CN112754004A - 一种姜酵素及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种姜酵素及其制备方法与应用，其利用四阶段纯菌接种发酵工程技术，在老姜发酵基质中分阶段依次植入出芽酵母菌、膜纹醋酸杆菌、干酪乳酸杆菌及植物乳酸杆菌进行发酵，整个发酵过程所需的时间达9个月以上，通过完整全发酵工艺可以使姜中复杂的成分(如纤维素、蛋白质和糖)在微生物的作用下充分分解成简单物质(有机酸类、氨基酸类、醇类、核酸类、生物活性物质等)，且纯种深度发酵能使得老姜中的酵素活性、姜烯酚、有机酸及各种小分子营养素得到保留不被破坏。本发明得到的姜酵素可以制备成液态或者固态，并应用于饮料加工或者食品加工中。
Description
技术领域
本发明涉及酵素生产加工领域，具体涉及一种姜酵素及其制备方法与应用。
背景技术
轻工行业标准《酵素产品分类导则》将酵素定义为，以动物、植物、菌类等为原料，添加或不添加辅料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。其生物活性成分包含来自植物原料和微生物所提供的各种营养素和天然植物中的植物类功能性化学成分，以及发酵生成的一些生理活性物质，包括氨基酸、肽类、维生素、多糖、多酚类、黄酮类、醇类、酯类、酶类、矿物元素、有机酸和各种益生菌。
姜是常见的食材之一，其含有姜辣素、姜油、姜醇、多重纤维成分，具有排毒、促消化、抗氧化、抗衰老的作用。目前的研究以生姜原料来制备姜茶、发酵姜、腌渍姜的研究较多。发酵生姜中的微生物、矿物质、氨基酸有助于恢复和改善血液循环看，同时发酵生姜具有促进胃部消化、通鼻防过敏、减轻胃部压力等功效。但是目前选用的姜多为嫩姜或粉姜(统称生姜)，且对生姜的发酵多为简单发酵，追求短时间快速发酵，从而导致发酵深度不够，或者将生姜与多种香辛材料混合复合发酵，导致发酵不当，姜中的酵素活性成分、姜烯酚、有机酸及各种小分营养素被干扰或破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种姜酵素及其制备方法与应用。
本发明要解决的是现有技术中选用的姜多为嫩姜或粉姜(统称生姜)，且对生姜的发酵多为简单发酵，追求短时间快速发酵，从而导致发酵深度不够，或者将生姜与多种香辛材料混合复合发酵，导致发酵不当，姜中的酵素活性成分、姜烯酚、有机酸及各种小分营养素被干扰或破坏的技术问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种姜酵素的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将洗净的姜粉碎成泥后，加入赤砂糖混合均匀，得到姜发酵基质；
S2、向所述姜发酵基质加入已活化的出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)，发酵30-35天后，得一阶段发酵原料液；
S3、向所述一阶段发酵原料液中植入已活化的膜纹醋酸杆菌(Acetobacteraceti)，发酵55-60天后，得二阶段发酵原料液；
S4、向所述二阶段发酵原料液中植入已活化的干酪乳酸杆菌(Lactobacilluscasei)，控制pH值为4.3，发酵65-70天后，得三阶段发酵原料液；
S5、向所述三阶段发酵原料液中加入赤砂糖，混合均匀后植入已活化的植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)，深度发酵110-130天，得四阶段发酵原料液；
S6、将四阶段发酵原料液，过滤分析，检测合格后的滤液经包装即得成品。
进一步地，还包括步骤S7：在包装成成品前，将所述检测合格的滤液经低温干燥或者喷雾干燥制成粉末即得姜酵素粉。
进一步地，步骤S1中，加入的赤砂糖重量为姜泥重量的3％-8％。
进一步地，步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述二阶段发酵原料液重量的15％-25％。
进一步地，所述姜为台湾本地栽种且栽种时间为两年以上的老姜。
进一步地，所述已活化的出芽酵母菌、已活化的膜纹醋酸杆菌、已活化的干酪乳酸杆菌及已活化的植物乳酸杆菌中，活菌数大于107CFU/mL。
进一步地，所述已活化的出芽酵母菌、已活化的膜纹醋酸杆菌、已活化的干酪乳酸杆菌及已活化的植物乳酸杆菌中，活菌数为5×107-6×107CFU/mL。
进一步地，步骤S2中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为66±7％；步骤S3中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为68±7％；步骤S4中，发酵环境的温度为27±3℃，湿度为68±7％；步骤S5中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为67±7％。
本申请还提供了由上述制备方法制备得到的姜酵素。
本申请还提供了上述制备方法制备得到的姜酵素的应用，即应用于制备饮料或者食品。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明利用四阶段纯菌接种发酵工程技术，在老姜发酵基质中分阶段依次植入出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)、干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)及植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)进行发酵，整个发酵过程所需的时间达9个月以上，通过完整全发酵工艺可以使姜中复杂的成分(如纤维素、蛋白质和糖)在微生物的作用下充分分解成简单物质(有机酸类、氨基酸类、醇类、核酸类、生物活性物质等)，且纯种深度发酵能使得老姜中的酵素活性、姜烯酚、有机酸及各种小分子营养素得到保留不被干扰或破坏。本发明得到的姜酵素可以制备成液态或者固态，并应用于饮料加工或者食品加工中。
具体实施方式
现有技术中存在选用的姜多为嫩姜或粉姜(统称生姜)，且对生姜的发酵多为简单发酵，追求短时间快速发酵，从而导致发酵深度不够，或者将生姜与多种香辛材料混合复合发酵，导致发酵不当，姜中的酵素活性成分、姜烯酚、有机酸及各种小分营养素被干扰或破坏的技术问题。所以本发明提出新的方案，为更加清楚的表示，下面结合具体的实施例对本发明做详细的说明。需要说明的是，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书或者本领域通用技术或条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：
本实施例公开了一种姜酵素的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将洗净的姜粉碎成泥后，加入赤砂糖混合均匀，得到姜发酵基质；
本实施例采用的姜为台湾本土种植的，优良管理两年以上的老姜。这种老姜纤维多，姜辣素、姜油、姜醇含量丰富，更适合作为发酵基质。此处根据采收期不同将姜分为嫩姜、粉姜和老姜，其中，栽种4个月采收的为嫩姜(生姜)，嫩姜茎皮薄且嫩，肉质柔软，水分多，纤维少，辛辣味淡薄；嫩姜最常被拿来用盐腌制，制成腌姜，可以开胃，同时有暖胃温中的功效栽种时间4-6个月的为粉姜，此时姜变得更加成熟，茎更加粗壮，皮转为淡褐色且光滑鮮亮，肉质比较软，纤维不多，味道比嫩姜浓郁；嫩姜和粉姜统称为生姜；栽种到一年以上，姜已经完全成熟了，外皮粗厚，口感辛辣，纤维多，味道浓郁，此时采收的姜称为老姜，又称为姜母或姜种。
将所述栽种达两年以上的台湾本地老姜经超声波震荡清洗后，粉碎成泥状，然后加入占姜泥重量的5％的赤砂糖(无需加水)，本发明中所用的赤砂糖产自台湾糖业公司，型号为赤砂糖(二砂糖)，规格为25kg/袋；混合均匀，得到姜发酵基质；
S2、向所述姜发酵基质加入已活化的出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)，在温度为26℃，湿度为66％的环境内(此处温湿度的误差大约为10％，也即温度可以在26±3℃，湿度为66±7％)，发酵32天后，得一阶段发酵原料液；
具体的，所述出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)菌种购自台湾食品工业发展研究所/生物资源保存及研究中心，地点为台湾新竹市食品路331号，具体信息为出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)ATCC727TM；
所述出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)的活化方法为：选用前二代的菌株进行活化培养，将菌株接种到培养基中，培养温度控制在26-26.5℃，转速控制为120rpm，在无菌条件下培养72小时，得到活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)；
所述活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的出芽酵母菌(Saccharomycescerevisiae)加入到所述姜发酵基质中的量为：525公斤姜发酵基质中加入25-35公升。
S3、向所述一阶段发酵原料液中植入已活化的膜纹醋酸杆菌(Acetobacteraceti)，在温度为26℃，湿度为68％的环境内(此处温湿度的误差大约为10％，也即温度可以在26±3℃，湿度为68±7％)，发酵58天后，得二阶段发酵原料液；
前述的姜发酵基质经过32天的发酵，形成了利于膜纹醋酸杆菌(Acetobacteraceti)生长的的优良环境(一阶段发酵原料液)，此时在所述一阶段发酵原料液中植入已活化的膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)可以充分利用一阶段发酵原料液，衔接巧妙，节约成本；
具体的，所述膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)菌种购自台湾食品工业发展研究所/生物资源保存及研究中心，地点为台湾新竹市食品路331号，具体信息为膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)ATCC23747TM；
所述膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)的活化方法为：选用前二代的菌株进行活化培养，将菌株接种到培养基中，培养温度控制在26-26.5℃，转速控制为120rpm，在无菌条件下培养72小时，得到活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)；
所述活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的膜纹醋酸杆菌(Acetobacteraceti)加入到所述姜发酵基质中的量为：525公斤姜发酵基质中加入25-35公升。
S4、向所述二阶段发酵原料液中植入已活化的干酪乳酸杆菌(Lactobacilluscasei)，控制pH值为4.3，在温度为27℃，湿度为68％的环境内(此处温湿度的误差大约为10％，也即温度可以在27±3℃，湿度为68±7％)，发酵66天后，得三阶段发酵原料液；
前述的一阶段发酵原料液经过58天的发酵，形成了利于干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)生长的的优良环境(二阶段发酵原料液)，此时在所述二阶段发酵原料液中植入已活化的干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)可以充分利用二阶段发酵原料液，衔接巧妙，节约成本；
具体的，所述干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)菌种购自台湾食品工业发展研究所/生物资源保存及研究中心，地点为台湾新竹市食品路331号，具体信息为干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)ATCC393TM；
所述干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)的活化方法为：选用前二代的菌株进行活化培养，将菌株接种到培养基中，培养温度控制在26-26.5℃，转速控制为120rpm，在无菌条件下培养72小时，得到活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)；
所述活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的干酪乳酸杆菌(Lactobacilluscasei)加入到所述姜发酵基质中的量为：525公斤姜发酵基质中加入25-35公升。
S5、向所述三阶段发酵原料液中补入占所述三阶段发酵原料液重量20％的赤砂糖，混合均匀后植入已活化的植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)，在温度为26℃，湿度为67％的环境内深度发酵120天(此处温湿度的误差大约为10％，也即温度可以在26±3℃，湿度为67±7％)，得四阶段发酵原料液；
前述的二阶段发酵原料液经过66天的发酵，形成了利于植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)生长的的优良环境(三阶段发酵原料液)，此时在所述三阶段发酵原料液中植入已活化的植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)可以充分利用三阶段发酵原料液，衔接巧妙，节约成本；
具体的，所述植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)菌种购自台湾食品工业发展研究所/生物资源保存及研究中心，地点为台湾新竹市食品路331号，具体信息为植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)ATCC4008TM；
所述植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)的活化方法为：选用前二代的菌株进行活化培养，将菌株接种到培养基中，培养温度控制在26-26.5℃，转速控制为120rpm，在无菌条件下培养72小时，得到活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)；所述活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)加入到所述姜发酵基质中的量为：525公斤姜发酵基质中加入25-35公升。S6、将四阶段发酵原料液进行过滤分析，检测合格后包装即得成品。
对四阶段发酵原料液进行取样，过滤分析，检测分析项目包括72℃稳定度测试，大肠杆菌数检测，金黄葡萄球菌检测，农药检测，重金属检测，检测分析合格后，对滤液进行包装，得到成品姜酵素液。
本实施例还可以进一步包括步骤S7，
S7、将经检测合格的滤液低温干燥或者喷雾干燥制成粉末即得姜酵素粉。从而可以根据用户需要提供液态酵素和固态(粉末状)酵素；
本实施例制备的姜酵素可以用于制备饮料、食品等。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处在于，步骤S1中，加入的赤砂糖重量为姜泥重量的3％，步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述二阶段发酵原料液重量的25％。步骤S2中，发酵时间为30天，步骤S3中，发酵时间为60天，步骤S4中，发酵时间为65天，步骤S5中，发酵时间为130天。
实施例3：
本实施例与实施例1不同之处在于，步骤S1中，加入的赤砂糖重量为姜泥重量的8％，步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述二阶段发酵原料液重量的15％。步骤S2中，发酵时间为35天，步骤S3中，发酵时间为55天，步骤S4中，发酵时间为70天，步骤S5中，发酵时间为110天。
本发明利用四阶段纯菌接种发酵工程技术，在老姜发酵基质中分阶段依次植入出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)、干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)及植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)进行发酵，整个发酵过程所需的时间达9个月以上，通过完整全发酵工艺可以使姜中复杂的成分(如淀粉、纤维素、蛋白质和糖)在微生物的作用下充分分解成简单物质(有机酸类、氨基酸类、醇类、核酸类、生物活性物质等)，且纯种深度发酵能使得老姜中的酵素活性、姜烯酚、有机酸及各种小分子营养素得到保留不被干扰和破坏。
以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。
Claims (10)
1.一种姜酵素的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将洗净的姜粉碎成泥后，加入赤砂糖混合均匀，得到姜发酵基质；
S2、向所述姜发酵基质加入已活化的出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)，发酵30-35天后，得一阶段发酵原料液；
S3、向所述一阶段发酵原料液中植入已活化的膜纹醋酸杆菌(Acetobacter aceti)，发酵55-60天后，得二阶段发酵原料液；
S4、向所述二阶段发酵原料液中植入已活化的干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)，控制pH值为4.3，发酵65-70天后，得三阶段发酵原料液；
S5、向所述三阶段发酵原料液中加入赤砂糖，混合均匀后植入已活化的植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)，深度发酵110-130天，得四阶段发酵原料液；
S6、将四阶段发酵原料液，过滤分析，检测合格的滤液经包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：在包装成成品前，还包括步骤S7：将所述检测合格的滤液经低温干燥或者喷雾干燥制成粉末即得姜酵素粉。
3.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：步骤S1中，加入的赤砂糖重量为姜泥重量的3％-8％。
4.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述二阶段发酵原料液重量的15％-25％。
5.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：所述姜为台湾本地栽种且栽种时间为两年以上的老姜。
6.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：所述已活化的出芽酵母菌、已活化的膜纹醋酸杆菌、已活化的干酪乳酸杆菌及已活化的植物乳酸杆菌中，活菌数大于107CFU/mL。
7.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：所述已活化的出芽酵母菌、已活化的膜纹醋酸杆菌、已活化的干酪乳酸杆菌及已活化的植物乳酸杆菌中，活菌数为5×107-6×107CFU/mL。
8.根据权利要求1所述的姜酵素的制备方法，其特征在于：步骤S2中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为66±7％；步骤S3中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为68±7％；步骤S4中，发酵环境的温度为27±3℃，湿度为68±7％；步骤S5中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为67±7％。
9.一种由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的姜酵素。
10.一种由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的姜酵素在饮料或食品中的应用。
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