专利名称：一种天然有机沙棘果酸及其加工方法
技术领域：
本发明涉及一种天然有机酸及其制备方法，特别是从果蔬类植物-野生沙棘中提取和生产天然有机沙棘果酸的加工方法。
背景技术：
有机酸是人类生物代谢的重要物质，并对某些疾病具有治疗作用。有机酸能刺激消化液分泌，加速胃肠蠕动的作用，能促进食欲，有利于食物的消化，可以滋阴润燥，增强抵抗力。其次，有机酸能够彻底排出人体血液中毒素一般情况下，血液中的毒素是由肝脏张开胆管、释放胆汁，再通过大小便排出体外的。有机酸在消化过程中，会被大肠的肠壁一定程度地吸收，再通过静脉安全地进入肝区，促使肝脏的毛细血管和小胆管扩张，胆汁成倍地良性增加，血液流动也更加通畅，从而彻底排出血液中的毒素。再次，有机酸可使食物保持一定酸度，对维生素C的稳定性具有保护作用，还可提高氨基酸的利用率，促进脂肪分解， 快速实现减肥有机酸通过肠壁被吸收后，可以直接刺激皮下脂肪等储藏脂肪，将其分解成脂肪酸，并和肌肉组织能量代谢一起加快了能量和脂肪的消耗。因此，有机酸对医药及生命科学具有重要意义，主要作为食品及医药工业的原料。常用的有机酸主要有苹果酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、抗坏血酸、醋酸、富马酸等。 目前有机酸的生产方法主要有三种(1)大部分有机酸的生产采用粮食作物的发酵技术，主要原料为玉米及薯类等粮食作物，形成了“与人争粮、与粮争地”的状况。我国虽然国土面积较大，但人口庞大，人均耕地面积相对极度匮乏，仅为1.3亩，随着世界范围内可利用土地的不断减少，粮食供应已经成为影响人类生存的严重问题。在目前耕地减少，人口增加、环境恶化的条件下，严重影响我国的粮食安全。(2)采用化学合成方法也可以生产有机酸，但是这种方法投资大，技术要求高，成本高，而且作为食品级药品原料，不被消费者接受。(3)可以从植物中直接提取有机酸，工艺简便，但大部分植物中有机酸含量太低， 经济上不合理。沙棘是一种优良灌木浆果类经济树种，具有天然、无污染的特性。沙棘果实中含有 200多种生物活性成分，含有8种人体必需的氨基酸，多种天然有机酸。沙棘果中天然有机酸含量可以达到3. 2% -4. 5%，其中最为主要的是苹果酸、柠檬酸、维生素C、酒石酸，而苹果酸含量占到有机酸含量的60%以上。而且，沙棘果中，有一定量的糖类物质，是微生物的优质营养源，可以通过发酵，生产新的有机酸。目前我国沙棘林面积达到4000万亩，占全世界总面积的90%以上，随着退耕还林、环境治理等工作的开展，我国沙棘林面积每年以100 万亩的速度在增加。按保守的估算，其沙棘果产量120万吨，而实际上，我国沙棘资源的有效利用率只有10%左右，果农卖鲜果难的问题仍存在着，大量的沙棘果由于无法消化、无人收购，只能自生自灭，散落于荒山野岭中，成了飞禽走兽的佳肴，造成了资源的极大浪费，严重制约了沙棘产业的发展。
如果能够对沙棘果中的有机酸及其他活性营养物质加以综合开发利用，替代粮食作物生产有机酸，不但可以有效地提高我国的资源利用率，保证粮食安全，而且可以促进生物工程技术在农业产化中的推广应用和规模化，带动相关产业的技术进步和结构调整升级。但是，由于沙棘酸度高，发酵菌种的选择和工艺条件的控制非常困难而受到很大限制。过去我国大部分沙棘产品主要是以沙棘果汁(浆)基础原料的形式，作为食品、药品原料出口销售。日本、美国、德国、意大利及东南亚等国家和地区的厂商低价购买我国的沙棘果汁后，深加工生产出的产品价值提高了几十倍甚至上百倍，获得了丰厚的利润。由于沙棘果浆(汁)的量占沙棘果总量的90%左右，因此其加工方法的技术水平、利用效果、经济效益主导沙棘行业的发展。由于目前的沙棘深加工的技术只能生产和销售附加值较低的沙棘原料，造成行业整体经济效益较差，发展速度较慢，没有把资源优势转变为经济优势，严重制约了我国沙棘行业的发展，对经济发展和提高农牧民收入带动作用不大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种利用果蔬类植物为原料， 替代粮食作物，制备天然有机沙棘果酸的方法，以及该方法获得的有机沙棘果酸。本发明所述的制备方法是以天然野生有机沙棘果为原料，针对沙棘果能通过微生物和酶制剂的生物催化功能进行发酵得到沙棘果酸的特点，将新鲜沙棘果依次经压榨(打浆)、酶解、发酵、分离、浓缩等工艺获得高品质的有机沙棘果酸。本发明制备得到的天然沙棘果酸是一种混合有机酸，其中最主要的是苹果酸，其他还含有柠檬酸、L抗坏血酸、氨基酸、酒石酸等。本发明制备得到的有机沙棘果酸除含有机酸外，还含有多种维生素、黄酮类物质、蛋白质、植物留醇、多酚类、可溶性膳食纤维等对人体健康非常有作用的营养物质，因此其不但能够起到单纯有机酸的功效作用，而且同时提供了其他人体必须的营养物质，各种有机酸能够在营养上、功效上、口感上相辅相成，应用效果增强。本发明制备得到的天然有机沙棘果酸主要作为食品、药品添加剂使用。其除产生相应的果酸功效作用外，也是补充人体营养物质的重要途径，可广泛用于果汁、糖果、点心的制造，以及肉食、鱼、禽类罐头食品的防腐和贮存。本发明制备得到的沙棘果酸应用领域广泛，市场竞争力强，在食品、药品、保健品和化妆品领域中具有广阔的应用前景。本发明制备得到的沙棘果酸作为混合酸，生产成本较低，资源利用率高，环境友好。同时，如果市场需要纯度较高的苹果酸，本发明可以采用树脂吸附技术，将其中的苹果酸提取纯化，生产高纯度的苹果酸，具有非常好的市场适应性。本发明的天然有机沙棘果酸的加工方法，具体包括如下步骤(1)打浆清洗后的新鲜沙棘果通过打浆机打浆，得到沙棘果浆和沙棘果浆渣。(2)生物酶反应在步骤(1)得到的沙棘果浆渣中加入等量的水，然后加入果浆渣0.5%。_5%。质量比的纤维素酶和半纤维素酶复合酶，其中纤维素酶和半纤维素酶的比例为1 9-9 1，然后于5-50°C下反应0. 5-4小时，经压榨，得到沙棘果汁和沙棘果汁渣。将得到的沙棘果汁和步骤(1)得到的沙棘果浆混合，加入混合液0. 5%o _5%。质量比的果胶酶和蛋白酶的复合酶，其中果胶酶和蛋白酶的比例为1 9-9 1，于30-60°C下反应0. 5-4小时，得到酶解后的沙棘果浆或沙棘果汁。步骤( 在沙棘果浆和沙棘果浆渣中加入各种酶制剂，通过酶生物反应，分解沙棘果中的纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质等，通过打破细胞膜与上述物质之间的耦合键，便于有效成分的分离和利用，从而提高资源利用率、营养成分功效以及产品质量，同时为后续的有机酸发酵提供物质基础，创造优良的生产条件。(3)分离用比重分离机将上述酶解后的沙棘果浆(汁)进行分离，其中，分离时果浆温度为40-60°C，分离转速为2000-8000rpm，得到精制沙棘果浆(汁)、沙棘果油和沙棘果肉泥。(4)水解将步骤(3)得到的沙棘果肉泥，按质量比为10 1-1 10的比例加水，搅拌均勻， 升温至60-100°C，保持0. 1-1小时，然后降温至40-65°C，再按0. 5%。_5%。的质量比加入淀粉酶，反应0. 5-10小时后，得到沙棘果肉泥水溶液；(5)发酵在步骤(4)得到的沙棘果肉泥水溶液中加入0. 05%。——1%。质量比的曲霉菌(包括黑曲霉、黄曲霉、米曲霉)，于20-50°C下进行发酵，发酵时间对-7池，提取其中的液体得到沙棘果发酵液。(6)过滤浓缩将所述精制沙棘果浆(汁)和所述沙棘果发酵液合并，经活性白土板框过滤和膜过滤后得到机酸清夜，再通过蒸发器浓缩后，得到天然沙棘果酸成品。本发明的方法加工天然有机沙棘果酸，利用微生物和酶制剂的生物催化功能，对沙棘果浆进行大规模的物质加工与转化，采用微生物发酵技术将沙棘果肉泥中的多糖物质发酵产生有机酸，工艺技术简单、成熟可靠且生产成本低，生产过程在密闭机械中进行，加工时间短，不添加任何辅料，保证了产品不受外来污染，产品符合有机食品、绿色食品生产规范和要求，可应用范围应用于食品、药品等行业。本发明方法生产的沙棘果酸，充分利用植物为原料，减少粮食作物的消耗，从而提高了资源利用率，保证粮食安全。产品附加值高，品质安全可靠，营养丰富，是有天然机酸生产的集成创新和技术进步，具有生产成本低、资源利用率高以及环境友好等优势，有效缓解了资源短缺与环境污染问题，提高了产品的竞争力，具有广泛的应用前景。
具体实施例方式实施例一按照如下方法加工天然有机沙棘果酸(1)酶解在沙棘果打浆得到的沙棘果渣1中加入2.5%。质量比的纤维素酶和半纤维素酶的复合酶(其中纤维素酶和半纤维素酶的质量比为4 6)，于40°C下反应2小时， 然后经压榨机压榨得到沙棘果汁和沙棘果渣。将沙棘果打浆和压榨得到的沙棘果浆、沙棘果汁合并，加入2%。质量比为6 4的果胶酶和蛋白酶，于35°C下反应1小时，得到酶解后的沙棘果浆(汁)；(2)分离用比重分离机将上述酶解后的沙棘果浆(汁)进行分离，其中，分离时果浆温度为^°C，分离速率为4000rpm，得到精制沙棘果浆(汁)、沙棘果油和沙棘果肉泥。
C3)水解按水与沙棘果肉泥的质量比为4 1的比例对沙棘果肉泥进行调整，升温至75°C，0. 5小时后，降温至20°C，再按2%。的质量比加入淀粉酶，于40°C下反应1小时， 得到沙棘果肉泥水溶液；(4)发酵在上述沙棘果肉泥水溶液中加入0.08%。质量比的黑曲霉，于35°C下进行发酵，发酵时间36h。(5)过滤浓缩将上述沙棘果酸发酵液和步骤O)中的沙棘果浆(汁)混合并进行后续处理，经活性白土板框过滤及膜过滤分离后，得到沙棘果酸液，再通过蒸发浓缩，即得到天然沙棘果酸成品。在工艺步骤与实施例1相同的情况下，改变其各种物质添加量及操作条件，进一步进行实验，获得数据如下
权利要求
1.一种天然有机沙棘果酸，其特征在于，所述有机沙棘果酸以果蔬植物野生沙棘果为原料，经打浆、纤维素酶和半纤维素酶复合酶生物酶反应、分离、淀粉酶水解和曲霉菌生物发酵方法制得的混合有机酸。
2.根据权利要求1所述的天然有机沙棘果酸，其特征在于，含有多种有机酸，其中含量最高的是苹果酸，同时还含有多种维生素、黄酮类物质、蛋白质、植物留醇、多酚类、可溶性膳食纤维。
3.一种天然有机果酸的加工方法，其特征在于，以果蔬植物野生沙棘果为原料，包括如下步骤经打浆、纤维素酶和半纤维素酶复合酶生物酶反应、分离、淀粉酶水解和曲霉菌生物发酵。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于所述打浆包括清洗后的新鲜沙棘果通过打浆机打浆，得到沙棘果浆和沙棘果浆渣。
5.根据权利要求3或4所述的加工方法，其特征在于所述纤维素酶和半纤维素酶复合酶生物酶反应包括在所述打浆得到的沙棘果浆渣中加入等量的水，然后加入果浆渣 0. 5%o _5%。质量比的纤维素酶和半纤维素酶复合酶，其中纤维素酶和半纤维素酶的比例为 1:9-9: 1，然后于5-50°C下反应0.5-4小时，经压榨，得到沙棘果汁和沙棘果汁渣；将所述沙棘果汁和打浆得到的沙棘果浆混合，加入混合液0. 5%o -5%。质量比的果胶酶和蛋白酶的复合酶，其中果胶酶和蛋白酶的比例为1 9-9 1，于30-60°C下反应0.5-4 小时，得到酶解后的沙棘果浆或沙棘果汁。
6.根据权利要求3-5之一所述的加工方法，其特征在于所述分离为比重分离；所述比重分离优选包括用比重分离机将所述纤维素酶和半纤维素酶复合酶生物酶反应酶解后的沙棘果浆或沙棘果汁进行分离，其中，分离时果浆温度为40-60°C，分离转速为 2000-8000rpm，得到精制沙棘果浆或沙棘果汁、沙棘果油和沙棘果肉泥。
7.根据权利要求3-6之一所述的加工方法，其特征在于将所述分离得到的沙棘果肉泥，按质量比为10 1-1 10的比例加水，搅拌均勻，升温至60-100°C，保持0. 1-1小时， 然后降温至40-65°C，再按0. 5%0 -5%。的质量比加入淀粉酶，反应0. 5-10小时后，得到沙棘果肉泥水溶液。
8.根据权利要求3-7之一所述的加工方法，其特征在于所述发酵包括在所述水解得到的沙棘果肉泥水溶液中加入0. 05%。——1%。质量比的曲霉菌，优选黑曲霉、黄曲霉和/或米曲霉，于20-50°C下进行发酵，发酵时间对-7池，提取其中的液体得到沙棘果发酵液。
9.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于所述方法主要包括(1)打浆清洗后的新鲜沙棘果通过打浆机打浆，得到沙棘果浆和沙棘果浆渣；(2)生物酶反应在步骤(1)得到的沙棘果浆渣中加入等量的水，然后加入果浆渣0.5%。-5%。质量比的纤维素酶和半纤维素酶复合酶，其中纤维素酶和半纤维素酶的比例为1 9-9 1，然后于 5-50°C下反应0. 5-4小时，经压榨，得到沙棘果汁和沙棘果汁渣；将得到的沙棘果汁和步骤(1)得到的沙棘果浆混合，加入混合液0.5%。-5%。质量比的果胶酶和蛋白酶的复合酶，其中果胶酶和蛋白酶的比例为1 9-9 1，于30-60°C下反应.0. 5-4小时，得到酶解后的沙棘果浆或沙棘果汁；(3)分离用比重分离机将上述酶解后的沙棘果浆或沙棘果汁进行分离，其中，分离时果浆温度为40-60°C，分离转速为2000-8000rpm，得到精制沙棘果浆(汁)、沙棘果油和沙棘果肉泥；(4)水解将步骤(3)得到的沙棘果肉泥，按质量比为10 1-1 10的比例加水，搅拌均勻，升温至60-100°C，保持0. 1-1小时，然后降温至40-65°C，再按0. 5%。_5%。的质量比加入淀粉酶，反应0. 5-10小时后，得到沙棘果肉泥水溶液；(5)发酵在步骤⑷得到的沙棘果肉泥水溶液中加入0. 05%。——1%。质量比的曲霉菌，优选包括黑曲霉、黄曲霉和/或米曲霉，于20-50°C下进行发酵，发酵时间对-7池，提取其中的液体得到沙棘果发酵液。
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于所述方法还包括(6)过滤浓缩将所述精制沙棘果浆或沙棘果汁和所述沙棘果发酵液合并，经活性白土板框过滤和膜过滤后得到机酸清夜，再通过蒸发器浓缩后，得到天然沙棘果酸。
全文摘要
本发明公开了一种天然有机沙棘果酸及其制备方法，依次包括酶解、分离、水解、发酵以及过滤浓缩等步骤，采用生物酶工程和发酵技术、膜和板框过滤等技术，得到附加值高、成分明确、品质安全可靠的天然有机沙棘果酸产品，与现有工艺技术相比，具有生产成本低、资源利用率高、环境友好等优势，有效缓解了资源短缺与环境污染问题，提高了产品的竞争力，具有广泛的应用前景。
文档编号A23L1/30GK102273636SQ20111018914
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者刘春海, 姚玉军, 岳丽华 申请人:承德宇航人高山植物应用技术有限责任公司