一种生产菊芋果糖饮料的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410232196.7

申请日:

2014.05.29

公开号:

CN104172387A

公开日:

2014.12.03

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):A23L 2/38申请日:20140529|||公开

IPC分类号:

A23L2/38; A23L1/29

主分类号:

A23L2/38

申请人:

云南师范大学

发明人:

唐湘华; 杨云娟; 李俊俊; 黄遵锡; 慕跃林; 许波; 周峻沛

地址:

650031 云南省昆明市一二一大街298号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及生物工程技术领域,确切地说是一种生产菊芋果糖饮料的方法,包括以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成pH为6-7的浆液作为发酵培养基,将所述发酵菌株接种到所述发酵培养基中,在28-30℃,通风比为1:0.4的有氧条件下,培养24~40hr,形成发酵液;对所述发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。本发明通过微生物(黑曲霉)发酵生产菊芋果糖饮料,不仅工艺简单,而且大大降低了生产成本。

权利要求书

1.  一种生产菊芋果糖饮料的方法,其特征在于,包括:
以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成pH为6-7的浆液作为发酵培养基,将所述发酵菌株接种到所述发酵培养基中,在28-30℃,通风比为1:0.4的有氧条件下,培养24~40hr,形成发酵液;
对所述发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。

2.
  如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括对所述发酵培养基,在121℃,0.1MPa条件下灭菌30min。

3.
  如权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括对灭菌后的所述发酵培养基进行冷却。

4.
  如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述新鲜菊芋与水以质量计的比例为1:4。

说明书

一种生产菊芋果糖饮料的方法
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域,确切地说是一种生产菊芋果糖饮料的方法。
背景技术
菊粉酶(inulinase)是一类能够水解β-2,1-D果聚糖果糖苷键的水解酶,学名为β-2,1-D果糖酶,又叫β-果聚糖酶、2,1-D果聚糖水解酶(EC3.2.1)。而低聚果糖进入人体消化系统后不能被消化酶发酵分解,经过胃、小肠,进入大肠,在大肠内仅可被双歧杆菌、乳酸杆菌等有益细菌选择利用,使之快速和大量繁殖,有防治便秘、抑制肠内腐败物质形成,提高机体免疫力,改善脂质代谢、降低胆固醇等作用。高果糖浆是一类健康功能糖,具有低热值、抗齿、解酒,不含任何添加剂和色素,不刺激胰岛素保护肝脏,有利于人体脂肪代谢,对糖尿病、高血压、肥胖症等有一定辅助疗效。
目前国内普遍利用水解菊粉原料进行生产,通过利用酸法和酶法水解制备高果糖浆。
采用直接酸水解法生产果糖,由于反应温度高,反应pH较低,但提取时间比较短,采用的物料浓度低,形成的果寡糖产品浓度低,需要浓缩提取,耗能,耗人工,成本高,同时由于在较低的酸性条件和高温状态,容易导致果糖和氨基酸反应,水解后的溶液颜色较深,影响产品的品质。由于形成低含量的果糖,中间代谢副产物较多,生产工艺已逐渐被淘汰。
与酸水解法相比,采用酸-酶水解法就变得便利,利用菊芋淀粉进行水解产生葡萄糖,再由葡萄糖异构酶异构化生产的果葡糖浆中分离提取得到果糖,该工艺复杂,酶解法所得副产物少,但水解后产物不清澈,尽管 通过浓缩果糖含量可高达70%以上,但是酶解法亦存在工艺复杂、成本较高的缺点,也需要改进生产工艺技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足,提供一种生产菊芋果糖饮料的方法。
为实现上述目的,本发明提供了一种生产菊芋果糖饮料的方法,包括:
以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成pH为6-7的浆液作为发酵培养基,将发酵菌株接种到发酵培养基中,在28-30℃,通风比为1:0.4的有氧条件下,培养24~40hr,形成发酵液;
对发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。
进一步,还包括对发酵培养基,在121℃,0.1MPa条件下灭菌30min。
进一步,还包括对灭菌后的发酵培养基进行冷却;
进一步,新鲜菊芋与水以质量计的比例为1:4。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过微生物(黑曲霉)发酵生产菊芋果糖饮料,不仅工艺简单,而且大大降低了生产成本。
具体实施方式
本实施方式提供了一种生产菊芋果糖饮料的方法,包括:
以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成pH为6-7的浆液作为发酵培养基,对发酵培养基,在121℃,0.1MPa条件下灭菌30min,冷却,将发酵菌株接种到发酵培养基中,在28-30℃,通风比为1:0.4的有氧条件下,培养24~40hr,形成发酵液;
对发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。
优选地,新鲜菊芋与水以质量计的比例为1:4。
下面以具体实施例详细说明:
实施例一:
(1)称取洗干净的新鲜菊芋100g,加入200ml水,在捣浆机上高速1min,形成均匀的菊芋浆悬浮液,加水定容到1000ml,取五个500ml的三角瓶,每 瓶装液为200ml,在121℃,0.1MPa条件下,灭菌30min,冷却待用。
(2)从黑曲霉试管斜面中挖取含有菌丝的培养物一小块接种于灭菌的培养基中,混合,放置于摇床中,在30℃,180r/min条件下培养24-36hr,形成的种子培养物,菌丝浓度较密,培养物粘稠,能看见细小的菌丝体。。
(3)称取32kg洗净的新鲜菊芋,通过高速捣浆机处理形成混合均匀的悬糊液,加水定容到100升,通入蒸汽加热灭菌,由于蒸汽冷凝形成冷凝水导致发酵罐灭菌后总体积为140升,料液比为1:3-4。取培养好的黑曲霉菌丝体通过火焰烧接种到200升灭菌的发酵罐中,接种量为0.7-1%,培养30~40hr,考虑发酵中不能含有其他额外物质,培养过程中尽量不要添加其他物质和加入氨水调节pH。
(4)经过30~40hr培养形成的发酵液即为成熟醪液,此时培养液的pH达到3.5,还原糖的浓度含量达到3-5%,该醪液中还没有产生孢子,但产生大量的菌丝体和菊芋中的大量纤维混合结合在一起,形成易过滤的纤维网状结构,菊芋起始含有的单糖最初被黑曲霉增殖培养消耗掉,单随后,大量的菊芋多糖被黑曲霉产生的菊粉酶降解形成寡糖和单糖,由于菊芋自身带有的纤维大量附着在发酵罐中,菌丝为了繁殖进行菌丝的延伸,紧密结合在纤维四周,菌丝产生的菊粉酶充分和菊芋多糖结合,大量的菊芋多糖被降解。
(5)成熟的发酵液采用景津板框压滤机进行预处理,采用无纺布的滤布过滤,去除黑曲霉菌丝体和菊芋纤维等不溶性固形物,获得澄清的预过滤液,通过食品级储罐储装。
(6)对板框预过滤液再通过0.2微米孔径的陶瓷膜过滤设备进行过滤出理,能获得棕红色透亮的过滤液;
(7)对过滤液通过纳滤设备进行浓缩(纳滤截流分子量为250db)获得浓缩液,该浓缩液含糖浓度为20-30%,pH3.2-3.8左右,发酵有机酸味适中,果糖香味物质浓郁。
(8)对纳滤形成的菊芋果糖饮料调节爽口性,装瓶并进行巴氏消毒,形成高浓度的菊芋果寡糖饮料。
另外,本发明还可采用其他能产菊粉酶的微生物物种进行培养。
本发明采用微生物法,利用黑曲霉以液态的发酵方式,通过控制发酵工艺生产果寡糖,具有以下有益效果:
1)微生物发酵菊芋条件温和,水解效率高,形成的产物浓度高,发酵液不浑浊,离心后溶液澄清,无酶法水解后形成的产物浑浊之现象;
2)微生物发酵不需要添加菊粉酶,通过黑曲霉生长过程中分泌的菊粉酶进行水解菊芋,(采用无菌技术)边发酵边降解菊芋多糖形成果寡糖,同时发酵形成的代谢产物有大量的有机酸产生,能形成风味物质,改善产物的口感;
3)微生物发酵,不需要直接使用任何酸性化学试剂处理菊粉液,直接利用微生物降解菊粉,一步达到水解的目的,与酶法、酸法相比,生产成本大为降低,具有省时、省力、工艺简单的优势,能为将来大规模工业化生产奠定了基础;
4)形成的黑曲霉菌丝和纤维相互包裹,孔径大,间隙大,有弹性,易沉降,后处理方便易过滤;
5)黑曲霉在发酵过程中产生菊粉酶,菊粉酶降解菊芋多糖物质,形成低聚果糖多为1-5糖,且形成的果寡糖产物含量高,流动性好。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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资源描述

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1、10申请公布号CN104172387A43申请公布日20141203CN104172387A21申请号201410232196722申请日20140529A23L2/38200601A23L1/2920060171申请人云南师范大学地址650031云南省昆明市一二一大街298号72发明人唐湘华杨云娟李俊俊黄遵锡慕跃林许波周峻沛54发明名称一种生产菊芋果糖饮料的方法57摘要本发明涉及生物工程技术领域,确切地说是一种生产菊芋果糖饮料的方法,包括以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成PH为67的浆液作为发酵培养基,将所述发酵菌株接种到所述发酵培养基中,在2830,通风比为104的有氧条件。

2、下,培养2440HR,形成发酵液;对所述发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。本发明通过微生物黑曲霉发酵生产菊芋果糖饮料,不仅工艺简单,而且大大降低了生产成本。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104172387ACN104172387A1/1页21一种生产菊芋果糖饮料的方法,其特征在于,包括以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成PH为67的浆液作为发酵培养基,将所述发酵菌株接种到所述发酵培养基中,在2830,通风比为104的有氧条件下,培养2440HR,形成发酵液;对所述发酵液进行过滤。

3、、浓缩,形成菊芋果糖饮料。2如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括对所述发酵培养基,在121,01MPA条件下灭菌30MIN。3如权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括对灭菌后的所述发酵培养基进行冷却。4如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述新鲜菊芋与水以质量计的比例为14。权利要求书CN104172387A1/3页3一种生产菊芋果糖饮料的方法技术领域0001本发明涉及生物工程技术领域,确切地说是一种生产菊芋果糖饮料的方法。背景技术0002菊粉酶INULINASE是一类能够水解2,1D果聚糖果糖苷键的水解酶,学名为2,1D果糖酶,又叫果聚糖酶、2,1D果聚糖水解酶EC321。而低聚果糖。

4、进入人体消化系统后不能被消化酶发酵分解,经过胃、小肠,进入大肠,在大肠内仅可被双歧杆菌、乳酸杆菌等有益细菌选择利用,使之快速和大量繁殖,有防治便秘、抑制肠内腐败物质形成,提高机体免疫力,改善脂质代谢、降低胆固醇等作用。高果糖浆是一类健康功能糖,具有低热值、抗齿、解酒,不含任何添加剂和色素,不刺激胰岛素保护肝脏,有利于人体脂肪代谢,对糖尿病、高血压、肥胖症等有一定辅助疗效。0003目前国内普遍利用水解菊粉原料进行生产,通过利用酸法和酶法水解制备高果糖浆。0004采用直接酸水解法生产果糖,由于反应温度高,反应PH较低,但提取时间比较短,采用的物料浓度低,形成的果寡糖产品浓度低,需要浓缩提取,耗能,。

5、耗人工,成本高,同时由于在较低的酸性条件和高温状态,容易导致果糖和氨基酸反应,水解后的溶液颜色较深,影响产品的品质。由于形成低含量的果糖,中间代谢副产物较多,生产工艺已逐渐被淘汰。0005与酸水解法相比,采用酸酶水解法就变得便利,利用菊芋淀粉进行水解产生葡萄糖,再由葡萄糖异构酶异构化生产的果葡糖浆中分离提取得到果糖,该工艺复杂,酶解法所得副产物少,但水解后产物不清澈,尽管通过浓缩果糖含量可高达70以上,但是酶解法亦存在工艺复杂、成本较高的缺点,也需要改进生产工艺技术。发明内容0006本发明的目的在于针对现有技术中的不足,提供一种生产菊芋果糖饮料的方法。0007为实现上述目的,本发明提供了一种生。

6、产菊芋果糖饮料的方法,包括0008以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成PH为67的浆液作为发酵培养基,将发酵菌株接种到发酵培养基中,在2830,通风比为104的有氧条件下,培养2440HR,形成发酵液;0009对发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。0010进一步,还包括对发酵培养基,在121,01MPA条件下灭菌30MIN。0011进一步,还包括对灭菌后的发酵培养基进行冷却;0012进一步,新鲜菊芋与水以质量计的比例为14。0013与现有技术相比,本发明的有益效果是通过微生物黑曲霉发酵生产菊芋果糖饮料,不仅工艺简单,而且大大降低了生产成本。具体实施方式说明书CN1041723。

7、87A2/3页40014本实施方式提供了一种生产菊芋果糖饮料的方法,包括0015以黑曲霉作为发酵菌株,以新鲜菊芋与水混合捣浆后形成PH为67的浆液作为发酵培养基,对发酵培养基,在121,01MPA条件下灭菌30MIN,冷却,将发酵菌株接种到发酵培养基中,在2830,通风比为104的有氧条件下,培养2440HR,形成发酵液;0016对发酵液进行过滤、浓缩,形成菊芋果糖饮料。0017优选地,新鲜菊芋与水以质量计的比例为14。0018下面以具体实施例详细说明0019实施例一00201称取洗干净的新鲜菊芋100G,加入200ML水,在捣浆机上高速1MIN,形成均匀的菊芋浆悬浮液,加水定容到1000ML。

8、,取五个500ML的三角瓶,每瓶装液为200ML,在121,01MPA条件下,灭菌30MIN,冷却待用。00212从黑曲霉试管斜面中挖取含有菌丝的培养物一小块接种于灭菌的培养基中,混合,放置于摇床中,在30,180R/MIN条件下培养2436HR,形成的种子培养物,菌丝浓度较密,培养物粘稠,能看见细小的菌丝体。00223称取32KG洗净的新鲜菊芋,通过高速捣浆机处理形成混合均匀的悬糊液,加水定容到100升,通入蒸汽加热灭菌,由于蒸汽冷凝形成冷凝水导致发酵罐灭菌后总体积为140升,料液比为134。取培养好的黑曲霉菌丝体通过火焰烧接种到200升灭菌的发酵罐中,接种量为071,培养3040HR,考虑。

9、发酵中不能含有其他额外物质,培养过程中尽量不要添加其他物质和加入氨水调节PH。00234经过3040HR培养形成的发酵液即为成熟醪液,此时培养液的PH达到35,还原糖的浓度含量达到35,该醪液中还没有产生孢子,但产生大量的菌丝体和菊芋中的大量纤维混合结合在一起,形成易过滤的纤维网状结构,菊芋起始含有的单糖最初被黑曲霉增殖培养消耗掉,单随后,大量的菊芋多糖被黑曲霉产生的菊粉酶降解形成寡糖和单糖,由于菊芋自身带有的纤维大量附着在发酵罐中,菌丝为了繁殖进行菌丝的延伸,紧密结合在纤维四周,菌丝产生的菊粉酶充分和菊芋多糖结合,大量的菊芋多糖被降解。00245成熟的发酵液采用景津板框压滤机进行预处理,采用。

10、无纺布的滤布过滤,去除黑曲霉菌丝体和菊芋纤维等不溶性固形物,获得澄清的预过滤液,通过食品级储罐储装。00256对板框预过滤液再通过02微米孔径的陶瓷膜过滤设备进行过滤出理,能获得棕红色透亮的过滤液;00267对过滤液通过纳滤设备进行浓缩纳滤截流分子量为250DB获得浓缩液,该浓缩液含糖浓度为2030,PH3238左右,发酵有机酸味适中,果糖香味物质浓郁。00278对纳滤形成的菊芋果糖饮料调节爽口性,装瓶并进行巴氏消毒,形成高浓度的菊芋果寡糖饮料。0028另外,本发明还可采用其他能产菊粉酶的微生物物种进行培养。0029本发明采用微生物法,利用黑曲霉以液态的发酵方式,通过控制发酵工艺生产果寡糖,具。

11、有以下有益效果00301微生物发酵菊芋条件温和,水解效率高,形成的产物浓度高,发酵液不浑浊,离心后溶液澄清,无酶法水解后形成的产物浑浊之现象;00312微生物发酵不需要添加菊粉酶,通过黑曲霉生长过程中分泌的菊粉酶进行水解说明书CN104172387A3/3页5菊芋,采用无菌技术边发酵边降解菊芋多糖形成果寡糖,同时发酵形成的代谢产物有大量的有机酸产生,能形成风味物质,改善产物的口感;00323微生物发酵,不需要直接使用任何酸性化学试剂处理菊粉液,直接利用微生物降解菊粉,一步达到水解的目的,与酶法、酸法相比,生产成本大为降低,具有省时、省力、工艺简单的优势,能为将来大规模工业化生产奠定了基础;00。

12、334形成的黑曲霉菌丝和纤维相互包裹,孔径大,间隙大,有弹性,易沉降,后处理方便易过滤;00345黑曲霉在发酵过程中产生菊粉酶,菊粉酶降解菊芋多糖物质,形成低聚果糖多为15糖,且形成的果寡糖产物含量高,流动性好。0035上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。0036此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。说明书CN104172387A。

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