CN110477234A - 一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法，通过制备固定化真菌装置，将果汁灭菌后流经所述固定化真菌装置，使得果汁脱涩，利用果汁流经所述固定化真菌装置时，果汁中的酚类物质刺激真菌代谢漆酶，同时真菌代谢的漆酶使果汁脱涩。本发明方法利用真菌直接代谢产漆酶的功能微生物发酵果蔬汁，无需对酶进行分离纯化，可实现连续化加工，果蔬汁中的酚类物质还可调控真菌代谢漆酶的能力，提高漆酶利用率，降低成本，有效脱除果蔬汁苦涩味，同时由于本方法采用具有木质素降解能力的功能微生物发酵，可以将糖、氨基酸等营养成份转化成功能多糖、活性蛋白等成份。

Description

一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法及其装置
技术领域
本发明涉及果汁加工技术领域，更具体地，涉及一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法及其装置。
背景技术
目前果汁加工过程不同程度存在着：果汁褐变、后浑浊、营养素损耗和芳香物质逸散四大技术难题，尤其是果汁褐变和后浑浊长期以来难以解决的技术难题。果汁的褐变和后混浊严惩影响了果汁色泽、风味、状态、品质等，降低了果汁产品的市场。前人研究得出果汁的苦味与涩味与酚类物质有关，蛋白质-酚类化合物的聚合物是引起果汁二次沉淀主要因素。在蛋白质-酚类化合物的聚合物中，酚类物质主要为丹宁。然而随着预防医学和食品科学的发展，果汁中的酚类物质，特别是酚类物质中类黄酮。对于人体健康具有十分重要的意义,在清除体内自由基、抗氧化、延缓衰老防御疾病等方面功不可没。因此在果汁加工过程中选择性去除引起苦涩、褐变与后浑浊的酚类物质(丹宁等)，最大限度的保留对人体有意的酚类物质，是急需解决的技术难题。
现有技术中有采用直投式加入漆酶，不仅价格昂贵保藏条件苛刻，成本高，并且无法连续使用，而且对果蔬汁本身营养提升也没有作用。现有技术一种甘蔗汁功能饮料及其制备方法(CN104738745A)只针对甘蔗汁发酵饮料提升营养，接种方式为发酵添加种子液，无法实现菌种连续发酵生产，且该方法只针对甘蔗汁等甜味足、不含苦涩味的原料，适用范围单一，对具有苦涩味、色泽深的果蔬汁脱涩、脱色效果差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法。
本发明要解决的另一技术问题在于提供一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的装置。
本发明所采取的技术方案是：
一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法，将果汁灭菌后流经固定化真菌装置，使得果汁脱涩；所述固定化真菌装置为将真菌固定培养于容器内部的装置。
进一步地，所述固定化真菌装置为内部装载木质载体的容器，所述木质载体上附着有食药用真菌。
优选地，所述木质载体为甘蔗块、秸秆、木块。
优选地，所述食药用真菌为白腐真菌，优选为秀珍菇，灵芝，糙皮侧耳，云芝，朱红密孔菌，桦褐孔菌的至少一种。
进一步地，上述固定化真菌装置的制备方法为将木质载体切块，用水浸泡12～36h，捞出灭菌沥干，装入填充柱，灭菌，接入食药用真菌，培养至真菌菌丝定植覆盖木质载体。
此外，还可采用无菌水测试，至水快速经过不会冲垮柱体。
进一步地，所述将果汁灭菌后流经所述固定化真菌装置的方法为榨汁后的果汁，通过瞬时高温杀菌，使果汁流经所述固定化真菌装置，循环回流至果汁脱涩。
上述将果汁灭菌后流经所述固定化真菌装置，使得果汁脱涩是指当灭菌后的果汁流经所述固定化真菌装置时，果汁中的酚类物质刺激真菌代谢漆酶，同时真菌代谢的漆酶使果汁脱涩。
优选地，所述瞬时高温杀菌的条件为120～130℃，灭菌2～5s。
更具体地，所述使果汁流经所述固定化真菌装置，循环回流至果汁脱涩的具体操作为使果汁流经所述固定化真菌装置，循环3～5次，第一次以流速2～5L/h流经所述固定化真菌装置，后续以流速5～8L/h流经所述固定化真菌装置，直至去除果汁的苦涩味。
提供一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的装置，上述方法采用的装置，包括进料口、高温杀菌装置、固定化真菌装置、出料口；所述进料口、高温杀菌装置、固定化真菌装置与出料口之间通过管道依次连接；所述固定化真菌装置上还设有回流管道，所述回流管道依次连接所述固定化真菌装置的出口及入口，所述回流管道上设有流速控制装置；所述固定化真菌装置出口处设有控制开关，控制果汁进入回流管道或出料口。
本发明的有益效果是：
1.本发明利用真菌直接代谢产漆酶的功能微生物发酵果蔬汁，无需对酶进行分离纯化，可实现连续化加工，果蔬汁中的酚类物质还可调控真菌代谢漆酶的能力，提高漆酶利用率，降低成本，有效脱除果蔬汁苦涩味，而且通过本方法具有木质素降解能力的功能微生物发酵可以将糖、氨基酸等营养成份转化成功能多糖、活性蛋白等成份，大大提升饮料保健功能和卖点。本发明主要涉及对具有苦涩味果蔬汁加工过程脱涩方法，利用本方法成本低，效率高，专一性强。
2.果汁中酚类物质调控刺激真菌快速代谢产漆酶，漆酶活力在2～3次循环后达到顶峰，漆酶将果汁中酚类物质丹宁氧化成多酚氧化物，多酚氧化物自身再聚合形成大颗粒被过滤膜截留，果汁连续循环3～5次后丹宁去除率达70％～90％，减少饮料苦涩。
3.果汁在偶联去丹宁脱涩过程，黄酮等具有活性的多酚类物质保持稳定，连续循环7次后总黄酮含量无明显变化。且果汁中的蔗糖果糖等糖分经过真菌代谢产生多糖等物质，果汁连续循环3～5次后多糖含量增1～3倍，丰富饮料的营养成分。
附图说明
图1真菌发酵同步偶联果汁脱涩装置的示意图。1：进料口；2：高温杀菌装；3：固定化真菌装置；4：控制开关；5：回流管道；6：流速控制装置；7：出料口。
图2真菌发酵同步偶联果汁脱涩方法工艺流程图。
图3果汁连续循环脱涩后丹宁去除率。
图4果汁连续循环脱涩后多糖含量。
图5果汁连续循环脱涩后总黄酮含量。
图6果汁连续循环脱涩后还原糖含量。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明应用。下述实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的试剂原料为常规市购或商业途径获得的生试剂原料。除非特别说明，下述实施例中使用的系统为本领域常规使用的设备。
真菌发酵同步偶联果汁脱涩采用的装置，如附图1所示，包括进料口1、高温杀菌装置2、固定化真菌装置3、出料口7；进料口1、高温杀菌装置2、固定化真菌装置3与出料口7之间通过管道依次连接；固定化真菌装置3上还设有回流管道5，回流管道5依次连接固定化真菌装置3的出口及入口，回流管道5上设有流速控制装置6；固定化真菌装置3出口处设有控制开关4，控制果汁进入回流管道5或出料口7，固定化真菌装置3内部装有木质载体切块。
实施例1
1、固定化真菌装置制备
将甘蔗块切成0.5cm～1cm3的细块，浸泡36h，捞出沥干，装入填充柱，121℃灭菌。
在填充柱内接入秀珍菇和糙皮侧耳混合菌种，充满填充柱，在25℃条件培养1～2d，放掉液体，继续培养3～5d，待真菌菌丝定植覆盖甘蔗载体载体，当水可快速经过且不会冲垮柱体即可。
2、刺梨脱涩
刺梨果榨汁后经过瞬时高温杀菌120～130℃杀菌2～5s后，经过固定化真菌装置，第一次以较慢的速度经过，是果汁中的酚类物质刺激真菌代谢产漆酶，接下来可快速通过，连续循环3～5次，刺梨果汁丹宁去除88～93％。
实施例2
1、固定化真菌装置制备
将秸秆切成0.5cm3左右的细块，浸泡12h，捞出沥干，装入填充柱，121℃灭菌。
在填充柱内接入云芝和朱红密孔菌混合菌种，充满填充柱，在25℃条件培养1～2d，放掉液体，继续培养3～5d，待真菌菌丝定植覆盖甘蔗载体载体，当水可快速经过且不会冲垮柱体即可。
2、甘蔗汁脱涩
甘蔗榨汁后经过瞬时高温杀菌(2～5s)后，经过固定化真菌装置，第一次以较慢的速度经过，接下来可快速通过，连续循环3～5次，甘蔗汁丹宁去除80～90％。
实施例3
1、固定化真菌装置制备
将木块切成0.2～0.5cm3的细块，浸泡24h，捞出沥干，装入填充柱，121℃灭菌。
在填充柱内接入桦褐孔菌和灵芝混合菌种，充满填充柱，在25℃条件培养1～2d，放掉液体，继续培养3～5d，待真菌菌丝定植覆盖甘蔗载体载体，当水可快速经过且不会冲垮柱体即可。
2、百香果汁脱涩
百香果榨汁后经过瞬时高温杀菌(2～5s)后，经过固定化真菌装置，第一次以较慢的速度经过，接下来可快速通过，连续循环3～5次，甘蔗汁丹宁去除71～95％。
实施例4果汁连续循环脱涩次数与丹宁去除率的探究
按照实施例1至3中方法制备的刺梨汁、甘蔗汁、百香果汁连续循环脱涩7次，每次循环后取样检测果汁中丹宁去除率。
采用Folin-Denis显色分光光度法测定果汁中的单宁酸含量。取1mL试样，加入5mL水、1mL钨酸钠-磷钼酸和3mL碳酸钠溶液混匀，放置1h，以蒸馏水为空白，在765纳米下测定吸光度。以没食子酸为单宁化合物标品绘制标准曲线，若吸光度值超过标曲范围，则将样品稀释后重测。每个样品3次重复。
结果如附图3所示，可以看到，3种果汁中的丹宁含量在第2、第3次循环时显著下降。说明果汁连续循环脱涩3次后丹宁去除率达70％以上，减少饮料苦涩，循环5次丹宁去除率达90％以上，脱涩效果显著。
实施例5果汁连续循环脱涩次数与多糖含量的探究
按照实施例1至3中方法制备的刺梨汁、甘蔗汁、百香果汁连续循环脱涩7次，每次循环后取样检测果汁中多糖含量。
果汁多糖的提取工艺：取5mL过滤后的发酵液，加入20mL无水乙醇浸提过夜，离心(4000r/min，10min)，沉淀用80％无水乙醇洗涤3次后，加5mL水溶解即得多糖粗提液。
采用苯酚-硫酸测定多糖含量。取2.0ml试样，加入6％苯酚1.0ml及浓硫酸5.0ml,静置10分钟，摇匀，室温放置20分钟，于紫外-可见分光光度计490nm测光密度，以水为空白，以葡萄糖为标品绘制标准曲线。
结果如附图4所示，可以看到，3种果汁中的多糖含量从第2、第3次循环开始显著上升，在第5次循环后趋于平稳或稍有下降。说明果汁连续循环脱涩3次多糖含量提高1倍左右，循环5次多糖含量提高2倍左右，营养成分显著提高。
实施例6果汁连续循环脱涩次数与总黄酮含量的探究
按照实施例1至3中方法制备的刺梨汁、甘蔗汁、百香果汁连续循环脱涩7次，每次循环后取样检测果汁中总黄酮含量。
果汁与无水乙醇按1:4(v:v)混合，置4℃下醇沉12h，以除去多糖等杂质。然后8000r/min离心5min。70℃，90rpm，收集上清液定容到50ml备用。
采用分光光度法测果汁中黄酮含量。取试样2mL于50mL容量瓶中，加人0.75mL 5％亚硝酸钠溶液，摇匀，静置6min。加入0.75mL 10％硝酸铝溶液，摇匀，静置6min。加入10mL4％氢氧化钠溶液，摇匀后，用60％乙醇溶液稀释至刻度，静置12min。于510nm测吸光度值。
结果如附图5所示，可以看到，3种果汁连续循环脱涩7次总黄酮含量相对稳定，后期还略有增加。丹宁和黄铜均为多酚类物质，丹宁导致果汁苦涩的主要成分，黄酮确实活性成分，经处理的果汁丹宁的含量显著降低，黄酮的含量相对稳定说明本发明在脱除多酚类物质具有选择性。
实施例7果汁连续循环脱涩次数与还原糖含量的探究
按照实施例1至3中方法制备的刺梨汁、甘蔗汁、百香果汁连续循环脱涩7次，每次循环后取样检测果汁中还原糖含量。
采用DNS法测还原糖含量，取试样2mL加入1.5mLDNS试剂，摇匀沸水浴加热5min取出，冷却至室温，用蒸馏水补足至10ml，混匀，在540nm处测吸光值，以水为空白，以葡萄糖为标品绘制标准曲线。
果如附图6所示，可以看到，3种果汁连续循环脱涩还原糖含量不断降低，脱涩处理3次后还原糖减少40～50％，而多糖含量连在续循环脱涩3次后提高1倍左右，循环5次后提高2倍左右(实施例5中结论)，处理过的果汁中的还原糖转化为多糖，进一步提高营养价值。
结以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真菌发酵同步偶联果汁脱涩的方法，其特征在于，将果汁灭菌后流经固定化真菌装置，使得果汁脱涩；所述固定化真菌装置为将真菌固定培养于容器内部的装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定化真菌装置为内部装载木质载体的容器，所述木质载体上附着有食药用真菌。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述木质载体为甘蔗块、秸秆、木块。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述食药用真菌为白腐真菌，优选为秀珍菇，灵芝，糙皮侧耳，云芝，朱红密孔菌，桦褐孔菌的至少一种。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述固定化真菌装置的制备方法为将木质载体切块，用水浸泡12～36h，捞出灭菌沥干，装入填充柱，灭菌，接入食药用真菌，培养至真菌菌丝定植覆盖木质载体。
6.根据权利要2所述的方法，其特征在于，所述制备固定化真菌装置的具体操作为将木质载体切成0.2～1cm3的细块，浸泡12～36h，捞出灭菌沥干，装入填充柱，灭菌后，接入真菌，23～28℃条件下培养3～7d，至真菌菌丝定植覆盖木质载体。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将果汁灭菌后流经所述固定化真菌装置的方法为榨汁后的果汁，通过瞬时高温杀菌，使果汁流经所述固定化真菌装置，循环回流至果汁脱涩。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述瞬时高温杀菌的条件为120～130℃，灭菌2～5s。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述使果汁流经所述固定化真菌装置，循环回流至果汁脱涩的具体操作为使果汁流经所述固定化真菌装置，循环3～5次，第一次以流速2～5L/h流经所述固定化真菌装置，后续以流速5～8L/h流经所述固定化真菌装置，直至去除果汁的苦涩味。
10.一种实现权利要求1～9所述方法的真菌发酵同步偶联果汁脱涩装置，包括进料口、高温杀菌装置、固定化真菌装置、出料口；所述进料口、高温杀菌装置、固定化真菌装置与出料口之间通过管道依次连接；所述固定化真菌装置上还设有回流管道，所述回流管道依次连接所述固定化真菌装置的出口及入口，所述回流管道上设有流速控制装置；所述固定化真菌装置出口处设有控制开关，控制果汁进入回流管道或出料口。
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