专利名称：一种发酵法提取紫甘薯红色素的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提取紫甘薯红色素的生产工艺，属于天然的食品色素提取技术领域。具体地讲，本发明涉及一种以紫甘薯为原料，制得高纯度的紫甘薯红色素粉末产品。
背景技术：
随着对人工合成色素危害性的深入研究，天然色素的提取与应用技术得到重视。虽然天然色素受加工条件限制，价格较贵，但因其天然无毒，具有营养与保健价值，消费者乐意接受，天然色素前景看好。
紫甘薯(Ipomoes batatas)，又称紫心甘薯、紫肉甘薯，为番薯属植物。紫甘薯块根中紫甘薯红色素含量最高者达99.3mg·100g-1FW，是红甘蓝和红萝卜中花青素含量的2～3倍。紫甘薯在我国多数地区能种植，是一个重要的、来源广泛的天然食用色素源。研究表明，紫甘薯红色素属花色苷类色素，主要存在于紫甘薯细胞的液泡中，其主要组分为矢车菊色素和芍药色素。该类色素具有抗氧化、抗突变、保护肝脏、预防心血管疾病等功效，是集营养、保健于一体的功能性色素。实验证明，紫甘薯红色素在饮料中的稳定性超过市售的食用色素。
目前，紫甘薯红色素的生产工艺主要有柠檬酸酸化水萃取法和酸化乙醇萃取法。上述两种溶剂法提取工艺简单，但色素提取率低、需多次浸提、成品纯度低，色价低、溶解性差；用柠檬酸萃取法得到的色素溶液中还含有大量多糖、甘薯粘性蛋白等，成品有薯味。本发明针对溶剂浸提法存在的问题，提出了一种利用酵母发酵紫甘薯淀粉提取紫甘薯红色素的生产方法，在酵母菌发酵产生酒精的同时，得到高纯度的紫甘薯红色素，经冷冻干燥后得到稳定性好、纯度高的紫甘薯红色素粉末。
发明内容
技术问题本发明的目的在于现有技术中针对溶剂浸提法存在的问题，采用经济、安全、有效的方法提取紫甘薯红色素，为特色甘薯的综合利用开辟新的途径。
本发明的方法详细步骤如下(1)紫甘薯糖化液制备
A.新鲜紫甘薯糖化液制备选择新鲜紫甘薯为原料，蒸煮后与水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶(15～30u/g鲜薯)，于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0～6.5。加入淀粉酶(5～10u/g鲜薯)于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶(100～200u/g)鲜薯于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液(可溶性固形物为12％～18％)(附表1)。
B.干紫甘薯糖化液制备紫甘薯干经粉碎机粉碎，过40～80目筛，加3～4倍的水糊化0.5～1.0h，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶(60～90u/g薯干)于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0～6.5。加入淀粉酶(15～30u/g薯干)于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶(300～600u/g薯干)于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液(可溶性固形物为14％～20％)。
(2)发酵A.酵母培养成熟酵母从斜面接种到可溶性固形物为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃、160r/min条件下培养1d；B.紫甘薯液发酵在紫甘薯糖化液，调节pH值为3.0～3.5，接种6％～12％酵母种子培养液，在28℃～30℃下发酵，前2d每12h搅拌一次，后封缸发酵3～4d，获得紫甘薯发酵醪。
(3)紫甘薯红色素提取紫甘薯发酵结束后，过滤发酵醪，去残渣，浓缩(除去酒精等挥发性物质)，色素液冷冻干燥后，得到紫甘薯红色素粉末。
有益效果本发明采用新鲜的或干制的紫甘薯为原料，经果胶酶、淀粉酶和糖化酶相继作用后，接种酵母菌进行酒精发酵，得到的发酵液蒸馏酒精，色素液经冷冻干燥，得到紫甘薯红色素粉末，此色素色价高，稳定性好，是理想的天然食品着色剂。与现有技术相比，本发明的发酵法提取紫甘薯红色素生产工艺及产品具有以下优点(1)本发明的紫甘薯采用果胶酶、淀粉酶和糖化酶相继酶解，得到的醪液粘度小、还原糖含量高、色素保存率高；(2)本发明所选用的菌种为酿酒酵母，安全可靠，对色素破坏小，发酵产生的酒精能作为副产物被利用；(3)本发明所采用的生产条件容易控制，得到的发酵液杂质少，澄清度好、透明度高；(4)本发明得到的紫甘薯红色素为纯天然产品，稳定性好，其适用pH区间为1～5.5；(5)本方法工业化程度高，生产成本低，在获得紫甘薯红色素的同时能充分利用甘薯淀粉等物质，发酵得到酒精。最终色素产品纯度高，色价高达160～200u(色素产品以色价表示纯度，一般提取方法得到色素产品色价为40u左右)，且产品无薯味，是一种理想的天然红色素。
具体实施例方式
实施例1以新鲜的紫甘薯为原料，蒸煮，与水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为4.5，加入果胶酶(15u/g鲜薯)，在50℃下保温2.0h；将果胶酶酶解后的紫甘薯浆液调节pH值至6.5。加入淀粉酶(5u/g鲜薯)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶液化后的紫甘薯浆液调节pH值至5.0，加入糖化酶(100u/g鲜薯)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为15％，调节pH值至3.0，加热灭菌。按体积比接种6％酵母种子，在发酵池中发酵4d。发酵结束后，滤去残渣，得到的发酵液杂质少，澄清度好、透明度高，蒸馏发酵液中的酒精等挥发性成分，色素液经冷冻干燥后，制得发酵法提取紫甘薯红色素产品。参照GB6718-86的测定方法测定其色价为160～200u，产品稳定性好，其适用pH区间为1～5.5。
实施例2前处理同实施例1。紫甘薯浆液中加入果胶酶(30u/g鲜薯)，在50℃下保温2.5h；将果胶酶酶解后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0。加入淀粉酶(10u/kg鲜薯)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶液化后的紫甘薯浆液调节pH值至5.5，加入糖化酶(200u/g鲜薯)于60℃下保温3.0h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为18％。调节pH值至3.0，加热灭菌。接种12％酵母种子，在发酵池中发酵4d。发酵结束后，滤去残渣，蒸馏发酵液中的酒精等挥发性成分，色素液经冷冻干燥后，制得。
实施例3前处理同实施例1。紫甘薯浆液中加入果胶酶(20u/g鲜薯)，在50℃下保温2.0h；将果胶酶酶解后的紫甘薯浆液调节pH值至6.5。加入淀粉酶(8u/g鲜薯)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶液化后的紫甘薯浆液调节pH值至5.0，加入糖化酶(150u/g鲜薯)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为17％，调节pH值至3.0，加热灭菌。接种8％酵母种子，在发酵池中发酵4d。发酵结束后，滤去残渣，蒸馏发酵液中的酒精等挥发性成分，色素液经冷冻干燥后，制得。
实施例4选用无霉变的紫甘薯干为原料，经粉碎、过80目筛后，加水并加热糊化1h，用柠檬酸调节pH值至4.5，加入果胶酶(60u/g薯干)，于50℃下保温2.0h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0。加入淀粉酶(15u/g薯干)于60℃下保温1.0h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0，加入糖化酶(300u/g薯干)于60℃下保温3.0h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为14％。调节pH值至3.0，加热灭菌。其余步骤同实施例1，制得紫甘薯红色素产品。参照GB6718-86的测定方法测定其色价为160～200u，产品稳定性好，其适用pH区间为1～5.5。
实施例5前处理同实施例4。加入果胶酶(90u/g薯干)，于50℃下保温2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液用调节pH值至6.5。加入淀粉酶(30u/g薯干)于60℃下保温1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至5.5，加入糖化酶(600u/g薯干)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为20％，调节pH值至3.0，加热灭菌。其余步骤同实施例4，制得。
实施例6前处理同实施例4。加入果胶酶(75u/g薯干)，于50℃下保温2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.5。加入淀粉酶(20u/g薯干)于60℃下保温1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至5.5，加入糖化酶(400u/g薯干)于60℃下保温3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物为20％，调节pH值至3.0，加热灭菌。其余步骤同实施例4，制得。
附表1紫甘薯酶解过程主要指标变化
权利要求
1.发酵法提取紫甘薯红色素的生产工艺，其特征在于以酿酒酵母作为发酵菌种，以新鲜或紫甘薯干为原料，经蒸煮、打浆、酶解后得到糖化液，接种酵母菌发酵，获得的发酵上清液即为紫甘薯红色素溶液，经蒸馏后，色素液经冷冻干燥可得紫甘薯红色素粉末产品。
2.根据权利要求1所述发酵法提取紫甘薯红色素的生产工艺，其特征在于(1)紫甘薯糖化液制备选择新鲜紫甘薯为原料，蒸煮后与水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶15～30u/g鲜薯，于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值至6.0～6.5，加入淀粉酶5～10u/g鲜薯于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶100～200u/g鲜薯于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液；或者选择紫甘薯干经粉碎机粉碎，过40～80目筛，加3～4倍的水糊化0.5～1.0h，用柠檬酸调节pH值为4.5～5.0，加入果胶酶60～90u/g薯干于50℃下保温2.0～2.5h；将果胶酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为6.0～6.5；加入淀粉酶15～30u/g薯干于60℃下保温1.0～1.5h；将淀粉酶处理后的紫甘薯浆液调节pH值为5.0～5.5，加入糖化酶300～600u/g薯干于60℃下保温3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液。(2)发酵成熟酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃、160r/min条件下培养1d；调节pH值为3.0～3.5，按体积比接种6％～12％酵母种子培养液，在28℃～30℃下发酵，前2d每12h搅拌一次，后封缸发酵3～4d，获得紫甘薯发酵醪；(3)紫甘薯红色素提取过滤紫甘薯发酵醪，去残渣，浓缩，色素液冷冻干燥后，得到紫甘薯红色素粉末。
全文摘要
本发明涉及一种天然紫甘薯红色素的发酵提取工艺，属于天然的食品色素提取技术领域。其特征是以酿酒酵母为菌种，以新鲜或干制紫甘薯为原料，经蒸煮、打浆、液体深层发酵、分离、浓缩、干燥等工艺，制得高纯度的紫甘薯红色素。本方法工业化程度高，生产成本低，在获得紫甘薯红色素的同时能充分利用甘薯淀粉等物质，发酵得到酒精。最终色素产品澄清透明、纯度高，产品无薯味，色价高达160～200u，稳定性好，是一种理想的天然红色素产品。
文档编号C12P19/00GK1974676SQ20061009834
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月12日 优先权日2006年12月12日
发明者韩永斌, 范龚健, 顾振新, 陈志刚 申请人:南京农业大学