CN110236046A - 一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发酵工程和果蔬加工的技术领域,具体涉及一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料及其制备方法。是以蓝莓果渣为主要原料,经酶解后混合添加鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL‑1发酵剂后发酵而成,发酵完成后无须再添加外源酸甜调味剂、稳定剂和防腐剂,得到的活菌数≥3.89×1011CFU mL‑1活菌型发酵蓝莓果渣饮料。本发明利用酶解和发酵技术结合蓝莓果渣原料的有益成分,开发了一款无须再添加外源酸甜调味剂、稳定剂和防腐剂的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,填补了蓝莓果渣饮料的市场空白,且工序少、成本低,具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于发酵工程和果蔬加工的技术领域,具体涉及一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料及其制备方法。
背景技术
蓝莓被誉为“世界浆果之王”,也是唯一入选十大健康食品的水果以及FAO列为五大健康食品之一。伴随着国内蓝莓消费热潮来临和近年来的大规模引种,除满足鲜食之外,引发了蓝莓加工产业的迅速发展,蓝莓产品层出不穷(其中包括蓝莓果汁和蓝莓果酒)。与此同时不可避免地会产生大量的蓝莓废弃果渣(即在经过压榨、提取汁液或油份之后,所余下的固态部分,包括果皮、果肉、果籽、果梗等),最多可占鲜果质量的20%。再加上流通环节受机械损伤、微生物作用等因素影响,导致蓝莓极易变质、腐烂和水分流失,其保质期较短,从而对蓝莓加工产业提出来更多要求。研究发现蓝莓果渣含有丰富的营养物质,简单作为饲料和肥料的利用是对其价值的浪费,只有精深开发利用才能提高蓝莓加工产业的国际竞争力和可持续发展。
与国外相比,我国蓝莓深加工开发起步较晚、多为初级常规加工,保健功能明确的高附加值产品少且产业链条不完善,副产物果渣富含多种营养物质,尤其是花青素为蓝莓果渣中具有生物活性最重要物质,但果渣中多种营养物质利用率低。据报道蓝莓果渣水分含量最高为76.20%,膳食纤维含量丰富,其中纤维素13.32%,半纤维素6.53%,蛋白质2.88%,还含有少量脂肪和碳水化合物,蓝莓果渣中矿物质约0.41%,其中K为3010.40μg/g,Na为653.02μg/g,Fe、Mg含量远高于蓝莓鲜果。蓝莓果渣还含有超过15%多酚和71.8%花青素和丰富的绿原酸和膳食纤维等功能性成分,而巴氏杀菌蓝莓果汁只有36%~39%多酚和13%~23%花青素。
发酵技术是食品加工中常用的技术手段之一,特别是自乳酸菌“健康长寿说”提出后,人们逐渐认识到益生菌的诸多益处,益生菌是一类对宿主有益的活性微生物,是定植于人体肠道、生殖系统内,从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用,产生确切健康功效的活性有益微生物的总称,其中尤以乳酸菌为重要组成成员。目前乳酸制品大都以牛奶作为基质,随着研究的日益进步,果蔬汁被认为是理想的益生菌载体,除了其本身含有的必须营养素,其外观及口味都很受欢迎。
目前市场上蓝莓相关饮料多为果汁,以乳酸菌发酵的活菌蓝莓果渣汁饮料产品尚未出现。中国专利201510698712.X是利用蓝莓、紫山药、紫秋葵为原料,采用根霉菌、乳酸菌和酵母菌混合发酵,由于蓝莓具有季节性,且难贮藏,价格高,以它为原料发酵的果汁成本太高,且利用酵母菌发酵会产生少量酒精,消费人群受限。其次,它是一款灭菌型饮料,缺少益生菌的保健功能,因此发酵蓝莓果渣还具有非常广阔的发展和研究空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术对于蓝莓等原料的乳酸菌发酵饮料成本高;其中采用酵母菌发酵会产生少量酒精,消费人群受限;且一般为了满足防腐需要,一般为灭菌型饮料或添加防腐剂,缺少益生菌的保健功能;并且一般需要添加稳定剂来维持溶液稳定,其工序多、成本高,也在一定程度上限制了蓝莓果渣的利用。
为解决上述问题,本发明提供一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料及其制备方法,利用酶解和发酵技术结合蓝莓果渣原料的有益成分,开发了一款无须再添加外源酸甜调味剂、稳定剂和防腐剂的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,填补了蓝莓果渣饮料的市场空白,且工序少、成本低,具有广阔的市场前景。
为达到上述目的,本发明通过以下技术手段实现,一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,以蓝莓果渣为主要原料,经酶解后混合添加鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1发酵剂后发酵而成,发酵完成后无须再添加外源酸甜调味剂、稳定剂和防腐剂,得到活菌数≥3.89×1011CFU mL-1活菌型发酵蓝莓果渣饮料。
本发明的蓝莓果渣饮料,发酵完成后无需外援添加酸甜调味剂,即可得到口感适宜的发酵蓝莓果渣饮料;通过过滤、均质得到的发酵汁为均匀的深紫色浊汁,无需外援添加稳定剂;最终得到的发酵蓝莓果渣饮料中活性乳酸菌的含量≥3.89×1011CFU mL-1,特别地,本发明所制发酵蓝莓果渣饮料中富含大量活性益生菌,使其具有良好的的保健功能。
一种上述高活菌型发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,该方法制备的蓝莓果渣饮料具有独特的发酵风味,同时,产品含有大量活性益生菌,可有效改善机体肠道微生态环境,抑制腐败菌生长等生理功效,同时伴随帮助消化等良好的保健功能,包括前处理、酶解、发酵前调配、加热灭菌、制备发酵剂、发酵、发酵后调配七个步骤;
其中第二步酶解为选用果胶酶和纤维素酶进行酶解,条件为温度35℃~45℃,时间60min~80min,加酶量0.3%~1.0%,酶解pH 4.5~5.5。以可溶性固形物含量及酶解率为指标,对酶的选择及加酶量,酶解温度,酶解时间以及酶解pH进行优化。酶解主要是为了破坏蓝莓果渣的植物细胞壁,因为大部分果胶和半纤维素等物质存在于植物细胞壁的凝胶网络状结构中,结构紧密,单独依靠物理方法难以破坏,所以选用酶解方法。酶解不仅能增加蓝莓果渣中可溶性物质的释放,还能将纤维素,果胶等物质降解为多糖,单糖,以便于后期的发酵同时,将容易沉淀的大分子破坏并酶解为小分子,有助于降低沉淀率,提高溶液稳定性,从而实现不添加稳定剂的目的。
其中第六步发酵为将步骤五制备发酵剂按体积百分比为3%~5%接入灭菌后冷却至室温的蓝莓果渣饮料中,在27℃~36℃条件下静置培养,发酵20h~28h。以活菌数,总可滴定酸以及pH为指标,优化接种量、发酵温度和发酵时间,以得到适合蓝莓果渣液发酵的最佳工艺条件,制得酸甜可口的发酵饮料。
进一步的,第一步前处理为以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛得到的蓝莓渣备用。
进一步的,第三步发酵前调配为蓝莓果渣与水以料液比1%~5%混合;加入的碳源为葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖中的一种或几种,添加量为0.5%~2%,调节pH为5.5~6.5。通过前期添加碳氮源试验比较(三种菌分别在添加1%的葡萄糖,1%的酵母浸粉以及无添加的蓝莓果渣液中的生长情况,发现三种菌在添加氮源的环境中生长状况与无添加组无显著差异性),益生菌在蓝莓果渣中无需额外补充氮源,但需要补充碳源,通过实验得到在添加量为0.5%~2%时,不仅提供了发酵足够的氮源,其成品饮料的甜度也适宜,故而无需再有调节酸甜的工序,节省了工序成本;同时蓝莓果渣液本身pH约为3.6,较低不利于发酵,故需要调节其pH值,以利于益生菌生长代谢。
进一步的,第四步加热灭菌为选用巴氏杀菌法,于80℃~90℃条件下加热5min~10min,为了防止后期发酵有杂菌影响,消灭致病菌。
进一步的,第五步制备发酵剂为将鼠李糖乳杆菌和植物乳杆菌于MRS肉汤中分别培养,经过2~3次传代,得到较高活力的益生菌,培养至对数末期后终止活化,取适量菌液3500rpm离心10min,用0.85%的生理盐水洗涤2~3次去除培养基,以免影响发酵过程;调节菌液OD值,确定接种量,两种乳杆菌按1:0、1:1、0:1比例制成发酵剂,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.3~0.6,以优化发酵蓝莓果渣液中最终获得的活菌数。通过试验从三株益生菌(鼠李糖乳杆菌LGG、植物乳杆菌PL-1、植物乳杆菌PL-2)及各菌株不同配比中选择适用于发酵蓝莓果渣液的菌种,鼠李糖乳杆菌和植物乳杆菌混合发酵可以得到最高活菌数和适当的酸度值,确定为最优发酵菌种。
进一步的,第七步发酵后调配为发酵完成后为了保证蓝莓果渣发酵饮料的使用感,需通过200目的纱布进行过滤并均质,以得到较为澄清的发酵液。
进一步的,第二步和第三步调节pH采用的是食品级Na2CO3。
本发明通过对优化完的发酵汁进行感官评定,发现最优发酵条件下,发酵汁糖度为11°Brix,口感适宜,且符合GB 28050-2011中低糖食品的要求,因此无需添加酸甜调味剂。通过200目纱布过滤、均质得到的发酵汁为均匀的深紫色浊汁,无明显沉淀,因为酶解过程中将容易沉淀的大分子破坏并酶解为小分子,有助于降低沉淀率,且乳酸菌发酵过程中会产生大量的胞外多糖并分解果渣使得果胶等物质溶出,实现了发酵液增稠和避免沉淀的作用,从而无需外援添加稳定剂;且发酵完全时pH约为3.6,可有效抑制大部分食源性微生物,无需添加防腐剂;最终可得到活菌数≥3.89×1011CFU mL-1活菌型发酵蓝莓果渣饮料。
本发明的有益效果在于:
1.本发明获得蓝莓果渣发酵饮料无需添加外源的氮源,即可实现乳酸菌在蓝莓果渣液中的快速生长代谢,工艺简化,成本低廉,发酵完成后即得具有浓郁香气且酸甜可口的乳酸蓝莓汁,无需添加酸甜调味剂。
2.本发明结合酶解和发酵的工艺,通过酶解过程中将容易沉淀的大分子破坏并酶解为小分子,降低了沉淀率,且乳酸菌发酵过程中会产生大量的胞外多糖并分解果渣使得果胶等物质溶出,实现了发酵液增稠和避免沉淀的作用,从而无需外援添加稳定剂。
3.本发明发酵完全时pH约为3.65,可有效抑制大部分食源性微生物,无需添加防腐剂。
4.本发明获得的活菌型乳酸菌发酵的蓝莓果渣液中富含大量活性益生菌,活菌数高达3.89×1011CFU mL-1,可以进入人体胃肠道,促进肠道消化、改善肠道微生态环境等生理保健功能。
5.本发明解决了蓝莓果渣的高值化利用,目前蓝莓果渣主要是当作废弃物直接丢弃或作为饲料和肥料,利用率较低,产品价值低,不利于蓝莓产业链的发展。
附图说明
图1是三种乳酸菌及其1:1复配的生长曲线图;
图2是最优发酵条件下发酵蓝莓果渣中活菌数图;
图3是最优发酵条件下发酵蓝莓果渣中总可滴定酸图;
图4是最优发酵条件下发酵蓝莓果渣中pH图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,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。
其中,沉淀率的计算按照以下方法测试:取发酵后的蓝莓汁10g,以3500rpm的条件离心10min,离心后弃去上清,并将离心管倒置至没有液体流下,称量沉淀质量,使用公式(沉淀率=沉淀质量/果汁质量*100%)计算沉淀率。
实施例1:
(1)前处理:以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛;
(2)酶解:选用果胶酶和纤维素酶,酶解温度为40℃,酶解时间为60min;加酶量为0.5%,以食品级Na2CO3调节酶解pH为4.5;
(3)发酵前调配:蓝莓果渣与水的料液比为3%,加入1.5%葡萄糖,以食品级Na2CO3调节蓝莓果渣液的pH为6.2;
(4)加热灭菌:采用巴氏杀菌法,于90℃条件下加热10min;
(5)发酵剂的制备:鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1分别接入MRS肉汤中,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.5,两种菌以1:1混合加入到灭完菌的蓝莓果渣液中;
(6)发酵:发酵方式为静置培养,发酵条件为发酵温度36℃,接种量3%,发酵时间24h;
(7)发酵后调配:发酵完成后为了保证蓝莓果渣发酵饮料的使用感,需通过200目的纱布进行过滤并均质,以得到较为澄清的发酵液。
一种用上述方法制备的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,其中发酵蓝莓果渣中活性乳酸菌的含量达到了≥3.89×1011CFU mL-1,沉淀率为3.5%。
对比实施例1:
(1)前处理:以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛;
(2)酶解:无酶解过程;
(3)发酵前调配:蓝莓果渣与水的料液比为3%,加入1.5%葡萄糖,以食品级Na2CO3调节蓝莓果渣液的pH为6.2;
(4)加热灭菌:采用巴氏杀菌法,于90℃条件下加热10min;
(5)发酵剂的制备:鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1分别接入MRS肉汤中,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.5,两种菌以1:1混合加入到灭完菌的蓝莓果渣液中;
(6)发酵:发酵方式为静置培养,发酵条件为发酵温度36℃,接种量3%,发酵时间24h;
(7)发酵后调配:发酵完成后为了保证蓝莓果渣发酵饮料的使用感,需通过200目的纱布进行过滤并均质,以得到较为澄清的发酵液。
一种用上述方法制备的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,其中发酵蓝莓果渣中活性乳酸菌的含量达到了≥5.24×1010CFU mL-1,沉淀率为6.3%。
实施例2:
(1)前处理:以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛;
(2)酶解:选用果胶酶和纤维素酶,酶解温度为40℃,酶解时间为80min;加酶量为0.5%,以食品级Na2CO3酶解pH为4.5;
(3)发酵前调配:蓝莓果渣与水的料液比为2%,加入1.5%葡萄糖,以食品级Na2CO3调节蓝莓果渣液的pH为6.2;
(4)加热灭菌:采用巴氏杀菌法,于90℃条件下加热10min;
(5)发酵剂的制备:鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1分别接入MRS肉汤中,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.5,两种菌以1:1混合加入到灭完菌的蓝莓果渣液中;
(6)发酵:发酵方式为静置培养,发酵条件为发酵温度36℃,接种量3%,发酵时间24h;
(7)发酵后调配:发酵完成后为了保证蓝莓果渣发酵饮料的使用感,需通过200目的纱布进行过滤并均质,以得到较为澄清的发酵液;
一种用上述方法制备的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,其中发酵蓝莓果渣中活性乳酸菌的含量达到了≥3.89×1011CFU mL-1,沉淀率为4.2%。
实施例3:
(1)前处理:以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛;
(2)酶解:选用果胶酶和纤维素酶,酶解温度为40℃,酶解时间为60min;加酶量为0.5%,以食品级Na2CO3酶解pH为4.5;
(3)发酵前调配:蓝莓果渣与水的料液比为3%,加入1.5%葡萄糖,以食品级Na2CO3调节蓝莓果渣液的pH为6.2;
(4)加热灭菌:采用巴氏杀菌法,于90℃条件下加热10min;
(5)发酵剂的制备:鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1分别接入MRS肉汤中,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.5,两种菌以1:1混合加入到灭完菌的蓝莓果渣液中;
(6)发酵:发酵方式为静置培养,发酵条件为发酵温度30℃,接种量3%,发酵时间24h;
(7)发酵后调配:发酵完成后为了保证蓝莓果渣发酵饮料的使用感,需通过200目的纱布进行过滤并均质,以得到较为澄清的发酵液。
一种用上述方法制备的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,其中发酵蓝莓果渣中活性乳酸菌的含量达到了≥3.89×1011CFU mL-1,沉淀率为4.0%。
实施例4:
(1)前处理:以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛;
(2)酶解:选用果胶酶和纤维素酶,酶解温度为40℃,酶解时间为60min;加酶量为0.5%,以食品级Na2CO3酶解pH为4.5;
(3)发酵前调配:蓝莓果渣与水的料液比为3%,加入1.5%葡萄糖,以食品级Na2CO3调节蓝莓果渣液的pH为6.2;
(4)加热灭菌:采用巴氏杀菌法,于90℃条件下加热10min;
(5)发酵剂的制备:鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1分别接入MRS肉汤中,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.5,两种菌以1:1混合加入到灭完菌的蓝莓果渣液中;
(6)发酵:发酵方式为静置培养,发酵条件为发酵温度36℃,接种量3%,发酵时间20h;
(7)发酵后调配:发酵完成后为了保证蓝莓果渣发酵饮料的使用感,需通过200目的纱布进行过滤并均质,以得到较为澄清的发酵液。
一种用上述方法制备的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,其中发酵蓝莓果渣中活性乳酸菌的含量达到了≥3.89×1011CFU mL-1,沉淀率为4.2%。
Claims (8)
1.一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料,其特征在于:以蓝莓果渣为主要原料,经酶解后混合添加鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1发酵剂后发酵而成,发酵完成后无须再添加外源酸甜调味剂、稳定剂和防腐剂,得到活菌数≥3.89×1011 CFU mL-1活菌型发酵蓝莓果渣饮料。
2.一种权利要求1中的高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:包括前处理、酶解、发酵前调配、加热灭菌、制备发酵剂、发酵、发酵后调配七个步骤;
其中第二步酶解为选用果胶酶和纤维素酶进行酶解,条件为温度35℃~45℃,时间60min~80min,加酶量0.3%~1.0%,酶解pH4.5~5.5;
其中第六步发酵为将步骤五制备发酵剂按体积百分比为3%~5%接入灭菌后冷却至室温的蓝莓果渣饮料中,在27℃~36℃条件下静置培养,发酵20h~28h。
3.如权利要求2所述的活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:第一步前处理为以企业生产蓝莓果汁或蓝莓果酒的残渣为主要原料,通过超微粉碎机进行研磨,过100目筛得到的蓝莓渣备用。
4.如权利要求2所述的活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:第三步调配为蓝莓果渣与水以料液比1%~5%混合;加入的碳源为葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖中的一种或几种,添加量为0.5%~2%,调节pH为5.5~6.5。
5.如权利要求2所述的活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:第四步加热灭菌为选用巴氏杀菌法,于80℃~90℃条件下加热5min~10min。
6.如权利要求2所述的活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:第五步制备发酵剂为将鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌PL-1于MRS肉汤中分别培养,经过2~3次传代,培养至对数末期后终止活化,取菌液3500rpm离心10min,用0.85%的生理盐水洗涤2~3次去除培养基;两种乳杆菌按1:0、1:1、0:1比例制成发酵剂,经过2~3次传代培养,到达对数期,调节OD值为0.3~0.6,得到最终接种的活菌数。
7.如权利要求2所述的活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:通过200目的纱布进行过滤并均质,得到发酵液。
8.如权利要求2所述的活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料的制备方法,其特征在于:第二步和第三步调节pH采用的是食品级Na2CO3。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |