CN112868963A - 一种人参酵素的制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人参酵素的制备方法与应用，其利用四阶段式纯菌接种发酵工程技术，在人参发酵基质中分阶段依次植入出芽酵母菌、膜纹醋酸杆菌、嗜酸芽孢乳酸杆菌及植物乳酸杆菌进行发酵，整个过程长达2年，发酵过程中，前一阶段的发酵为后一阶段发酵的菌种提供生长环境，衔接巧妙，节约成本，发酵效果好，得到的人参酵素口味酸、甘、醇，品质稳定，营养成分和药理作用显著提升，且发酵后的人参，不凉不燥热，更适合大众食用。

Description

一种人参酵素的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及酵素生产加工领域，具体涉及一种人参酵素的制备方法与应用。
背景技术
人参又称人街，鬼盖，黄参，玉精，血参，土精，地精，金井玉阑，孩儿参，棒锤等，是我国传统的名贵中药材。人参性温，味甘、微苦，归心经、肺经、脾经、肾经，大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津安神，属补虚药下分类的补气药。人参主要含人参皂苷、α-人参烯等挥发油、人参酸等有机酸、人参黄酮苷等黄酮以及木脂素、甾醇、氨基酸、多糖、蛋白质等成分，现代药理研究表明，人参可以调节中枢神经系统的生理功能，提高机体免疫功能，强心、抗休克，保护和刺激骨髓的造血功能，增加肾上腺皮质激素分泌，调整血糖水平，显著抑制胆固醇的吸收，抗肿瘤，延缓衰老，加强机体的适应性，其提取物能明显促进大鼠器官核酸和蛋白质的合成。
人参发酵时，微生物在代谢过程中的某些酶或酶系把人参中含量较多的人参皂苷转化成含有特殊功能基团的稀有人参皂苷的生物化学反应，稀有人参皂苷相比原型人参皂苷，生理药理活性更为显著，药用价值也更高。具有很多的医用和药用功能，比如人参皂苷Rg3可以抑制炎症并消除热量、抗疲劳的作用；人参皂苷Re具有保护心肌缺血组织、抗心肌细胞凋亡、抗心律失常以及对心肌细胞的减毒作用等；人参皂苷Rg1具有显著的护肝作用和延缓细胞衰老作用。
现有技术中公开的人参发酵工艺主要有两种，第一种是利用单一菌种对人参或人参与其他蔬菜、水果、菌类、中药类的混合物进行发酵，第二种是利用多种菌种复配成多菌种混合液对人参或人参与其他蔬菜、水果、菌类、中药类的混合物进行发酵，第一种工艺单一菌种发酵效果不佳，第二种多菌种混合发酵在发酵之初即需要添加足够的营养物质供其生长，且各菌种之间容易相互干扰，成本高发酵效果不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种人参酵素的制备方法与应用，其通过四阶段纯种发酵制备人参酵素，可以克服现有技术的缺陷，得到的人参酵素口味酸、甘、醇，品质稳定，营养成分和药理作用显著提升，且发酵后的人参，不凉不燥热，更适合大众食用。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种人参酵素的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将干燥的人参杀菌处理后得到人参发酵基质；
S2、向所述人参发酵基质中加入已活化的出芽酵母菌(Saccharomycescerevisiae)、赤砂糖和水，发酵35-40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嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)，控制pH值为4.1，发酵58-62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)，发酵550-570天，得四阶段发酵原料液；
S6、将四阶段发酵原料液过滤检测分析，检测合格的滤液经包装即得成品。
进一步地，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人参酵素粉。
进一步地，还包括步骤S0、将人参原材料经超声波震荡清洗处理后进行干燥，所述步骤S0在步骤S1前进行。
进一步地，所述人参原材料为吉林地区种植6年以上的人参。
进一步地，步骤S1中，干燥的人参经-52℃的超低温进行杀菌处理。
进一步地，步骤S1中，赤砂糖和水的加入量分别是所述人参发酵基质质量的1％-2％和0.5％-1.5％。
进一步地，步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述三阶段发酵原料液重量的0.5％-1.5％。
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、已活化的嗜酸芽孢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，步骤S2中，发酵环境的温度为25±3℃，湿度为68±7％；步骤S3中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为72±7％；步骤S4中，发酵环境的温度为25±3℃，湿度为75±7％；步骤S5中，发酵环境的温度为24±3℃，湿度为67±7％。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的人参酵素在饮料或食品中的应用。
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，在人参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)、嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)及植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)进行发酵，整个过程长达2年，发酵过程中，前一阶段的发酵为后一阶段发酵的菌种提供生长环境，衔接巧妙，节约成本，发酵效果好，得到的人参酵素口味酸、甘、醇，品质稳定，营养成分和药理作用显著提升，且发酵后的人参，不凉不燥热，更适合大众食用。
具体实施方式
现有技术中存在单一菌种对人参进行发酵导致发酵效果不佳，利用多种菌种复配成多菌种混合液对人参发酵，在发酵之初即需要添加足够的营养物质供其生长，且各菌种之间容易相互干扰，成本高发酵效果不稳定的技术问题。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人参酵素的制备方法，其包括以下步骤：
S0、将人参原材料经超声波震荡清洗处理后进行干燥；
本发明中，所述人参原材料为吉林地区种植6年以上的人参。该人参原材料为水参，水参即刚采自人参种植地/田、尚未经过晒干过程的新鲜人参。
人参种植达6年时，营养成分和人参皂苷的含量趋于稳定，更适于食用。有研究表明四年生人参总皂苷含量在2.79％～7.22％之间，均值为4.96％；五年生人参总皂苷含量在3.10％～7.31％之间，均值为5.18％；六年生人参总皂苷含量在3.23％～7.46％，均值为5.41％。
将上述人参原材料经超声波清洗处理，在超声波作用下，人参的表面及缝隙中的泥垢迅速剥落，从而可以有效的清洁人参，特别是其表面凹凸不平处。洗净后的人参原材料经日晒三天处理进行干燥；
S1、将干燥的人参杀菌处理后得到人参发酵基质；
具体的，将经步骤S0日晒三天干燥后得到的人参在-52℃低温杀菌处理后放入密闭的容器中，得到人参发酵基质；
S2、向所述人参发酵基质中加入已活化的出芽酵母菌(Saccharomycescerevisiae)、赤砂糖和水，混合均匀，在温度为25±3℃，湿度为68±7％的密闭环境中发酵37天后，得一阶段发酵原料液；
具体的，赤砂糖和水的加入量分别是所述人参发酵基质质量的1.5％和1％，所述水为纯水，所述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；
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)加入到所述人参发酵基质中的量为：500公斤人参发酵基质中加入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±3℃，湿度为72±7％的密闭环境发酵58天后，得二阶段发酵原料液；
前述的人参发酵基质经过37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)加入到所述人参发酵基质中的量为：500公斤人参发酵基质中加入25-35公升。
S4、向所述二阶段发酵原料液中植入已活化的嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)，控制pH值为4.1，发酵60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，形成了利于嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)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嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)，控制pH值为4.1，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，所述嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)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，具体信息为嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)ATCC15538TM；
所述嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)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的已活化的嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)；
所述活菌数为5×107-6×107CFU/mL的已活化的嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)加入到所述人参发酵基质中的量为：500公斤人参发酵基质中加入25-35公升。
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)，发酵560天，得四阶段发酵原料液；
前述的二阶段发酵原料液经过560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)加入到所述人参发酵基质中的量为：500公斤人参发酵基质中加入25-35公升。
S6、将四阶段发酵原料液进行过滤检测分析，检测合格后包装即得成品。
对四阶段发酵原料液进行取样，过滤检测分析，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，重金属检测等检测分析合格后，对滤液进行包装，得到成品人参酵素液。
四阶段发酵原料液的检测结果见表1,由表1的结果可知，通过本发明的方法制备得到的人参酵素液符合食品安全国家标准。
表1四阶段发酵原料液检测分析结果
Figure BDA0002930248320000081
Figure BDA0002930248320000091
注：铅的检测限值参照GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量；大肠菌群、菌落总数限值参照食品安全国家标准《饮料》，沙门氏菌、金黄色葡萄糖球菌参照GB29921-2013《食品安全国家标准食品中致病菌限量》。
本实施例还可以进一步包括步骤S8，
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人参酵素粉。从而可以根据用户需要提供液态酵素和固态(粉末状)酵素；
本发明制备的人参酵素可以用于制备饮料、食品等。步骤S6得到的人生酵素液还可以作为发酵原液，应用于人参或其他食材的发酵中。此处的应用和老酒对新酒的概念相同，保留部分原本的熟成酵素原液，作为下次新酵素植菌时的基础发酵液。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：
步骤S2中，赤砂糖和水的加入量分别是所述人参发酵基质质量的1％和1.5％，步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述三阶段发酵原料液重量的0.5％。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：
步骤S2中，赤砂糖和水的加入量分别是所述人参发酵基质质量的2％和0.5％，步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述三阶段发酵原料液重量的1.5％。
现有的发酵多追求短期高效，以利于商业化，从而导致发酵深度不够，产物口味欠佳、品质不够稳定。
将本发明制得的人参发酵液与利用传统方式对人参原材料进行发酵制得的发酵液对比(传统发酵的发酵过程利用的是原材料原有的酵母菌、醋酸菌、其他杂菌以及空气中落菌，发酵时间6-12个月)，对比结果见表2。
表2不同方式制备人参酵素对比表
Figure BDA0002930248320000101
Figure BDA0002930248320000111
本发明通过四阶段式纯菌接种发酵工程与封闭控制干式发酵结合，在人参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)、嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)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2年，通过完整全发酵工艺使人参中复杂的成分(如人参皂苷、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、生物活性和药物价值显著升高的稀有人参皂苷等)，使得人参中的酵素活性、皂苷、多醣体、有机酸及各种小分子营养素得以保留不被破坏；发酵过程中，前一阶段的发酵为后一阶段发酵的菌种提供生长环境，衔接巧妙，节约成本，发酵效果好，得到的人参酵素口味酸、甘、醇，品质稳定，营养成分和药理作用显著提升，且发酵后的人参，不凉不燥热，更适合大众食用。
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)

1.一种人参酵素的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将干燥的人参杀菌处理后得到人参发酵基质；
S2、向所述人参发酵基质中加入已活化的出芽酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、赤砂糖和水，发酵35-40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嗜酸芽孢乳酸杆菌(Sporolactobacillus inulinus)，控制pH值为4.1，发酵58-62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)，发酵550-570天，得四阶段发酵原料液；
S6、将四阶段发酵原料液过滤检测分析，检测合格的滤液经包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，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人参酵素粉。
3.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，其特征在于：还包括步骤S0、将人参原材料经超声波震荡清洗处理后进行干燥，所述步骤S0在步骤S1前进行。
4.根据权利要求3所述的人参酵素的制备方法，其特征在于：所述人参原材料为吉林地区种植6年以上的人参。
5.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，其特征在于：步骤S1中，干燥的人参经-52℃的超低温进行杀菌处理。
6.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，其特征在于：步骤S1中，赤砂糖和水的加入量分别是所述人参发酵基质质量的1％-2％和0.5％-1.5％。
7.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，其特征在于：步骤S5中，加入的赤砂糖重量为所述三阶段发酵原料液重量的0.5％-1.5％。
8.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，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、已活化的嗜酸芽孢乳酸杆菌及已活化的植物乳酸杆菌中，活菌数大于107CFU/mL。
9.根据权利要求1所述的人参酵素的制备方法，其特征在于：步骤S2中，发酵环境的温度为25±3℃，湿度为68±7％；步骤S3中，发酵环境的温度为26±3℃，湿度为72±7％；步骤S4中，发酵环境的温度为25±3℃，湿度为75±7％；步骤S5中，发酵环境的温度为24±3℃，湿度为67±7％。
10.一种由权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的人参酵素在饮料或食品中的应用。
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