一种基于菠萝皮和无患子的天然食品添加剂及其制备方法

本发明涉及一种多功能天然食品添加剂的发酵制备方法，属于食品科学与。

背景技术：

1、在食品工业中，为了提高食品的品质和保鲜效果，常常需要添加各种食品添加剂。传统的食品添加剂通常使用化学合成方法或从动物或植物中提取活性成分来制备，其中，化学合成法制备的食品添加剂通常会使用一些化学物质作为添加剂如人工合成的防腐剂(如硝酸盐、亚硝酸盐)、人工合成的甜味剂(如阿斯巴甜、糖精)、人工合成的色素(如苏丹红、亚硝酸盐)、人工合成的增稠剂(如明胶、羧甲基纤维素钠)等，这些添加剂被认为可能具有致癌性、致敏性或致突变性。例如，亚硝酸盐在食品中的使用被认为与致癌物亚硝胺的形成有关；阿斯巴甜被怀疑与癌症和神经系统疾病有关；苏丹红是一种致癌物质，被禁止在食品中使用；明胶和羧甲基纤维素钠等增稠剂可能引起过敏反应等。此外，在使用化学合成方法制备食品添加剂时，通常需要复杂的工艺和高成本的原材料，增加了生产的复杂性和成本。而采用从动物或植物中提取活性成分来制备食品添加剂的方法通常依赖于动物或植物提取的活性成分，并且，这些活性成分的提取可能存在耗时较长、成本高昂、易使活性成分失去活性等缺点，导致最终制备的食品添加剂存在成本较高、性能较差等缺点。

2、将常见食品废弃物如果皮等应用于制备食品添加剂的研究逐渐引起了人们的关注。菠萝皮和无患子等食品废弃物中含有丰富的生物活性成分，如多酚类化合物、皂甙、酶等，具有抗氧化、抗菌和保鲜等功能。因此，利用这些食品废弃物制备多功能天然食品添加剂具有巨大的潜力。然而，菠萝皮和无患子等常见食品废弃物在制备食品添加剂方面仍存在一些问题。首先，这些食品废弃物中的活性成分提取率较低，导致制备的食品添加剂效果不理想。其次，这些食品废弃物中的活性成分在制备过程中可能失去活性，导致添加剂的功能降低。此外，使用菠萝皮和无患子为原料并使用常规方法制备食品添加剂，制备过程中无法产生新的物质，导致制备的食品添加剂的性能如抗氧化性、抗菌性和保鲜性较差。因此，制备一种抗氧化性、抗菌性和保鲜性能较好的食品添加剂成为了研究的重点。

3、专利cn 104544111 a公开了一种菠萝皮的再利用方法，包括如下步骤：1)收集废弃的新鲜菠萝皮，处理干净，剔除腐烂变质的部分；2)将干净的菠萝皮粉碎加工成果渣，和粉碎过程中产生的果汁一起，混合放到发酵容器内，果渣占容器体积的15-20％，3)引入复合微生物菌液，加入量约为菠萝果渣总重量的0.01％-0.1％，4)将发酵容器里面的温度控制在15-35℃之间，繁殖培养复合微生物5-10天，5)往发酵容器里面加水，水的量为菠萝果渣总重量的2.5-3.0倍，6)密封，静置发酵6-7个月。该专利所得的发酵液可以用于空气清新、空气污染治理、水体污染治理、家庭日用清洗除味等，所得的发酵残渣可以烘干粉碎后作为食品添加剂。专利cn 116391757a公开了一种无患子壳聚糖复合保鲜剂及其在枇杷果保鲜贮藏中的应用，属于食用果蔬保鲜和贮运技术领域。该复合保鲜剂是由壳聚糖水溶液、无患子水提发酵液和蒸馏水按体积比2:(0.4～1.8):(6～9)混合组成的复合溶液。患子水提发酵液由接种于无患子水提液的发酵菌株发酵而得；发酵菌株采用多粘类芽孢杆菌cctccm2020361；且发酵菌株的接种量为1.5～2.5％。该发明的无患子壳聚糖复合保鲜剂制备工艺及应用方法简单、方便，能有效抑制枇杷果实的褐变和腐烂；在较长时间内维持枇杷果实的好果率，保持枇杷原本的品质和风味，明显提高枇杷果实的食用品质和价值。这两篇专利虽然公开了菠萝皮或无患子的发酵产物可以作为食品添加剂或保鲜剂，但制备食品添加剂或保鲜剂的抗菌性能和抗氧化性能较差，限制了其应用。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有的食品添加剂抗氧化、抗菌性和保鲜性较差的问题，提供一种食品添加剂的制备方法，通过将菠萝皮和无患子粉碎后进行发酵，对发酵产物进行提取和纯化，制备出一种具有优异抗氧化性、抗菌性和保鲜性的食品添加剂。

2、针对上述目的，本发明首先提供了一种食品添加剂的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将新鲜的菠萝皮洗净去皮，切成小块备用；

4、(2)将无患子洗净备用；

5、(3)将步骤(1)得到的菠萝皮小块和步骤(2)得到的无患子小块混合，加入蒸馏水和蜂蜜，搅拌均匀，形成发酵基质；

6、(4)将步骤(3)得到的发酵基质加入发酵罐中，并使用乳酸菌菌种进行发酵，得到发酵产物；

7、(5)将步骤(4)得到的发酵产物进行过滤，去除固体残渣，将过滤后得到的发酵液与乙醇混合，并进行超声波处理，对超声提取后的发酵液进行纯化处理，得到食品添加剂。

8、在本发明的一种实施方式中，步骤(1)和步骤(2)中小块的规格范围为5mm×5mm～10mm×10mm。

9、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，菠萝皮小块和无患子小块的质量比为1：0.5～2：5，优选1:1～2:5。

10、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，菠萝皮小块和无患子小块的混合物与蒸馏水的料液比为1：8～1：10。

11、在本发明的一种实施方式中，在步骤(3)中，蜂蜜与蒸馏水料液比为0.5:1～1:3。

12、在本发明的一种实施方式中，在步骤(4)中，使用的乳酸菌菌种为经过培养后的乳酸菌菌种，其培养方法为，将乳酸菌粉加入到mrs培养基中进行培养，所述mrs培养基的组分包括蛋白胨8g/l-10g/l、牛肉浸粉4g/l-6g/l、酵母浸粉3g/l-5g/l、葡萄糖19g/l-21g/l、磷酸氢二钾1g/l-3g/l、柠檬酸三铵1g/l-3g/l、醋酸钠4g/l-6g/l、硫酸钠0.1g/l-0.3g/l、硫酸锰0.04g/l-0.06g/l、琼脂14g/l-16g/l和土温80为0.5g/l-1.5g/l。

13、在本发明的一种实施方式中，在步骤(4)中，乳酸菌菌种的培养条件为：ph为6.0-6.4，温度为19℃-26℃，需氧培养时间为30h-50h，优选46～50h。

14、在本发明的一种实施方式中，在步骤(4)中，培养乳酸菌时，乳酸菌粉的添加量为mrs培养基质量的0.7％-1.9％。

15、在本发明的一种实施方式中，在步骤(4)中，所述乳酸菌的加入量为步骤(3)得到的发酵基质体积的24％-39％。

16、在本发明的一种实施方式中，在步骤(4)中，发酵时的温度为19℃-26℃，ph值为6.0-6.4，发酵时间为46h-50h。

17、在本发明的一种实施方式中，在步骤(5)中，发酵液与乙醇的体积比为1:1～2:5，乙醇的浓度为50％-95％。

18、在本发明的一种实施方式中，在步骤(5)中，超声波处理时的温度为25℃-45℃，提取时间为15min-55min。

19、在本发明的一种实施方式中，在步骤(5)中，纯化处理包括先使用凝胶过滤器对其进行过滤，再使用凝胶色谱柱对过滤后的发酵液进行纯化。

20、本发明还提供了一种按照上述方法制备得到的食品添加剂。

21、本发明还提供了一种上述食品添加剂在食品领域的应用。

22、本发明的有益效果：

23、1.替代化学合成方法：本发明的食品添加剂制备方法采用了菠萝皮和无患子等常见食品废弃物作为原料，避免了传统食品添加剂中使用化学合成方法所带来的潜在风险。相比于化学合成方法，本发明的制备方法更加环保和安全。

24、2.天然活性成分的利用：本发明的制备方法充分利用了菠萝皮和无患子等食品废弃物中丰富的天然活性成分，如多酚类化合物、皂甙、酶等。这些天然活性成分具有抗氧化、抗菌和保鲜等功能，可以有效提高食品的品质和保鲜效果。

25、3.提高活性成分的提取率：本发明的制备方法通过对菠萝皮和无患子进行粉碎和发酵处理，提高了活性成分的提取率。这样可以获得更多的活性成分，进一步提高了食品添加剂的效果和性能。

26、4.优异的抗氧化、抗菌性和保鲜性能：通过本发明的制备方法，制备出的食品添加剂具有优异的抗氧化、抗菌性和保鲜性能。这些性能可以有效延长食品的保鲜期，降低食品的氧化和腐败速度，提高食品的品质和口感。

27、5.降低制备成本：本发明的制备方法采用了常见的食品废弃物作为原料，降低了制备的成本。相比于从动物或植物中提取活性成分的方法，本发明的制备方法更加经济实用。