CN112006202A

CN112006202A - 一种苹果风味饮料及制作方法

Info

Publication number: CN112006202A
Application number: CN202010978203.3A
Authority: CN
Inventors: 高玉荣; 李大鹏
Original assignee: Chaohu University
Current assignee: Chaohu University
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2040-09-17
Also published as: CN112006202B

Abstract

本发明涉及生物技术和食品加工技术领域，更具体地，涉及一种苹果风味饮料及制作方法。所述方法包括以下步骤：将苹果皮渣置于柠檬酸溶液中浸泡、制备培养基、一阶段黑曲霉发酵、破碎黑曲霉细胞、均质、二阶段益生菌发酵。针对现有技术中苹果皮渣大量的纤维素和果胶等大分子物质，难以利用，若废弃，污染环境，苹果皮渣难以被单一微生物降解的技术问题，本发明提供的一种苹果风味饮料的制作方法，苹果皮渣置于柠檬酸溶液中浸泡能防止褐变，便于生产化周转，黑曲霉和益生菌在不同阶段发酵，二阶段发酵利用一阶段的产物，最终制得的苹果风味饮料，具有益生菌活细胞数高等优点，实现了苹果皮渣的废物利用。

Description

一种苹果风味饮料及制作方法

技术领域

本发明涉及生物技术和食品加工技术领域，更具体地，涉及一种苹果风味饮料及制作方法。

背景技术

在苹果制备苹果罐头或苹果汁等产品的过程中，会产生大量的苹果皮渣，其中含有大量的纤维素和果胶等大分子物质，难以利用，若废弃，污染环境，成为制约果蔬深加工行业发展的难题。现有技术中有研究以苹果皮渣为原料，用酶水解后生产酒精的报道。如中国专利申请号2013100956735，发明名称为“一种利用苹果皮渣生产酒精的方法”，公开了一种利用苹果皮渣生产酒精的方法，包括苹果皮渣的榨取、加热、酶反应、酒精发酵、压榨和蒸馏等步骤，该方法采用苹果皮渣为原料生产酒精，通过简便、合理、无污染的生产工艺实现了对苹果皮渣资源的变废为宝，高值化利用。其用α-淀粉酶、果胶酶和纤维素酶首先对苹果皮渣进行降解，再添加酵母发酵，但酶的作用效果极度依赖于工艺条件，如温度等，所以，该方案会因工艺条件的偏差，达不到酶活效果。且产品经酶解后，必然影响成品的口味，不仅使产品涩泽，还会破坏产品原有的营养成分。另一方面，此方案只是将苹果皮渣初步降解，由前所述，其必然不能最大效率的将苹果皮渣降解实现酒精的转化，因为众所周知在上述三种酶的作用下，苹果皮渣中的大分子纤维素在这种情况下降解率很低。

乳酸饮料可分为发酵型和调配型两种。其中，发酵型乳酸菌饮料是经过乳酸菌发酵后制成的，发酵后，其蛋白成分和钙等含量高，益生菌丰富，营养价值高。但苹果皮渣含有的大量的纤维素和果胶等大分子物质，难以被益生菌降解利用。黑曲霉具有分泌胞外纤维素酶及果胶酶的能力，但其又不能利用其制作乳酸饮料。现有学者多想利用苹果皮渣深层发酵。除了上述问题，苹果皮渣还必然粘粘苹果果肉，果肉和苹果皮渣一起被剥离后，其内的活性物质暴露在空气中，容易被氧气所氧化变性褐变，产生有害物质。若以苹果皮渣为主要基料通过多菌混合培养发酵制备益生菌饮料，还有着有不同菌种生长不同步，甚至相互抢夺营养基质，相互抑制的情况，现实情况中亦有代谢产物被其他菌种消耗的场景。随着苹果加工量的不断增加，苹果皮渣的产量也逐渐增大，因此苹果皮渣的高效利用成为苹果加工企业急需解决的问题。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中苹果皮渣大量的纤维素和果胶等大分子物质，难以利用，若废弃，污染环境，苹果皮渣难以被单一微生物降解的技术问题，本发明提供一种苹果风味饮料的制作方法，通过将苹果皮渣置于柠檬酸溶液中浸泡后制备培养基、一阶段黑曲霉发酵、破碎黑曲霉细胞、均质、二阶段益生菌发酵，最终制得的苹果风味饮料，具有益生菌活细胞数高等优点，实现了苹果皮渣的废物利用。

2、技术方案

为达到上述目的，提供的技术方案为：

本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)苹果皮渣预处理：将苹果皮渣置于柠檬酸溶液中浸泡后沥水，得原料；

步骤2)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎、加水、调配和灭菌，制得培养基；

步骤3)一阶段培养：所述培养基中接种黑曲霉，发酵，制得发酵液；

步骤4)细胞破碎：将所述发酵液中的黑曲霉进行细胞破碎，制得溶液；

步骤5)均质：将所述溶液均质，加入明胶，得混合液；优选质量分数0.1～0.3％的明胶加入量。

步骤6)二阶段培养：在所述混合液中接种益生菌，发酵，制得苹果风味饮料。

进一步地，所述黑曲霉菌种为CICC 2420；所述益生菌菌种为嗜酸乳杆菌CICC20244。

进一步地，所述步骤1)中先置于0.5～1％柠檬酸溶液中浸泡5～15min，清水洗净后再置于0.1～0.3％柠檬酸溶液中浸泡30～60min。

进一步地，所述步骤2)中粉碎条件为20目；所述加水的量为苹果皮渣质量的0.5～1倍；所述灭菌条件为85～95℃，15～20min。

进一步地，所述步骤3)中一阶段培养中黑曲霉的接种量为所述培养基质量的3～4％；培养条件为28～34℃，100～160r/min振荡培养，时间为3～5d。

进一步地，所述步骤4)细胞破碎的方法为磨浆。

进一步地，所述步骤4)中磨浆处理时加入表面活性剂。优选的，所述的表面活性剂为甘脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯或大豆磷脂。

进一步地，所述步骤5)中均质条件为40～60MPa下均质2～3次。

进一步地，所述步骤6)中二阶段培养中益生菌的接种量为质量分数1～5％；培养条件为30～37℃；静置培养24～48h。

一种苹果风味饮料，采用所述的一种苹果风味饮料的制作方法制得。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，将苹果皮渣置于柠檬酸溶液中浸泡后沥水后粉碎、加水、调配和灭菌，制得培养基；接种黑曲霉，发酵，制得发酵液；将发酵液中的黑曲霉进行细胞破碎，制得溶液；将溶液均质，加入明胶，得混合液；在混合液中接种益生菌，发酵，制得苹果风味饮料。苹果皮渣用柠檬酸溶液浸泡，可防止果肉部分褐变，延长苹果皮渣在加工前的滞留时间，使生产有序，同时通过柠檬酸的预处理，使得苹果皮渣中的部分可溶解的小分子溶解，使得苹果皮渣稀松，内部暴露，为下步黑曲霉发酵提供便利。一阶段利用黑曲霉在苹果皮渣中生长代谢分泌胞外纤维素酶、果胶酶等多种酶系，能将苹果皮渣中的纤维素、半纤维素、植物蜡质和果胶等大分子物质进行分解，最终可实现苹果皮渣的全利用。对黑曲霉发酵液进行磨浆后，可将黑曲霉菌丝破坏，促进黑曲霉胞内蛋白酶、脂肪酶和甘露聚糖酶等酶系的释放，可以将苹果皮渣中的淀粉、木聚糖和葡聚糖等分解为葡萄糖、木糖、甘油和脂肪酸等小分子物质，另外黑曲霉胞内的无机盐、维生素和固醇等营养物质等被大量释放，可大大提高发酵饮料中营养物质含量。通过黑曲霉胞外酶系和胞内酶系对苹果皮渣的水解作用形成小分子营养物质，以及黑曲霉细胞中营养物质的释放，为益生菌提供容易吸收转化的营养物质。同时，黑曲霉胞内物质释放后，使发酵液pH偏酸，利于益生菌的生长；黑曲霉胞内低聚糖的释放，尤其有利于益生菌的生长，这些因素的共同作用，最终实现益生菌的高密度培养，细胞浓度可大于10¹⁰CFU/mL。黑曲霉将纤维素等大分子物资分解成小分子的可溶性纤维素和益生菌一起具有协同增效作用，对人体有很强的整肠功能。

(2)本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，苹果皮渣先置于0.5～1％柠檬酸溶液中浸泡5～15min，清水洗净后再置于0.1～0.3％柠檬酸溶液中浸泡30～60min。先利用浓度较高的柠檬酸溶液对苹果皮渣处理，再用低浓度浸泡，既不会因浓度过高时间过长造成营养成分破坏损失，又达到了预处理苹果皮渣，使得下部黑曲霉发酵更容易利用纤维素等的目的。

(3)本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，苹果皮渣粉碎条件为20目；所述加水的量为苹果皮渣质量的0.5～1倍；所述灭菌条件为85～95℃，15～20min。20目的苹果皮渣制得的培养基绵密细腻，适合一阶段培养中黑曲霉菌丝的延伸的同时，通气性优，因而亦适宜菌丝的横向生长，最大化的利用培养基，苹果皮渣降解量大，转化率高。同时选择了较低的灭菌温度和时间，不易破坏苹果皮渣中的活性成分。

(4)本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，一阶段培养中黑曲霉的接种量为所述培养基质量的3～4％，此接种量，黑曲霉能最快进入对数生长期，缩短培养时间；培养条件为28～34℃，100～160r/min振荡培养，时间为3～5d，此培养条件下，在稳定生长期，黑曲霉胞外酶分泌较多，能在较短时间内将苹果皮渣中的纤维素、半纤维素、植物蜡质和果胶等降解。

(5)本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，细胞破碎的方法为磨浆，磨浆处理时加入表面活性剂，优选的，所述的表面活性剂为甘脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯或大豆磷脂，磨浆之后40～60MPa下均质2～3次。上述三个步骤组合使用，最大限度破碎黑曲霉细胞的同时，使得黑曲霉胞胞内酶系以及黑曲霉细胞中营养物质的释放，均匀的扩散，利于下步关键的益生菌的发酵。

(6)本发明的一种苹果风味饮料的制作方法，二阶段培养中益生菌的接种量为质量分数1～5％；培养条件为30～37℃；静置培养24～48h。此培养条件下，制得的成品发酵完全。一阶段培养得到的葡萄糖、木糖、氨基酸和脂肪酸等小分子物质，以及黑曲霉内的无机盐、维生素和固醇等营养物质被充分利用。此时终止培养，益生菌还未来的及进入衰退期，不会消耗益生菌本生的发酵产物，也不会对饮料的风味造成影响。

(7)本发明的一种苹果风味饮料，利用水果的边角料榨取，避免了资源的浪费，不含添加剂，且可在低温下保存较长的时间，货架期长，且口感有淡淡苹果的风味，适合当今环保健康的饮食需求。

具体实施方式

在苹果制备苹果罐头、苹果汁等产品的过程中，会产生大量的苹果皮渣，其中含有大量的纤维素和果胶等大分子物质，难于利用，成为制约果蔬深加工行业发展的难题。也有研究以苹果皮渣为原料，用酶水解后制成膳食纤维的研究报道。随着苹果加工量的不断增加，苹果皮渣的产量也逐渐增大，因此苹果皮渣的高效利用成为苹果加工企业急需解决的问题。黑曲霉具有分泌胞外纤维素酶及果胶酶的能力，而且菌体内含有大量的B族维生素、氨基酸和矿物质等营养物质及蛋白酶等多种酶系统。通过黑曲霉分泌的酶的水解作用，能将纤维素、果胶和蛋白质等这些大分子物质进行分解，转化成果糖和氨基酸等小分子可溶性物质，从而增强产品的营养功能，也能为后续的乳酸菌生长提供营养物质。

本方案的苹果风味饮料的制作方法，包括以下步骤：

步骤1)苹果皮渣预处理：将苹果皮渣先置于0.5～1％柠檬酸溶液中浸泡5～15min，清水洗净后再置于0.1～0.3％柠檬酸溶液中浸泡30～60min，沥水，得原料；

步骤2)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎至20目、加0.5～1倍苹果皮渣质量的水、调配和85～95℃灭菌15～20min，制得培养基；

步骤3)一阶段培养：所述培养基中接种培养基质量3～4％的黑曲霉，28～34℃发酵，100～160r/min振荡培养3～5d，制得发酵液；

步骤4)细胞破碎：将所述发酵液中加入表面活性剂甘脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯或大豆磷脂，磨浆，破碎细胞，制得溶液；

步骤5)均质：将所述溶液均质，加入质量分数0.1～0.3％的明胶，均质条件为40～60MPa下均质2～3次，得混合液；

步骤6)二阶段培养：在所述混合液中接种质量分数1～5％的益生菌，30～37℃发酵，静置培养24～48h，制得苹果风味饮料。

本方案制得的苹果风味饮料，苹果风味清淡，发酵彻底，营养丰富，测得益生菌活细胞数为10¹⁰CFU/mL数量级。

本申请所述黑曲霉为菌株CICC 2420；所述益生菌菌种为嗜酸乳杆菌CICC 20244。上述的两种菌株均购自中国典型培养物保藏中心的微生物模式菌株(http://cctcc.whu.edu.cn/)，并非发明人新递交的菌株。

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的加工方法，包括以下步骤：

步骤1)苹果皮渣预处理：将苹果皮渣先置于0.5％柠檬酸溶液中浸泡5min，清水洗净后再置于0.1％柠檬酸溶液中浸泡30min，沥水，得原料；

步骤2)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎至20目、加1倍苹果皮渣质量倍的水、调配和95℃灭菌20min，制得培养基；

步骤3)一阶段培养：所述培养基中接种培养基质量的4％的黑曲霉，34℃发酵，130r/min振荡培养3d，制得发酵液；

步骤4)细胞破碎：将所述发酵液中加入表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯，磨浆，进行黑曲霉细胞破碎，制得溶液；

步骤5)均质：将所述溶液加入质量分数0.1％的明胶，60MPa下均质3次，得混合液；

步骤6)二阶段培养：在所述混合液中接种质量分数5％的益生菌，37℃发酵，静置培养36h，制得苹果风味饮料。

制得的苹果风味饮料，苹果口味淡，口感绵密，测得益生菌活细胞数为3.2×10¹⁰CFU/mL。

实施例2

本实施例的加工方法，包括以下步骤：

步骤1)苹果皮渣预处理：将苹果皮渣先置于1％柠檬酸溶液中浸泡15min，清水洗净后再置于0.3％柠檬酸溶液中浸泡60min，沥水，得原料；

步骤2)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎至20目、加0.5倍苹果皮渣质量倍的水、调配和85℃灭菌15min，制得培养基；

步骤3)一阶段培养：所述培养基中接种培养基质量的3％的黑曲霉，28℃发酵，100r/min振荡培养5d，制得发酵液；

步骤4)细胞破碎：将所述发酵液中加入表面活性剂为甘脂肪酸酯，磨浆，进行黑曲霉细胞破碎，制得溶液；

步骤5)均质：将所述溶液加入质量分数0.3％的明胶，40MPa下均质2次，得混合液；

步骤6)二阶段培养：在所述混合液中接种质量分数1％的益生菌，30℃发酵，静置培养24h，制得苹果风味饮料。

制得的苹果风味饮料，苹果口味淡，口感绵密，测得益生菌活细胞数为2.1×10¹⁰CFU/mL。

实施例3

本实施例的加工方法，包括以下步骤：

步骤1)苹果皮渣预处理：将苹果皮渣先置于0.7％柠檬酸溶液中浸泡10min，清水洗净后再置于02％柠檬酸溶液中浸泡45min。后沥水，得原料；

步骤2)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎至20目、加0.7倍苹果皮渣质量倍的水、调配和90℃灭菌20min，制得培养基；

步骤3)一阶段培养：所述培养基中接种培养基质量的4％的黑曲霉，30℃发酵，160r/min振荡培养4d，制得发酵液；

步骤4)细胞破碎：将所述发酵液中加入表面活性剂为大豆磷脂，磨浆，进行黑曲霉细胞破碎，制得溶液；

步骤5)均质：将所述溶液加入质量分数0.2％的明胶，50MPa下均质3次，得混合液；

步骤6)二阶段培养：在所述混合液中接种质量分数3％的益生菌，33℃发酵，静置培养48h，制得苹果风味饮料。

制得的苹果风味饮料，苹果口味较淡，口感绵密，测得益生菌活细胞数为2.7×10¹⁰CFU/mL。

对比例1

本对比例的加工方法，包括以下步骤：

步骤1)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎至20目、加0.5倍苹果皮渣质量倍的水、调配和85℃灭菌15min，制得培养基；

步骤2)一阶段培养：所述培养基中接种培养基质量的3％的黑曲霉，28℃发酵，100r/min振荡培养5d，制得发酵液；

步骤3)细胞破碎：将所述发酵液中加入表面活性剂为甘脂肪酸酯，磨浆，进行黑曲霉细胞破碎，制得溶液；

步骤4)均质：将所述溶液加入质量分数0.3％的明胶，40MPa下均质2次，得混合液；

步骤5)二阶段培养：在所述混合液中接种质量分数1％的益生菌，30℃发酵，静置培养24h，制得苹果风味饮料。

制得的苹果风味饮料，苹果口味较重，口感粘粘，测得益生菌活细胞数为5.3×10⁸CFU/mL。

对比例2

步骤2)制作苹果皮渣培养基：将所述原料粉碎至60目、加1倍苹果皮渣质量倍的水、调配和95℃灭菌20min，制得培养基；

制得的苹果风味饮料，苹果口味厚重，口感僵化，测得益生菌活细胞数为1.9×10⁸CFU/mL。

对比例3

本实施例的加工方法，包括以下步骤：

步骤4)二阶段培养：在所述混合液中接种质量分数5％的益生菌，37℃发酵，静置培养36h，制得苹果风味饮料。

制得的苹果风味饮料，苹果口味浓，口感粗糙，测得益生菌活细胞数为8.0×10⁶CFU/mL。

由上述实施例和对比例所列数据可看出，在0.5～1％柠檬酸溶液中浸泡5～15min，清水洗净后再置于0.1～0.3％柠檬酸溶液中浸泡30～60min，粉碎条件为20目，加水的量为苹果皮渣质量的0.5～1倍，5～95℃灭菌条件15～20min，3～4％培养基质量的黑曲霉的接种量，28～34℃，100～160r/min振荡培养3～5d，磨浆，加入表面活性剂甘脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯或大豆磷脂，40～60MPa下均质2～3次，二阶段培养中质量分数1～5％益生菌的接种量，30～37℃静置培养24～48h的条件下，均实现了良好的结果，其中，实施例1为最佳实施例。

对比例1没有对苹果皮渣用柠檬酸浸泡进行预处理，苹果皮渣由于不可避免的附带一些苹果果肉，未处理的话，容易氧化褐变，成分改变因而影响后续发酵；对比例2将苹果皮渣粉碎的目数过细，由于苹果皮渣连带的果肉本身质感较软糯，目数过细导致配置的培养基堆积过于密实，影响培养基内部通气效果，进而影响黑曲霉菌丝向内的生长，因而发酵效果也不理想；对比例3没有将二阶段培养的黑曲霉破碎，黑曲霉和益生菌形成竞争关系，反而达不到理想的发酵结果。其中，对比例3的结果相比较最差。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，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、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤5)均质：将所述溶液均质，加入明胶，得混合液；

2.根据权利要求1所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述黑曲霉菌种为CICC 2420；所述益生菌菌种为嗜酸乳杆菌CICC 20244。

3.根据权利要求1所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中先置于0.5～1％柠檬酸溶液中浸泡5～15min，清水洗净后再置于0.1～0.3％柠檬酸溶液中浸泡30～60min。

4.根据权利要求1所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤2)中粉碎条件为20目；所述加水的量为苹果皮渣质量的0.5～1倍；所述灭菌条件为85～95℃，15～20min。

5.根据权利要求2所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤3)一阶段培养中黑曲霉的接种量为所述培养基质量的3～4％；培养条件为28～34℃，100～160r/min振荡培养，时间为3～5d。

6.根据权利要求1所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤4)细胞破碎的方法为磨浆。

7.根据权利要求6所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤4)中磨浆处理时加入表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤5)中均质条件为40～60MPa下均质2～3次。

9.根据权利要求1所述的一种苹果风味饮料的制作方法，其特征在于：所述步骤6)二阶段培养中益生菌的接种量为质量分数1～5％；培养条件为30～37℃；静置培养24～48h。

10.一种苹果风味饮料，其特征在于：采用权利要求1-9任意一项所述的一种苹果风味饮料的制作方法制得。