一种植物果蔬酵素的制备方法与流程

本发明涉及食品技术领域，具体地是一种植物果蔬酵素的制备方法。

背景技术：

国内市场上的酵素产品复杂多样，但正规产品都是用有机蔬果、谷物，也有药食两用中草药做食材基料，通过微生物发酵产生的益生菌代谢物营养素，因此，酵素归属于发酵型功能食品。

益生菌在酵素原料的发酵过程中起着不可替代的作用，发酵过程中，由益生菌转化和增殖的次级代谢物，包括短链脂肪酸、细菌素、低聚糖等，具有多种保健功能。加之，益生菌可以滋补免疫系统，在肠道中调节菌群平衡、继续制造酵素和维生素等，是使人体生理功能全面提升的重要保障。此外，蔬果里的多种氨基酸、维生素、矿物微量元素等营养素分子化后，成为不需经人体消化系统即可以直接吸收的小分子营养物质。

但是，目前酵素发酵的制备过程过于简单，导致最终产品存在成分单一、口感风味浅薄、营养成分吸收不充分的问题。如申请号201510927035.4的专利，通过先采用枯草芽孢杆菌进行搅拌发酵，再采用复合菌种进行静置发酵相结合的分步发酵，这种发酵方式还是不能够充分地分解原料中的物质，仍存在营养成分的不易于人体吸收或有效成分人体利用率低的问题。

同时，现有酵素生产工艺中，还存在生产周期过长的问题。如申请号201410849225.4专利中，采用三次发酵，通过在厌氧发酵的基础上再接种菌种交替进行有氧发酵，熟化周期需要63天的时间，而且这种制备方法还存在部分营养成分也不能完全浸出、原料没能够充分利用的问题。

因此，亟需开发一种原材料利用充分的制备发酵酵素的方法，以期获得满足口感风味良好、营养成分含量高要求的发酵酵素产品。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种植物果蔬酵素的制备方法，该制备方法发酵周期短，能够充分分解发酵原料，不仅增加了植物果蔬酵素中与风味和口感相关的物质含量，而且营养素的含量也更高、更易于吸收，经过多次灭菌工艺，保证了植物果蔬酵素的稳定性。

本发明所采取的技术方案是：提供一种植物果蔬酵素的制备方法，它包括以下步骤：

(1)制备植物果蔬汁：所述植物果蔬汁中植物果蔬原汁的质量百分量不低于10％；

(2)酶水解：在步骤(1)中制备的植物果蔬汁中加入纤维素酶和果胶酶，酶解，得到酶解液，过滤酶解液，收集过滤液，灭菌，浓缩，得浓缩果蔬汁原液，储存；

(3)一次发酵：取步骤(2)的浓缩果蔬汁原液，灭菌，接入酵母菌和乳酸菌，厌氧发酵，灭菌，得到发酵果蔬汁I；

(4)二次发酵：取步骤(3)的发酵果蔬汁I，接入醋酸菌和/或植物乳杆菌，有氧发酵，得到植物果蔬酵素发酵原液，板框压滤去除制得的植物果蔬酵素发酵原液中的菌体，杀菌，得到发酵果蔬汁II；

(5)浸渍：在步骤(4)中的发酵果蔬汁II中加入发酵果蔬汁II质量1-80％(w/w)的植物果蔬原汁，混匀，4-60℃恒温浸渍0.5-30d后，过滤，收集滤液，浓缩，即获得含有植物果蔬酵素的溶液。

其中，所述植物果蔬可以包括：

叶菜类：大白菜，小白菜，青菜，小青菜，包菜，紫甘蓝，生菜，菠菜，韭菜，韭黄，韭菜花，蒜苗，芹菜，水芹，小香菜，龙须菜，苦菊，菊花脑，油麦菜，人参菜，黄秋葵，富贵菜，台湾番薯叶，紫背菜，空心菜，茼蒿，苋菜，香椿，冲菜，贡菜，娃娃菜，苔干叶，山蛰菜，芥兰，广东菜芯，荠菜，茴香，马齿苋，莼菜，金花菜，发菜，苜蓿菜，木耳叶，海带，紫菜，海白菜；

根茎类：白罗卜，胡罗卜，水罗卜，大白葱，小葱，蒜，洋葱，生姜，洋姜，莲菜，蒜薹，韭菜薹，菜花，西兰花，莴笋，山药，芋头，魔芋，土豆，红薯，凉薯，桔梗丝，宝塔菜(地瘤)，芦笋，竹笋，牛蒡，茭白，鱼腥草，黄豆芽，绿豆芽，豆苗，荞头，大头菜，鲜榨菜，荸荠，菱角，蕨菜，雪里蕻；

果菜类：菜椒，青椒，尖椒，甜椒，朝天椒，螺丝椒，南瓜，金南瓜，冬瓜，苦瓜，乳瓜，黄瓜，丝瓜，佛手瓜，菜瓜，胡瓜，西葫芦，番茄，茄子，四季豆，芸豆，豇豆，豌豆，架豆，刀豆，扁豆，青豆，毛豆，蛇豆，荷兰豆，玉米，玉米尖，鲜黄花菜；

浆果类：草莓，蓝莓，黑莓，桑葚，覆盆子，葡萄，青提，红提，水晶葡萄，马奶子

柑橘类：蜜橘，砂糖橘，金橘，蜜柑，甜橙，脐橙，西柚，柚子，葡萄柚，柠檬，文旦，莱姆；

核果类：桃(油桃，蟠桃，水蜜桃，黄桃)，李子，樱桃，杏，梅子，杨梅，西梅，乌梅，大枣，沙枣，海枣，蜜枣，橄榄，荔枝，龙眼(桂圆)，槟榔；

仁果类：苹果(红富士，红星，国光，秦冠，黄元帅)，梨(砂糖梨，黄金梨，莱阳梨，香梨，雪梨，香蕉梨)，蛇果，海棠果，沙果，柿子，山竹，黑布林，枇杷，杨桃，山楂，圣女果，无花果，白果，罗汉果，火龙果，猕猴桃；

瓜类：西瓜，美人瓜，甜瓜，香瓜，黄河蜜，哈密瓜，木瓜，乳瓜；

其他：菠萝，芒果，栗子，椰子，奇异果，芭乐，榴莲，香蕉，甘蔗，百合，莲子，石榴，核桃，拐枣等。

作为优选，所述步骤(1)的制备植物果蔬汁包括以下步骤：拣选去除腐败变质水果、挑选新鲜水果，清水清洗30min，常规臭氧灭菌20min，再用蒸馏水再次清洗，清洗干净后采用水果匀浆机进行均质匀浆，从原料即开始灭菌，保证最终产品的质量。

作为优选，所述步骤(2)中所述纤维素酶的质量在所述步骤(1)植物果蔬汁中的浓度为5-500mg/L，所述果胶酶的质量在所述步骤(1)植物果蔬汁中的浓度为5-500mg/L。所述步骤(2)的酶解条件为温度45-50℃酶解1-12h，酶解后进行带式压榨去除果渣得到清汁，清汁经过板框压滤进一步去除果汁残渣，得到浓缩果蔬汁原液，浓缩果蔬汁原液可以经过高温瞬时杀菌(105℃，30s)后低温(4-10℃)存储，或经过多效浓缩器对浓缩果蔬汁原液进行浓缩，使其糖度在20-80度后低温(4-10℃)存储。

作为优选，所述步骤(3)中酵母菌的质量为浓缩果蔬汁原液体积的1-10％(m/V)，所述乳酸菌的质量为浓缩果蔬汁原液体积的1-10％(m/V)，所述厌氧发酵条件为20-36℃厌氧发酵24-150h，厌氧发酵在厌氧发酵罐中进行，厌氧发酵结束后，再进行巴氏灭菌(85℃，30min)。即得到发酵果蔬汁I。

作为优选，所述步骤(4)中醋酸菌的添加量为所述发酵果蔬汁I体积的1-10％(m/V)，所述植物乳杆菌的添加量为所述发酵果蔬汁I体积的1-10％(m/V)，所述有氧发酵条件为20-40℃有氧发酵24-160h，有氧发酵后，对二次发酵的发酵液进行板框压滤或离心操作，去除菌体，按照成品需求调节酸度在0.5-10度，得到植物果蔬酵素发酵原液，对所得植物果蔬酵素发酵原液经过高温瞬时杀菌器105℃，杀菌30s，得到发酵果蔬汁II，再加入新鲜水果进行浸渍，所述的步骤(5)浸渍过程中加入的所述植物果蔬原汁可以是与所述步骤(1)中相同的植物果蔬原汁，也可以是其他种类的植物果蔬原汁或浓缩汁。

利用上述方法制备出的植物果蔬酵素，加入辅料进行调配，制成植物果蔬酵素液体饮料或植物果蔬酵素固体饮料，辅料可以为甜味剂、糊精、膳食纤维、益生元中的至少一种。

其中甜味剂可以为三氯蔗糖、甜菊糖甙、罗汉果甜甙、赤藓糖醇中的一种或几种；所述膳食纤维为菊粉、抗性糊精、聚葡萄糖等膳食纤维中的一种或几种；所述益生元为低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、低聚乳果糖、大豆低聚糖中的一种或几种。

采用以上制备方法后，本发明的一种植物果蔬酵素的制备方法，与现有技术相比具有以下优点：

①该方法采用益生菌(酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、植物乳杆菌)的多重发酵(一次发酵、二次发酵)和浸渍工艺，本发明的二次发酵过程，使得发酵果蔬汁中的有机酸，氨基酸等营养物质得到大量增加，再经过浸渍工序，使得发酵果蔬汁中的维生素C，花色苷等类黄酮物质进一步浸出。多次发酵与浸渍工艺结合，比只进行多次发酵或者只经过浸渍工序，所得产品营养成分更丰富，是其他植物果蔬酵素生产方法所不能比拟的；

②本发明的制备方法最多只需45天的时间即可，生产周期短；其次，采用益生菌多重发酵和浸渍工艺的综合工艺过程赋予产品更为丰富的发酵营养物质，包括各种氨基酸、蛋白质、维生素B、有机酸等，更全面地提取新鲜水果中大量的维生素C、膳食纤维、花青素等；

③制备过程中的多次灭菌工艺，保证了植物果蔬酵素的质量稳定性。

④与传统酵素饮料相比，利用本发明的植物果蔬酵素生产出的产品不仅具有浓厚的发酵口感与风味，而且具有新鲜水果的感观、风味和口感以及高浓度的花青素，维生素等功效成分；本发明植物果蔬酵素的产品具有色泽清亮，果香明显、酸甜适口、发酵风味浓厚、富含多种氨基酸、维生素、蛋白质、有机酸、膳食纤维、益生元等；本发明植物果蔬酵素的产品营养价值更高，具有养生保健功效。

附图说明

图1是本发明方法与三次发酵工艺制备的酵素溶液中营养物质含量比较图；

图2是本发明方法与二次发酵工艺制备的酵素溶液中营养物质含量比较图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例和对比例中ppm单位等同于国际单位制中的mg/L。

实施例一

1、植物果蔬汁的制备：

本发明中的水果原汁及浓缩汁可以通过采购市售原料，也可采用如下生产工艺获得：

新鲜水果经过拣选去除腐败变质水果后，经过清水清洗30min，臭氧灭菌20min，蒸馏水再次清洗三步，清洗干净后采用水果匀浆机进行均质匀浆，得到植物果蔬汁，本实施例采用苹果作为原料，制备成苹果浓缩汁为例。

2、酶水解：

将获得的苹果浓缩汁经过纤维素酶(5-500ppm，1-12h)、果胶酶(5-500ppm，1-12h)酶解后进行带式压榨去除果渣得到清汁，清汁经过板框压滤进一步去除果汁残渣，得到酶解液。酶解液可以经过高温瞬时杀菌(105℃，30s)后低温(4-10℃)存储，或经过多效浓缩器对果汁清汁进行浓缩，使其糖度在20-80度后低温(4-10℃)存储，即为苹果浓缩汁原液。

3、一次发酵：

3.1、一次发酵的种子培养基摇瓶培养：

在无菌条件下，挑选酵母菌、乳酸菌单菌落接种至装有100-200ml种子培养基(1％(m/m)葡萄糖、1％(m/m)的酵母粉、5％(m/m)苹果浓缩汁原液)的500-1000mL三角瓶中，置于空气浴恒温摇床上进行培养，培养条件30±2℃、180-250rpm、12-60h。将培养好的种子摇瓶倒入预先灭菌好的接种瓶中，然后接入一级种子罐。

3.2、一次发酵的一级种子培养：

A、配料：按1％葡萄糖、1％的酵母粉、5％苹果浓缩汁原液投料，加入一级发酵种子罐(30L)，去离子水溶解物料至料液总体积达到15-20L；

B、消毒：用三路蒸汽(接种口、无菌空气进口、底阀)加热料液到121±5℃，压力0.1-0.12mPa，保温保压10-20min，通入无菌空气和冷却水冷却到30℃，接种进行正常发酵；

C、发酵培养控制参数：罐温29±5℃，罐压0.1兆帕，风量1:2VVM，周期12-24h，至OD值3-8，并镜检观察菌体大小、形态，镜检菌体处于分裂期、大小形态基本处在同一阶段为宜；

D、移种：待种子成熟后，用蒸汽消移种管道30min(蒸汽压力0.2MP)后移入二级种子罐。

3.3、一次发酵的二级种子培养：

A、配料：按1％(m/m)葡萄糖、1％m/m(1)的酵母粉，5％(m/m)苹果浓缩汁原液在配料罐中配好，用泵打入二级种子罐，体积200L左右；

B、消毒：用三路蒸汽(接种口、无菌空气进口、底阀)加热料液到121±5℃，压力0.1-0.12兆帕，保温保压10-20min，通入无菌空气和冷却水冷却到30℃，接种进行正常发酵；

C、发酵培养：控制参数：罐温29±5℃，罐压0.05-0.15兆帕,风量1:2VVM，周期12-24h，至OD值2-5，并镜检观察菌体大小、形态；

D、移种：待种子成熟后，用蒸汽消移种管道30min(蒸汽压力0.2MP)后移入发酵罐。

3.4、一次发酵的三级发酵培养：

A、按9.1％制备好的浓缩果蔬汁原液，90.9％纯化水在配料罐中配好，用泵打入三级发酵，罐装料系数25-80％；

B、消毒：用三路蒸汽(接种口、无菌空气进口、底阀)加热料液到80±5℃，保温保压30min，通入无菌空气和冷却水冷却到30℃，8％接种量接入二级种子进行正常发酵；

C、发酵培养：控制参数：罐温29±5℃，周期5d，并定时记录测定pH、溶氧、温度的变化，发酵48h，酸度在0.3-0.5时停止发酵，得到发酵苹果汁I。

4、二次发酵

4.1、二次发酵的种子培养基摇瓶培养：

在无菌条件下，挑选醋酸菌、乳酸菌单菌落接种至装有100-200ml种子培养基(1％(m/m)乙醇、1％(m/m)的酵母粉，5％(m/m)苹果浓缩汁原液)的500-1000mL三角瓶中，置于空气浴恒温摇床上进行培养，培养条件30±2℃，180-250rpm，48h，将培养好的种子摇瓶倒入预先灭菌好的接种瓶中，然后接入一级种子罐。

4.2、二次发酵的一级种子培养：

A、配料：按生产工艺投料(1％(m/m)乙醇、1％(m/m)的酵母粉，5％(m/m)苹果浓缩汁原液)，加入一级发酵种子罐(30L)，去离子水溶解物料至料液总体积达到15-20L；

B、消毒：用三路蒸汽(接种口、无菌空气进口、底阀)加热料液到121±5℃，压力0.1-0.12mPa，保温保压10-20min，通入无菌空气和冷却水冷却到30℃，接种进行正常发酵；

C、发酵培养控制参数：罐温29±5℃，罐压0.1兆帕，风量1:2VVM，周期24h，至OD值3-8，并镜检观察菌体大小、形态，镜检菌体处于分裂期、大小形态基本处在同一阶段为宜；

D、移种：待种子成熟后，用蒸汽消移种管道30min(蒸汽压力0.2MP)后移入二级种子罐。

4.3、二次发酵的二级种子培养：

A、配料：按1％葡萄糖、1％的酵母粉、5％苹果浓缩汁原液在配料罐中配好，用泵打入二级种子罐，体积200L左右；

B、消毒：用三路蒸汽(接种口、无菌空气进口、底阀)加热料液到121±5℃，压力0.1-0.12兆帕，保温保压10-20min，通入无菌空气和冷却水冷却到30℃，接种进行正常发酵；

C、发酵培养控制参数：罐温29±5℃，罐压0.05-0.15兆帕，风量1:2VVM，周期24h，至OD值2-5，并镜检观察菌体大小、形态。

D、移种：待种子成熟后，用蒸汽消移种管道30min(蒸汽压力0.2MP)后移入发酵罐。

4.4、二次发酵的三级发酵培养：

A、将一次发酵所得的发酵苹果汁I，用泵打入三级发酵罐，装料系数25-80％；

B、消毒：用三路蒸汽(接种口、无菌空气进口、底阀)加热料液到80±5℃，保温保压30min，通入无菌空气和冷却水冷却到30℃，1-10％接种量接入二级种子进行正常发酵；

C、发酵培养：控制参数：罐温29±5℃，周期5d，并定时记录测定pH、溶氧、温度的变化，发酵36-48h，酸度在0.3-7.0时停止发酵；

D、巴氏杀菌：发酵结束，夹套通入蒸汽，加热至80℃，恒温30min，进行巴氏杀菌；

E、过滤除菌：将巴氏杀菌后的发酵果汁用泵打入板框过滤系统或微滤机进行过滤去除菌体；

F、超滤：将过滤除菌后的发酵汁液用泵打入超滤系统进行超滤进一步去除菌体、蛋白等得到发酵苹果汁II。

5、浸渍工艺

A、物料调配：在制得的发酵苹果汁II中加入占发酵苹果汁II质量60％(w/w)的新鲜苹果原汁，也可以添加其他果蔬，如冷冻蓝莓(0.1-50％，m/m)，石榴汁(0.1-50％，m/m)；开启搅拌，5-15rpm/min，恒温控制20-30℃，浸渍20d，得到苹果发酵素浸渍液。

6、调配成品：

A、板框过滤：检查设备状态，将浸渍结束的溶液按照板框过滤机操作规程进行过滤除渣，滤液清汁打入暂存罐；

B、调配：对浸渍后的滤液清汁进行配料，加入甜味剂甜菊糖甙(0.1-10％，m/m)、罗汉果甜甙(0.1-10％，m/m)、低聚果糖(0.1-10％，m/m)，室温溶解均匀，得到苹果酵素液体饮料；

C、灭菌操作：检查设备状态，将苹果酵素液体饮料泵入到灭菌装置中，在105±2℃的温度下，维持30s，高温瞬时杀菌以杀灭细菌，大肠杆菌及致病菌。灭菌结束的苹果酵素液体饮料由高温瞬时杀菌器的冷却系统迅速降至30-60℃，由无菌管道送入到无菌成品罐中。取样测定pH(内部标准2.3-3.0)、酸度(内部标准(以醋酸计)4.0-7.0)、可溶性固形物含量(内部标准3.0-15.0)变化；

D、无菌灌装：产品理化数据检验合格后进行无菌灌装；检查设备状态，用液体食品包装镀铝袋对苹果酵素液体饮料按照相应规格进行无菌灌装，灌装结束后利用外包瓦楞纸箱对半成品进行包装，并打包成终产品苹果酵素液体饮料。

若最终产品为固体，则进行步骤7，具体详见以下内容。

7、固体饮料制备

A、调配：取浸渍后的滤液清汁，加入麦芽糊精(0.1-50％，m/m)，菊粉、(0.1-20％，m/m)等膳食纤维，80℃，充分搅拌溶解，巴氏灭菌80℃，30min；

B、喷雾干燥：采用喷雾干燥机对调配灭菌后的苹果酵素液体饮料进行喷雾干燥，集粉，得到苹果酵素固体饮料；

C、包装入库：对所获得的苹果酵素固体饮料进行包装，得到终产品苹果酵素固体饮料。

对比例1

按照实施例1中的工艺，二次发酵结束后，在制得的发酵苹果汁II中加入占发酵苹果汁II质量60％(w/w)的新鲜苹果原汁，也可以添加其他果蔬，如冷冻蓝莓(0.1-50％，m/m)，石榴汁(0.1-50％，m/m)，再次进行与一次发酵工序相同步骤进行第三次发酵，得到最终的苹果酵素溶液，取相同质量的对比例1中的苹果酵素溶液与实施例1中的苹果发酵素浸渍液，比较其中的有机酸等营养成分，即本发明方法与进行三次发酵工艺之间的比较，结果见图1。

根据图1，可以发现三次发酵时间较长，随着微生物的不断代谢，总酸，苹果酸，柠檬酸和乳酸等有机酸含量普遍下降，营养成分损失较大。

对比例2

按照实施例1中的工艺，只是将实施例1原料苹果浓缩汁的量增加加入与实施例1中在浸渍工艺过程加入的新鲜苹果原汁和其他果蔬(如冷冻蓝莓(0.1-50％，m/m)，石榴汁(0.1-50％，m/m))相同的物质作为最初的原料量，浸渍结束后，得到最终的苹果酵素溶液，取相同质量的对比例2中的苹果酵素溶液与实施例1中的苹果发酵素浸渍液，比较其中的营养成分，即本发明方法与进行二次发酵工艺之间的比较，结果见图2。

根据图2数据可知，由于没有经过发酵工艺，对比例2中并不存在发酵果蔬汁特有的柠檬酸，乳酸等营养物质同时，由于酸度低，对于维生素C和花色苷的浸出效果也较差，相对实施例1来说，其维生素C和花色苷含量偏低。

以上pH值的测定方法参考GB10468-89(水果和蔬菜产品pH值的测定方法)，总酸含量的测定按照中华人民共和国国家标准GB12456-2008(食品中总酸的测定)，维生素C(抗坏血酸)的测定参考GB/T 2143-2008，有机酸检测参考GB/T 5009.157，乳酸检测参考SN/T2007-2007，花色苷检测参考GB/T 22244-2008检测。

以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体工艺参数允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。