本发明属于食品加工技术领域；具体涉及一种黑荸荠及其制备方法。
背景技术：
荸荠，俗称马蹄，又名地栗，乌茶，是一种药食同源食材，肉质细嫩，汁多味甜，清脆爽口，有“地下雪梨”之美誉，北方视为“江南人参”。荸荠含有水分、碳水化合物、蛋白质、脂肪、粗纤维、矿物质等多种营养物质。中医认为：荸荠性寒味甘，具有清热化痰、生津开胃、明目清音、消食醒酒等保健功效。主要分布于湖北、广东、广西、山东等地区，是我国南部地区重要的蔬菜种植品种，资源丰富。
荸荠营养丰富，新鲜球茎中含蛋白质，碳水化合物，脂肪，粗纤维，灰分，磷，钙，铁，以及少量的胡萝卜素和维生素c。荸荠中含的磷是根茎类蔬菜中较高的，能促进人体生长发育和维持生理功能的需要，对牙齿骨骼的发育有很大好处，同时可促进体内的糖、脂肪、蛋白质三大物质的代谢，调节酸碱平衡，因此荸荠适于儿童食用。荸荠富含多酚类、黄酮类、甾醇类、多糖类等功能活性因子，使其具有抗氧化、抗菌、免疫调节与抗肿瘤等多种保健功能。
荸荠是一种时令佳品，一般以食用鲜品为主，但因含水量较高，贮藏非常困难，限制了产品的货架期，严重影响了荸荠种植业的良性发展。所以对于荸荠进行产品的精深加工就显得尤为重要。但是目前，现有荸荠的加工产品主要为荸荠腌制菜、荸荠罐头、荸荠饮料、荸荠糖渍果脯等初级加工产品为主，产品的附加值低，经济效益差，加工企业缺乏积极性。同时由于初级产品加工所添加的食品添加剂较多，且富含高糖、高盐、防腐剂等化学成分，长期食用，不利于人体的健康。同时一般的初级加工技术对荸荠的保健功效成分常常会产生破坏作用，因此产品推广困难、市场占有率低，农民增收困难，已严重影响荸荠产业链的后续发展，因此开发具有多种保健功能的新型荸荠精深加工产品及创新技术已迫在眉睫。
随着科技的进步和人民生活水平的提高，人民对膳食营养给予了更多的关注，更加倾向于绿色天然、无污染、零添加剂，且具有保健功效的食品。黑荸荠正是符合这种理念和需求的产品。通过采用变温发酵技术熟化而成，不添加任何的食品添加剂，在保留原有营养成分的同时，多酚类物质明显增加，同时新增功能成分类黑精，大大提升了产品的抗氧化，抗肿瘤，抗菌等保健功效。解决了新鲜荸荠贮藏困难，难于保存，初加工产品加工方式单一且产品附加值低、保健功能差等问题。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种黑荸荠及其制备方法。本发明通过以下技术方案实现：
一种黑荸荠，每100g黑荸荠的营养成分含量为：能量445～455kj，蛋白质2.0～2.4g，脂肪0.3～0.4g，碳水化合物21.3～24.7g，还原糖以葡萄糖计11.5～13.3g，总糖以蔗糖计10.3～12.7g，总多酚11.65～13.76mg，类黑精722～750mg。
本发明所述的黑荸荠，每100g黑荸荠的矿物质含量为：钠12～17mg，铁15.4～17.7mg，钙8～10mg，磷25～27mg。
本发明所述的黑荸荠，每100g黑荸荠的其他含量为：水分70.6～74.1g，灰分1.6～2g。
本发明所述的黑荸荠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、原料选择：挑选无病虫害损伤的新鲜荸荠作为原料；
步骤2、原料清洗：用清水清洗步骤1选好的荸荠，清洗干净后沥干荸荠表面的水分备用；
步骤3、装袋密封：将步骤2备用的荸荠放入耐高温的食品级塑料袋中，密封好后，置于密闭发酵容器中，准备进行发酵熟成；
步骤4、发酵熟成：设定发酵温度进行变温发酵过程，变温发酵过程设定分为15个阶段，每个阶段具体温度参数如下：
一阶段：温度由20～25℃缓慢升高到63～65℃，升温速度0.1～1℃/min，温控时间5h；
二阶段：温度由63～65℃缓慢升高到103～107℃，升温速度0.1～1℃/min，温控时间5h；
三阶段：温度由103～107℃缓慢降低到80～85℃，降温速度0.3～0.5℃/min，温控时间1h；
四阶段：温度保持在80～85℃恒定，温控时间12h；
五阶段：温度由80～85℃缓慢降低到76～79℃，降温速度0.05～0.1℃/min，温控时间1h；
六阶段：温度保持在76～79℃恒定，温控时间24h；
七阶段：温度由76～79℃缓慢降低到73～76℃，降温速度0.03～0.07℃/min，温控时间1h；
八阶段：温度保持在73～76℃恒定，温控时间72h；
九阶段：温度由73～76℃缓慢降低到68～72℃，降温速度0.05～0.1℃/min，温控时间1h；
十阶段：温度保持在68～72℃恒定，温控时间48h；
十一阶段：温度由68～72℃缓慢降低到63～66℃，降温速度0.05～0.1℃/min，温控时间1h；
十二阶段：温度保持在63～66℃恒定，温控时间48h；
十三阶段：温度由63～66℃缓慢降低到60～63℃，降温速度0.02～0.05℃/min，温控时间1h；
十四阶段：温度保持在60～63℃恒定，温控时间72h；
十五阶段：温度由60～63℃缓慢降低到38～42℃，降温速度0.05～0.15℃/min，温控时间4h；
步骤5、低温干燥：将步骤4发酵熟成好的黑荸荠从密封发酵容器中取出，打开密封塑料包装，将黑荸荠倒在食品级不锈钢盘中，放入鼓风干燥箱内加热干燥，除去产品表面水分，干燥温度设定为38～42℃，干燥时间设定为48h；
步骤6、低温后熟：将步骤5干燥好的黑荸荠转入0～10℃冷库，低温后熟1～15d后，抽真空包装得到黑荸荠成品。
本发明黑荸荠生产新工艺，采用精准变温过程和长期稳定恒温发酵方法，减少了能量的损失，对发酵的关键温度点及其时间进行合理调控，促进黑荸荠中风味物质的形成，积累了更多的次级代谢产物。本发明步骤
本发明第二阶段：温度由63～65℃缓慢升高到103～107℃，升温速度0.1～1℃/min，温控时间5h；目的是引发美拉德反应及热杀菌作用，防止在后续反应过程中腐败菌大量繁殖，影响产品品质。
本发明第四阶段：温度保持在83℃恒定，温控时间12h，目的是持续进行美拉德链式反应，合理控制反应温度和时间，控制美拉德反应相应副产物等有害成分的生成。
本发明第六阶段：温度保持在78℃恒定，温控时间24h，目的是生成荸荠抗氧化总多酚的大量生成。
本发明第八阶段：温度保持在75℃恒定，温控时间72h，目的是生成赋予荸荠特殊甜味的还原糖的生成。
本发明第十阶段：温度保持在70℃恒定，温控时间48h，目的是生成具有清除自由基和抑菌保鲜作用的荸荠多糖的生成。
本发明第十二阶段：温度保持在65℃恒定，温控时间48h，目的是生成荸荠特有的酸味和风味物质的形成，达到熟成荸荠酸甜适宜的口感。
本发明第十四阶段：温度保持在63℃恒定，温控时间72h，目的是黑荸荠中功能活性因子类黑精的大量生成。
本发明第十五阶段：温度最后稳定在40℃，温控时间4h，目的是黑荸荠中多种功能活性成分及风味物质大量富集，增强产品综合保健功效。
本发明黑荸荠产品加工过程中不添加任何的食品添加剂，产品酸甜可口，色泽怡人，保证了黑荸荠的食用安全性及适宜的口感和外观。
本发明黑荸荠与荸荠相比还原糖和多酚的含量明显上升，同时新增功能活性成分类黑精，大大增加了荸荠产品的保健功效，是一种具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌等多种功效的保健食品，能够具有抵抗衰老、预防疾病、提高人体免疫力的食品的需要。
每100g新鲜生荸荠的成分测定如下：含有能量275kj，蛋白质1.3g，脂肪0.3g，碳水化合物14.2g，钠9mg，水分83.0g，灰分1.2g，还原糖以葡萄糖计6.8g，总糖以蔗糖计6.6g，磷21mg，铁11.5mg，钙含量在检测线以下，总多酚1.95mg。与生荸荠相比，黑荸荠的蛋白质、脂肪、钠、铁、磷、灰分含量略有升高，变化不显著，但是还原糖的含量增加了一倍，使黑荸荠口感更甜，特别是总多酚提高了6倍，更重要的是增加了722～750mg/100g的类黑精保健功效因子。
本发明荸荠在发酵过程中发生的美拉德反应通过变温程序控制反应，有效地控制了美拉德反应副产物有害物质丙烯酰胺的生成，并且产生棕褐色的类黑精，赋予了黑荸荠适合色泽和风味，并且产生了更多的营养物质。
本发明黑荸荠新增成分类黑精具有抗氧化、抗高血压、抗菌性、抑制金属蛋白酶、防龋齿性、抗炎性等多种健康功效。
本发明黑荸荠制备方法，拓展了荸荠加工的技术手段，开发了一种新型具有保健功效的食品，极大的提高了荸荠的产品附加值。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种黑荸荠，每100g黑荸荠的营养成分含量为：能量452kj，蛋白质2.2g，脂肪0.4g，碳水化合物23.5g，还原糖以葡萄糖计12.3g，总糖以蔗糖计11.7g，总多酚12.76mg，类黑精740mg。
本实施方式所述的黑荸荠，每100g黑荸荠的矿物质含量为：钠15mg，铁16.7mg，钙9mg，磷27mg。
本实施方式所述的黑荸荠，每100g黑荸荠的其他含量为：水分72.1g，灰分1.8g。
利用本实施方式的黑荸荠，通过考察动物体内血液指标，进行黑荸荠对spf级km小鼠的抗氧化作用进行测试。实验方式为选取30只体重在18g-22g的km小鼠,实验按照小鼠体重随机分为三组，组别1为空白对照组，组别2为生荸荠粗提液测试组，组别3为黑荸荠粗提液测试组，每组小鼠个数为10只，雌雄各半。各组小鼠在实验环境下喂养30天。黑荸荠粗提液的制备方法是将1kg黑荸荠，切成0.3～1.0mm左右的小块，加入5l的蒸馏水中开大火煮开后，转入小火熬制4小时，过滤，制得黑荸荠提取液4.9l，之后用旋转蒸发仪浓缩黑荸荠制得黑荸荠浓缩液0.5l，用高压蒸汽法消毒杀菌后，备用。生荸荠粗提液按照同样方法制备。组别1每天进行生理盐水灌胃，组别2测试组每天进行生荸荠粗提液灌胃，组别3测试组每天进行黑荸荠粗提液灌胃。每组每次灌胃量为0.2ml/只。末次灌胃后眼球取血24小时内完成血清中总抗氧化能力(t-aoc)测定。实验结果如表1所示：从表1能够看出黑荸荠粗提液能够显著提高小鼠血清中t-aoc的活力，生荸荠粗提液测试组提高小鼠血清中t-aoc的活力较差，与对照组差异不显著。发酵熟成的黑荸荠提取液大大提高了抗氧化功效。
表1荸荠粗提液对小鼠血清中t-aoc的影响
注：**p<0.01,极显著
具体实施方式二：
根据具体实施方式一所述的黑荸荠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、原料选择：挑选无病虫害损伤的新鲜荸荠作为原料；
步骤2、原料清洗：用清水清洗步骤1选好的荸荠，清洗干净后沥干荸荠表面的水分备用；
步骤3、装袋密封：将步骤2备用的荸荠放入耐高温的食品级塑料袋中，密封好后，置于密闭发酵容器中，准备进行发酵熟成；
步骤4、发酵熟成：设定发酵温度进行变温发酵过程，变温发酵过程设定分为15个阶段，每个阶段具体温度参数如下：
一阶段：温度由25℃缓慢升高到64℃，升温速度0.13℃/min，温控时间5h；
二阶段：温度由64℃缓慢升高到105℃，升温速度0.14℃/min，温控时间5h；
三阶段：温度由105℃缓慢降低到83℃，降温速度0.37℃/min，温控时间1h；
四阶段：温度保持在83℃恒定，温控时间12h；
五阶段：温度由83℃缓慢降低到78℃，降温速度0.08℃/min，温控时间1h；
六阶段：温度保持在78℃恒定，温控时间24h；
七阶段：温度由78℃缓慢降低到75℃，降温速度0.05℃/min，温控时间1h；
八阶段：温度保持在75℃恒定，温控时间72h；
九阶段：温度由75℃缓慢降低到70℃，降温速度0.08℃/min，温控时间1h；
十阶段：温度保持在70℃恒定，温控时间48h；
十一阶段：温度由70℃缓慢降低到65℃，降温速度0.08℃/min，温控时间1h；
十二阶段：温度保持在65℃恒定，温控时间48h；
十三阶段：温度由65℃缓慢降低到63℃，降温速度0.03℃/min，温控时间1h；
十四阶段：温度保持在63℃恒定，温控时间72h；
十五阶段：温度由63℃缓慢降低到40℃，降温速度0.1℃/min，温控时间4h。
步骤5、低温干燥：将步骤4发酵熟成好的黑荸荠从密封发酵容器中取出，打开密封塑料包装，将黑荸荠倒在食品级不锈钢盘中，放入鼓风干燥箱内加热干燥，除去产品表面水分，干燥温度设定为40℃，干燥时间设定为48h；
步骤6、低温后熟：将步骤5干燥好的黑荸荠转入5℃冷库，低温后熟5d后，抽真空包装得到黑荸荠成品。
具体实施方式三：
一种黑荸荠，每100g黑荸荠的营养成分含量为：能量455kj，蛋白质2.4g，脂肪0.4g，碳水化合物24.7g，还原糖以葡萄糖计13.3g，总糖以蔗糖计12.7g，总多酚13.76mg，类黑精750mg。
本实施方式所述的黑荸荠，每100g黑荸荠的矿物质含量为：钠17mg，铁17.7mg，钙10mg，磷27mg。
本实施方式所述的黑荸荠，每100g黑荸荠的其他含量为：水分74.1g，灰分2g。
利用本实施方式的黑荸荠，通过考察动物体内血液指标，进行黑荸荠对spf级km小鼠的抗氧化作用进行测试。实验方式为选取30只体重在18g-22g的km小鼠，实验按照小鼠体重随机分为三组，组别1为空白对照组，组别2为生荸荠粗提液测试组，组别3为黑荸荠粗提液测试组，每组小鼠个数为10只，雌雄各半。各组小鼠在实验环境下喂养30天。黑荸荠粗提液的制备方法是将1kg黑荸荠，切成0.3～1.0mm左右的小块，加入5l的蒸馏水中开大火煮开后，转入小火熬制4小时，过滤，制得黑荸荠提取液4.9l，之后用旋转蒸发仪浓缩黑荸荠制得黑荸荠浓缩液0.5l，用高压蒸汽法消毒杀菌后，备用。生荸荠粗提液按照同样方法制备。组别1每天进行生理盐水灌胃，组别2测试组每天进行生荸荠粗提液灌胃，组别3测试组每天进行黑荸荠粗提液灌胃。每组每次灌胃量为0.2ml/只。末次灌胃后眼球取血24小时内完成血清中过氧化脂质降解产物丙二醛(mda)含量测定。实验结果如表2所示：从表2能够看出黑荸荠粗提液能够显著降低小鼠血清中丙二醛(mda)含量，生荸荠粗提液测试组降低小鼠血清中丙二醛(mda)的活力较差，与对照组差异不显著。发酵熟成的黑荸荠提取液大大提高了抗氧化功效。
表2荸荠粗提液对小鼠血清中丙二醛(mda)的影响
注：**p<0.01,极显著
具体实施方式四：
根据具体实施方式三所述的黑荸荠的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、原料选择：挑选无病虫害损伤的新鲜荸荠作为原料；
步骤2、原料清洗：用清水清洗步骤1选好的荸荠，清洗干净后沥干荸荠表面的水分备用；
步骤3、装袋密封：将步骤2备用的荸荠放入耐高温的食品级塑料袋中，密封好后，置于密闭发酵容器中，准备进行发酵熟成；
步骤4、发酵熟成：设定发酵温度进行变温发酵过程，变温发酵过程设定分为15个阶段，每个阶段具体温度参数如下：
一阶段：温度由25℃缓慢升高到65℃，升温速度0.13℃/min，温控时间5h；
二阶段：温度由65℃缓慢升高到107℃，升温速度0.14℃/min，温控时间5h；
三阶段：温度由107℃缓慢降低到85℃，降温速度0.37℃/min，温控时间1h；
四阶段：温度保持在85℃恒定，温控时间12h；
五阶段：温度由85℃缓慢降低到79℃，降温速度0.1℃/min，温控时间1h；
六阶段：温度保持在79℃恒定，温控时间24h；
七阶段：温度由79℃缓慢降低到76℃，降温速度0.05℃/min，温控时间1h；
八阶段：温度保持在76℃恒定，温控时间72h；
九阶段：温度由76℃缓慢降低到72℃，降温速度0.05～0.1℃/min，温控时间1h；
十阶段：温度保持在72℃恒定，温控时间48h；
十一阶段：温度由72℃缓慢降低到66℃，降温速度0.1℃/min，温控时间1h；
十二阶段：温度保持在66℃恒定，温控时间48h；
十三阶段：温度由66℃缓慢降低到63℃，降温速度0.05℃/min，温控时间1h；
十四阶段：温度保持在63℃恒定，温控时间72h；
十五阶段：温度由63℃缓慢降低到42℃，降温速度0.09℃/min，温控时间4h；
步骤5、低温干燥：将步骤4发酵熟成好的黑荸荠从密封发酵容器中取出，打开密封塑料包装，将黑荸荠倒在食品级不锈钢盘中，放入鼓风干燥箱内加热干燥，除去产品表面水分，干燥温度设定为42℃，干燥时间设定为48h；
步骤6、低温后熟：将步骤5干燥好的黑荸荠转入10℃冷库，低温后熟15d后，抽真空包装得到黑荸荠成品。