一种发酵牛蒡根菊糖的制备方法与流程

本发明涉及一种菊糖的制备方法，尤其涉及一种发酵牛蒡根菊糖的制备方法，属于牛蒡加工。

背景技术：

1、众所周知，牛蒡具有治疗糖尿病、高血压、高血脂、抗癌等作用，具有降血糖、降血压、血脂、治疗失眠，提高人体免疫力等功效，所以经常食用牛蒡有助人们促进血液循环、清除肠胃垃圾、防止人体过早衰老、润泽肌肤、防止中风和高血压、清肠排毒、降低胆固醇和血糖，对癌症和尿毒症也有很好的预防和抑制作用。

2、牛蒡根提取物主要有抗菌、抗突变、防癌、抗氧化、抗疲劳、降血糖、降血脂和免疫调节等药理活性，其中牛蒡菊糖是从牛蒡的肉质根中分离到的一种聚合度为 13的果寡糖，是由呋喃构型的d-2果糖经 β（2→1）糖苷键脱水聚合而成的果聚糖，是其主要活性成分，聚合度一般在2-60。研究发现：该菊糖具有多种生物学活性，在人的胃和小肠不能被酶消化，而直接到达大肠，能够促进双歧杆菌、乳酸杆菌的生长和活动并抑制有害菌的生长，同时具有调节血脂、降低血糖、免疫调节和抗肿瘤等生理活性，对于调节机体平衡、恢复胃肠道功能、促进新陈代谢等有重要的作用，其抗氧化、降血脂、抗肿瘤等活性功能是目前的研究热点。

3、目前，已知的含有菊糖的植物有三万多种，在提取工艺和方法上较为传统，即多以水为提取溶剂对牛蒡进行溶解提取，该方法普遍存在着提取率低、耗时长且耗能大的问题；酶法提取牛蒡菊糖较传统提取法有所改善，但酶提取法却也存在着工艺复杂、收率较低的问题，并且需要消耗大量的酶制剂，导致成本较高。

4、因此，亟待开发一种即简便又经济的可快速、高效从牛蒡根中提取菊糖的方法，同时考虑提取出具有独特发酵风味的牛蒡根菊糖，以提升口感、扩展应用，为牛蒡菊糖的提取提供一种新思路。

技术实现思路

1、针对上述现存的技术问题，本发明提供一种发酵牛蒡根菊糖的制备方法，提高牛蒡菊糖的提取效率，并增加发酵牛蒡根特有的风味物质，提高牛蒡菊糖的营养价值与保健功能。

2、为实现上述目的，本发明提供一种牛蒡根菊糖的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、制粉：将鲜牛蒡根洗净晒干后粉碎，得到牛蒡根粉。

4、上述技术方案中，将牛蒡根制成粉的主要原因在于，原料破碎程度越大越有利于提取菊糖，提取过程实质是牛蒡组织细胞内的菊糖通过细胞壁渗入提取液，牛蒡根粉碎度越大，其与提取液的接触面积越大，越有利于菊糖渗出。

5、s2、发酵：向牛蒡根粉中喷洒菌种水溶液，然后进行发酵处理。

6、本发明进一步的，所述的步骤s2中，菌种为质量比为3:2:1:1的黑曲霉孢子粉、根霉孢子粉、酵母菌和保加利亚乳杆菌，菌种水溶液的浓度为1%-2%，菌种水溶液的喷洒量为至牛蒡根粉的湿度为20%-25%。

7、本发明进一步的，所述的步骤s2中，发酵温度为34℃-37℃，发酵时间为7天-10天。

8、上述技术方案中，利用黑曲霉孢子粉、根霉孢子粉、酵母菌、保加利亚乳杆菌对牛蒡根粉进行发酵处理主要目的是：发酵的过程能够有利于菊糖通过细胞壁渗出，提高了发酵牛蒡根菊糖的提取率；并且发酵后的牛蒡根粉中的可溶性糖含量、总黄酮含量、蛋白质含量等大大高于生牛蒡根，并具有不涩不腥，不焦不苦，醇香浓郁，香甜润口的特点，能够在菊糖中增加独特的发酵风味物质，改变终产物发酵牛蒡根菊糖的口感。

9、s3、酶解：向发酵好的牛蒡根粉中加入酶制剂进行酶解处理，然后晾干备用。

10、本发明进一步的，所述的步骤s3中，酶制剂为质量比为1:1的纤维素酶和果胶酶，酶制剂的加入量为牛蒡根粉重量的1%。

11、本发明进一步的，所述的步骤s3中，酶解温度为32℃-37℃，酶解时间为4小时-6小时。

12、上述技术方案中，利用纤维素酶、果胶酶对发酵牛蒡根粉进行酶解的主要目的是将发酵牛蒡根粉中的纤维素转化为牛蒡根粉菊糖，提高了发酵牛蒡根粉菊糖的转化率。

13、s4、滴定：将酶解好的牛蒡根粉装入滴定装置，采用60%乙醇进行滴定处理，并回收滴定液。

14、本发明进一步的，所述的步骤s4中，滴定装置包括圆锥体容器，滴定管，回收管，以及密封容器；所述的滴定管上安装有第一流量控制阀门，其底端连通圆锥体容器的顶端；所述的回收管上安装有第二流量控制阀门，其顶端连通圆锥体容器的底面中心，其底端连通密封容器的顶面。

15、上述滴定装置为本发明的全新设计，滴定管用于将60%乙醇滴定入圆锥体容器中，圆锥体容器用于盛放牛蒡根粉，回收管用于将圆锥体容器中流出的滴定液引流至密封容器中，密封容器用于回收滴定液。当60%乙醇通过圆锥体容器顶端进入圆锥体容器内部的过程中，60%乙醇由一个点逐步向大面积扩散，能够与圆锥体容器内的牛蒡根粉充分接触，利用乙醇对菊糖进行溶解，从而实现高效、充分提取牛蒡根中的菊糖的反应过程，对发酵牛蒡根菊糖进行第一支线的提取。

16、本发明进一步的，所述的步骤s4中，滴定速度为50滴/min -60滴/min，滴定时间为在60%乙醇全部润湿牛蒡根粉并开始流出滴定液后再滴定2小时-3小时。

17、s5、浸渍：将滴定后的牛蒡根粉与水以质量比1∶1-3混合，并进行打浆处理，得到牛蒡根浆；然后将牛蒡根浆与水混合，得到牛蒡根浆混合液，且牛蒡根浆混合液中牛蒡根粉与水的质量比为1∶5-15。

18、本发明进一步的，所述的步骤s5中，打浆温度为70℃-90℃，打浆时间为0.5小时-1.5小时。

19、上述技术方案中，滴定后的牛蒡根粉中保留有菊糖、发酵物质等目标成分，尚需进一步处理，故分先加水打浆，使得目标成分逐步脱离牛蒡根粉并溶于水，再增加水的用量，能使菊糖、发酵物质等目标成分充分溶解，对发酵牛蒡根菊糖进行第二支线的提取，进一步提取发酵牛蒡根菊糖，从而提高提取率。但是，加水量不能过大，否则牛蒡根浆混合液中目标成分浓度过低，会给后续工序如脱色、浓缩等增加困难。并且，打浆温度越高，菊糖的溶解性越好，得率也越高；同时随着打浆时间的增加，菊糖得率随之增加至趋于稳定。

20、s6、萃取：将牛蒡根浆混合液放入微波超声波萃取仪，进行超声微波萃取。

21、本发明进一步的，所述的步骤s6中，超声波功率为50 w -500w，微波功率为500 w-2500w，萃取时间为5min-50min。

22、上述技术方案中，微波-超声波协同萃取是利用超声振动和开放式微波两种作用方式结合，充分利用超声振动的空化作用以及微波的高能作用，使牛蒡根浆混合液介质内各点收到的作用一致，降低菊糖、发酵物质等目标成份与牛蒡根浆混合液基体的结合力，加速菊糖和发酵物质从固相进入溶剂的过程，具有所需溶剂少、重现性高、纯度高、速度快、效率高、操作费用少、污染小的优点。

23、s7、提取：将萃取后的牛蒡根浆混合液放入进行离心分离，并在上清液中加入占牛蒡根粉质量0.1%-0.8%的活性炭，进行脱色、过滤处理后，得到发酵牛蒡根菊糖提取液。

24、上述技术方案中，将萃取后的牛蒡根浆混合液离心分离后获得更高纯度的发酵牛蒡根菊糖，并利用活性炭非极性吸附剂吸附杂质，使得提取的发酵牛蒡根菊糖纯度更高。

25、s8、纯化：将回收的滴定液与发酵牛蒡根菊糖提取液进行混合，并对发酵牛蒡根菊糖提取液进行纯化处理，然后通过精馏塔回收乙醇，得到无乙醇的发酵牛蒡根菊糖溶液。

26、上述技术方案中，一方面，将发酵牛蒡根菊糖提取液与滴定液中的菊糖、发酵物质等目标成分汇总在一起，进一步提高了发酵牛蒡根菊糖的提取率；另一方面，通过回收的滴定液中的乙醇去除发酵牛蒡根菊糖提取液中的杂质，并配合后续的过滤步骤，提高了发酵牛蒡根菊糖的纯度。

27、s9、过滤：将发酵牛蒡根菊糖溶液采用陶瓷300nm微滤膜进行过滤处理，得到发酵牛蒡根菊糖澄清液。

28、上述技术方案中，对发酵牛蒡根菊糖溶液进一步的深加工，采用陶瓷300nm微滤膜去除微生物、大分子的蛋白、果胶、鞣质等，达到澄清的目的。

29、s10、浓缩：将发酵牛蒡根菊糖澄清液采用反渗透膜进行浓缩处理，至固形物为20%，得到发酵牛蒡根菊糖浓稠膏体。

30、s11、熬制：将发酵牛蒡根菊糖浓稠膏体采用搅拌锅进行熬制，得到固态的发酵牛蒡根菊糖。

31、本发明进一步的，所述的步骤s11中，熬制温度为60℃-65℃，熬制至发酵牛蒡根菊糖浓稠膏体呈拉丝状时停止。

32、上述技术方案中，熬制后可做成固态达98%高纯度的发酵牛蒡菊糖，并且风味独特，区别于采用普通牛蒡制备的单一牛蒡菊糖。

33、综上，本发明制备出了独特风味的发酵牛蒡根菊糖，并实现了对发酵牛蒡菊糖的高效提取，相比现有技术，本发明的技术优势在于：

34、1、采用发酵牛蒡根粉制备出的发酵牛蒡根菊糖，不仅包含牛蒡菊糖成分，还带有独特的发酵物质，主要营养成分、抗氧化能力、风味物质组成均有所增加，且最终产品口味醇甜回甘，风味醇香，口感独特，可以广泛的加入食品和饲料中，可以改善食品的口感，且营养丰富，极其有利于身体健康。

35、2、采用专门的滴定装置进行滴定反应，加快了滴定的速度，缩短了反应时间，并将滴定后的牛蒡根粉进行浸渍、萃取、提取处理得到发酵牛蒡根菊糖提取液，再将回收的滴定液与发酵牛蒡根菊糖提取液混合进一步纯化得到发酵牛蒡根菊糖溶液，从而提高了发酵牛蒡根菊糖的回收率。

36、3、通过制粉、酶解、超声微波同时萃取技术，可以有效加速发酵牛蒡根的提取、提高提取效率，同时有效缩短了提取的时间，并且适合于工业化应用。

37、4、本发明发酵牛蒡根菊糖的提取率能够达到50%以上，高于普通牛蒡菊糖的提取率，大幅提高了牛蒡菊糖的提取效率，有效节约了能耗及生产成本。