CN106987534B - 一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法 - Google Patents

一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，该方法利用一株短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR‑102制备脱皮菌液用于预处理后的胡椒鲜果的生物脱皮；该菌株于2016年9月2日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，其保藏编号为CCTCC No.M 2016450。本发明方法获得的白胡椒堆积密度不低于650g/L，挥发油含量高于6.5mL/100g，胡椒碱质量分数大于4.0％，颜色和气味纯正，无需进一步护色处理，产品品质远高于国家标准；且白胡椒制备过程无需机械去皮即可获得90％以上的脱皮率，最高可达100％，白胡椒中无碎果，黑果量在2.5％以下。本发明的生物脱皮过程不需要无菌操作，生产设备及过程控制简单，且周期短、生产效率高，易于进行工业化放大，具有很好的工业应用前景。

Description

一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法
技术领域
本发明属于微生物技术领域，更具体地，涉及一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法。
背景技术
胡椒(Piper nigrum L.)是世界重要的热带香辛料作物，我国90％以上胡椒产于海南，其中白胡椒年产3万多吨，居世界首位，在国际市场具有重大需求，是我国具有国际市场竞争优势的特色产业。白胡椒产业可创造巨大的经济效益，白胡椒干果按6.0万元/吨计算，可创造18.0亿的产值。
目前，制约白胡椒产业发展存在的主要瓶颈问题是如何在保证白胡椒色泽纯正的前提下，减少护色剂的使用和护色工序，改善目前技术生产的白胡椒味道不纯的问题，避免机械处理造成的胡椒破损，寻求一种温和的脱皮技术，降低机械力造成的外观破损，以满足高端市场的大量需求；以及如何简化白胡椒鲜果脱皮程序，减少白胡椒生产过程产生的废水量，降低生产过程散发的恶臭味道，以实现白胡椒的清洁化生产。
胡椒鲜果脱皮是白胡椒生产过程的关键工序。我国白胡椒传统加工方法主要是水沤法、机械脱皮法和化学脱皮法。水沤法即在池塘、河边浸泡12～20天后通过人工手搓实现脱皮，具有成本低优势，但获得的白胡椒干果色泽暗淡、味道不纯、水污染严重，且仅适宜小作坊生产，无法实现产业化。机械脱皮法虽可实现产业化，脱皮过程易导致白胡椒机械损伤，质量低下。化学脱皮即酸、碱法，将果实浸泡在酸、碱中软化果皮，最终达到果皮与果核分离的目的，但环境污染严重。
近年来，为了减少或根治白胡椒脱皮造成的污染，已公认生物法脱皮是未来胡椒鲜果脱皮的主要发展方向，相继开展了胡椒鲜果的生物脱皮技术研究和相关工艺探索。窦志浩、张容鹄等人在公布号CN 104509942 A的专利中公开了一种胡椒快速脱皮方法。在胡椒脱皮过程中，经过漂烫处理的胡椒加入复合酶液(果胶酶和植物裂解酶)和柠檬酸的搅拌液进行搅拌脱皮，能够在3～5h内将胡椒果皮软化并除去果皮，极大程度缩短脱皮时间。胡椒鲜果脱皮过程复合酶液体积(L)为新鲜胡椒质量(Kg)的0.5～2.0％(v/w)，脱皮所需复合酶成本昂贵，所使用的柠檬酸在搅拌液中难以回收利用，循环酶法难以保证效率。李明福、张园等人在公布号CN 104256862 A的专利中公开了一种胡椒鲜果联合脱皮工艺。通过机械与生物酶联合脱胶，生物酶主要为果胶酶和纤维素酶。该专利机械处理简单，脱皮时间短(12～24h)。但该技术所需酶液成本高，且机械前处理果皮破损不均匀，且极易破坏胡椒果实，降低产品品质。
关于胡椒生物脱皮方法，李从发等在授权公告号CN102342567 B的专利中公开了一种使胡椒脱皮的方法，将待脱皮的胡椒果实与能够产生果胶酶的细菌悬液或孢子悬液混合，进行固态发酵，从而使胡椒果皮软化，经过去皮处理后，得到脱皮的胡椒。该项发明提高了胡椒产品的感官质量和品质，同时减少了环境污染，消除了传统浸渍法难以避免的异臭味和生产周期长等缺点。但是上述脱皮方法中加入的微生物只能产生一种果胶酶，无法充分降解白胡椒果皮多种成分，效率较低；固体发酵耗费时间相对较长(36～72h)且发酵均匀度难控制，不利于大规模产业化生产。谢振文在授权公告号为CN 104643267 B的专利中公开了一种白胡椒的机械化综合加工方法，使用机械处理与酶处理综合脱皮技术。经过包括超声波、果梗分离机、脱果皮机、二次脱果肉机等机械处理，对白胡椒破损极大且能耗高，其次生物酶成本高，不宜进行产业化应用。
综上所述，以上现有技术实际生产过程存在的问题包括白胡椒色泽不稳定、味道不纯、机械破损胡椒表皮，酸碱试剂大量使用造成的水污染以及生产过程工艺繁琐、成本高、时间长、难控制、废水恶臭且污染严重等问题。目前真正用于生产的生物脱皮技术尚不成熟，实际生产中仍然需要经过3次护色技术以及生物处理脱胶后仍需进一步机械脱皮处理，离实际工业应用生产尚有较大距离，未能完全解决存在的瓶颈问题。
利用微生物脱皮技术是最环保、成本低和获得高品质白胡椒的生物技术，但存在着对白胡椒结构认识不清晰，微生物技术应用脱皮技术不成熟等难题。胡椒鲜果的果皮部分是由原果胶为主，半纤维素和纤维素为辅组成的胶质结构，其中原果胶是以(1，4)键连接的多聚D半乳糖醛酸为基本结构的多糖类物质，在鲜果果皮中胶联在一起。因此，亟待一种培养时间短、酶系组成适宜及高酶活力的产生菌及技术应用于生产高品质白胡椒产业，即通过简单的预处理和微生物处理即可获得几乎完全脱皮的白胡椒。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供了一种短小芽孢杆菌Bacillussp.XR-102；
本发明的另一目的在于提供所述短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102在胡椒鲜果生物脱皮中的应用；
本发明的另一目的在于提供一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，所述方法将鲜果预处理与生物脱皮结合起来，只需简单的前处理联合微生物发酵脱皮即可去除90％以上的胡椒果皮，最高可达100％，显著提高微生物脱皮效率。经过清洗干燥处理得到的白胡椒品质高、气味纯正、白度合适、无碎果，该方法在白胡椒产业化生产中应用前景广阔。
本发明的发明点之一在于采用菌株短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102作为生物脱皮的菌株，生物脱皮过程不需要无菌条件，生产设备及过程控制简单，整个脱皮过程成本低、周期短、生产效率高。经研究发现，该菌株无需添加外源的营养物质，利用胡椒鲜果提供的物质成分进行生长繁殖，进而达到生物脱皮的目的。此外，本发明将短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102“胶养菌、菌产酶、酶解胶”的生物脱皮与鲜果预处理结合起来，通过水蒸汽喷淋处理、漂烫处理、冷冻处理或柠檬酸浸泡处理提高微生物脱皮效率，脱皮率最高可达100％，在胡椒鲜果生物脱皮中的应用前景广阔。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：
一株短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102，该菌株于2016年9月2日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，其保藏编号为CCTCC No.M 2016450。
本发明所述的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102获得方法如下：从腐烂的胡椒鲜果中经选择培养基分离而得到了一株能够在胡椒果皮为主要成分的胡椒皮固体培养基中快速生长的芽孢杆菌，进一步鉴定为短小芽孢杆菌，并将其命名为Bacillus sp.XR-102，研究发现这株芽孢杆菌对胡椒鲜果果皮成分具有很强分解能力，该菌株在胡椒鲜果生物脱皮上具有重要的应用前景。对筛选获得的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102进行菌株保藏，保藏日期为2016年9月2日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCC No.M 2016450，保藏地址为武汉大学。
所述短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102在胡椒鲜果生物脱皮中的应用。
一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，包括如下步骤：
S1.鲜果预处理：将胡椒鲜果采取以下四种处理中的一种：(1)水蒸汽喷淋处理90～150s，或(2)60℃至80℃热水漂烫处理5～15min，或(3)在-5℃至-20℃条件下冷冻放置4～8h，或(4)在pH为2～4的柠檬酸溶液中浸泡6～12h；
S2.脱皮菌液制备：利用所述的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102作为菌种，经过菌种活化、种子液扩大培养、加水稀释三个步骤，获得脱皮菌液；
S3.生物脱皮：将经步骤S1预处理后的胡椒浸入S2制得的脱皮菌液中进行发酵，每升脱皮菌液处理预处理后的胡椒量为300～800g；发酵温度30～38℃，在转速100～150r/min或通气量1.0～5.0m3/h条件下发酵16～28h，发酵完成后，进一步采用过滤方式将白胡椒湿果和菌液、胡椒果皮残渣进行分离，获得白胡椒湿果，进一步对获得的白胡椒湿果进行冲洗和干燥，干燥处理的温度为35～50℃，使白胡椒干果的含水量低于12％。
优选地，S3所述发酵采用其内设有多层支架的发酵罐，所述支架上装有S1预处理后的胡椒。
优选地，S2所述菌种活化的过程为：将冷冻保存的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102移至37℃水浴保持5～15min后，按0.5～2％的接种量接种到50～100mL种子活化培养基中进行活化，在30～38℃的温度下，保持100～200r/min的转速，培养6～12h，得到种子活化液；
其中，所述种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
作为一种更优选的实施方式，S2所述菌种活化的过程具体为：将-80℃保存有短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102的离心管移至37℃水浴保持5～15min后，按0.5％～2％的接种量接种到装有50～100mL种子活化培养基的250mL锥形瓶进行活化，在30～38℃的温度下、保持100～200r/min的转速，于摇床上培养6～12h，即得到种子活化液。
优选地，S2所述种子液扩大培养的步骤，包括：
将所述种子活化液按1～5％的接种量接种到500～1000mL种子培养基中，在30～38℃的温度下、保持100～150r/min的转速，培养6～12h，得到一级种子液；
其中，所述种子培养基包括：玉米淀粉5～10g/L、酵母粉提取物6～16g/L、0～5.0g/L NaCl，0～0.1g/L MgSO4·7H2O。
优选地，得到一级种子液后，然后将一级种子液接种到40～70L所述种子培养基中继续培养，在30～38℃的温度下、保持100～300r/min的转速和30～60L/min的通气量，培养6～12h，得到二级种子液。
作为一种更优选的实施方式，S2所述种子液扩大培养的步骤，具体包括：将所述种子活化液按1～5％的接种量接种到装有500～1000mL种子培养基的2L锥形瓶中，在30～38℃的温度下、保持100～150r/min的转速，培养6～12h，得到一级种子液；
然后将种子液接种到装有40～70L种子培养基的100L种子罐中进行扩大培养，在30～38℃的温度下、保持100～300r/min的转速和30～60L/min的通气量，培养6～12h，得到二级种子液。
优选地，S2所述加水稀释的步骤，包括：
向30～38℃的水中加入所述一级种子液或二级种子液，混合均匀，获得脱皮菌液，调节pH值为6.0～8.0，所述一级种子液或二级种子液占脱皮菌液的体积分数为5～15％。
作为一种更优选的实施方式，S2所述加水稀释的步骤，具体包括：将水注入1t发酵罐中，保温30～38℃，加入一级种子液或二级种子液，混合均匀，用于S1预处理后的胡椒脱皮菌液，调节pH值为6.0～8.0，脱皮菌液的量为200～400L，所述一级种子液或二级种子液占脱皮菌液的体积分数为5～15％。
优选地，S1所述胡椒鲜果为7～8成熟，红色鲜果率为0～12％；在胡椒鲜果预处理之前去梗取果。
优选地，处理(4)将所述的胡椒鲜果放置于孔径为2～3mm袋子中并浸泡于柠檬酸溶液中；预处理后的柠檬酸溶液通过补充柠檬酸调节pH为2～4后循环使用2～3次。
优选地，步骤S3所述分离的步骤为：首先采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过50～150μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣，其中，将菌液再次用于预处理后的胡椒进行生物脱皮，菌液循环次数2～3次。菌液在不同批次重复使用过程中，仅需添加少量营养物质，玉米淀粉1～3g/L、酵母粉提取物4～8g/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：将短小芽孢杆菌菌株Bacillus sp.XR-102应用于胡椒鲜果脱皮，整个过程无需反复的机械脱皮即可获得90％以上的脱皮率，最高可达100％，白胡椒中无碎果，黑果量在2.5％以下。本发明方法获得的白胡椒堆积密度不低于650g/L，挥发油含量高于6.5mL/100g，胡椒碱质量分数大于4.0％，颜色和口感纯正，无需进一步护色处理，产品品质远高于国家标准。本发明的生物脱皮过程不需要无菌条件，生产设备及过程控制简单，且周期短、生产效率高，易于进行工业化放大，具有很好的工业应用前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本发明所述的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102获得方法如下：使用选择性培养基筛选的方法，从腐烂的胡椒鲜果中经选择培养基分离而得到了一株能够在胡椒果皮为主要成分的胡椒皮固体培养基中生长良好的芽孢杆菌，经鉴定为短小芽孢杆菌，并将其命名为Bacillus sp.XR-102。将得到的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102进行菌株保藏，保藏日期为2016年9月2日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCCNo.M 2016450，保藏地址为武汉大学。
将上述获得的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102在胡椒鲜果生物脱皮中应用，具体方法见下述实施例。
此外，下述实施例中所用胡椒鲜果来自海南罗牛山的胡椒种植区，成熟度为7～8成熟，红色鲜果率为0～12％；在胡椒鲜果预处理之前去梗取果。
实施例2
本实施例提供了一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，包括如下步骤：
S1.鲜果预处理：将胡椒鲜果分别采用以下四种预处理方式对胡椒鲜果进行处理：(1)用水蒸汽喷淋处理90s，120s，150s；(2)以下条件热水漂烫处理60℃、15min，70℃、10min，80℃、5min；(3)以下条件冷冻处理-5℃、8h，-20℃、4h；(4)以下条件柠檬酸溶液浸泡处理pH 2.0浸泡8h，pH 3.0浸泡6h，pH 4.0浸泡12h。
S2.脱皮菌液制备：将-80℃保存有短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102的离心管移至37℃水浴保持10min后，按1％的接种量接种到装有100mL种子活化培养基的250mL锥形瓶进行活化，在37℃的温度下、保持150r/min的转速，于摇床上培养10h，得到种子活化液；
其中，种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
将上述种子活化液按3％的接种量接种到装有800mL种子培养基的2L锥形瓶中，在37℃的温度下、保持120r/min的转速，培养8h，得到一级种子液；
其中，种子培养基为玉米淀粉5g/L、酵母粉提取物10g/L、2g/L NaCl，0.05g/LMgSO4·7H2O。
进一步取一级种子液接种至2L锥形瓶中与水混溶，制备脱皮菌液500mL，调节pH值为7.0，一级种子液占脱皮菌液的体积分数为10％。
S3.胡椒生物脱皮：将经步骤S1预处理后的胡椒300g浸入500mL S2制得的脱皮菌液中进行发酵，在38℃的温度下、保持100r/min的转速，生物脱皮处理24h后，结束发酵，进一步采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步对获得的白胡椒湿果进行冲洗，干燥处理后获得白胡椒干果，干燥处理的温度为40℃，使白胡椒干果含水量低于12％。
不同胡椒鲜果预处理方式对其脱皮率影响的结果如表1，本发明的胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，脱皮率在96～100％；本实施例以不经预处理、直接进行生物脱皮的方法作为对照，在生物脱皮步骤相同的条件下，不经预处理的方法其胡椒鲜果的脱皮率仅为28％，显著低于本发明方法的脱皮率。此外，在研究前期，发明人还将现有的机械处理方法与本发明的生物脱皮步骤进行结合，机械预处理使85％的胡椒鲜果表面破皮或受损后采用与本实施例相同的生物脱皮步骤制备白胡椒干果，尽管其脱皮率可以达到与本发明相似的水平，但是，由于机械处理后的脱皮过程易进一步导致白胡椒的机械损伤，质量低下，黑果量、碎果率较高，检测其堆积密度、挥发油含量、胡椒碱含量也显著低于本发明方法获得的白胡椒质量。因此，只有将本发明所述的预处理方法与生物脱皮相结合才能保证得到的白胡椒品质。
表1不同胡椒鲜果预处理方式对其对脱皮率的影响
实施例3
本实施例提供了一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，包括如下步骤：
S1.鲜果预处理：将胡椒鲜果在pH 2的柠檬酸溶液中浸泡8h后，收集柠檬酸溶液进行循环使用；柠檬酸第1次循环使用，添加柠檬酸调节pH 2，对胡椒鲜果进行预处理10h后，收集柠檬酸液进行循环使用；柠檬酸第2次循环使用，添加柠檬酸调节pH 2，对胡椒鲜果进行预处理10h后，收集柠檬酸液进行循环使用；柠檬酸第3次循环使用，添加柠檬酸调节pH2，对胡椒鲜果进行预处理12h，分别收集四次获得的预处理后的胡椒。
S2.脱皮菌液制备：将-80℃保存有短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102的离心管移至37℃水浴保持15min后，按2％的接种量接种到装有80mL种子活化培养基的250mL锥形瓶进行活化，在37℃的温度下、保持100r/min的转速，于摇床上培养6h，得到种子活化液；
其中，种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
将上述种子活化液按1％的接种量接种到装有500mL种子培养基的2L锥形瓶中，在38℃的温度下、保持150r/min的转速，培养12h，得到一级种子液；
其中，种子培养基为玉米淀粉8g/L、酵母粉提取物16g/L、0.1g/L MgSO4·7H2O。
进一步取一级种子液至2L锥形瓶中与水混溶，制备脱皮菌液600mL，调节pH值为7.0，一级种子液占脱皮菌液的体积分数为15％。
S3.胡椒生物脱皮：将经步骤S1不同批次柠檬酸预处理后的胡椒180g分别浸入S2制得的脱皮菌液中进行发酵，在37℃的温度下、保持120r/min的转速，生物脱皮处理28h后，结束发酵，进一步采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步对获得的白胡椒湿果进行冲洗，干燥处理后获得白胡椒干果，干燥处理的温度为35℃，使白胡椒干果含水量低于12％。
不同批次柠檬酸预处理对其脱皮率影响的结果如表2，根据研究结果，柠檬酸溶液浸泡至少可循环利用2～3次。
表2不同胡椒鲜果预处理方式对其对脱皮率的影响
实施例4
本实施例提供了一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，包括如下步骤：
S1.鲜果预处理：将胡椒鲜果通过蒸汽喷淋120s进行预处理。
S2.脱皮菌液制备：将-80℃保存有短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102的离心管移至37℃水浴保持5min后，按0.5％的接种量接种到装有50mL种子活化培养基的250mL锥形瓶进行活化，在37℃的温度下、保持200r/min的转速，于摇床上培养12h，得到种子活化液；
其中，种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
将上述种子活化液按3％的接种量接种到装有600mL种子培养基的2L锥形瓶中，在30℃的温度下、保持150r/min的转速，培养12h，得到一级种子液；
其中，种子培养基为玉米淀粉5g/L、酵母粉提取物6g/L、1g/L NaCl。
进一步取一级种子液至2L锥形瓶中与水混溶，制备脱皮菌液600mL，调节pH值为6.0，一级种子液占脱皮菌液的体积分数为15％。
S3.胡椒生物脱皮：将经步骤S1预处理后的胡椒200g浸入600mL S2制得的脱皮菌液中进行发酵在37℃的温度下、保持150r/min的转速，生物脱皮处理28h后，结束发酵后，采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过约100μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣；
其中，菌液可再次用于预处理后的胡椒进行生物脱皮；将收集的菌液第1次循环利用，添加玉米淀粉1g/L、酵母粉提取物4g/L，添加水至600mL，调节pH值6.0，取S1蒸汽喷淋120s的预处理后的胡椒200g，在37℃的温度下、保持150r/min的转速，生物脱皮处理28h后，结束发酵后，采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过约150μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣，菌液可再次用于预处理后的胡椒进行生物脱皮；将收集的菌液第2次循环利用，用于预处理后的胡椒进行生物脱皮。菌液中添加玉米淀粉2g/L、酵母粉提取物6g/L，添加水至600mL，调节pH值6.0，取S1蒸汽喷淋120s的预处理后的胡椒200g，在37℃的温度下、保持150r/min的转速，生物脱皮处理28h后，结束发酵后，采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过约50μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣，菌液可再次用于预处理后的胡椒进行生物脱皮；将收集的菌液第3次循环利用，用于预处理后的胡椒进行生物脱皮，菌液中添加玉米淀粉3g/L、酵母粉提取物8g/L，添加水至600mL，调节pH值6.0，取S1蒸汽喷淋120s的预处理后的胡椒200g，在37℃的温度下、保持150r/min的转速，生物脱皮处理28h后，结束发酵后，采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，分别对获得的白胡椒湿果进行冲洗，并在温度为45℃干燥，获得的胡椒干果含水量低于12％。
脱皮菌液不同循环次数对胡椒脱皮率的影响的结果如表3，根据研究结果，胡椒脱皮菌液至少可循环利用2～3次。
表3脱皮菌液不同循环次数对胡椒脱皮率影响
实施例5
本实施例提供了一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，包括如下步骤：
S1.鲜果预处理：将胡椒鲜果通过蒸汽喷淋120s进行预处理。
S2.脱皮菌液制备：将-80℃保存有短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102的离心管移至37℃水浴保持15min后，按1％的接种量接种到装有100mL种子活化培养基的250mL锥形瓶进行活化，在37℃的温度下、保持200r/min的转速，于摇床上培养12h，得到种子活化液；
其中，种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
将上述种子活化液按5％的接种量接种到装有800mL种子培养基的2L锥形瓶中，在37℃的温度下、保持150r/min的转速，培养6h，得到一级种子液；
其中，上述种子培养基为玉米淀粉10g/L、酵母粉提取物16g/L、5g/L NaCl，0.1g/LMgSO4·7H2O。
然后将一级种子液接种到装有60L种子培养基的100L种子罐中进行扩大培养，在37℃的温度下、保持200r/min的转速和45L/min的通气量，培养10h，得到二级种子液；
其中，上述种子培养基为玉米淀粉10g/L、酵母粉提取物16g/L、5g/L NaCl，0.1g/LMgSO4·7H2O。
将水注入1t发酵罐中，保温37℃，加入二级种子液，混合均匀，所述二级种子液占脱皮菌液的体积分数为10％，调节pH值为7.0，可用于S1预处理后的胡椒脱皮菌液，脱皮菌液的量约为300L。
S3.生物脱皮：将装有大量预处理后的胡椒的多层支架浸没于包含脱皮菌液的发酵罐中进行生物脱皮，所述预处理后的胡椒量150kg，发酵温度37℃，通气量2.0m3/h，发酵周期16h，结束生物脱皮过程，脱皮率可高达99％。生物脱皮过程结束后，采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过约100μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣，对获得的白胡椒湿果进行冲洗，并在温度为50℃干燥，获得的白胡椒干果含水量低于12％。
对获得的白胡椒产品进行外观评价，结果发现，本发明方法处理后获得的白胡椒白度合适，具有芳香味；对获得的白胡椒产品进行质量评价，分别检测其堆积密度、挥发油含量、胡椒碱含量、果黑量，结果分别为660g/L，6.7mL/100g，4.2％，黑果含量低于1％，且白胡椒中无碎果，产品品质明显优于国家标准。
实施例6
本实施例提供了一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，包括如下步骤：
S1所述鲜果预处理：将胡椒鲜果通过蒸汽喷淋120s进行预处理。
S2所述脱皮菌液制备：将-80℃保存有短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102的离心管移至37℃水浴保持15min后，按1％的接种量接种到装有100mL种子活化培养基的250mL锥形瓶进行活化，在37℃的温度下、保持200r/min的转速，于摇床上培养12h，得到种子活化液；
其中，种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
将上述种子活化液按5％的接种量接种到装有800mL种子培养基的2L锥形瓶中，在37℃的温度下、保持150r/min的转速，培养6h，得到一级种子液；
其中，上述种子培养基为玉米淀粉10g/L、酵母粉提取物16g/L、5g/L NaCl，0.1g/LMgSO4·7H2O。
然后将一级种子液接种到装有70L种子培养基的100L种子罐中进行扩大培养，在37℃的温度下、保持100r/min的转速和60L/min的通气量，培养10h，得到二级种子液；
其中，种子培养基为玉米淀粉10g/L、酵母粉提取物16g/L、5g/L NaCl，0.1g/MgSO4·7H2O。
将水注入1t发酵罐中，保温37℃，加入二级种子液，混合均匀，所述二级种子液占脱皮菌液的体积分数为15％，调节pH值为7.0，可用于S1预处理后的胡椒脱皮菌液，脱皮菌液的量约为400L。
S3.生物脱皮：将装有大量胡椒的多层支架浸没于包含脱皮菌液的发酵罐中进行生物脱皮，所述预处理后的胡椒量320kg，发酵温度37℃，通气量5.0m3/h，发酵周期28h，结束生物脱皮过程，脱皮率可高达100％，生物脱皮过程结束后，采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过约100μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣，对获得的白胡椒湿果进行冲洗，并在温度为50℃干燥，获得的白胡椒干果含水量低于12％。
对获得的白胡椒干果产品进行外观评价，结果发现，本发明方法处理后获得的白胡椒白度合适，具有芳香味；质量评价，分别检测其堆积密度、挥发油含量、胡椒碱含量、果黑量，结果分别为665g/L，6.8mL/100g，4.1％，黑果含量低于1％，且白胡椒中无碎果，产品品质明显优于国家标准。

Claims (8)

1.一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.鲜果预处理：将胡椒鲜果采取以下四种处理中的一种：(1)水蒸汽喷淋处理90～150s，或(2)60℃至80℃热水漂烫处理5～15min，或(3)在-5℃至-20℃条件下冷冻放置4～8h，或(4)在pH为2～4的柠檬酸溶液中浸泡6～12h；
S2.脱皮菌液制备：利用短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102作为菌种，所述短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102于2016年9月2日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，其保藏编号为CCTCC No.M 2016450；经过菌种活化、种子液扩大培养、加水稀释三个步骤，获得脱皮菌液；
S3.生物脱皮：将经步骤S1预处理后的胡椒浸入S2制得的脱皮菌液中进行发酵，每升脱皮菌液处理预处理后的胡椒量为300～800g；发酵温度30～38℃，在转速100～150r/min，通气量1.0～5.0m3/h条件下发酵16～28h，发酵完成后，进一步采用过滤方式将白胡椒湿果和菌液、胡椒果皮残渣进行分离，获得白胡椒湿果，进一步对获得的白胡椒湿果进行冲洗和干燥，干燥处理的温度为35～50℃，使白胡椒干果的含水量低于12％。
2.根据权利要求1所述的一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，S2所述菌种活化的过程为：将冷冻保存的短小芽孢杆菌Bacillus sp.XR-102移至37℃水浴保持5～15min后，按0.5％～2％的接种量接种到50～100mL种子活化培养基中进行活化，在30～38℃的温度下，保持100～200r/min的转速，培养6～12h，得到种子活化液；
其中，所述种子活化培养基为10g/L的蛋白胨、5g/L的酵母浸粉、10g/L的NaCl。
3.根据权利要求2所述的一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，S2所述种子液扩大培养的步骤，包括：
将所述种子活化液按1～5％的接种量接种到500～1000mL种子培养基中，在30～38℃的温度下、保持100～150r/min的转速，培养6～12h，得到一级种子液；
其中，所述种子培养基包括：玉米淀粉5～10g/L、酵母粉提取物6～16g/L、0～5.0g/LNaCl，0～0.1g/L MgSO4·7H2O。
4.根据权利要求3所述的一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，得到一级种子液后，然后将一级种子液接种到40～70L所述种子培养基中继续培养，在30～38℃的温度下、保持100～300r/min的转速和30～60L/min的通气量，培养6～12h，得到二级种子液。
5.根据权利要求3或4所述的一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，S2所述加水稀释的步骤，包括：
向30～38℃的水中加入所述一级种子液或二级种子液，混合均匀，获得脱皮菌液，调节pH值为6.0～8.0，所述一级种子液或二级种子液占脱皮菌液的体积分数为5～15％。
6.根据权利要求1所述的一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，S1所述胡椒鲜果为7～8成熟，红色鲜果率为0～12％；在胡椒鲜果预处理之前去梗取果。
7.根据权利要求1所述的一种胡椒鲜果生物脱皮制备白胡椒的方法，其特征在于，处理(4)将所述的胡椒鲜果放置于孔径为2～3mm袋子中并浸泡于柠檬酸溶液中；预处理后的柠檬酸溶液通过补充柠檬酸调节pH为2～4后循环使用2～3次。
8.根据权利要求1所述的胡椒鲜果的生物脱皮方法，其特征在于，步骤S3所述分离的步骤为：首先采用2～3mm孔径的滤网进行过滤，获得白胡椒湿果，以及菌液和胡椒果皮残渣的混合物，进一步将菌液和胡椒果皮残渣混合物通过50～150μm的滤网进行过滤分离，分别收集菌液和胡椒果皮残渣，其中，将菌液再次用于预处理后的胡椒进行生物脱皮，菌液循环次数2～3次。
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