CN110753496A - 获得包含微藻和/或蓝细菌提取物的由果汁制成的稳定化食品饮料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物质，特别是藻类生物质增值领域，更具体而言，本发明涉及一种获得食品饮料的方法以及通过该方法获得的稳定化的食品饮料，所述食品饮料具有长贮存期，优选大于6个月，具有酸性pH，优选由果汁制成，所述食品饮料包含真核微藻或原核微藻(蓝细菌)的提取物。

Description

获得包含微藻和/或蓝细菌提取物的由果汁制成的稳定化食 品饮料的方法
本发明涉及生物质、特别是藻类生物质增值领域，更具体而言，本发明涉及一种获得食品饮料的方法以及通过该方法获得的稳定化的食品饮料，所述食品饮料具有长贮存期、优选大于6个月，具有酸性pH，优选由果汁制成，所述食品饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物。
为了满足世界范围内日益增长的食品需求，许多制造商都在求助替代资源，例如微藻。这些微生物具有巨大的生物多样性，代表了独特的生物质来源。其生产与在耕地上种植的园艺植物和谷类作物不同，因为它们具有高的面积利用率。
在过去的30年中，微藻成长为完全成熟的食品。在人类和动物营养中，有两种增值方法：第一种涉及消耗整个微藻，第二种涉及源自微藻的生物活性分子的提取、转化和包装。在法国，只有三个微藻物种被批准不经转化而供人类食用并且它们具有卓越的营养特性：螺旋藻或钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)、绿色微藻小球藻(Chlorella)和硅藻属金色奥杜藻(Odontella aurita)。这些微生物有望成为克服世界食品供应所面临的挑战的主要元素，这是由于其独特的蛋白质含量及其生产的环境影响的减少：减少了水和能源的消耗。
在过去的几年中，螺旋藻属尤其引起了研究人员和制造商的广泛关注。其干燥和非转化形式存在巨大的市场，意在将其用作食品补充剂。
由于螺旋藻属包含大量具有高附加值的令人感兴趣的化合物，许多研究人员和制造商对从蓝细菌中提取这些化合物感兴趣。通常从螺旋藻属中提取的生物分子是藻蓝蛋白(PC)，一种具有抗氧化活性的蓝色色素蛋白，在干燥状态下占其重量的20％(Vonshak，1997)。对藻蓝蛋白的日益增长的兴趣特别是通过其着色效果来解释。目前，法国使用的食用色素是合成的：专利蓝V和亮蓝；它们经常出现在糖果和饮料等的成分中。据认为，专利蓝V会引起儿童多动症的增加，并且具有致敏可能性，这就是为什么最近其在美国、加拿大和澳大利亚被禁止的原因。因此，使用天然着色，特别是藻蓝蛋白已引起越来越多的关注。
从微藻类和蓝细菌中提取的水溶性化合物，尤其是藻蓝蛋白，在将它们整合到具有酸性pH值的饮料(例如果汁)中时表现出明显的局限，尤其是当要将这种稳定的饮料保存最少6个月时间时。术语“稳定”用于描述：
制剂的物理和化学稳定性，其随时间推移保持制剂的一致性和颜色，
制剂感官特性的稳定性，其特别是通过防止发展菌群改变而实现，
制剂的健康相关稳定性，其通过防止对人类致病的菌群的发展而实现。
当前可用于饮料生产商的主要技术是实施热处理系统或0.2微米过滤系统。
从微藻类和蓝细菌中提取的水溶性化合物，尤其是藻蓝蛋白，是一种具有明显的局限的分子：
存在于高于45℃的温度时降解，
存在于小于3.8的pH时降解，
溶液的pH降低得越多，藻蓝蛋白对热越敏感，
溶液的pH降低得越多，藻蓝蛋白堵塞孔隙小于4微米的过滤器越快。
因此，根据食品和饮料工业的当前状态，不可能对饮料实施标准的巴氏灭菌或过滤工艺。
因此，目前市场上可获得的包含藻蓝蛋白的饮料不能实现12个月时间的稳定性，细菌的生长使它们很快不适合消费，或者藻蓝蛋白的降解明显地改变其颜色。
为了提高包含藻蓝蛋白的饮料的稳定性，食品和饮料工业的制造商开发了一些方法，其包括在饮料中添加食品防腐剂和二氧化碳，这增强饮料的稳定性，但使其起泡，这不是许多消费者喜欢的。因此，当前没有方法可以获得具有酸性pH、包含藻蓝蛋白并且具有特别是在环境温度下的长贮存期而不起泡的饮料。
申请人已经开发了一种获得食品饮料的新型方法，所述食品饮料在室温具有长贮存期、优选大于6个月、优选大于12个月，并且具有酸性pH，所述食品饮料优选由果汁制成，包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物，例如藻蓝蛋白，且无需在该食品饮料中添加食品防腐剂或二氧化碳，从而由此获得的饮料是静止的。
因此，本发明的第一目的涉及一种获得食品饮料的方法，所述食品饮料在室温具有长贮存期，优选大于6个月，优选大于12个月，并且具有酸性pH，优选由果汁制成，所述食品饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
a)将所述提取物和/或水溶性化合物与所述饮料的对热处理敏感的成分混合的步骤，所述混合物保持在大于7的pH，
b)将所述饮料的对热处理不敏感的成分与具有酸性pH的成分混合的可选步骤，所述具有酸性pH的一种或多种成分优选是果汁，
c)通过对步骤a)获得的混合物进行微滤而灭菌的步骤，
d)通过对步骤b)获得的混合物或具有酸性pH值的成分进行微滤或热处理而灭菌的步骤，所述具有酸性pH值的成分优选是果汁，
e)使步骤c)和d)获得的灭菌混合物匀质化的步骤，优选将步骤c)获得的灭菌混合物在步骤d)获得的灭菌混合物之前加入，
f)获得具有长贮存期和酸性pH的饮料，所述饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻类的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物。
优选地，在步骤e)中，步骤c)的混合物在步骤d)的灭菌混合物之前加入，从而不将pH敏感的混合物c)直接浸入作为酸性溶液的混合物d)中。这可能导致从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻中提取的水溶性化合物沉淀。
特别优选地，在步骤e)中，在步骤d)获得的灭菌混合物的pH接近最终饮料的pH的情况下，由于不再存在从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的水溶性化合物沉淀的风险，因此在步骤d)获得的灭菌混合物可以在步骤c)的混合物之前或之后加入。
术语“微藻”在本发明中用于描述真核微藻和原核微藻，所述真核微藻的特征在于细胞壁和细胞核，包括绿藻门(chlorophyta)、金藻门(chrysophyta)和甲藻门(pyrrophyta)，所述真核微藻通常被称为“微藻(microalgae)”；所述原核微藻不具有细胞核或细胞壁，包括蓝细菌门(cyanophyta)，蓝细菌门在下文中特别称为“蓝细菌(cyanobacteria)”。
在本发明的一个优选方式中，真核微藻选自绿藻门，优选选自小球藻属(Chlorella)、微拟球藻属(Nannochloropsis)、杜氏藻属(Dunaliella)和裸藻属(Euglena)。
在本发明的一个优选方式中，所述蓝细菌选自螺旋藻属(spirulina)(钝顶节旋藻(Arthrospira platensis)或极大螺旋藻(Spirulina maxima))和AFA(水华束丝藻，Aphanizomenon Floes-aquae)。
在本发明的一个优选方式中，所述微藻是蓝细菌，特别是螺旋藻属。
根据本发明，术语“水溶性化合物”用于描述可溶于水并包含在微藻中的化合物，优选选自：蛋白质和肽；水溶性维生素，优选B组的维生素(尤其是硫胺(B1)、核黄素(B2)、烟酸(B3)、泛酸(B5)、吡哆醇(B6)、生物素(B8)、叶酸(B9)、钴胺素(B12))；矿物质，优选钠、钙、钾、镁和铁；C-藻蓝蛋白(或藻蓝蛋白)和叶绿素。
在本发明的一个优选方式中，本发明的水溶性化合物是藻蓝蛋白。
在本发明中术语“长贮存期”用于描述超过6个月、优选超过12个月的贮存期。
本发明中使用的术语“环境温度”描述的温度为25℃。
术语“酸性pH”用于描述低于7的pH。优选地，饮料的最终pH为3至5，优选3.5至4.5，甚至更优选3.8至4.2。
本发明的术语“果汁”是天然果汁或浓缩果汁，优选在水中复原。水果可以从可用于人类食用的所有水果中选择，例如橙、苹果、葡萄、菠萝、芒果、梨、桃、杏、番石榴、草莓、红果、香蕉、树莓、蔓越莓、猕猴桃，并且优选橙。
本发明的术语“饮料的对热处理敏感的成分”用于描述本领域技术人员已知的在食品中常规引入的成分，例如芳香剂或维生素。这些成分以及真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物，可以是粉末形式(其在混合步骤期间在水中稀释)，或者高度浓缩和稳定的液体形式。
本发明的术语“通过微滤灭菌”用于描述以正面或切向方式进行的过滤，有利地在食品过滤器上进行，所述食品过滤器例如由聚酰胺，特别是尼龙制成，网目细度小于0.5微米。可以在2至50微米、优选小于25微米的过滤器上执行预过滤步骤。优选地，过滤步骤以恒定的流速进行，优选以小于最终饮料体积的75％、更优选地以小于25％、甚至更优选地以小于5％、并且还更优选地以小于2％进行。
优选地，使用浸入式搅拌器、食品搅拌器、匀化罐或气动泵在混合缸中获得根据本发明的混合物。
在本发明的一个优选方式中，所述方法包括将获得的饮料装瓶的额外步骤。以优选方式，装瓶步骤在在无菌条件下进行。
在本发明的一个优选方式中，真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物占所述饮料的0.01重量％至10重量％，优选占饮料的0.01重量％至1重量％，优选占饮料的0.01重量％至0.02重量％。
在本发明的一个优选方式中，所述方法还包括步骤g)：将所述获得的饮料在暗处储存24小时至7天，优选48小时。
术语“暗处”用于描述在没有光的情况下进行所述获得的饮料的储存的事实。这种在暗处的储存改善了藻蓝蛋白的保存，其中一个指标是其在620nm处的吸收光谱的持久性。优选地，在暗处的储存在环境温度进行。
在本发明的一个优选方式中，所述饮料在黑暗中的储存步骤能够在其装瓶(在暗处和环境温度储存)7天后保持藻蓝蛋白在620nm处的吸收光谱的50％、优选75％、甚至更优选90％。
根据第二方面，本发明涉及一种食品饮料，其在室温具有长贮存期，优选大于6个月，并且具有酸性pH，所述食品饮料优选由果汁制成，例如是通过前述权利要求中任一项所述的方法获得的食品饮料，所述食品饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物。
在本发明的一个优选方式中，本发明的饮料是静止的。术语“静止”描述其不起泡的事实。
在本发明的一个优选方式中，使用本发明方法获得的饮料是稳定的饮料。本发明中使用的术语“稳定的饮料”用于描述非病原性改变菌群的微生物水平保持在低于目标阈值的饮料：
在生产出口
<10UFC/ml总嗜中温菌群
<10UFC/ml总厌氧菌群
<10UFC/ml乳酸菌
<10UFC/ml酵母/霉菌
在贮存期结束时
<200UFC/ml总嗜中温菌群
<200UFC/ml总厌氧菌群
<200UFC/ml乳酸菌
<200UFC/ml酵母/霉菌
现在通过非限制性实例描述本发明的实施方式。
实施例
饮料的组成：
混合物a)
成分 每1000kg的量
反渗透纯化水 适量
螺旋藻提取物(经纯化的藻蓝蛋白) 270g
镁 1.3kg
麦芽糊精 350g
维生素B2 100g
维生素B12 2g
山梨酸钾 340g
苯甲酸钠 200g
混合物b)
成分 每1000kg的量
反渗透纯化水 953kg
浓缩橙汁 47kg
2.设备
2.1用于制备混合物的设备
对于由橙汁制成的混合物b)，其通过稀释浓缩橙汁制备。为此，将浸没式搅拌器直接用于1m3的罐中。
对于包含微藻提取物的混合物a)，该制备需要粉末的混合物和将粉末溶解在水中。为此目的，可以在涉及1m3罐：浸入式搅拌器的步骤之前使用不同的设备：20L食品搅拌器、匀化罐(100L)，在制备罐上封闭回路中的气动泵。
2.2前过滤组件
该组件由含有待过滤混合物的罐(1m3)、泵和过滤器壳体(及其滤芯)组成。在测试期间(通过使用气动泵从另一个罐移送)重新填充罐。壳体上游的阀门可用于调节过滤速率(以保持恒定)。将氮气瓶用于完整性测试。
2.3壳体和滤芯
该壳体使用FBT系列的卫生Pall壳体，并配有10”滤芯。使用的滤芯是Fuente II滤芯，货号AB1FFN7WH4：这些滤芯由具褶聚醚砜(
Figure BDA0002280608270000061
双层褶)制成，过滤阈值为灭菌等级0.2μm。其经认证可与食品接触。每个10”滤芯的过滤面积为1.04m2。
3.方法
3.1混合物b)＝由橙汁制成
为了制备由橙汁制成的混合物b)，将47kg橙汁倒入罐中，向罐中加水至3/4满罐。然后向罐加水，以达到1000kg的质量。最后，将混合物用浸没式搅拌器匀质化。然后通过气动泵将混合物从制备罐转移到组件供应罐。
3.2混合物a)＝含有微藻提取物
使用食品搅拌器在干燥状态下进行三种粉末产品的混合。
然后，将一部分该粉末混合物(400g至500g)缓慢倒入含有5L至6L水的托盘的漩涡中；搅拌(通过浸没式搅拌器)进行约15分钟。然后将浓缩的混合物倒入水装至3/4满的1m3罐中，并再次用浸入式搅拌器搅拌罐中的内容物。首先将其他粉末产品与水(在漩涡中)以浓缩形式混合，然后添加到1m3罐中。将液体产品直接添加到1m3罐中。添加所有产品后，用浸入式搅拌器并通过利用泵进行闭路循环而将1m3罐中的内容物匀质化。
3.3通过对混合物微滤进行灭菌
对各混合物a)然后b)进行微滤(每种混合物使用新的滤芯)，结果如下：
Figure BDA0002280608270000071
3.4:混合物a)和b)的匀质化
将在步骤3.3中灭菌的混合物a)和b)混合并用桨叶搅拌系统在2m2罐中质化。
混合物a)先被加入匀化罐。

Claims (9)

1.获得食品饮料的方法，所述食品饮料在室温具有长贮存期、优选大于6个月，并且具有酸性pH，优选由果汁制成，所述食品饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化的水溶性化合物，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
a.将所述提取物和/或水溶性化合物与所述饮料的对热处理敏感的成分混合的步骤，所述混合物保持在大于7的pH，
b.将所述饮料的对热处理不敏感的成分与具有酸性pH的成分混合的可选步骤，所述具有酸性pH的成分优选是果汁，
c.通过对步骤a)获得的混合物进行微滤而灭菌的步骤，
d.通过对步骤b)获得的混合物或具有酸性pH的成分进行微滤或热处理而灭菌的步骤，所述具有酸性pH的成分优选是果汁，
e.使步骤c)和d)获得的灭菌混合物匀质化的步骤，优选将步骤c)获得的灭菌混合物在步骤d)获得的灭菌混合物之前加入，
f.获得具有长贮存期和酸性pH的饮料，所述饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化的水溶性化合物。
2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述饮料由果汁制成，所述酸性成分是天然或浓缩果汁。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，提取的水溶性化合物选自：蛋白质和肽；水溶性维生素，优选B族维生素；矿物质，优选钠、钙、钾、镁和铁；C-藻蓝蛋白；以及叶绿素；优选为藻蓝蛋白。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述真核微藻选自小球藻属(Chlorella)、微拟球藻属(Nannochloropsis)、杜氏藻属(Dunaliella)和裸藻属(Euglena)，并且所述蓝细菌选自螺旋藻属(spirulina)(钝顶节旋藻(Arthrospiraplatensis)或极大螺旋藻(Spirulina maxima))和AFA(水华束丝藻，AphanizomenonFloes-aquae)，优选为螺旋藻属。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其包括将获得的饮料在无菌条件下装瓶的额外步骤。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物占所述饮料的0.01重量％至1重量％，优选占饮料的0.01重量％至0.5重量％，优选占饮料的0.01重量％至0.02重量％。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其还包括步骤g)：将所述获得的饮料在暗处储存24小时至7天。
8.食品饮料，其在室温具有长贮存期、优选大于6个月，并且具有酸性pH，所述食品饮料优选由果汁制成，例如是通过前述权利要求中任一项所述的方法获得的食品饮料，所述食品饮料包含真核微藻或原核(蓝细菌)微藻的提取物和/或从真核微藻或原核(蓝细菌)微藻提取的纯化水溶性化合物。
9.如权利要求8所述的饮料，其特征在于，该饮料是静止的。
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