CN111713622A - 一种浓缩葛根汁的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种浓缩葛根汁的加工方法，以新鲜野生葛根为原料，先在含有魔芋粉的水中粉碎打浆制成葛根浆，并超微粉碎获得粒径不大于10μm的葛根粉，然后将葛根粉分散于水中，混合酶酶解，米曲霉和丁酸梭菌发酵，离心得沉淀和上清，接着将沉淀加入玉米油中，得到油相，再利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，得到一种浓缩葛根汁，再加工过程中减少营养损失，保留了大部分水不溶性葛根素和膳食纤维，且具有较好的稳定性，大大提高了葛根资源利用率。

Description

一种浓缩葛根汁的加工方法
技术领域
本发明涉及葛根再加工技术领域，特别地，涉及一种浓缩葛根汁的加工方法。
背景技术
葛根为豆科葛属植物的根，又名甘葛、葛藤、干葛等，是国家卫生部首批核准的药食同源两用植物。据调查，葛属植物全世界约20种，其中我国共有11种，主要分布于温带和亚热带地区，其中野葛和粉葛分布广，产量高，是资源较多的品种，也是加工利用和食用的主要品种。
葛根主要成分为淀粉、膳食纤维、黄酮、蛋白及少量维生素矿物质等。葛根黄酮主要包含葛根素、葛根素木糖甙、大豆黄酮、大豆黄酮甙等成分。葛根富含人体必需的氨基酸及铁、钙、硒、锌等人体必需的微量元素，其主要保健功能成分物质是葛根素、大豆甙元--葡萄糖甙、甲氧基葛根素、大豆甙和大豆甙元等异黄酮类化合物，其中，葛根素、大豆甙元、大豆甙是葛根的三种主要功能成分物质。因此，经常食用葛根制品，具有降血糖、降血脂、降血压等功效，能强筋壮骨、美容健身、延年益寿。葛根素(puerarin，Pur)是从中药野葛的根中提取的一种异黄酮化合物，主要用于治疗心律失常、高血压、心肌缺血等疾病。但是，葛根素在水溶液中溶解度较小(大概3mg/mL)，大豆甙元在水中几乎不溶，因此在葛根产品的加工或食用过程中难以在有限的体积内实现这些保健成分的溶解，自然影响人体吸收，造成资源浪费。
葛根不仅富含淀粉和黄酮类化合物，同时也富含膳食纤维，粉葛中膳食纤维含量达到20％左右，野葛中膳食纤维含量高达50％左右。膳食纤维是健康饮食不可缺少的，摄取足够的膳食纤维可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病等疾病。膳食纤维中水溶性膳食纤维具有更强生理活性，通常情况下，葛根总膳食纤维中可溶性膳食纤维所占比例不到10％，但是，葛根中丰富的膳食纤维长期以来没有得到重视和利用，尤其体现在葛根淀粉加工及黄酮类化合物提取过程中大量膳食纤维作为垃圾丢弃或仅仅用作饲料，造成葛根资源的严重浪费。
专利CN103859542B公开了一种工业化浓缩葛根汁，是以新鲜葛根为原料，经清洗、破碎、酶液化、离心分离、酶解澄清、超滤、膜浓缩、低温真空浓缩、芳香物质回收、无菌灌装等步骤制备得到。实施例中记载了浓缩葛根汁中葛根素的含量在9～12g/kg，这远远大于葛根素在水中的溶解度，该专利也未采取任何增溶技术手段，那么稳定性必然是很差的，即使新鲜加工所得产品澄清、无沉淀、无悬浮液，在贮存中很快就会出现沉淀，人体饮用后也无法被吸收。
发明内容
本发明目的在于提供一种浓缩葛根汁的加工方法，以解决葛根素、膳食纤维等有益性成分不溶于水，进而影响葛根资源利用率的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种浓缩葛根汁的加工方法，具体步骤如下：
(1)先将新鲜野生葛根洗净并切成厚薄均匀的葛根片，再将魔芋粉均匀分散于水中，接着加入葛根片，粉碎打浆制成葛根浆，冷冻干燥，超微粉碎，得到粒径不大于10μm的葛根粉；
(2)然后将葛根粉分散于水中，加入混合酶，超声波振荡条件下酶解，灭酶，接入米曲霉和丁酸梭菌，发酵得到发酵产物，离心得上清和沉淀；
(3)接着将沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相，然后利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，即得所述的一种浓缩葛根汁；
其中，所述混合酶包含：α-淀粉酶1份，纤维素酶1.5～2份，木质素过氧化物酶1.5～2份，风味蛋白酶0.8～1份，内切β-葡聚糖酶0.1～0.2份，外切β-葡聚糖酶0.1～0.2份。
优选的，步骤(1)中，魔芋粉、水的用量分别为葛根片重量的0.008～0.01倍、1～1.5倍。
优选的，步骤(1)中，边搅拌边将魔芋粉加入水中，投料完成后，继续搅拌10～12小时，即可实现魔芋粉在水中的均匀分散。
优选的，步骤(1)中，冷冻干燥的工艺条件为：先降温至-40～-50℃，保温8～10小时；然后抽真空至15～20Pa，接着温度升至20～30℃，继续在当前的真空度条件下处理6～8小时即可。
优选的，步骤(1)中，采用气流粉碎机进行超微粉碎，具体工艺条件为：气流压力为1300kPa，进料速度为200r/min，分级频率为35Hz，粉碎时间为65～75分钟。
优选的，步骤(2)中，超声波振荡的功率为：300～400W。
优选的，步骤(2)中，水、混合酶的用量分别为葛根粉重量的2～3倍、0.02～0.03倍，酶解的工艺条件为50～55℃酶解2～3小时。
优选的，步骤(2)中，米曲霉和丁酸梭菌的接种量分别为5～8％、2～3％，发酵条件为：33～38℃发酵2～3天。
优选的，步骤(3)中，浓缩至Brix 70～80％。
优选的，步骤(3)中，含有水包油微乳的葛根汁是通过以下方法制备得到的：先将步骤(2)所得沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相；然后将蛋黄卵磷脂均匀分散于油相中，再取步骤(2)所得上清体积的1/3～1/4加入油相，搅拌得预混物，接着向预混物中加入剩余上清，高压均质即可；其中，沉淀、玉米油、蛋黄卵磷脂的质量比为1：3～4：0.3～0.4。
进一步优选的，高压均质的工艺条件为：300～400MPa均质3～5次。
本发明具有以下有益效果：
本发明以新鲜野生葛根为原料，先在含有魔芋粉的水中粉碎打浆制成葛根浆，并超微粉碎获得粒径不大于10μm的葛根粉，然后将葛根粉分散于水中，混合酶酶解，米曲霉和丁酸梭菌发酵，离心得沉淀和上清，接着将沉淀加入玉米油中，得到油相，再利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，得到一种浓缩葛根汁，在加工过程中减少营养损失，保留了大部分水不溶性葛根素和膳食纤维，且具有较好的稳定性，大大提高了葛根资源利用率。
实质上，本发明是将野生葛根进行了充分降解，并将含有的水溶性成分和油溶性成分充分提取，从而保留葛根含有的大部分营养成分。除了注重充分提取，在加工过程中避免营养流失也非常重要。本发明在制备葛根浆时，体系中分散有魔芋粉，魔芋粉含有葡甘露聚糖，在打浆过程中对葛根营养成分起到填充保护作用，其中的羟基与葛根素等形成氢键作用，起到固定作用，避免营养流失。所得葛根粉的粒径不大于10μm，使得后续降解提取过程变得更容易。
本发明利用α-淀粉酶、纤维素酶、木质素过氧化物酶、风味蛋白酶、内切β-葡聚糖酶和外切β-葡聚糖酶组成的混合酶进行酶解处理，降解葛根粉中含有的淀粉、纤维素、木质素和蛋白质，最重要的是将水不溶性葛根素和膳食纤维等降解为水溶性成分，避免营养流失。具体如下：在酶解处理时结合超声波振荡，有助于交缠纤维素的解开，促进酶解。混合酶可以对淀粉、纤维素、木质素、蛋白质等进行酶解，内切β-葡聚糖酶和外切β-葡聚糖酶用量不可过多，以控制生成更多对人体有益的低聚糖，而非葡萄糖，如此一来就把水不溶性的膳食纤维降解为水溶性低聚糖，也就保留了这部分营养成分。
酶解结束后的发酵步骤是通过接入米曲霉和丁酸梭菌实现的，米曲霉发酵产蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶等，丁酸梭菌发酵产丁酸、淀粉酶、蛋白酶等，且丁酸梭菌具有转运氨基酸的作用，有利于人体吸收。米曲霉和丁酸梭菌发酵可以对体系中的淀粉、纤维素、蛋白质等进一步降解，丁酸的生成(丁酸是丁酸梭菌的发酵产物之一)有利于降低体系pH，而米曲霉的适宜pH范围为4.5～7.5，特别是在微酸性条件下发酵活性更佳。体系pH的降低构建了微酸性条件，提高米曲霉发酵活性，故米曲霉和丁酸梭菌协同促进大分子物质的降解，提高水溶性，也将小分子营养成分释放出来。
发酵产物离心得上清和沉淀，沉淀分散于玉米油中获得油相，保留其中的油溶性成分，然后在蛋黄卵磷脂的乳化作用下，与上清混合制成含有水包油微乳的葛根汁，如此便保留了所有的油溶性成分和水溶性成分，大大减少了废弃量，提高葛根资源利用率。另外，蛋黄卵磷脂与人体有天然的亲和性，有利于人体吸收。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
为便于比较，实施例和对比例所选择的新鲜野生葛根原料，产地相同，营养构成基本相同(葛根素平均含量4g/kg)。
实施例1：
一种浓缩葛根汁的加工方法，具体步骤如下：
(1)先将新鲜野生葛根洗净并切成厚薄均匀的葛根片，再将魔芋粉均匀分散于水中，接着加入葛根片，粉碎打浆制成葛根浆，冷冻干燥，超微粉碎，得到粒径不大于10μm的葛根粉；
(2)然后将葛根粉分散于水中，加入混合酶，超声波振荡条件下酶解，灭酶，接入米曲霉和丁酸梭菌，发酵得到发酵产物，离心得上清和沉淀；
(3)接着将沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相，然后利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，即得所述的一种浓缩葛根汁；
其中，所述混合酶包含：α-淀粉酶1份，纤维素酶1.5份，木质素过氧化物酶2份，风味蛋白酶0.8份，内切β-葡聚糖酶0.2份，外切β-葡聚糖酶0.1份。
步骤(1)中，魔芋粉、水的用量分别为葛根片重量的0.01倍、1倍。
步骤(1)中，边搅拌边将魔芋粉加入水中，投料完成后，继续搅拌12小时，即可实现魔芋粉在水中的均匀分散。
步骤(1)中，冷冻干燥的工艺条件为：先降温至-40℃，保温10小时；然后抽真空至15Pa，接着温度升至30℃，继续在当前的真空度条件下处理6小时即可。
步骤(1)中，采用气流粉碎机进行超微粉碎，具体工艺条件为：气流压力为1300kPa，进料速度为200r/min，分级频率为35Hz，粉碎时间为75分钟。
步骤(2)中，超声波振荡的功率为：300W。
步骤(2)中，水、混合酶的用量分别为葛根粉重量的3倍、0.02倍，酶解的工艺条件为55℃酶解2小时。
步骤(2)中，米曲霉和丁酸梭菌的接种量分别为8％、2％，发酵条件为：38℃发酵2天。
步骤(3)中，浓缩至Brix 80％。
步骤(3)中，含有水包油微乳的葛根汁是通过以下方法制备得到的：先将步骤(2)所得沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相；然后将蛋黄卵磷脂均匀分散于油相中，再取步骤(2)所得上清体积的1/3加入油相，搅拌得预混物，接着向预混物中加入剩余上清，高压均质即可；其中，沉淀、玉米油、蛋黄卵磷脂的质量比为1：4：0.3。
高压均质的工艺条件为：400MPa均质3次。
实施例2：
一种浓缩葛根汁的加工方法，具体步骤如下：
(1)先将新鲜野生葛根洗净并切成厚薄均匀的葛根片，再将魔芋粉均匀分散于水中，接着加入葛根片，粉碎打浆制成葛根浆，冷冻干燥，超微粉碎，得到粒径不大于10μm的葛根粉；
(2)然后将葛根粉分散于水中，加入混合酶，超声波振荡条件下酶解，灭酶，接入米曲霉和丁酸梭菌，发酵得到发酵产物，离心得上清和沉淀；
(3)接着将沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相，然后利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，即得所述的一种浓缩葛根汁；
其中，所述混合酶包含：α-淀粉酶1份，纤维素酶2份，木质素过氧化物酶1.5份，风味蛋白酶1份，内切β-葡聚糖酶0.1份，外切β-葡聚糖酶0.2份。
步骤(1)中，魔芋粉、水的用量分别为葛根片重量的0.008倍、1.5倍。
步骤(1)中，边搅拌边将魔芋粉加入水中，投料完成后，继续搅拌10小时，即可实现魔芋粉在水中的均匀分散。
步骤(1)中，冷冻干燥的工艺条件为：先降温至-50℃，保温8小时；然后抽真空至20Pa，接着温度升至20℃，继续在当前的真空度条件下处理8小时即可。
步骤(1)中，采用气流粉碎机进行超微粉碎，具体工艺条件为：气流压力为1300kPa，进料速度为200r/min，分级频率为35Hz，粉碎时间为65分钟。
步骤(2)中，超声波振荡的功率为：400W。
步骤(2)中，水、混合酶的用量分别为葛根粉重量的2倍、0.03倍，酶解的工艺条件为50℃酶解3小时。
步骤(2)中，米曲霉和丁酸梭菌的接种量分别为5％、3％，发酵条件为：33℃发酵3天。
步骤(3)中，浓缩至Brix 70％。
步骤(3)中，含有水包油微乳的葛根汁是通过以下方法制备得到的：先将步骤(2)所得沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相；然后将蛋黄卵磷脂均匀分散于油相中，再取步骤(2)所得上清体积的1/4加入油相，搅拌得预混物，接着向预混物中加入剩余上清，高压均质即可；其中，沉淀、玉米油、蛋黄卵磷脂的质量比为1：3：0.4。
高压均质的工艺条件为：300MPa均质5次。
实施例3：
一种浓缩葛根汁的加工方法，具体步骤如下：
(1)先将新鲜野生葛根洗净并切成厚薄均匀的葛根片，再将魔芋粉均匀分散于水中，接着加入葛根片，粉碎打浆制成葛根浆，冷冻干燥，超微粉碎，得到粒径不大于10μm的葛根粉；
(2)然后将葛根粉分散于水中，加入混合酶，超声波振荡条件下酶解，灭酶，接入米曲霉和丁酸梭菌，发酵得到发酵产物，离心得上清和沉淀；
(3)接着将沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相，然后利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，即得所述的一种浓缩葛根汁；
其中，所述混合酶包含：α-淀粉酶1份，纤维素酶1.8份，木质素过氧化物酶1.7份，风味蛋白酶0.9份，内切β-葡聚糖酶0.15份，外切β-葡聚糖酶0.15份。
步骤(1)中，魔芋粉、水的用量分别为葛根片重量的0.009倍、1.2倍。
步骤(1)中，边搅拌边将魔芋粉加入水中，投料完成后，继续搅拌11小时，即可实现魔芋粉在水中的均匀分散。
步骤(1)中，冷冻干燥的工艺条件为：先降温至-45℃，保温9小时；然后抽真空至18Pa，接着温度升至25℃，继续在当前的真空度条件下处理7小时即可。
步骤(1)中，采用气流粉碎机进行超微粉碎，具体工艺条件为：气流压力为1300kPa，进料速度为200r/min，分级频率为35Hz，粉碎时间为70分钟。
步骤(2)中，超声波振荡的功率为：350W。
步骤(2)中，水、混合酶的用量分别为葛根粉重量的2.5倍、0.025倍，酶解的工艺条件为52℃酶解2.5小时。
步骤(2)中，米曲霉和丁酸梭菌的接种量分别为6％、2.5％，发酵条件为：35℃发酵2天。
步骤(3)中，浓缩至Brix 75％。
步骤(3)中，含有水包油微乳的葛根汁是通过以下方法制备得到的：先将步骤(2)所得沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相；然后将蛋黄卵磷脂均匀分散于油相中，再取步骤(2)所得上清体积的1/4加入油相，搅拌得预混物，接着向预混物中加入剩余上清，高压均质即可；其中，沉淀、玉米油、蛋黄卵磷脂的质量比为1：3.5：0.35。
高压均质的工艺条件为：350MPa均质4次。
对比例1
在步骤(1)中略去魔芋粉；
其余同实施例1。
对比例2
在步骤(2)中混合酶略去木质素过氧化物酶；
其余同实施例1。
对比例3
在步骤(2)中略去丁酸梭菌；
其余同实施例1。
对比例4
略去步骤(3)的沉淀，仅将上清进行浓缩灌装；
其余同实施例1。
试验例
对实施例1～3和对比例1～4各项指标进行了考察，并在25℃和50％RH条件下密封静置6个月，目视观察稳定性，结果见表1。
表1.性能考察结果
Figure BDA0002604784850000071
Figure BDA0002604784850000081
由表1可知，实施例1～3所得葛根汁外观澄清无沉淀，具有葛根特有的香气与滋味，无异味，且室温放置6个月后无变化，说明稳定性良好，其中的葛根素和可溶性膳食纤维含量高。
对比例1在步骤(1)中略去魔芋粉，失去其保护作用，葛根素和水溶性膳食纤维含量均明显减少；对比例2在步骤(2)中混合酶略去木质素过氧化物酶，对比例3在步骤(2)中略去丁酸梭菌，所得葛根汁中的葛根素和水溶性膳食纤维含量均明显减少，说明酶解或发酵不充分；对比例4略去步骤(3)的沉淀，仅将上清进行浓缩灌装，所得葛根汁稳定性明显变差，说明水包油微乳的形成有利于产品的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浓缩葛根汁的加工方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先将新鲜野生葛根洗净并切成厚薄均匀的葛根片，再将魔芋粉均匀分散于水中，接着加入葛根片，粉碎打浆制成葛根浆，冷冻干燥，超微粉碎，得到粒径不大于10μm的葛根粉；
(2)然后将葛根粉分散于水中，加入混合酶，超声波振荡条件下酶解，灭酶，接入米曲霉和丁酸梭菌，发酵得到发酵产物，离心得上清和沉淀；
(3)接着将沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相，然后利用蛋黄卵磷脂与上清混合形成含有水包油微乳的葛根汁，浓缩，灌装，即得所述的一种浓缩葛根汁；
其中，所述混合酶包含：α-淀粉酶1份，纤维素酶1.5～2份，木质素过氧化物酶1.5～2份，风味蛋白酶0.8～1份，内切β-葡聚糖酶0.1～0.2份，外切β-葡聚糖酶0.1～0.2份。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(1)中，魔芋粉、水的用量分别为葛根片重量的0.008～0.01倍、1～1.5倍。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(1)中，边搅拌边将魔芋粉加入水中，投料完成后，继续搅拌10～12小时，即可实现魔芋粉在水中的均匀分散。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(1)中，冷冻干燥的工艺条件为：先降温至-40～-50℃，保温8～10小时；然后抽真空至15～20Pa，接着温度升至20～30℃，继续在当前的真空度条件下处理6～8小时即可。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(1)中，采用气流粉碎机进行超微粉碎，具体工艺条件为：气流压力为1300kPa，进料速度为200r/min，分级频率为35Hz，粉碎时间为65～75分钟。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，水、混合酶的用量分别为葛根粉重量的2～3倍、0.02～0.03倍，酶解的工艺条件为50～55℃酶解2～3小时。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(2)中，米曲霉和丁酸梭菌的接种量分别为5～8％、2～3％，发酵条件为：33～38℃发酵2～3天。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(3)中，浓缩至Brix 70～80％。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(3)中，含有水包油微乳的葛根汁是通过以下方法制备得到的：先将步骤(2)所得沉淀加入玉米油中，超声波振荡均匀，过滤除去不溶物即得油相；然后将蛋黄卵磷脂均匀分散于油相中，再取步骤(2)所得上清体积的1/3～1/4加入油相，搅拌得预混物，接着向预混物中加入剩余上清，高压均质即可；其中，沉淀、玉米油、蛋黄卵磷脂的质量比为1：3～4：0.3～0.4。
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，高压均质的工艺条件为：300～400MPa均质3～5次。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112956676A (zh) * 2021-03-16 2021-06-15 加加食品集团股份有限公司 一种葛根酱油的制备方法
CN114586978A (zh) * 2022-01-26 2022-06-07 贵州健安德科技有限公司 一种葛根口服液的制备方法

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