CN108013441B - 一种虾青素包埋复合物及制备方法与其在功能性酸奶中的应用 - Google Patents
一种虾青素包埋复合物及制备方法与其在功能性酸奶中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种虾青素包埋复合物及制备方法与其在功能性酸奶中的应用。本发明通过将MCC复配CMC‑Na包埋虾青素，得到虾青素包埋复合物。将制得的虾青素包埋复合物、含新科思糖的益生元糖液和奶粉均质混匀、接种发酵后熟，制得功能性酸奶。本发明提供的虾青素包埋方法，解决了虾青素的水溶性和对温度、光照和pH的敏感性问题。本发明提供的添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶，含有新型低聚果糖、虾青素以及膳食纤维成分，具有很高的协同促益生菌和抗氧化作用，是一款品质优良的食品，操作工艺简单，为解决酸奶的货架期及抗氧化性功能提供了方案，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及色素包埋及保健饮品加工技术领域，具体涉及一种虾青素包埋复合物及制备方法与其在功能性酸奶中的应用。
背景技术
虾青素是一种天然无毒、颜色鲜艳、生物活性很高的类胡萝卜素，虾青素的抗氧化能力是β-胡萝卜素的10倍，是维生素E的500倍，被称为“超级维生素E”。夏威夷大学与合作公司研究表明虾青素可以促进长寿基因FOXO3的表达，有望帮助人类对抗衰老；但是虾青素在水溶性物质中溶解度较低，对温度、光照和pH较敏感。因此，如何使得虾青素维持稳定性仍是人们的研究热点。稳定性好的虾青素有利于拓宽其应用范围。
发明内容
本发明的目的之一在于针对虾青素的水溶性和对温度、光照和pH的敏感性，提供一种虾青素包埋复合物的制备方法。
本发明的目的之二在于提供通过上述制备方法得到的虾青素包埋复合物。
本发明的目的之三在于提供上述虾青素包埋复合物的用途，特别是针对酸奶的稳定性、抗氧化性和活菌数目，提供一种添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种虾青素包埋复合物的制备方法，包含如下步骤：
(1)采用酸热法对红发夫酵母进行破壁，然后将细胞破碎液进行固液分离，取固体，用水洗涤固体后，使用丙酮对固体进行提取，得到虾青素丙酮提取液；
(2)将虾青素丙酮提取液和微晶纤维素(MCC)混合均匀，再加入羧甲基纤维素钠(CMC-Na)进行混合，混合过程中加入水；然后均质，冷冻干燥，粉碎，过筛，得到虾青素包埋复合物。
步骤(1)中所述的酸热法为本领域通常使用的酸热法，优选包括如下步骤：用浓度为3mol/L的盐酸溶液作用红发夫酵母30min，固液分离，取固体用沸水加热至絮状，再用冰水将其迅速冷却，得到细胞破碎液。
步骤(1)中所述的丙酮的用量按每克红发夫酵母干酵母配比10～1000mL丙酮计算；优选为按每克红发夫酵母干酵母配比50～1000mL丙酮计算。
步骤(2)中所述的各物质的用量的计算方式如下：
CMC-Na和MCC按质量比1～10：0～10配比(不含端点值0)；优选为按质量比6：4配比；
虾青素丙酮提取液和CMC-Na按体积质量比(mL：g)0～300：0～100配比(不含端点值0)；优选为按体积质量比为3：1配比；
CMC-Na和水按质量体积比(g：mL)1：10～200配比；优选为按质量体积比1：20配比。
步骤(2)中所述的各物质的用量的计算方式更优选如下：CMC-Na：MCC：虾青素丙酮提取液：蒸馏水＝3：2：9：60(g：g：mL：mL)。
步骤(2)中所述的混合均匀是在磁力搅拌器上进行。
步骤(2)中所述的均质的条件优选为：18000rpm，10min。
步骤(2)中所述的冷冻干燥条件优选为：真空度为0.37，时间为24h。
步骤(1)和(2)中所述的水优选为蒸馏水。
本文中所述的固液分离优选为通过离心方式进行。
所述的离心的条件优选为2000～10000rpm离心1～10min；更优选为3000rpm离心10min。
本文中的数值范围出现0的，均不含点值0。
一种虾青素包埋复合物，通过上述制备方法得到。
所述的虾青素包埋复合物的水溶性为50～55％，色素含量为4～80mg/g。
所述的虾青素包埋复合物在食品领域和保健品领域进行应用。
一种功能性酸奶，含有上述虾青素包埋复合物。
所述的功能性酸奶包含以下按质量份计的组分：上述虾青素包埋复合物0.5～5份、新科斯糖糖液100份、奶粉10～20份、菌粉0.1～1份；优选包含以下按质量份计的组分：上述虾青素包埋复合物2份、新科斯糖糖液100份、奶粉10份、菌粉0.2份。
所述的新科斯糖糖液指的是新科斯糖含量为0～15％的溶液(不含端点值0)；优选为通过如下步骤制备得到：将红发夫酵母置于蔗糖溶液中，通过红发夫酵母作用蔗糖，得到新科斯糖糖液；优选通过如下步骤制备得到：取干重0.05～0.2g红法夫酵母细胞在20～30℃、100～300rpm条件下转化10mL 300g/L蔗糖溶液30～120min，离心分离收取上清液，即得到新科斯糖糖液；最优选通过如下步骤制备得到：将0.08g红法夫酵母细胞于22℃、220rpm条件下转化10mL300g/L蔗糖溶液90min，离心分离收取上清液，得到新科思糖糖液。
所述的奶粉为全脂奶粉或脱脂奶粉。
所述的菌粉为肠道益生菌菌粉，优选为由双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合组成的菌粉。
所述的功能性酸奶优选通过如下步骤制备得到：
1)将奶粉和新科思糖糖液混合均质，接着于65～90℃灭菌5～20min，冷却至30～45℃并保温，在此温度下，加入菌粉，搅拌均匀后进行密封，得到接种液；
2)将接种液于30～45℃进行培养至滴定酸度为70～100°T终止发酵，添加虾青素包埋复合物；然后于4～15℃继续后熟12h，得到添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶。
步骤1)中所述的冷却的温度优选为39℃。
步骤1)中所述的保温的温度优选为39℃。
步骤2)中所述的培养的温度优选为39℃。
步骤2)中所述的后熟的温度优选为4℃。
本发明与现有技术相比较，优势在于：
(1)本发明提供的虾青素包埋方法，将CMC-Na复配MCC包埋虾青素，提高了虾青素的亲水性和对温度、光照及pH的耐受性。
(2)本发明提供的添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶，提高了酸奶的抗氧化能力。
(3)本发明提供的添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶，颜色呈现诱人的粉红色，并且遮盖虾青素原有的气味，提高了酸奶视觉和味觉感受。
(4)本发明提供的添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶，天然食品添加剂做稳定剂和增稠剂，提高了酸奶的稳定性，更易储存、对人体更健康。
(5)本发明提供的添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶，自制虾青素包埋复合物和新科思糖糖液的制备工艺简单、效率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：虾青素包埋复合物A的制备
步骤一：红发夫酵母ATCC 74220购自美国模式培养物集存库(American typeculture collection)，华南理工大学生物科学与工程学院发酵工程实验室保藏。采用酸热法(按文献“李娜娜.氧载体与表面活性剂对红酵母产番茄红素及番茄红素抗氧化性的研究[D].华南理工大学,2015”操作)进行破壁，然后将细胞破碎液3000rpm离心10min，取沉淀，用蒸馏水洗涤2次。
步骤二：按每克干酵母加丙酮1000mL，提取60min，于3000rpm条件下离心10min，取上清，即得到虾青素丙酮提取液。
步骤三：将虾青素丙酮提取液和MCC在磁力搅拌器上混合均匀，再加入CMC-Na(CMC-Na：MCC＝质量比6：4，虾青素丙酮提取液：CMC-Na＝3：1(mL：g))，搅拌过程中加入蒸馏水(CMC-Na：蒸馏水＝1：20(g：mL))，然后进行高速搅拌均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，18000rpm，10min)，再放入真空冷冻干燥机(北京博医康实验仪器有限公司，真空度为0.37，时间为24h)干燥完全，经粉碎过200目筛即得虾青素包埋复合物。色素含量的测定参考如下文献测定(“李娜娜.氧载体与表面活性剂对红酵母产番茄红素及番茄红素抗氧化性的研究[D].华南理工大学,2015”；“杨文，吉春明.一种简单细胞破壁方法[J].微生物学通报,1995,22(1):58-59”)，水溶性测定方法参考文献“TAComunian,M Thomazini,AJGAlves,JCDC Balieiro,CS Favaro-Trindade,2013.Microencapsulation of ascorbicacid by complex coacervation:protection and controlled release.Food ResearchInternational 52(1),373-379”操作。
本发明制得的虾青素包埋复合物A的水溶性55％，色素含量为4mg/g。
实施例2：虾青素包埋复合物B的制备
步骤一：同实施例1步骤一。
步骤二：按每克干酵母加丙酮80mL，提取60min，于3000rpm条件下离心10min，取上清，即得到虾青素丙酮提取液。
步骤三：将虾青素的丙酮提取液和MCC在磁力搅拌器上混合均匀，再加入CMC-Na(CMC-Na：MCC＝质量比6：4，虾青素丙酮提取液：CMC-Na＝3：1(mL：g))，搅拌过程中加入蒸馏水(CMC-Na：蒸馏水＝1：20(g：mL))，然后进行高速搅拌均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，18000rpm，10min)，再放入真空冷冻干燥机((北京博医康实验仪器有限公司，真空度为0.37，时间为24h))干燥完全，经粉碎过200目筛即得虾青素包埋复合物。
本发明制得的虾青素包埋复合物B的水溶性为52.88％，色素含量为45mg/g。
实施例3：虾青素包埋复合物C的制备
步骤一：同实施例1步骤一。
步骤二：按每克干酵母加丙酮50mL，提取60min，于3000rpm条件下离心10min，取上清，即得到虾青素丙酮提取液。
步骤三：将虾青素的丙酮提取液和MCC在磁力搅拌器上混合均匀，再加入CMC-Na(CMC-Na：MCC＝质量比6：4，虾青素丙酮提取液：CMC-Na＝3：1(mL：g))，搅拌过程中加入蒸馏水(CMC-Na：蒸馏水＝1：20(g：mL))，然后进行高速搅拌均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，18000rpm，10min)，再放入真空冷冻干燥机((北京博医康实验仪器有限公司，真空度为0.37，时间为24h))干燥完全，经粉碎过200目筛即得虾青素包埋复合物。
本发明制得的虾青素包埋复合物C的水溶性为50％，色素含量为80mg/g。
对比例1：虾青素物理混合包埋物的制备
步骤一：同实施例1步骤一。
步骤二：同实施例3步骤二。
步骤三：将虾青素的丙酮提取液和MCC在磁力搅拌器上混合均匀，再加入CMC-Na(CMC-Na：MCC＝质量比6：4，虾青素丙酮提取液：CMC-Na＝3：1(mL：g))，然后放入真空冷冻干燥机中干燥完全，过200目筛即得虾青素物理包埋复合物。
该例子制得的虾青素物理包埋复合物的水溶性为30％，色素含量分别为80mg/g。按照对比例1方法包埋后的虾青素和未包埋虾青素的稳定性进行测定，将待测定物质置于不同温度下储存不同的时间，检测虾青素的保留率，由表1可知，二者没有显著性差异。
表1不同条件下对比按对比例1包埋和未包埋虾青素储存稳定性的对比
按照实施例3的方法包埋后的虾青素稳定性有显著的提高，表2为55℃时色素含量为45mg/g时包埋和未包埋条件下虾青素储存稳定性的对比。
表2 55℃条件下包埋虾青素和未包埋虾青素储存稳定性的对比
实施例4添加虾青素包埋复合物功能性酸奶A的制备
它包括以下质量份的组份：自制虾青素包埋复合物2份，自制含新科思糖糖液100份、三元全脂甜奶粉15份、菌粉(双歧杆菌酸奶发酵剂，北京川秀科技有限公司)0.2份。其中，自制虾青素包埋复合物中含有色素4mg/g，自制新科思糖糖液中含有新科思糖1.1％，蔗糖3％，葡萄糖1.3％和果糖1.1％。所述菌粉为由双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合组成的菌粉。
步骤一：虾青素包埋复合物的制备
同实施例1。
步骤二：含新科思糖糖液的制备
取0.08g红法夫酵母细胞于50mL三角瓶中在22℃、220rpm条件下转化10mL 300g/L蔗糖溶液90min，离心分离收取上清液，即得到含新科思糖的糖液，新科思糖的测定方法参考文献“红发夫酵母催化合成新科思糖的研究[D].华南理工大学，2015”操作。
步骤三：调配
将奶粉添加到步骤二得到的配方量的新科思糖糖液均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，10000rpm，5min)后90℃灭菌5min，冷却至39℃左右。
步骤四：接种
保持步骤三的混合物的温度为39℃左右，将配方量的菌粉接入到步骤三混合物中，搅拌均匀后进行密封，得到接种液。
步骤五：发酵与后熟
将步骤四得到的接种液于39℃进行培养6h终止发酵，添加步骤一得到的虾青素包埋复合物均质混匀，然后将接种液置于4℃冰箱继续后熟12h，即得到功能性酸奶A。
本实施例提供的添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶A，含有新型低聚果糖、虾青素以及膳食纤维成分，具有很好的稳定性、促益生菌和抗氧化作用(表3)。稳定性、乳酸菌总数，DPPH自由基清除能力、酸度的检测方法，参考文献(叶玉娥.大豆酸奶、葡萄多酚酸奶的制备及抗氧化活性的研究[D].合肥工业大学,2012.)
表3添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶A的性质
对比例2不添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶B的制备
它包括以下重量份的组份：自制含新科思糖糖液100份、三元全脂甜奶粉15份、菌粉(双歧杆菌酸奶发酵剂，北京川秀科技有限公司)0.2份。其中，自制新科思糖糖液中含有新科思糖1.1％，蔗糖3％，葡萄糖1.3％和果糖1.1％。所述菌粉为由双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合组成的菌粉。
步骤一：含新科思糖糖液的制备
同实施例4中步骤二。
步骤二：调配
将奶粉添加到步骤二得到的配方量的新科思糖糖液均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，10000rpm，5min)后90℃灭菌5min，冷却至39℃左右。
步骤三：接种
保持步骤二混合物的温度为39℃左右，将配方量的菌粉接入到步骤二混合物中，搅拌均匀后进行密封，得到接种液。
步骤四：发酵与后熟
将步骤三得到的接种液39℃进行培养6h终止发酵，然后将接种液置于4℃冰箱继续后熟12h，即得到功能性酸奶B。
本实施例提供的功能性酸奶B，含有新型低聚果糖具有很好的促益生菌作用(表4)。
表4不添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶B的性质
对比例3添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶C的制备
它包括以下重量份的组份：自制虾青素包埋复合物2份，蔗糖糖液100份、三元全脂甜奶粉15份、菌粉(双歧杆菌酸奶发酵剂，北京川秀科技有限公司)0.2份。其中，自制虾青素包埋复合物中含有色素4mg/g，蔗糖糖液中含有蔗糖4.1％，葡萄糖1.3％和果糖1.1％。所述菌粉为由双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合组成的菌粉。
步骤一：虾青素包埋复合物的制备
同实施例1。
步骤二：调配
将奶粉添加到蔗糖混合糖液均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，10000rpm，5min)后90℃灭菌5min，冷却至39℃左右。
步骤三：接种
保持步骤二的混合物的温度为39℃左右，将配方量的菌粉接入到步骤二混合物中，搅拌均匀后进行密封，得到接种液。
步骤四：发酵与后熟
将步骤三得到的接种液于39℃进行培养6h终止发酵，然后将接种液置于4℃冰箱继续后熟12h，添加步骤一得到的虾青素包埋复合物均质混匀得到功能性酸奶C。
本实施例提供的功能性酸奶C，含有虾青素以及膳食纤维成分，具有很好的抗氧化作用。
表5添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶C的性质
对比例4普通酸奶D的制备
它包括以下重量份的组份：蔗糖糖液100份、三元全脂甜奶粉15份、菌粉(双歧杆菌酸奶发酵剂，北京川秀科技有限公司)0.2份。其中，蔗糖糖液中含有蔗糖4.1％，葡萄糖1.3％和果糖1.1％。所述菌粉为由双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合组成的菌粉。
步骤一：调配
将奶粉添加到蔗糖混合糖液均质(FJ200-SH数显高速分散均质机，10000rpm，5min)后90℃灭菌5min，冷却至39℃左右。
步骤二：接种
保持步骤一的混合物的温度为39℃左右，将配方量的菌粉接入到步骤一混合物中，搅拌均匀后进行密封，得到接种液。
步骤三：发酵与后熟
将步骤二得到的接种液于39℃进行培养6h发酵结束，然后将接种液置于4℃冰箱继续后熟12h，得到普通酸奶D。
表6普通酸奶D的性质
综上所述：虾青素包埋后可以显著提高其稳定性，将其添加到功能性酸奶中后，使酸奶具有更好的抗氧化作用；含新科思糖糖液酸奶相比不含新科思糖的酸奶对保持益生菌的活性有较好的维持作用。因此，本发明提供的虾青素包埋方法及其在功能性酸奶中的应用具有实际意义。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种虾青素包埋复合物的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
（1）采用酸热法对红发夫酵母进行破壁，然后将细胞破碎液进行固液分离，取固体，用水洗涤固体后，使用丙酮对固体进行提取，得到虾青素丙酮提取液；
（2）将虾青素丙酮提取液和微晶纤维素MCC混合均匀，再加入CMC-Na进行混合，混合过程中加入水；然后均质，冷冻干燥，粉碎，过筛，得到虾青素包埋复合物；
步骤（1）中所述的丙酮的用量按每克红发夫酵母干酵母配比50～1000 mL丙酮计算；
步骤（2）中所述的各物质的用量的计算方式如下：
CMC-Na ：MCC：虾青素丙酮提取液：蒸馏水=3 g：2 g：9 mL：60 mL。
2.根据权利要求1所述的虾青素包埋复合物的制备方法，其特征在于：
步骤（2）中所述的均质的条件为：18000 rpm，10 min；
步骤（2）中所述的混合均匀是在磁力搅拌器上进行；
步骤（2）中所述的冷冻干燥条件为：真空度为0.37，时间为24h。
3.一种虾青素包埋复合物，其特征在于：通过权利要求1或2所述的制备方法得到。
4.权利要求3所述的虾青素包埋复合物在食品领域和保健品领域中的应用。
5.一种功能性酸奶，其特征在于：含有权利要求3所述的虾青素包埋复合物。
6. 根据权利要求5所述的功能性酸奶，其特征在于由以下按质量份计的原料制成：权利要求3所述的虾青素包埋复合物 0.5～5份、新科斯糖糖液100份、奶粉10～20份、菌粉0.1～1份。
7.根据权利要求6所述的功能性酸奶，其特征在于：
所述的新科斯糖糖液指的是新科斯糖含量为0～15 %的溶液，不含端点值0；
所述的奶粉为全脂奶粉或脱脂奶粉；
所述的菌粉为由双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌混合组成的菌粉。
8.根据权利要求6所述的功能性酸奶，其特征在于通过如下步骤制备得到：
1）将奶粉和新科斯糖糖液混合均质，接着于65～90℃灭菌5～20 min，冷却至30～45℃并保温，在此温度下，加入菌粉，搅拌均匀后进行密封，得到接种液；
2）将接种液于30～45 ℃进行培养至滴定酸度为70～100 °T终止发酵，添加虾青素包埋复合物；然后于4～15℃继续后熟12 h，得到添加虾青素包埋复合物的功能性酸奶。
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