专利名称：以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用农业副产物生产可食用彩色细菌纤维素的方法，特别是涉及 一种以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法。
背景技术：
作为一种新兴的纳米生物材料，细菌纤维素日益受到各界的广泛关注。细菌纤维 素(也称微生物纤维素)即是由生物法制备的一种纳米纤维，它是由宽约lOnm，厚约3-8nm 的纳米纤维组成的三维网络结构，其化学组成和分子结构上与天然植物纤维素相同，但没 有与植物纤维素伴生的木质素、果胶和半纤维素等，具有可达95%的高结晶度，聚合度高达 2000-8000，有很强的持水能力，有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性，在医 疗、食品、造纸、声音振动膜等领域有着广阔的应用前景。我国在细菌纤维素这方面的研究 开发尚处于起步阶段。在世界人口增长与耕地有限的矛盾日益突出、世界石油资源将在今 后若干年内被开采耗尽的情况下，作为一种用途十分广泛的生物材料，细菌纤维素蕴藏着 无限商机和美好发展前景。预计在不久的将来，细菌纤维素在中国将会发展成一个大产业。长期以来，合成细菌纤维素所需的碳源、氮源一般是葡萄糖、果糖、蛋白胨、酵母粉 等物质，成本较高，因而限制了它的生产和应用。要想实现细菌纤维素的产业化、规模化应 用，首先就要降低成本。在过去的几十年中，细菌纤维素的生产和研究得到了较大的发展， 在马来西亚、菲律宾、文莱、日本等国家，利用椰子加工的副产物椰子水为原料，在木醋杆菌 的作用下，生产细菌纤维素。海南省是我国椰子的主要产地，其年产量约2亿t，不到世界总 产量的2%，且大部分椰子被直接食用或被加工成饮料，用其生产细菌纤维素，难以满足国 内日益增长的消费需求。国内目前有采用蛋白胨、牛肉膏、玉米浆等生产细菌纤维素的，但 产品的外观及内在质量均较差，根本无法用于商品生产。因此，迫切需要开发新型碳源生产 细菌纤维素，以期为我国细菌纤维素的生产新途径提供依据。同时我国细菌纤维素目前主要用于果冻、罐头、饮料等食品加工领域。细菌纤维 素作为一种细菌多糖和膳食纤维，对人体也具有许多独特的功能，如增强消化功能，预防便 秘，有吸附与清除食物中有毒物质的作用，同时还可优化消化系统内的环境，起到抗衰老作 用。所以，目前对其在食品中的应用性研究也越来越多[3]。同时，市面上我们所吃到的细菌 纤维素不仅是白色，还存在许多颜色多种的细菌纤维素，那些颜色多是以人工色素添加制 成的，色牢度低，且人工色素对人体健康之危害是让人有疑虑的。因此，我们想利用废弃果 汁或果渣等具天然色素的原料作为培养细菌纤维素的素材，再接入菌种进行恒温培养，以 期创造色彩缤纷的椰果，且天然的染剂取代人工色素所制得的椰果，在食用时能更健康及 安心。水果汁的主要成分是水分，除此之外还含有大量的糖类、蛋白质以及各种微量元 素和氨基酸，这些都是合成细菌纤维素必不可少的物质。市场上不同季节的水果供应丰富， 价格低廉，有时甚至大批量的坏掉，若能利用其合成细菌纤维素，将会产生巨大的经济效益。且每年都有大批质量不佳或者由于某些元素而废弃的水果需要处理，而这些原料正是 生产细菌纤维素的好原料，不加以利用就成为生活垃圾，腐烂后气味难闻，以致造成严重环 境污染，已成为环保一大难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、产量高、工艺简单的以废弃果汁或果渣为原料 生产可食用彩色细菌纤维素的方法，本发明采用丰富的农产品资源橙、葡萄、猕猴桃、苹 果、梨、菠萝、西瓜、草莓、红提、桑葚果汁及果渣等，将其加工成为细菌纤维素主要的生产培 养基，与国外采用合成培养基的方法相比，具有成本低，产量高的优势。且利用各种果汁中 所含有的天然色素，可开发多种具有不同颜色、色牢度高、口感和营养价值丰富的可食用彩 色细菌纤维素产品。可以将大量废弃的果汁利用起来，对于环保具有重要意义，同时对于促 进各种水果等种植业的发展，提高农产品的附加值，增加农民收入有显著意义。因此，该制 备方法不仅具有十分可观的经济前景，也必将产生十分显著的社会效益。本发明的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，包括如下 实施步骤(1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃果皮上的泥沙和杂质，用打浆机打浆 去皮，果浆用布包裹榨取果汁；或者将洗净后的果实倒入压榨机内榨汁，再经刮板过滤器滤 去果皮、果籽及部分粗纤维；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的果皮、果 籽、部分纤维、碎果肉块和杂质，得到无固体颗粒的汁液；使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH 调整到3. 5-5. 5，对汁液进行灭菌处理，然后低温储存备用；(2)果渣培养液的制备将果皮与果汁制备过程中的残留物糖化处理得到糖化处 理液，使用磷酸二氢钠缓冲液将糖化处理液PH调整到3. 5-5. 5，对糖化处理液进行灭菌处 理，然后低温储存备用；(3)细菌纤维素的制备选取一定量稀释2-10倍后的上述所制备果汁培养液、果 渣培养液或其混合物作为培养基；或向该培养基中加入占该培养基质量5-15wt%浓度为 30-50衬％的糖水、0. 2-2衬％的氮源或0. I-Iwt %的无机盐中的一种或一种以上，并再次 灭菌作为新培养基；以占该培养基质量0. l_2wt%的接种量接种木醋杆菌或酵母菌或乳酸 菌，在25-33°C进行恒温培养，5-14天内进行细菌纤维素的生产；(4)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于10_30衬％糖水中煮沸，并 趁热将其浸泡于糖水中12-24小时，即得到可食用彩色细菌纤维素。本发明制备工艺与国外采用合成培养基的方法相比，具有成本低，产量高的优势， 且所得彩色细菌纤维素色牢度高，食用安全健康，具有不同颜色、口感和营养价值，为细菌 纤维素产业化提供了新途径。作为优选的技术方案 如上所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，其中， 所述的果汁包括橙汁、葡萄汁、猕猴桃汁、苹果汁、梨汁、菠萝汁、西瓜汁、草莓汁、红提汁和 桑葚汁。如上所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，其中， 所述的果渣包括橙渣、葡萄渣、猕猴桃渣、苹果渣、梨渣、菠萝渣、西瓜渣、草莓渣、红提渣和桑葚渣。如上所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，其中，所述的低温储存的温度为_5°C -20°C。如上所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，其中， 所述的氮源是硫酸铵、蛋白胨、酵母膏、大豆蛋白胨、牛肉膏中的一种或一种以上。如上所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，其中， 所述的无机盐是柠檬酸钠、磷酸二氢钠、硫酸镁中的一种或一种以上。本发明的有益效果是本发明的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，具有成本 低，易产业化的特点。采用我国丰富的农产品资源废弃果汁及果渣等，将其加工成为细菌纤 维素主要的生产培养基，与国外采用合成培养基的方法相比，具有成本低，产量高的优势， 且所得彩色细菌纤维素色牢度高、食用安全健康，具有不同颜色、口感和营养价值，为细菌 纤维素产业化提供了新途径。同时本专利的实施可以将农产品加工中废弃的大量果汁利用 起来，改变了以往废弃水果污染环境的状况，开发具有低成本、低污染、高附加值的可食用 彩色细菌纤维素产品，可以带来巨大的经济和社会效益。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。实施例1 (1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃橙子的果皮上的泥沙和杂质，用打浆 机打浆去皮，果浆用布包裹榨取果汁；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的 果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到4. 5，对汁 液进行灭菌处理，然后_5°C储存备用。(2)细菌纤维素的制备选取稀释2倍后的上述所制备橙汁培养液作为培养基；以 0. 接种量接种木醋杆菌，在30°C进行恒温培养，7天内进行细菌纤维素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于10wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中24小时，得到可食用橘色橙味细菌纤维素膜。实施例2 (1)果汁培养液的制备将洗净后的废弃苹果果实倒入压榨机内榨汁，再经刮板 过滤器滤去果皮、果籽及部分粗纤维；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的 果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质，得到无固体颗粒的汁液；使用磷酸二氢钠缓冲液将 汁液PH调整到3. 5，对汁液进行灭菌处理，然后_20°C储存备用；(2)细菌纤维素的制备选取稀释5倍后的上述所制备苹果汁培养液，向该培养液 中加入2wt%的酵母膏和0. 的柠檬酸钠，并再次灭菌作为培养基；以0. 5wt%接种量 接种乳酸菌，在32°C进行恒温培养，14天内进行细菌纤维素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于15wt%糖水中煮沸，并趁热将其浸泡于糖水中24小时，得到可食用浅黄色苹果味细菌纤维素膜。实施例3 (1)果渣培养液的制备将废弃橙子果皮与果汁制备过程中的残留物糖化处理得到糖化处理液，使用磷酸二氢钠缓冲液将糖化处理液PH调整到3. 7，对糖化处理液进行灭 菌处理，然后-10°C储存备用；(2)细菌纤维素的制备选取稀释8倍后的上述所制备橙渣培养液，向该培养液中 加入5wt%浓度为30衬％的糖水、0. 6wt%的硫酸铵，并再次灭菌作为培养基；以0. 8衬％接 种量接种木醋杆菌，在30°C进行恒温培养，12天内进行细菌纤维素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于10wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中20小时，得到可食用橘色橙味细菌纤维素膜。实施例4 (1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃葡萄的果皮上的泥沙和杂质，用打浆 机打浆去皮，果浆用布包裹榨取果汁；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的 果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到5. 5，对汁 液进行灭菌处理，然后_15°C储存备用。(2)细菌纤维素的制备选取稀释4倍后的上述所制备葡萄汁培养液，向该培养液 中加入10wt%浓度为35衬％的糖水、0. 6wt%的蛋白胨、0. 5wt%的柠檬酸钠，并再次灭菌 作为培养基；以1.2wt%接种量接种木醋杆菌，在25°C进行恒温培养，9天内进行细菌纤维
素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于18wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中18小时，得到可食用紫色葡萄味细菌纤维素膜。实施例5 (1)果汁培养液的制备将洗净后的废弃猕猴桃果实倒入压榨机内榨汁，再经刮 板过滤器滤去果皮、果籽及部分粗纤维；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余 的果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质，得到无固体颗粒的汁液；使用磷酸二氢钠缓冲液 将汁液PH调整到4. 0，对汁液进行灭菌处理，然后_5°C储存备用；(2)细菌纤维素的制备选取稀释10倍后的上述所制备猕猴桃汁培养液作为培养 基；以2衬％接种量接种酵母菌，在30°C进行恒温培养，6天内进行细菌纤维素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于10wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中12小时，得到可食用绿色猕猴桃味细菌纤维素膜。实施例6 (1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃梨的果皮上的泥沙和杂质，用打浆机 打浆去皮，果浆用布包裹榨取果汁；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的果 皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到4. 2，对汁液 进行灭菌处理，然后_5°C储存备用。(2)果渣培养液的制备将废弃梨果皮与梨汁制备过程中的残留物糖化处理得到 糖化处理液，使用磷酸二氢钠缓冲液将糖化处理液PH调整到4. 2，对糖化处理液进行灭菌 处理，然后_5°C储存备用；(3)细菌纤维素的制备选取稀释5倍后的上述所制备梨汁培养液和稀释2倍后梨渣培养液混合物作为培养基；以1. 6衬％接种量接种乳酸菌，在27°C进行恒温培养，5天 内进行细菌纤维素的生产。(4)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于16wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中20小时，得到可食用乳白色梨味细菌纤维素膜。 实施例7 (1)果汁培养液的制备将洗净后的废弃菠萝果实倒入压榨机内榨汁，再经刮板 过滤器滤去果皮、果籽及部分粗纤维；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的 果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质，得到无固体颗粒的汁液；使用磷酸二氢钠缓冲液将 汁液PH调整到5. 5，对汁液进行灭菌处理，然后_8°C储存备用。(2)细菌纤维素的制备选取稀释10倍后的上述所制备菠萝汁培养液作为培养 基；以0. 9wt%接种量接种木醋杆菌，在29°C进行恒温培养，10天内进行细菌纤维素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于18wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中19小时，得到可食用黄色菠萝味细菌纤维素膜。实施例8:(1)果汁培养液的制备将洗净后的废弃西瓜果实倒入压榨机内榨汁，再经刮板 过滤器滤去果皮、果籽及部分粗纤维；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的 果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到4. 1，对汁 液进行灭菌处理，然后_5°C储存备用。(2)细菌纤维素的制备选取稀释7倍后的上述所制备西瓜汁培养液，向该培养液 中加入15wt%浓度为26衬％的糖水、0. 2衬％的大豆蛋白胨、1衬％的硫酸镁，并再次灭菌 作为培养基；以0. 3衬％接种量接种酵母菌，在30°C进行恒温培养，7天内进行细菌纤维素 的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于16wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中15小时，得到可食用浅红色西瓜味细菌纤维素膜。实施例9 (1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃草莓上的泥沙和杂质，用打浆机打浆， 果浆用布包裹榨取果汁；粗滤后的橙汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的果籽、部分纤 维、碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到3. 5，对汁液进行灭菌处理， 然后-12°C储存备用。(2)果渣培养液的制备将废弃草莓果汁制备过程中的残留物糖化处理得到糖化 处理液，使用磷酸二氢钠缓冲液将糖化处理液PH调整到3. 5，对糖化处理液进行灭菌处理， 然后_12°C储存备用；(3)细菌纤维素的制备选取稀释2倍后的上述所制备草莓汁培养液和稀释2 倍后草莓渣培养液混合物作为培养基；向该培养基中加入12wt%浓度为30衬％的糖水、 0. 2wt%的蛋白胨、0. 8衬％的柠檬酸钠，并再次灭菌作为新培养基；以1.8wt%接种量接种 乳酸菌，在30°C进行恒温培养，14天内进行细菌纤维素的生产。(4)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于30wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中12小时，得到可食用鲜红色草莓味细菌纤维素膜。
实施例10 (1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃红提的果皮上的泥沙和杂质，用打浆 机打浆去皮，果浆用布包裹榨取果汁；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的 果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到3. 8，对汁 液进行灭菌处理，然后_14°C储存备用。
(2)细菌纤维素的制备选取稀释2倍后的上述所制备红提汁培养液作为培养基； 以0. 6wt%接种量接种木醋杆菌，在30°C进行恒温培养，12天内进行细菌纤维素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于25wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中17小时，得到可食用紫红色红提味细菌纤维素膜。实施例11 (1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃桑葚的泥沙和杂质，用打浆机打浆，果 浆用布包裹榨取果汁；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的果籽、部分纤维、 碎果肉块和杂质。使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液PH调整到5. 0，对汁液进行灭菌处理，然 后-5 °C储存备用。(2)细菌纤维素的制备选取稀释4倍后的上述所制备桑葚汁培养液，向该培养液 中加入16wt%浓度为糖水、0. 6wt%的牛肉膏、0. 5wt%的磷酸二氢钠，并再次灭 菌作为培养基；以接种量接种木醋杆菌，在33°C进行恒温培养，14天内进行细菌纤维
素的生产。(3)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于27wt%糖水中煮沸，并趁 热将其浸泡于糖水中22小时，得到可食用暗红色桑葚味细菌纤维素膜。
权利要求
以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，其特征是包括如下实施步骤(1)果汁培养液的制备用流动水洗净废弃果皮上的泥沙和杂质，用打浆机打浆去皮，果浆用布包裹榨取果汁；或者将洗净后的果实倒入压榨机内榨汁，再经刮板过滤器滤去果皮、果籽及部分粗纤维；粗滤后的果汁经离心过滤机过滤、分离，除去残余的果皮、果籽、部分纤维、碎果肉块和杂质，得到无固体颗粒的汁液；使用磷酸二氢钠缓冲液将汁液pH调整到3.5-5.5，对汁液进行灭菌处理，然后低温储存备用；(2)果渣培养液的制备将果皮与果汁制备过程中的残留物糖化处理得到糖化处理液，使用磷酸二氢钠缓冲液将糖化处理液pH调整到3.5-5.5，对糖化处理液进行灭菌处理，然后低温储存备用；(3)细菌纤维素的制备选取一定量稀释2-10倍后的上述所制备果汁培养液、果渣培养液或其混合物作为培养基；以0.1-2wt％的接种量接种木醋杆菌或酵母菌或乳酸菌，在25-33℃进行恒温培养，5-14天内进行细菌纤维素的生产；(4)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于浓度为10-30wt％的糖水中煮沸，并趁热将其浸泡于糖水中12-24小时，即得到可食用彩色细菌纤维素。
2.如权利要求1所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法， 其特征在于，所述的果汁包括橙汁、葡萄汁、猕猴桃汁、苹果汁、梨汁、菠萝汁、西瓜汁、草莓 汁、红提汁和桑葚汁。
3.如权利要求1所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法， 其特征在于，所述的果渣包括橙渣、葡萄渣、猕猴桃渣、苹果渣、梨渣、菠萝渣、西瓜渣、草莓 渣、红提渣和桑葚渣。
4.如权利要求1所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法， 其特征在于，所述的低温储存的温度为_5°C -20°C。
5.如权利要求1所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法， 其特征在于，所述的培养基中加入占该培养基质量5-15wt%浓度为30-50衬％的糖水和/ 或占该培养基质量0. 2-2wt %的氮源和/或占该培养基质量0. I-Iwt %的无机盐，并再次灭 菌作为新培养基。
6.如权利要求5所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法， 其特征在于，所述的氮源是硫酸铵、蛋白胨、酵母膏、大豆蛋白胨、牛肉膏中的一种或一种以 上。
7.如权利要求5所述的以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法， 其特征在于，所述的无机盐是柠檬酸钠、磷酸二氢钠、硫酸镁中的一种或一种以上。
全文摘要
本发明涉及以废弃果汁或果渣为原料生产可食用彩色细菌纤维素的方法，包括以下步骤(1)果汁培养液的制备，(2)果渣培养液的制备，(3)细菌纤维素的制备，(4)所得细菌纤维素进行漂水去酸处理，然后将其置于10-30wt％糖水中煮沸，并趁热将其浸泡于糖水中12-24小时，即得到可食用彩色细菌纤维素。本发明与国外采用合成培养基的方法相比，具有成本低，产量高的优势；且可开发多种具有不同颜色、色牢度高、口感和营养价值丰富的可食用彩色细菌纤维素产品。
文档编号C12R1/225GK101805765SQ20101013791
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者张泽锐, 王华平, 胡伟立, 陈仕艳, 黄锦荣 申请人:东华大学;上海荣港工贸发展有限公司