含单细胞化植物的食品的制造方法

专利名称：含单细胞化植物的食品的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造含有植物单细胞糊状物的高质量食品的方法。
农产品是从长期生长的作物中得到的产品，它们需要二或三个月以至一年的长时间的栽培方能收获和利用，由于它们是新鲜产品且新鲜期短，因此当过量生产时，由于变质或腐烂而偿失商业价值，并且常常被丢弃。在如罐头厂，果汁加工厂和酱菜厂这些大加工厂里，水果蔬菜被大量的收集和预处理，但此时水果蔬菜的皮，加工果肉，和废条片被大量地废弃。然而，还没有发现一种有效的利用方法来处理过量生产的农产品或加工后的废料。为了开发一种对过多的农产品，加工后的废料以及其它草本植物等等的有效利用方法，必需选择性地只回收植物的有用部分。
为回收这些有用部分，用磨碎机或其类似的机械以机械方式磨碎植物时，农产品的细胞壁会被破坏，或者其细胞内有用的组分丢失或发生改变。特别是其细胞内的味道组份，色素组份和营养成分，由于细胞的破坏，而损失或变质。
因此，采用常规的机械磨碎方法，不能有效地回收有用组分。
本发明的目的在于提供一种容易制造含单细胞化植物的方法，使用该方法能够减少上述传统方法中出现的问题，并且有选择地，有效地仅仅回收植物中有用的成份。采用本发明的方法，可有效地利用过量的农产品，加工后的废料，草本植物等等。因此，本发明方法包括在确定的pH下，诱导细胞分离酶(Cell separating enzyme)作用于植物的步骤，以分解植物细胞间质从而使植物组织变成单细胞糊状物，除去未分解物质获得单细胞糊状悬液(sigle cell gruel suspension)，以及向食品中加入所得的单细胞糊状悬液。
本发明方法包括向食品中加入经所述的悬液进一步脱水而制得的单细胞膏状物，或者其干燥制品，以代替单细胞糊状悬液。
本发明方法采用高底物特异性的细胞分离酶使植物组织转变成单细胞，这种酶只作用在植物的特异部位上，而不分解或损坏有形农产品的有用成分。所述的酶将在下面加以描述。
本发明方法中所采用的植物包括蔬菜、水果、海藻、草本植物或其类似物。所述的植物经水洗，灭菌或其它加工方法进行预处理。在确定的pH下，诱导细胞分离酶对植物发生作用，其优选的温和的操作条件pH值为4-5，温度为30℃-40℃。为了使所述的酶对植物发生作用，采用少量的稀释的酶溶液，同时在搅拌下使其进行反应。
经过酶的作用所得的植物单细胞悬液含有未分解的植物皮，纤维物质，核和种子，经过筛分，例如，采用20目大小的筛子去掉这些皮，纤维物质，核和种子可以将所得的单细胞糊状悬液加入到食品中去。
在本发明的方法中，也可以用经离心分离或其类似的方法使悬液脱水而得到的单细胞膏状物或者它的干燥后的制品来带替单细胞糊状悬液，含单细胞植物的食品可以经过向食品中加入这种单细胞膏或者它的干燥后的制品来制得。
本发明的其它目的和优点将在下述的说明中加以描述，其中的一部分将会明显地表达，或者经过实施本发明时得到了解。本发明的目的和优点通过其权利要求中所述的各种手段和结合被进一步的认识和解析。
本发明人通过采用生产过剩的蔬菜和水果，加工后的剩余物和草本植物做为有形的农产品以及免除细胞凝集的细胞分离酶，成功地制备了含有蔬菜，水果等等单细胞糊状悬液的食品例如，豆腐。该细胞分离酶特异性地分解原果胶(protopection)，半纤维素或其类似物，凝集植物细胞，保留其组织，并形成免除细胞凝集，且释出细胞，在本发明中，少量的细胞分离酶溶液作用在植物时温和条件，其pH为4-5，温度为30℃-40℃，从而使植物软组织转变成单细胞糊。然后经过20目筛子去除那些不被酶作用的长纤维物质，硬皮，核，种子等等，制备单细胞糊状悬液。
制做网滤式豆腐(silk-strained tofu)，填装式豆腐(fill up tofu)等等时，少量的(约5%)的悬液被加入到相对浓的豆浆中，其所得的混合物发生固化。经此，制重了含单细胞化的蔬菜或其类似物的豆腐。在制作日本非烘烤蛋糕(Japanese unbaked cake)的例子中，单细胞糊状悬液也被以适当的量加入到用小麦粉和米作成的面团中，用来代替水。揉制用小麦粉和米做成的面团做成含所述悬液的面团，再经常规的步骤来制成日本非烘烤蛋糕。另外，在1500G或更高的条件下，离心约10分钟分离单细胞糊状悬液，制备单细胞膏，将其适当的加入由tebo豆或其类似物组成的白豆酱，制成具有蔬菜或水果特征颜色的，同传统豆酱不同风味和颜色的含单细胞的揉制豆酱。在本发明中，可以各种方式开发出利用这种豆酱制成的如日本非烘烤蛋糕的制备食品的方法。
进一步地展开本发明的概念如下，蔬菜、水果和草本植物的软组织内的细胞壁之间的中间层，主要含果胶质，它也存在于细胞壁内，作为基质组分，并同纤维素，蛋白等等共同参与细胞壁的功能。在细胞壁间的中间层中，果胶质(原果胶)在细胞粘附方面起作用，从而使得植物组织具有适当的硬度、弹性，成形性以及其它的机械性质。
另一方面，植物组织含有无机盐，如Ca，Mg和K，它们被作为营养成分加以吸收，通常，Ca诱导中间层中存在的游离的果胶酸的COOH，或者果胶COOH基团分子内或分子间的反应，从而使全部组织密实和坚硬。以这种方式，果胶质构成了细胞凝集物质，但是这种不溶的果胶在结构上是复杂的复合物，天然糖似乎被包含在果胶质的侧链和主链中，据推测果胶质和半纤维素发生结合。因此用机械方法不可能将植物中的含主要组分的细胞浸软。细胞分离酶主要由某些endo-polygalacturonase和pectin-trans-e liminase组成。它不含纤维素酶，这种分离酶具有浸软植物细胞的作用，它容易浸软蔬菜水果的软组织，使其转变成单细胞，因此，它叫做细胞分离酶。据证实这些酶分离和浸软植物的软组织，使其变成单细胞。
本发明人从一株Rhijopus sp.霉菌中选择性地分离出具有相同作用的细胞分离酶，并研究了为使植物软组织转变成单细胞的浸软作用以及回收单细胞。将1公斤木屑，5升含30ml 1%HCL的自来水加入至6公斤的麦麸中搅拌混合。1小时100℃蒸汽灭菌后，该霉菌的孢子在34-35℃下扩散，并在30℃下培养48至50小时，其所需的相对温度(RH)为85%，然后干燥得麦麸(日本)曲。3份40℃热水加入1份的麦麸曲中，提取的滤液冷却至0℃。然后，向冷却的滤液中加入冷却至0℃的丙酮，经离心分离收集40%-60%的饱和沉淀部分，借此得到细胞分离酶。1公斤Onshu红桔加工生产线上产生的果肉加入2升含1%这种酶的水溶液，在pH为3.0-6.0，40℃下搅拌该混合物，得到糊状物。用20目筛子去掉纤维素后，计量单细胞制备的产率，在pH为4.0至5.0时，最大产率为56%至60%。适宜的作同温度介于30℃-40℃之间。测量制备各种蔬菜糊状物所需的全部时间(分钟)，其结果见表1。
表1芥末叶 萝卜叶 菠菜 甘蓝未成熟叶 73分 90分 180分 100分成熟叶 95分 110分 180分 120分过熟叶 100分 180分 180分 150分根据各种不同的蔬菜，未成熟的嫩叶的组织软，因此所需制备糊状物的全部时间就短，当叶子成熟或者过熟，其组织变得硬实，所需制备糊状物的时间就长些。制备糊状物的全部时间随着蔬菜的种类而变化。
各种蔬菜其单细胞糊状物的产率(%)和20目筛分剩余物(%)的关系见表2。
表2
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由于蔬菜过熟，则很难将其转变成单细胞。当在固定的时间内，制备这种过熟菜的糊状物时，糊状物的产率低，单细胞产率少，而剩余物增加。
中国柠檬皮被切成1cm的小方块，研究其pH值为3.0-6.0和单细胞产率(%)之间的关系被得出的如下结果，见表3。
表3pH 3.0 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0单细胞 32% 40% 48% 50% 48% 40%产率得到糊状物的适宜pH为5.0，在pH4.5-5.5之间没有显著差异。
如果采用硬的植物组织，如过熟的中国柠檬皮，通过预先加热和沸煮来软化组织以研究缩短糊状物的制备时间，其结果见表4。
表4沸煮 单细胞 单细胞中 单细胞中的时间(分) 产率(%) 的果胶(%) 辛酸0 46.2 3.98 有20 70.8 3.91 少量30 70.8 3.88 无60 80.1 3.86 无当做为细胞间质的原果胶，(protopection)，经过加热植物组织，使其变成果胶时，促进了酶的作用，增加单细胞生成率，提高单细胞产率。因此，单细胞中的果胶含量几乎没有差异。
下面，在pH为4.5，温度40℃下，以二倍量的1%的相同的酶溶液加入南瓜，胡萝卜、红薯和苹果中搅拌，以制备其糊状物。测量制备单细胞所需的时间(分钟)，其结果见表5。
表5南瓜 胡萝卜 红薯 苹果 柠檬皮30 51% 42% 56% 70% 58%45 62% 58% 62% 85% 66%60 70% 66% 70% 100% 74%90 90% 85% 85% - 86%120 95% 100% 100% - 95%(分钟)块茎蔬菜和水果的单细胞产率随其组织的硬度而不同。松软的苹果会在60分钟内全部转变成糊状物，而胡萝卜和红薯需120分钟才能全部变成糊状物，南瓜和柠檬的最外面皮则很难变成糊状物。因此，当制备糊状物时，需要去掉最外层的皮。这样，蔬菜水果的软植物组织，通过细胞分离酶的作用，会容易地几乎全部转变成糊状物，并变成单细胞。在这些单细胞中，取决于植物的种类，叶绿素含在叶绿粒中，胡萝卜素类和其它色素化合物存在于质体中。这些叶绿粒和质体(plastid)可被用来做为天然植物色素。此外，所述的糊状溶液含有所有的包含在蔬菜水果中的营养成分，细胞，细胞膜中的食物纤维，细胞壁和细胞间质，从而回收糊状物溶液或单细胞并将其加入食物中，即提供一种由蔬菜和水果制备食品的新方法。
本发明人开发出一种在细胞分离酶的存在下搅拌蔬菜和水果而得到的单细胞糊状物，并用该糊状物制得食品的工业方法。所述的酶用来生产植物组织的单细胞糊状物。在不装配新设备的情况下，为了促进酶反应，采用烘烤揉面机或者(行星齿轮式)糖果糕点混合机械进行有效的搅拌和热隔离，这种操作在40℃下进行高速搅拌，其pH值约4.3，同时防止细菌污染。为了制得单细胞糊状悬液，那些有形的蔬菜和水果要预先进行足够的清洗和反复的灭菌。用次氯酸钠消毒后，这些物质还要进一步在水中反复清洗，用食品破碎机切粹，在酶的作用下，制得成糊状物。制成糊状物之后，用20目的筛子去掉未分解的纤维和皮，从而制成单细胞糊状悬液。
下面将描述蔬菜的实施例。
8公斤洗净消毒后的胡萝卜，被破碎成3mm大小的食物碎块，向破碎的胡萝卜中加入2公斤消毒后的冷水。当该混合物的pH用20%的枸橼酸溶液调节到4.3时，根据胡萝卜的量向混合物中加入0.5%的细胞分离酶，用糖果糕点混合机加工所述的胡萝卜，同时，调节机套水温调至40℃，在高速搅拌下使之在1小时变成糊状物。随后，用20目的不锈钢筛网去除未分解的纤维物质，获得9.5公斤胡萝卜单细胞糊状悬液。在显微镜下观察这种悬液，发现它是一种由红色的胡萝卜单细胞，细胞间质无形物以及纤维组成的悬浮液。
同样，8公斤厚肉质深黄色的南瓜经食物切碎机破碎成1cm大小的块，将2公斤消毒后的冷水加入破碎后的南瓜。用20%枸橼酸将该混合物的pH值调至4.3，根据所述的南瓜的量将0.5%的细胞分离酶加入该混合物，用烘烤揉面机，40℃下，高速搅拌1小时，加工南瓜制得单细胞糊状物。随后，用20目的筛子去除未分解的深绿色的硬皮，得到9公斤深黄色的南瓜单细胞糊状悬液。
此外，8公斤用次氯酸钠消毒后的菠菜，用水洗净，用食物切碎机破碎，向破碎后的菠菜中加入5公斤消毒后的水。用20%枸橼酸将其混合物的pH调至4.3以后，用等于菠菜量的0.5%的细胞分离酶加入所述的混合物，然后，用糕点混合机，在40℃的温度下，高速搅拌1小时，加工处理所述的混合物，制得单细胞糊状物。随后，用20目的筛子去除未分解的纤维物，得9公斤单细胞糊状悬液。
此外，8公斤用次氯酸钠消毒后的菠菜，用水洗净，用食物切碎机破碎，向破碎后的菠菜中加入5公斤消毒后的水。用20%枸橼酸将其混合物的pH调至4.3以后，用等于菠菜量的0.5%的细胞分离酶加入所述的混合物，然后，用糕点混合机，在40℃的温度下，高速搅拌1小时，加工处理所述的混合物，制得单细胞糊状物。随后，用20目的筛子去除未分解的纤维物，得9公斤单细胞糊状悬液。
这些胡萝卜，南瓜和菠菜的单细胞悬液在1500G条件下离心分离10分钟，得到约580g带红桔色的胡萝卜单细胞膏状物，约650g黄桔色的南瓜单细胞膏状物，和约500g的深绿色的菠菜单细胞膏状物。将这些单细胞膏状物冷冻干燥或喷射干燥后可得到110g的单细胞干燥制品。
为了在食品制造中利用这些单细胞悬液，在制作丝滤豆腐过程中，本发明人将豆浆的浓度调至波美(Baume)13度，比一般制作这类豆腐中采用的豆浆浓度高1度，将预先调制好的所需的蔬菜单细胞悬液混入5%的豆浆中，再按常规的制做方法用凝固剂来凝固豆浆，从而经均匀地混入精制的蔬菜单细胞制得带有非常淡绿色的丝滤豆腐，以及且有非常淡黄色的，淡红色的丝滤豆腐。
做日本蛋糕合面时，将蔬菜单细胞糊状悬液加入到面团中，所用的蔬菜或水果颗粒同合面时所用的米粉或面粉颗粒大小相同，根据单细胞中原始含有的颜色，制成理想的带有特殊颜色或味道的面团，在混入单细胞干制品时，事先将其混入在面粉中。
在做蛋糕用的揉制豆酱中使用蔬菜或水果的单细胞膏时，将所述的单细胞膏按几个百分比加入无色生豆酱中，这种无色生豆酱用如tebo豆的白豆来制成。因此，按照蔬菜或水果单细胞膏的细胞中含有的天然色素组份，如叶绿粒和质体可以很容易地制成具有特色风味和颜色的揉制豆酱。
另外，当做精制面条，宽面条(Kishimen)或者具有三或五种颜色的中国面条的生面时，按面粉的重量，向面粉中加入约5%的单细胞悬液，揉制成面团(mentai)，用加入含有淡黄色，淡绿色和淡红色的特征性的天然色素的单细胞颗粒，制成了具有三种颜色的面条。或者在用单细胞干制品时，可以直接时其混入面粉内。当用不同颜色的蔬菜和水果的单细胞时，可以同样制做五种或多种颜色的面条。
在本发明方法中，不同于用水和溶剂从植物，昆虫或霉菌中用复杂的方法提取制成的常规的天然色素，本发明的色素以适当的条件从新鲜植物中提取出来，所用的叶绿粒和质体存在于单细胞中，且所述的单细胞被包裹在细胞膜和细胞壁的双结构内，因此，在氧化条件下，很难发生脱色。
用单细胞膏制做冰淇淋时，可制成具有理想颜色和风味的冰淇淋。
在做魔芋(Konnyaku)稀释调制面粉时，单细胞糊状悬液即同30-50%的精面粉混合，以做成带理想颜色的混合物，然后，用常规方法生产魔芋(Konnyaku)。虽然，由于在加工中使用很强的碱水，其颜色稍有变化，但仍能做成具有单细胞特征颜色的产品。用单细胞干制品时，可直接将其混入面粉内。
在蔬菜，水果、草本植物和其它植物中，许多细胞经中间层凝集构成植物体。在本发明方法中，采用需要量的细胞分离酶以分解凝集物质的主要成分果胶质(原果胶)，用糕点混合机或面包揉制机，在pH4-5，温度为30-40℃下，短时间搅拌加工处理清洗，消毒和切碎后的蔬菜、水果或草本植物的软的植物组织以制得单细胞。随后，用如20目的筛子筛去浸软的纤维，制成单细胞悬液，或者用离心分离脱水获得单细胞膏或者用冷冻干燥或喷射干燥将该膏状物制成干制品。这种悬液，提取物或干燥制品可以按需要在食品加工中加入，以制得具有特征风味和颜色的食品。通过加入含植物的主要成分，可以增加加工后的食品中的营养水平，或者，可用细胞内的植物特殊色素做为天然色素，另外，由于所述的植物细胞被细胞壁和细胞膜包裹，在氧化中，素色几乎不发生变化。在某些加工后的食品中，其本身的内在风味很重要，但是因为本发明使用了单细胞，虽然因细胞壁和细胞膜的原故，所加入的植物风味能稍稍的感觉到，但并不破坏加工食品本身的特点。
实施例18公斤厚肉，深黄色的南瓜被充分清洗，在含250ppm次氯酸钠溶液中浸泡20分消毒，用清水再次清洗，直至洗掉全部次氯酸钠。用食品切碎机将南瓜切成3mm大小的碎块，然后将所述的碎块放入消毒后的糕点混合机，加热消毒，再冷却至50℃。将2公斤水，40克的细胞分离酶加入所述的南瓜碎块中，高速搅拌该混合物1小时，在pH为4.3，温度在40℃的条件下，使之全部转变成单细胞糊状物。由于深绿色的硬的南瓜皮部分不能转变成糊，在制糊之后，用20目的筛子去掉这一部分，经此，得到9.58公斤的单细胞悬液。在用糖折射计测量为13°时(加入5倍的水)，向10升80℃的豆浆中混入50ml(5%)这种单细胞悬液。它等于42g的南瓜。同常规方法将溶于水的凝固剂加入混合物，混合后，得到的混合物倒入模子中固化，借此可得到丝滤豆腐。制得的豆腐呈均匀的淡黄色，得到密实的甜味豆腐。因为南瓜的味道被保留在细胞中，固化的豆腐几乎没有南瓜味道，因此制成了密实的，具有颜色和甜味的风味豆腐而且又不破坏其原有的豆浆味。
实施例2取深红色或深桔红色的胡萝卜，按实例1的步骤洗清，消毒，再清洗，然后用食物切碎机切碎。将8公斤切碎的胡萝卜放入糕点混合机，加热消毒，再冷却至50℃。在加入2公斤的热水之后，用10%枸橼酸将其pH值调至4.3，加入80g的细胞分离酶，高速搅拌该混合物1.5小时，同时保持其温度在40℃以使之全部转变成单细胞糊状物。采用20目的筛子筛除纤维，以1500G的条件离心分离将其脱水，得单细胞膏制品。其产量为5.6公斤。在制豆酱时，用等于5%重的超细面粉或米粉作为豆酱痂，将所述的单细胞膏加入面粉中，并加入水或热水，揉制该混合物，制得含在胡萝卜细胞内的带有浅红色或浅桔红色的酱团。再用常规方法以酱团包裹揉制豆酱来制成豆酱，用蒸汽采制作蒸制豆酱。得到的豆酱风味独特，并具有浅红色的光亮平滑的酱痂。在使用单细胞干燥制品时，可以混入相当于膏状物五分之一的量。
实施例3取带厚叶子的，深绿色菠菜，按实施例1中的步骤将其洗净、消毒、再完全洗净，用食物切碎机切碎。将8公斤切碎的菠菜放入糕点混合机，加热消毒，然后将8公斤50℃的热水加入到切碎的菠菜中。用20%的枸橼酸将混合物的pH调至4.3，向混合物中加入40克细胞分离酶，在40℃下，高速搅拌所得混合物1小时，使之完全转变成单细胞糊状物。随后，用20目的筛子筛除纤维，得12公斤单细胞糊状悬液。将1公斤用水洗净的白米加入电饭煲中，加入100ml单细胞悬液用常规方法加水，蒸制米饭。得到的熟米饭具有浅绿色。在做精制面条时，将3.5升，波美为12度(Baume，12 degree)的盐，以及500ml单细胞悬液加入到10公斤的有劲的面粉(Strong wheat flour)中，用合面机合面，制做精制面条的面团。由这种面团制成的精制面条具有光亮的浅绿色。这种精制面条中不同于经提取制备的天然叶绿素，由于是直接用含在细胞膜内的质体，故很少因氧化而脱色，颜色稳定性高，具有良好的质量和风味。
根据本发明的方法，得到了包括植物有用物质的含细胞的食物，制成富含营养成分的食品。此外，当使用含天然色素的植物时，用植物单细胞内的天然色素能使食品着色，制成不同颜色的食品。另外，因为天然色素和有用成分被细胞和细胞壁包裹，很少会因氧化作用而使之脱色或变质，同时不破坏加工后食品本身原有的风味。
采用本发明方法，可以有效地利用过量的农产品和加工后剩余物，选择有用的组分，有效地加以回收，因此，本发明的方法在工业上具有很好的使用价值。
另外，本领域的技术人员很容易地理解本发明的其它优点及改进。因此，本发明的广泛领域不仅仅限制在其特别详述和实施例内，所以，在不超出由所述权利要求和它们的等同物限定的一般发明构思之外，可以对其进行各种改进。
权利要求
1.一种含单细胞化植物的食品的制造方法，包括在确定的pH值下，诱导细胞分离酶对植物产生作用的步骤，分解植物细胞间质，使植物组织转变成单细胞糊状物，去除未分解的物质得到单细胞糊状悬液，将所得到的单细胞糊状悬液加入食品中。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于将所述的悬液进一步脱水制得的单细胞膏状物，或者它的干燥制品加入到食品中，以代替加入单细胞糊状悬液。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的植物是从蔬菜、水果、海藻和草本植物中选出的至少一种植物。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于其pH值为4-5。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于其温度为30℃至40℃。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的细胞分离酶主要含有endo-polygalacturonase，pectin-trans-eliminase，不含有纤维素酶。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于在搅拌中，应用少量的细胞分离酶的稀释液，以诱导细胞分离酶发生作用。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于用筛分来去除所述的未分解物质。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的食品是由豆腐、蛋糕、面条、米饭、魔芋(konnyaku)和冰淇淋中选出的。
全文摘要
制造含植物单细胞食品的方法，它包括在确定的pH值下，诱导细胞分离酶对植物产生作用的步骤，以分解植物细胞间质，从而使植物组织变成单细胞糊，去除未分解的物质制得单细胞糊状悬液，将所得的单细胞糊状悬液加入食品中。
文档编号A23L1/30GK1053883SQ91100639
公开日1991年8月21日 申请日期1991年2月6日 优先权日1990年2月6日
发明者高桥慧 申请人:前进股份有限公司