整体通入气体体积比例的80～88％，发酵时间为8～12天。
6.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述第一阶段发酵和所述第二发酵阶段之间还包括加糖的步骤，加的糖为蔗糖、木醇糖、果寡糖、麦芽糖中任意一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述第二阶段发酵过程中，温度控制在20～30℃，pH值控制在3.0～4.5之间，二氧化碳的体积占整体通入气体体积比例的2～5％、氧气的体积占整体通入气体体积比例的10～15％、氮气的体积占整体通入气体体积比例的80～88％，发酵时间为18～22天。
8.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的发酵冻干粉为五谷米接菌的发酵液冻干粉，是以1000ml发酵液中植入已灭菌过的1公斤五谷米，其水含量60％，在无菌袋内培养24小时后冷冻结冰再进行冷冻干燥制得。
9.根据权利要求8所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中发酵液冻干粉的加入量相对于发酵液为0.01g/ml。
10.根据权利要求1所述的一种高活性多种类酵素粉末产品的制备方法，其特征在于，所述第三阶段发酵过程中，pH值控制在5.0～6.0之间，在发酵期间通入气体，氧气的体积占整体通入气体体积比例的5～20％，发酵时间为2～4天。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161214 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |