CN111909822A - 一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法 - Google Patents

一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，属于果醋生产技术领域，包括如下步骤：(1)菠萝果汁的制备；(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌分别配制成菌液，活化；(3)固定化菌种制备；(4)酒精发酵阶段：将果汁调节糖度和PH值，进行酒精发酵；(5)醋酸发酵阶段：酒精发酵后进行醋酸发酵，得菠萝果醋原液；(6)菠萝果醋饮料的调配：调配制得可直接饮用发酵菠萝果醋；本发明以菠萝为原料，辅以固定化载体材料，经液态发酵后调配而成。发酵周期短，发酵原液风味成分含量高，抗氧化性强，有效解决了发酵法生产菠萝果醋留香不持久的难题，果醋菠萝风味自然、浓郁，具有消除疲劳、抗衰老等作用。

Description

一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法
技术领域
本发明涉及一种菠萝果醋的发酵方法，具体涉及一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，属于果醋生产技术领域。
背景技术
菠萝(学名：Ananas comosus)，是热带水果之一。其果汁含量比较高，具有清暑解渴，消食止泻，祛湿，养颜的作用和功效，是一种很好的时令水果。同时菠萝还是一种很好的酿造原料，由于其多汁，并含有丰富的果糖，葡萄糖等物质，有利于酿造工艺进行。目前已经有关于菠萝酿造方面的研究，主要用于酿果醋、果酒等，充分利用菠萝的优势和功效，同时进一步开发出更有营养价值的产品，满足人们日益增长的需求。
用菠萝汁进行发酵生产果醋的工艺方法已经有相关的报道，申请号为201911114619.4的发明“一种菠萝果醋及其制备方法”，公开了一种复合发酵制备菠萝果醋的方法，同时采用不同菌种发酵处理，产生大量氨基酸，多肽，更容易被人体吸收，同时采用秋葵和菠萝作为主原料，可以发挥这两种原料的功能因子，满足人们的营养健康需求。但是传统的菠萝汁发酵生产果醋的方法发酵的周期比较长，发酵法生产的菠萝果醋具有留香不持久特性，风味成分不易积累，口味寡淡的缺点，影响了菠萝酿造工业化的发展。
细胞固定化是限制细胞自由移动，既细胞受到物理化学等因素约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具备能被反复或连续使用的活力。
细胞固定化技术起源于20世纪70年代，现在已经广发应用于医学、工业、制药、环境保护、能源开发等领域，其应用范围还在不断的扩大；细胞固定化的优势主要体现在以下几点：可以连续发酵，提高细胞成活率，节约了成本，缩短发酵周期，而且在蒸馏和提取前不用分离去细胞，能一边排出发酵液，一边进行培养，排除了产物抑制和消耗。所以被越来越多的应用于工业生产中，所以研究开发菠萝汁细胞固定化发酵方法对于菠萝的开发利用有非常重要的意义，对于实现菠萝发酵生产果醋的工业化生产具有推进作用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，该方法将细胞固定化技术和多菌种发酵法相结合，应用于菠萝果醋发酵中，通过调节固定化载体和助剂的浓度，可以有效减少发酵时间，增加风味成分积累。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，包括如下步骤：
(1)菠萝果汁的制备：称取适量菠萝果肉，破碎后70-90℃灭菌，添加适量果胶酶和纤维素酶，酶解完成后过滤得菠萝果汁；
(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌配制成一定浓度，分别活化5-8小时；
(3)固定化菌种制备：将海藻酸钠和壳聚糖、明胶按照一定比例溶解于稀盐酸溶液中，高压锅中121℃灭菌20分钟，冷却后，和步骤2中制得的菌种分别混合，滴入灭菌后的氯化钙水溶液中，制得固定化菌种，放入无菌袋中，1-4℃保存；
(4)酒精发酵阶段：将步骤1制备的果汁用蔗糖调节至含糖量18％，PH值7.0，接入酒精酵母固定化菌种，25℃-30℃室温中发酵，大约3天后，酒精含量8-12度时，酒精发酵阶段结束；
(5)醋酸发酵阶段：将步骤4的发酵液调节PH值至7.0，含糖量5-8％，接入产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌固定化菌种，25℃-30℃室温中发酵，每天取样测总酸，约4-5天后，醋酸含量达4.8mg/ml以上，标志醋酸发酵阶段结束，过滤得菠萝果醋原液；
(6)菠萝果醋饮料的调配：将醋酸原液，加入一定量矿泉水、蔗糖、蜂蜜和菠萝果汁调配，即制得可直接饮用的固定化法发酵菠萝果醋；
步骤(1)所述的果胶酶和纤维素酶的加入量为菠萝果肉的1‰；
步骤(2)所述的酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌的质量浓度分别为5‰；
步骤(3)所述的一定比例为：酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌为1:1:0.5:1；
发酵结束后，固定化菌种可过滤出来重复使用，有效节约菌种。
1.将细胞固定化方法和多菌种发酵法相结合，应用于菠萝果醋发酵中，通过调节固定化载体和助剂的浓度，可以有效减少发酵时间，增加风味成分积累，适合工厂化生产；
2.经实验数据证明：经过优化固定化发酵条件，本发明发酵的果醋原液对DPPH自由基清除率，比传统发酵的清除率高，说明本方法的原液抗氧化功能性强；
3.经检测，本发明的果醋原液，酚酸类物质高于传统游离发酵的原液，风味更浓郁；
4.经检测，发酵8天的原液醋酸浓度较高(醋酸含量达4.8mg/ml以上)，适合后期调配。
本发明的有益效果是：
与传统发酵法对比，相同的发酵时间，本方法发酵的菠萝果醋原液中酚酸类物质含量大大提高，菠萝风味自然、浓郁，抗氧化性强。此外果醋原液中还含大量黄酮、多糖和多种有机酸、醛类、酯类，与醋酸协同作用，增强调人体代谢及免疫力，菠萝果香自然浓郁，口感愉悦。
本方法制得的果醋最大限度减少菠萝天然香味成分损失，有利于风味成分累积，不需添加香精。
本方法制备果醋原液，发酵周期短(约8天)，醋酸含量高(达4.8mg/ml以上)，香味持久。后期调配不需添加香精，是健康的保健饮品，适合各类人群长期饮用。
本方法将细胞固定化技术和多菌种发酵相结合，应用于菠萝果醋发酵中，解决了传统发酵法制得的菠萝果醋留香不持久问题。
本发明发酵设备简单易推广，可延长菠萝加工企业效益链。
附图说明
图1液态游离法发酵菠萝果醋原液香气成分检测谱图，其中1a为0-9min峰段谱图，1b为9-15min峰段谱图，1c为15-34min峰段谱图。
图2固定化法发酵菠萝果醋原液香气成分检测谱图，其中2a为0-9min峰段谱图，2b为9-15min峰段谱图，2c为15-20min峰段谱图，2d为20-34min峰段谱图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
实施例1
一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，包括如下步骤：
(1)菠萝果汁的制备：称取适量菠萝果肉，破碎后70-90℃灭菌，添加1‰果胶酶和纤维素酶，酶解完成后过滤得菠萝果汁；
(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌配制成质量浓度为5‰的液体，分别活化5-8小时；
(3)固定化菌种制备：将海藻酸钠和壳聚糖、明胶按照一定比例溶解于稀盐酸溶液中，高压锅中121℃灭菌20分钟，冷却后，和步骤2中制得的菌种分别混合，滴入灭菌后的氯化钙水溶液中，制得固定化菌种，放入无菌袋中，1-4℃保存；
(4)酒精发酵阶段：将步骤1制备的果汁用蔗糖调节至含糖量18％，PH值7.0，接入酒精酵母固定化菌种，25℃-30℃室温中发酵，大约3天后，酒精含量8-12度时，酒精发酵阶段结束；
(5)醋酸发酵阶段：将步骤4的发酵液调节PH值至7.0，含糖量5-8％，接入产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌固定化菌种，25℃-30℃室温中发酵，每天取样测总酸，约4-5天后，醋酸含量达4.8mg/ml以上，标志醋酸发酵阶段结束，过滤得菠萝果醋原液；
(6)菠萝果醋饮料的调配：将醋酸原液，加入一定量矿泉水、蔗糖、蜂蜜和菠萝果汁调配，即制得可直接饮用的固定化法发酵菠萝果醋。
实施例2
一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，包括如下步骤：
(1)菠萝果汁的制备：称取适量菠萝果肉，破碎后70℃灭菌，添加1‰果胶酶和纤维素酶，酶解完成后过滤得菠萝果汁；
(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌配制成质量浓度为5‰溶液，分别活化5小时；
(3)固定化菌种制备：将海藻酸钠和壳聚糖、明胶按照一定比例溶解于稀盐酸溶液中，高压锅中121℃灭菌20分钟，冷却后，和步骤2中制得的菌种分别混合，滴入的灭菌后的氯化钙水溶液中，制得固定化菌种，放入无菌袋中，1-4℃保存；
(4)酒精发酵阶段：将步骤(1)制备的果汁用蔗糖调节至含糖量18％，PH值7.0，接入酒精酵母固定化菌种，25℃室温中发酵，大约3天后，酒精含量8度时，酒精发酵阶段结束；
(5)醋酸发酵阶段：将步骤(4)的发酵液调节PH值至7.0，含糖量5-8％，接入产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌固定化菌种，25℃室温中发酵，每天取样测总酸，约4天后，醋酸含量达4.8mg/ml以上，标志醋酸发酵阶段结束，过滤得菠萝果醋原液；
(6)菠萝果醋饮料的调配：将醋酸原液，加入一定量矿泉水、蔗糖、蜂蜜和菠萝果汁调配，即制得可直接饮用的固定化法发酵菠萝果醋。
实施例3
一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，包括如下步骤：
(1)菠萝果汁的制备：称取适量菠萝果肉，破碎后90℃灭菌，添加1‰果胶酶和纤维素酶，酶解完成后过滤得菠萝果汁；
(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌配制成质量浓度为5‰的溶液，分别活化8小时；
(3)固定化菌种制备：将海藻酸钠和壳聚糖、明胶按照一定比例溶解于稀盐酸溶液中，高压锅中121℃灭菌20分钟，冷却后，和步骤(2)中制得的菌种分别混合，滴入灭菌后的氯化钙水溶液中，制得固定化菌种，放入无菌袋中，1-4℃保存；
(4)酒精发酵阶段：将步骤(1)制备的果汁用蔗糖调节至含糖量18％，PH值7.0，接入酒精酵母固定化菌种，30℃室温中发酵，大约3天后，酒精含量12度时，酒精发酵阶段结束；
(5)醋酸发酵阶段：将步骤(4)的发酵液调节PH值至7.0，含糖量5-8％，接入产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌固定化菌种，30℃室温中发酵，每天取样测总酸，约5天后，醋酸含量达4.8mg/ml以上，标志醋酸发酵阶段结束，过滤得菠萝果醋原液；
(6)菠萝果醋饮料的调配：将醋酸原液，加入一定量矿泉水、蔗糖、蜂蜜和菠萝果汁调配，即制得可直接饮用的固定化法发酵菠萝果醋。
实施例4
一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，包括如下步骤：
(1)菠萝果汁的制备：称取适量菠萝果肉，破碎后80℃灭菌，添加1‰果胶酶和纤维素酶，酶解完成后过滤得菠萝果汁；
(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌配制成质量浓度为5‰的溶液，分别活化6小时；
(3)固定化菌种制备：将海藻酸钠和壳聚糖、明胶按照一定比例溶解于稀盐酸溶液中，高压锅中121℃灭菌20分钟，冷却后，和步骤(2)中制得的菌种分别混合，滴入灭菌后的氯化钙水溶液中，制得固定化菌种，放入无菌袋中，1-4℃保存；
(4)酒精发酵阶段：将步骤(1)制备的果汁用蔗糖调节至含糖量18％，PH值7.0，接入酒精酵母固定化菌种，26℃室温中发酵，大约3天后，酒精含量9度时，酒精发酵阶段结束；
(5)醋酸发酵阶段：将步骤(4)的发酵液调节PH值至7.0，含糖量5-8％，接入产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌固定化菌种，26℃室温中发酵，每天取样测总酸，约4天后，醋酸含量达4.8mg/ml以上，标志醋酸发酵阶段结束，过滤得菠萝果醋原液；
(6)菠萝果醋饮料的调配：将醋酸原液，加入一定量矿泉水、蔗糖、蜂蜜和菠萝果汁调配，即制得可直接饮用的固定化法发酵菠萝果醋。
液态游离法发酵菠萝果醋和固定化法发酵菠萝果醋对比实验
检测设备：顶空固相微萃取-气质联用仪
品牌型号：岛津GC-2010
检测条件：
柱箱温度：45℃
进样温度：450℃
进样模式：不分流
进样时间：1min
离子源温度：230℃
接口温度：250℃
实验结果如下：
液态游离法发酵菠萝果醋原液香气成分表
Figure BDA0002522399120000061
Figure BDA0002522399120000071
固定化法发酵菠萝果醋原液香气成分表
Figure BDA0002522399120000072
Figure BDA0002522399120000081
实验对比结果：检测到的物质中，固定化发酵法制得的果醋原液中，酯类物质(乙酸异戊酯、2-甲基丁基乙酸酯、苯甲酸乙酯、棕榈酸乙酯等)醛类(癸醛、香茅醛等)和高级醇类(苯乙醇)含量明显高于传统游离发酵法制得的果醋原液。上述这类物质是菠萝果醋的特征性香气成分，赋予果醋醇厚的口感和愉悦的风味。

Claims (8)

1.一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)菠萝果汁的制备：称取菠萝果肉，破碎后灭菌，添加果胶酶和纤维素酶，酶解完成后过滤得菠萝果汁；
(2)菌种活化：将酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌分别配制成一定浓度的菌液，分别活化；
(3)固定化菌种制备：将海藻酸钠和壳聚糖、明胶按照一定比例溶解于稀盐酸溶液中，高压锅中121℃灭菌20分钟，冷却后，和步骤(2)中制得的菌液分别混合，滴入灭菌后的氯化钙水溶液中，制得固定化菌种，放入无菌袋中，1-4℃保存；
(4)酒精发酵阶段：将步骤(1)制备的果汁用蔗糖调节至含糖量18％，PH值7.0，接入酒精酵母固定化菌种，室温中发酵，3天后，酒精含量8-12度时，酒精发酵阶段结束；
(5)醋酸发酵阶段：将步骤(4)的发酵液调节PH值至7.0，含糖量5-8％，接入产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌固定化菌种，25℃-30℃室温中发酵，每天取样测总酸，4-5天后，醋酸含量达4.8mg/ml以上，标志醋酸发酵阶段结束，过滤得菠萝果醋原液；
(6)菠萝果醋饮料的调配：将醋酸原液，加入一定量矿泉水、蔗糖、蜂蜜和菠萝果汁调配，即制得可直接饮用的固定化法发酵菠萝果醋。
2.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：步骤(1)所述的灭菌温度为70-90℃。
3.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：步骤(1)所述的果胶酶和纤维素酶的加入量为菠萝果肉的1‰。
4.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：步骤(2)所述的酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌的质量浓度分别为5‰。
5.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：步骤(2)所述的活化的时间为5-8小时。
6.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：步骤(3)所述的一定比例为：酒精酵母、产酯酵母、乳酸菌和醋酸菌为1:1:0.5:1。
7.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：步骤(4)所述的室温发酵的温度为25℃-30℃。
8.根据权利要求1所述的一种细胞固定化法发酵菠萝果醋的方法，其特征在于：所述固定化菌种在发酵结束后，可过滤出来重复使用，有效节约菌种。
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