CN113519831A - 一种水果酵素及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水果酵素及其制备方法。本发明采用乌梅果肉，利用酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌、醋酸菌对乌梅进行协同发酵。酵母菌利用自身酶系统将乌梅中的糖水解成单糖，并加入乳酸菌与酵母菌协同发酵，能够对单糖有更加充分的利用，产生乳酸并分泌具有杀菌功能的乳酸菌素来抑制有害菌的生长，同时，乳酸菌本身所产生的酸性代谢产物，维持了酒精发酵环境的偏酸性。在醋酸发酵过程中添加了芽孢杆菌，芽孢杆菌发酵后产生更多酚类物质，增强发酵液抗氧化活性。同时也添加了乳酸菌，乳酸菌的对乌梅进一步发酵，为发酵微生物提供生长繁殖可利用的必需氨基酸和各种维生素，促进发酵微生物的生长与繁殖，也能提高发酵酶系对乌梅的发酵能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种水果酵素及其制备方法，属于生物发酵技术领域。
背景技术
酵素是一种通过微生物发酵动、植物或菌类而成的功能型发酵产品。我国标准《酵素产品分类导则》(QB/T 5324)界定的食用植物酵素是“以可用于食品加工的植物为主要原料，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可供人类食用的酵素产品”，因此市场上大量通过微生物发酵而形成的植物发酵产品均属于食用酵素范畴，这是从产业应用和产业实践角度出发进行的规定，有利于酵素产业的发展壮大。然而，这也为很多低质的酵素产品进入市场提供了可能。例如，以单一的乳酸菌、酵母菌、醋酸菌等进行简单的发酵，尽管在形式上合乎酵素的概念，或在口感和功能上也得到提升，但这些产品未能完全体现酵素产品的技术内涵。
近年来，对食物中黄酮多酚研究越来越多，是重要的功能物质。黄酮多酚广泛存在于各种植物及果实中，除具有强的自由基清除能力，还具有抗菌消炎，增强免疫力，改善心血管，保护肝脏，抗肿瘤，抗癌等作用。乌梅中也含有多酚黄酮类物质，这也是乌梅具有对抗氧化，抗菌消炎，保护肝脏，抗肿瘤等作用的重要原因之一。因此，黄酮多酚也可作为评价酵素功能性的一个重要指标。
目前对乌梅酵素产品的研究较少，专利申请号为CN107890094A的发明专利公开了“一种水果酵素粉”，但是该发明仅仅利用的是乌梅汁，可能会导致乌梅中一些影响功能成分损失，不能充分发挥乌梅的功能。该发明的发酵工艺简单，不足对原料充分发酵，导致产生的营养功能物质大大降低。专利申请号为CN109908305A的发明专利公开了“一种果蔬酵素及其加工工艺”，该发明公开了一种果蔬酵素及其加工工艺。但是该发明仅利用了乳酸菌剂，乌梅只是其配方中一个成分，其对产品功效的贡献度并不明确。目前还没有一种能够充分利用乌梅的酵素发酵方法。
传统的酵素产品根植于传统发酵，是多菌混合的生态发酵类型，因此其发酵形式和过程充分体现了环境功能微生物的作用，遵循了一种自然选择的原理，其中的多种生态微生物存在一个长期的竞争、更迭、演进的发酵过程，在过程中，植物性原料获得充分的、多轮次的转化与利用。而采用纯种发酵，无论是乳酸菌、酵母菌，单独作用都不能达到很好的效果。即便通过多菌复合发酵，也不是简单的采用开放的环境进行发酵，而是需要了解多菌协同的机制，了解原料的特性以及发酵转化的目标，在此基础上筛选特定的功能微生物，并需要研究复合发酵模式，通过发酵过程中对发酵形成的特征产物进行必要的检测与过程分析，确定多菌复合发酵工艺。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种水果酵素的发酵方法，显著提高了酵素中的有机酸含量和总黄酮多酚的含量。
本发明的第一个目的是提供一种水果酵素的发酵方法，包括如下步骤：
S1、原料预处理：将乌梅清洗，去核打浆得到果浆，经酶解后，得到酶解果浆备用；
S2、酒精发酵：在S1步骤得到的酶解果浆中加入酿酒酵母，在28-30℃条件下，发酵20-30h后补充0.5～2％葡萄糖，加入乳酸菌，间隔0.5-2天搅拌一次，密闭发酵5-7天；
S3、醋酸发酵：向S2步骤所得发酵液中接入乳酸菌和芽孢杆菌，升温至35-37℃后发酵2-4天，再接入醋酸菌，30-35℃条件下混合发酵4-6天得到发酵醋液，所述醋酸发酵全程搅拌转速为180-200r/min；
S4、将S3步骤得到的发酵醋液进行过滤、调配、杀菌和罐装，得到所述的水果酵素。
进一步地，S2步骤中，酿酒酵母为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)CICC1012，乳酸菌为发酵乳杆菌(Lactobacillus paracasei)LFE02，保藏编号为CGMCCNo.12934。
进一步地，S2步骤中，酿酒酵母的接种量为1010-1012个/kg；乳酸菌接种量均为1012-1014个/kg。
进一步地，S3步骤中，乳酸菌为发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)，保藏编号为CICC21829、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)AR-307，保藏编号为CGMCCNo.18388、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)P-2，保藏编号为CGMCC No.18389中的一种或几种；所述芽孢杆菌是贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)，保藏编号为CICC 24434；所述醋酸菌为巴斯德醋酸菌(Acetobacter pasteurianus)G3-2，保藏编号为CGMCC No.12930。
进一步地，S3步骤中，醋酸菌接种量为108-1010个/kg；所述乳酸菌接种量为1012-1015个/kg；所述芽孢杆菌接种量均为108-1010个/kg。
进一步地，S1步骤中，酶解是采用纤维素酶和果胶酶分别酶解果浆，酶解后将两种酶解果浆按照5-8:3-4比例进行混合，得到混合酶解果浆。
进一步地，所述的纤维素酶和果胶酶的添加量均为果浆质量的0.4-0.6％。
进一步地，酶解温度为45-50℃，酶解时间为2-2.5h。
进一步地，S4步骤中，过滤是采用硅藻土进行过滤处理，调配是采用添加蜂蜜进行调配，灭菌是采用140-160MPa高压瞬时灭菌进行均质杀菌处理。
本发明的第二个目的是提供所述的方法制备得到的水果酵素。
本发明的有益效果是：
本发明采用优质乌梅果肉，利用酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌、醋酸菌对乌梅进行协同发酵制得。酵母菌利用酵母自身的酶系统可以将乌梅中的糖水解成单糖，同时添加葡萄糖，利于酵母的生长，进一步地加入乳酸菌与酵母菌协同作用，共同发酵，能够对单糖有更加充分的利用，产生营养功能物质乳酸并分泌具有杀菌功能的乳酸菌素来抑制有害菌的生长，同时，乳酸菌本身所产生的酸性代谢产物，维持了酒精发酵环境的偏酸性。进一步地在醋酸发酵过程中添加了芽孢杆菌，芽孢杆菌发酵后可产生更多酚类物质，增强发酵液的抗氧化活性。同时也添加了乳酸菌，乳酸菌的对乌梅进一步地发酵，为发酵微生物提供生长繁殖可利用的必需氨基酸和各种维生素，促进发酵微生物的生长与繁殖，也能提高发酵酶系对乌梅的发酵能力。乳酸菌发酵产生的乳酸不仅使酵素具有抗菌抗炎的功能，而且也使得口感风味更佳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：高含多酚黄酮的高品质酵素的制备方法
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，将果浆分为两份，分别添加原料总质量0.5％的纤维素酶和果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到两种酶解果浆，两种酶解果浆按照质量比6：4混合后备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1010个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下，发酵24h后补充1％的葡萄糖，再加入1012个/kg的发酵乳杆菌CGMCCNo.12934，间隔1天搅拌一次，密闭环境下发酵6天；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入1012个/kg的植物乳杆菌CGMCCNo.18388和108个/kg的贝莱斯芽胞杆菌CICC 24434，升温至35℃后发酵2天，再接入108个/kg巴斯德醋酸菌CGMCC No.12930，32℃条件下混合发酵4天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种高含多酚黄酮的高品质酵素。
实施例2：高含多酚黄酮的高品质酵素的制备方法
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，将果浆分为两份，分别添加原料总质量0.5％的纤维素酶和果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到两种酶解果浆，两种酶解果浆按照质量比7：3混合后备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1012个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下，发酵24h后补充2％的葡萄糖，再加入1013个/kg的发酵乳杆菌CGMCCNo.12934，间隔1天搅拌一次，密闭环境下发酵6天；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入1014个/kg的植物乳杆菌CGMCCNo.18388和1010个/kg的贝莱斯芽胞杆菌CICC 24434，升温至35℃后发酵3天，再接入109个/kg巴斯德醋酸菌CGMCC No.12930，32℃条件下混合发酵5天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种高含多酚黄酮的高品质酵素。
对比例1：
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，将果浆分为两份，分别添加原料总质量0.5％的纤维素酶和果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到两种酶解果浆，两种酶解果浆按照质量比6：4混合后备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1010个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下密闭环境发酵6天，间隔1天搅拌一次；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入1012个/kg的植物乳杆菌CGMCCNo.18388和108个/kg的贝莱斯芽胞杆菌CICC 24434，升温至35℃后发酵2天，再接入108个/kg巴斯德醋酸菌CGMCC No.12930，32℃条件下混合发酵4天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种酵素。
对比例2：
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，将果浆分为两份，分别添加原料总质量0.5％的纤维素酶和果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到两种酶解果浆，两种酶解果浆按照质量比6：4混合后备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1010个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下，发酵24h后补充1％的葡萄糖，再加入1012个/kg的发酵乳杆菌CGMCCNo.12934，间隔1天搅拌一次，密闭环境下发酵6天；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入1012个/kg的植物乳杆菌CGMCCNo.18388，升温至35℃后发酵2天，再接入108个/kg巴斯德醋酸菌CGMCC No.12930，32℃条件下混合发酵4天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种酵素。
对比例3：
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，将果浆分为两份，分别添加原料总质量0.5％的纤维素酶和果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到两种酶解果浆，两种酶解果浆按照质量比6：4混合后备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1010个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下，发酵24h后补充1％的葡萄糖，再加入1012个/kg的发酵乳杆菌CGMCCNo.12934，间隔1天搅拌一次，密闭环境下发酵6天；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入108个/kg的贝莱斯芽胞杆菌CICC24434，升温至35℃后发酵2天，再接入108个/kg巴斯德醋酸菌CGMCC No.12930，32℃条件下混合发酵4天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种酵素。
对比例4：
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，添加原料总质量0.5％的纤维素酶和0.5％的果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到酶解果浆备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1010个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下，发酵24h后补充1％的葡萄糖，再加入1012个/kg的发酵乳杆菌CGMCCNo.12934，间隔1天搅拌一次，密闭环境下发酵6天；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入1012个/kg的植物乳杆菌CGMCCNo.18388和108个/kg的贝莱斯芽胞杆菌CICC 24434，升温至35℃后发酵2天，再接入108个/kg巴斯德醋酸菌CGMCC No.12930，32℃条件下混合发酵4天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种高含多酚黄酮的高品质酵素。
对照组：
(1)原料预处理：将乌梅进行清洗，去核打浆，将果浆分为两份，分别添加原料总质量0.5％的纤维素酶和果胶酶，酶解温度为45℃，酶解时间为2.5h后，得到两种酶解果浆，两种酶解果浆按照质量比6：4混合后备用；
(2)酒精发酵：在所述步骤(1)得到的果浆中加入1010个/kg的酿酒酵母CICC 1012，在30℃条件下密闭环境下发酵6天，间隔1天搅拌一次；
(3)醋酸发酵：向所述步骤(2)所得发酵液中接入108个/kg巴斯德醋酸菌CGMCCNo.12930，32℃条件下发酵4天得到发酵酵素，所述醋酸发酵全程搅拌转速为200r/min；
(4)过滤：将所述步骤(3)得到的发酵醋液中加入酵素液质量的0.3％硅藻土进行过滤处理，得到澄清酵素液；
(5)调配：向所述步骤(4)所得澄清酵素液中加入7％蜂蜜进行调配；
(6)高压均质灭菌：以160MPa高压瞬时对酵素进行均质杀菌处理；
(7)灌装：无菌灌装，最终制得一种酵素。
试验例：
为了测定酵素中有机酸及总黄酮的含量，将实验分为7组，分别为对照组、实验组1，实验组2，实验组3，实验组4，实验组5以及实验组6。其中实验组1，实验组2，实验组3、实验组4实验组5以及实验组6对应实施例1，实施例2，对比例1，对比例2，对比例3和对比例4所制备的酵素。
有机酸的测定方法：利用GB 5009.157-2016国家标准中的方法为基准，进行修改得到的检测酵素中有机酸的方法。利用该方法对照组和实验组中的各种有机酸含量进行测定，包括乙酸，乳酸，柠檬酸，草酸，苹果酸，琥珀酸，酒石酸，丙酮酸，α-酮戊二酸，延胡索酸。有机酸含量结果如表1所示。
表1酵素有机酸含量
采用邓肯多重比较检验评价显著性差异。列内不同字母的差异有统计学意义(p<0.05)，相同字母表示无显著差异(p>0.05)。
总黄酮的测定方法：按照国家标准GB/T 19777-2013中总黄酮的测定方法测定对照组和实验组中的总黄酮含量。
表2酵素总多酚黄酮含量
采用邓肯多重比较检验评价显著性差异。列内不同字母的差异有统计学意义(p<0.05)，相同字母表示无显著差异(p>0.05)。
表3酵素抗氧化能力
采用邓肯多重比较检验评价显著性差异。列内不同字母的差异有统计学意义(p<0.05)，相同字母表示无显著差异(p>0.05)。
从以上数据可知，使用本发明制备的高品质酵素中有机酸的种类，含量均高于对比例，其中乳酸的含量达到总有机酸含量的40％。实施例中功能性成分总黄酮的含量也有显著高于对比例，含量最高达6.2mg/mL。除此之外，实施例的抗氧化活性均好于对比例。所以，本发明利用多菌株协同发酵乌梅获得的高多酚黄酮高品质酵素口感酸爽，营养功能成分多，风味醇厚，是具有良好口感及营养保健功效的酵素制品。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种水果酵素的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料预处理：将乌梅清洗，去核打浆得到果浆，经酶解后，得到酶解果浆备用；
S2、酒精发酵：在S1步骤得到的酶解果浆中加入酿酒酵母，在28-30℃条件下，发酵20-30h后补充0.5～2％葡萄糖，加入乳酸菌，间隔0.5-2天搅拌一次，密闭发酵5-7天；
S3、醋酸发酵：向S2步骤所得发酵液中接入乳酸菌和芽孢杆菌，升温至35-37℃后发酵2-4天，再接入醋酸菌，30-35℃条件下混合发酵4-6天得到发酵醋液，所述醋酸发酵全程搅拌转速为180-200r/min；
S4、将S3步骤得到的发酵醋液进行过滤、调配、杀菌和罐装，得到所述的水果酵素。
2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，S2步骤中，酿酒酵母为酿酒酵母CICC1012，乳酸菌为保藏编号为CGMCC No.12934的发酵乳杆菌LFE02。
3.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，S2步骤中，酿酒酵母的接种量为1010-1012个/kg；乳酸菌接种量均为1012-1014个/kg。
4.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，S3步骤中，乳酸菌为保藏编号为CICC21829的发酵乳杆菌、保藏编号为CGMCCNo.18388的植物乳杆菌AR-307、保藏编号为CGMCC No.18389的植物乳杆菌P-2中的一种或几种；所述芽孢杆菌为保藏编号为CICC24434的贝莱斯芽胞杆菌；所述醋酸菌为保藏编号为CGMCC No.12930的巴斯德醋酸菌G3-2。
5.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，S3步骤中，醋酸菌接种量为108-1010个/kg；所述乳酸菌接种量为1012-1015个/kg；所述芽孢杆菌接种量均为108-1010个/kg。
6.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，S1步骤中，酶解是采用纤维素酶和果胶酶分别酶解果浆，酶解后将两种酶解果浆按照5-8:3-4比例进行混合，得到混合酶解果浆。
7.根据权利要求6所述的发酵方法，其特征在于，所述的纤维素酶和果胶酶的添加量均为果浆质量的0.4-0.6％。
8.根据权利要求6所述的发酵方法，其特征在于，酶解温度为45-50℃，酶解时间为2-2.5h。
9.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，S4步骤中，过滤是采用硅藻土进行过滤处理，调配是采用添加蜂蜜进行调配，灭菌是采用140-160MPa高压瞬时灭菌进行均质杀菌处理。
10.一种权利要求1～9任一项所述的发酵方法制备得到的水果酵素。
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