富含
β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉及其制备方法
技术领域
1.本发明属于益生菌发酵食品技术领域，特别涉及富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，还涉及上述发酵胡萝卜粉的制备方法。
背景技术：2.胡萝卜含有丰富的β-胡萝卜素、糖类、脂肪和氨基酸等营养成分，有“土人参”美称；《本草纲目》中提到，胡萝卜具有养肝明目、降压降脂、通便防癌和降低胆固醇等良好的药用价值；但胡萝卜自身的甜酸果香味较淡，且含有不愉悦的草腥味，因此收到消费者排斥。将胡萝卜汁与其他果蔬汁、牛奶等混合调配或经过乳酸菌发酵，可以改善胡萝卜汁的风味口感，减少草腥味，提高β-胡萝卜素的含量。
3.目前，胡萝卜的加工方式主要是榨汁和制粉，存在以下问题：1.胡萝卜浆汁易腐败变质，且作为一类浑浊性假溶液极不稳定；2.胡萝卜本身存在异味，加工饮品口味远不如其他各类果汁；3.加工工艺尚不成熟，市场占有率低。
4.关于方法益生菌发酵胡萝卜的方法，以下文献有过相关披露：
5.cn 102318806 a公开一种益生菌发酵南瓜、胡萝卜蔬菜粉的制备方法，(1)益生菌以鼠李糖乳杆菌、类干酪乳杆菌类干酪亚种、嗜热链球菌、乳酸乳球菌乳脂亚种四株益生菌为出发菌株，经扩大培养、制备粉末冻干菌种、冻干粉的复配，获得复合益生菌冻干粉；(2)制备方法为：将洗净、去籽后的南瓜与洗净的胡萝卜按3：1的重量比取料，添加混合物料等重量的饮用水于胶体磨磨浆，配以5％白砂糖后，经灭菌、冷却、按0.01％接种复合益生菌冻干粉，发酵48小时，再经离心脱水、海藻酸钠和亚麻籽胶壁材包埋，冷冻干燥后获得益生菌发酵南瓜、胡萝卜蔬菜粉。
6.cn 111374303 a公开了一种益生菌胡萝卜粉及其制备方法，其中，每500kg益生菌胡萝卜粉由以下重量的组分构成：益生菌0.5～6.5kg、菊粉135～235kg、低聚果糖117～127.5kg、余量为胡萝卜粉。制备方法包括：(1)清洗；(2)预煮、打浆、80～100目筛绢过滤、真空低温浓缩至白利度为40％～50％，80～85℃灭菌10～15min得到浓缩胡萝卜汁；(3)将菊粉、益生菌、低聚果糖加入到浓缩胡萝卜汁中，搅拌混匀，30～35℃发酵15～20h，制得益生菌浓缩胡萝卜汁；(4)喷雾干燥，进风温度220℃、出风温度80℃；(5)100目过筛处理。
7.上述文献存在以下局限：披露的益生菌发酵胡萝卜的应用主要集中在活菌饮品和活菌喷雾干燥粉的研制，针对富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉及其风味的改善没有研究与应用。
技术实现要素：8.为了解决上述的技术问题，提供了一种富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉及其制备方法。
9.本发明所提供的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，用到了2种益生菌，分别为：干酪乳杆菌(lc)和植物乳杆菌(lpa)；按所述顺序配比为1～2：1～2。
10.本发明所提供的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，在其制备过程中，喷雾干燥之前先用麦芽糊精进行包埋处理。
11.富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，是通过如下方法制备获得的：
12.(1)胡萝卜浆的制备：将新鲜胡萝卜进行清洗、切片、打浆、加热后高速剪切、灭菌，获得胡萝卜浆；
13.(2)种子液制备：将2种菌种进行活化，活化后接种到灭菌胡萝卜浆中进行培养，获得种子液；
14.(3)胡萝卜浆发酵：添加低聚麦芽糖至(2)种子液中，再接种子液于胡萝卜浆中发酵，杀菌；
15.(4)添加助干剂：将麦芽糊精加水后煮沸，经均质、溶解后，添加到(3)发酵好的胡萝卜浆内；
16.(5)喷雾干燥。
17.优选的，(1)中，将新鲜胡萝卜清洗、除杂后切成5mm～10mm的片状，加入1～5倍重量水进行打浆10～20min；然后在80～90℃条件下灭酶护色5～10min，再在5000～10000r/min转速下高速剪切10～20min，最后115～121℃高温高压灭菌10～15min。
18.(2)中，将2种菌种接入mrs肉汤培养基中，在30～37℃下培养6～14h进行菌种活化；按重量比接2～4％活化菌种到灭菌胡萝卜浆中培养8～14h，直至菌种浓度达到1
×
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cfu/ml，获得种子液。
19.(3)中，在无菌条件下，添加低聚麦芽糖3～7(w/t)％至(2)种子液中，再接种1～5(v/v)％种子液于胡萝卜浆中，在24～36℃下发酵6～14h，杀菌3～5min。
20.(4)中，按照胡萝卜浆中干物质含量称取20～50％的麦芽糊精，加入10倍重量水后煮沸，用均质机在1800～3000rpm转速下均质3～8min溶解，添加到(3)发酵好的胡萝卜浆内。
21.(5)中，干燥条件为：喷雾进口温度160～170℃，出风温度65～75℃，风送温度40～50℃，雾化转速35～45hz，进料速度70～80ml/min。
22.更优选的，(2)中，按重量比接3％活化菌种到灭菌胡萝卜浆中培养12h。
23.(3)中，低聚麦芽糖添加量为5(w/t)％，发酵时间10h，发酵温度30℃，接菌量3％。
24.(4)中，麦芽糊精添加量为25％～32％。
25.与现有技术相比，本发明有益效果：
26.1.发酵粉共检测出101种挥发性成分，包含烃类28种、酯类25种、醛酮类16种、醇类15种、9种酸类及8种其他类发酵后，胡萝卜粉颜色加深，香甜味增加；而未经发酵的胡萝卜喷雾干燥粉共检测出57种挥发性成分。
27.2.制备的胡萝卜粉喷雾干燥粉，理化性质得到有效提高，如出粉率增加了约16.8％、吸湿性增加约0.27％、膨胀力增加约0.104ml/g；持油力增加约0.073ml/g等；且富含β-胡萝卜素，β-胡萝卜素含量增加了13.27μg/g，并极大改善了风味。
28.3.发酵胡萝卜粉风味香甜浓厚，能耗小、效率高，具有较好的经济适用性,可以应用到多种食品、饮料、营养补充剂和食品添加剂中。
附图说明
29.图1为六种乳酸菌生长曲线及培养基ph变化曲线；
30.图2为发酵液总酸及ph的变化；
31.图3为发酵液乳酸及还原糖的变化；
32.图4为接菌量对发酵胡萝卜浆β-胡萝卜素含量的影响；
33.图5为低聚异麦芽糖添加量对发酵胡萝卜浆β-胡萝卜素含量的影响；
34.图6为发酵时间对发酵胡萝卜浆β-胡萝卜素含量的影响；
35.图7为发酵温度对发酵胡萝浆β-胡萝卜素含量的影响；
36.图8为未经发酵的胡萝卜粉挥发性成分gc-ms离子流色谱图；
37.图9为经过发酵的胡萝卜粉挥发性成分gc-ms离子流色谱图；
38.图10为发酵前后胡萝卜粉香气成分种类及含量。
具体实施方式
39.为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。
40.实施例1
41.富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，是通过如下方法制备获得的：
42.(1)胡萝卜浆的制备：将新鲜胡萝卜清洗、除杂后切成5mm的片状，加入3倍重量水进行打浆10min；然后在85℃条件下灭酶护色5min，再在8000r/min转速下高速剪切15min，最后120℃高温高压灭菌10min，获得胡萝卜浆；
43.(2)种子液制备：将6种菌种接入mrs肉汤培养基中，在37℃下培养10h进行菌种活化；按重量比接3％活化菌种到100ml灭菌胡萝卜浆中培养12h，菌种浓度达到1
×
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cfu/ml，获得种子液；
44.菌种考察了干酪乳杆菌(lc)和植物乳杆菌(lpa)配比需通过筛选进一步确定；
45.(3)胡萝卜浆发酵：在无菌条件下，添加低聚麦芽糖3～7(w/t)％至(2)种子液中，再接种1～5(v/v)％种子液于胡萝卜浆中，在24～36℃下发酵6～14h，杀菌5min；
46.具体考察了5个接菌量：1％、2％、3％、4％、5％；
47.具体考察了5个低聚异麦芽糖添加量：3％、4％、5％、6％、7％；
48.具体考察了5个发酵时间：6h、8h、10h、12h、14h；
49.具体考察了5个发酵温度：24℃、27℃、30℃、33℃、36℃；
50.(4)添加助干剂：按照胡萝卜浆中干物质含量称取30％的麦芽糊精，加入10倍质量水后煮沸，用均质机在25000rpm转速下均质5min溶解，最后添加到(3)发酵好的胡萝卜浆内；
51.(5)将(4)中获得的喷雾干燥，获得胡萝卜发酵粉；干燥条件：喷雾进口温度165℃，出风温度70℃，风送温度50℃，雾化转速40hz，进料速度75ml/min。
52.如上所述为了进一步筛选出发酵过程中的最佳工艺条件，本发明做了相关筛选试验，测定结果如下：
53.(1)菌种的筛选
54.考察了伊氏乳杆菌(lr)、干酪乳杆菌(lc)、副干酪乳杆菌(lpc)、鼠李糖乳杆菌
(lgg)、德式乳杆菌保加利亚亚种(lb)、植物乳杆菌(lpa)，各菌种添加量一样。
55.固定低聚麦芽糖添加量为5(w/t)％，发酵时间11h，发酵温度29℃，接菌量4％，麦芽糊精添加量为30％。
56.表1不同菌种对β-胡萝卜素含量的影响
57.菌种β-胡萝卜素含量μg/g罗伊氏乳杆菌8.7干酪乳杆菌16.5副干酪乳杆菌8.5鼠李糖乳杆菌8.3德式乳杆菌保加利亚亚种6.9植物乳杆菌13.4
58.从图1六种乳酸菌生长曲线及培养基ph变化曲线中可以看出，在菌种生长特性与产酸能力的试验中，mrs肉汤培养基初始ph值为6.38，最终ph值在4.25～3.50之间，od
600nm
变化幅度在0.02～1.9之间。lpa降低培养基ph值的能力最强，可将mrs肉汤培养基的ph值降至3.5以下，od
600nm
上升了1.88。lr、lb发酵液od
600nm
变化较小，其余4种发酵液od
600nm
变化相对较大，最终od值也相对较高；在5h～12h内，od
600nm
迅速增长，菌种进入对数生长期，代谢繁殖力旺盛，ph值迅速降低；12h～25h，od
600nm
增加速度变慢并逐渐趋于稳定，ph下降速度减缓，lgg发酵液在18h之后才出现上述趋势。lpa、lc在12h左右对数期表现出较强生长力，培养液ph值相对较低，表明其产酸能力较强。
59.从图2发酵液总酸及ph的变化曲线中可以看出，在初始发酵的10h内，胡萝卜浆的ph值迅速下降。36h后ph值下降趋缓并逐渐稳定。最终发酵液的ph值范围在3.48～4.15之间，其中lpa、lb和lc的ph相对较低。总酸含量在12h～50h内迅速增加，并在60h后稳定下来。lc发酵液总酸含量最高，为8.68g/l，其次是lpa和lb，为8.45g/l左右。
60.从图3发酵液乳酸及还原糖的变化曲线可以看出，最终发酵液还原糖含量在4.22g/l～2.58g/l区间内下降并趋于平稳。lr发酵液还原糖含量相对较高，说明其对胡萝卜浆中糖类物质分解作用稍差，综合来看，其对新环境的适应能力较弱。lpa、lpc发酵液的还原糖含量较低，在2.58g/l左右，其次为lgg和lc，分解糖的能力较强，与其在mrs培养基中的最终ph值较低的结果相吻合，说明其在新的营养基质中能够表现出较好的生长能力与适应能力。
61.综上所述，筛选出相对最佳复合菌种为：干酪乳杆菌(lc)、植物乳杆菌(lpa)，下表配比值按照上述2种菌种顺序依次进行配比，探究不同配比对于胡萝卜浆中β-胡萝卜素含量的影响：
62.表2不同菌种配比对β-胡萝卜素含量的影响
[0063][0064]
根据上表确定最佳复合菌种配比为，干酪乳杆菌(lc)：植物乳杆菌(lpa)＝1：1。
[0065]
(2)接菌量对发酵胡萝卜浆β-胡萝卜素含量的影响
[0066]
固定菌种配比为1：1，低聚麦芽糖添加量为5(w/t)％，发酵时间11h，发酵温度29℃，麦芽糊精添加量为30％。
[0067]
由图4可知，在3％接菌量左右时，β-胡萝卜素含量最高，可达57％左右，这是由于此时乳酸菌数量及其对类胡萝卜素的降解作用最适，β-胡萝卜素含量上升到最大范围，重新生成的一些紫罗兰酮等芳香物质最盛，风味最佳。接菌量1％～2％范围内时，β-胡萝卜素含量相对较少，1％左右接菌量的胡萝卜浆产酸量少，浆体酸度较低，口味偏淡，药腥味不能完全去除；接菌量2％左右时，胡萝卜浆酸度较适宜，药腥味明显减少；
[0068]
当达到3％接菌量以上时，β-胡萝卜素含量下降，是因为产酸过多，影响到了乳酸菌的催化降解作用甚至直接对菌体本身的生长代谢产生不利影响，胡萝卜浆中各路积极反应减少甚至被抑制；胡萝卜浆过酸，口感较差，果木香稀薄。综上所述，选择3％的接菌量作为发酵条件较为适宜。
[0069]
(3)低聚异麦芽糖添加量对发酵胡萝卜浆β-胡萝卜素含量的影响
[0070]
固定菌种配比为1:1，接种量为3％，发酵时间11h，发酵温度29℃，麦芽糊精添加量为30％。
[0071]
由图5可知，当益生元低聚异麦芽糖添加量在5(w/t)％左右时，胡萝卜浆内β-胡萝卜素含量达到最高值，表明此时浆内乳酸菌发挥最大促进反应发生、释放以及转化作用，类胡萝卜素双加氧酶裂解反应力最强，β-胡萝卜素有所积累；当添加量小于5％或大于5％时，添加量对乳酸菌增长和促进反应发生作用相对较小；特别是大于5％时可能会对发酵浆的风味有不利影响。
[0072]
综上所述，选择5(w/t)％的益生元低聚异麦芽糖添加量作为胡萝卜浆发酵准备条件较为适宜。
[0073]
(4)发酵时间对发酵胡萝卜浆β-胡萝卜素含量的影响
[0074]
固定菌种配比为1：1，低聚麦芽糖添加量为5(w/t)％，接种量为3％，发酵温度29℃，麦芽糊精添加量为30％。
[0075]
由图6可知，发酵10h时β-胡萝卜素含量最高，此时酸度适宜，口感较好，一些具有花果香味的物质如α、β-紫罗兰酮等挥发性成分涌现，形成协调柔和的发酵风味；随着发酵时间的加长，β-胡萝卜素含量在胡萝卜浆中呈现逐渐下降的态势，浆体内可能会过多产酸，
酸味加重，同时引起风味不协调，口感略逊色。综上所述，选择10h的发酵时间作为发酵条件较为适宜。
[0076]
(5)发酵温度对发酵胡萝浆β-胡萝卜素含量的影响
[0077]
固定菌种配比为1：1，低聚麦芽糖添加量为5％，发酵时间10h，接种量3％，麦芽糊精添加量为30％。
[0078]
由图7可知，发酵温度为30℃时，β-胡萝卜素含量最高，此时β-胡萝卜素受热稳定，乳酸菌产酸量增加，浆内菌株生长和各类催化合成、降解反应减弱甚至抑制，在此刻温度上升过程中可能会引起浆体内部糖酸比例的失调，口感稍逊。
[0079]
实施例2
[0080]
本发明又进一步检测了发酵前后胡萝卜粉的指标测定，本试验工艺条件为实施例1中筛选出的相对最佳工艺条件，检测结果如下：
[0081]
工艺条件：
[0082]
低聚麦芽糖添加量为5(w/t)％，发酵时间10h，发酵温度30℃，接菌量3％；
[0083]
麦芽糊精添加量为20％；
[0084]
菌种间配比为1：1；
[0085]
其余条件和制备过程同实施例1。
[0086]
测定结果：
[0087]
(1)发酵对胡萝卜粉理化性质的影响
[0088]
表3发酵前后胡萝卜粉理化性质的变化
[0089][0090]
注：a*表示红色到绿色范围；b*表示蓝色到黄色范围；l*代表亮度；d50表示中值粒径。
[0091]
由上表可知，胡萝卜浆在经过发酵之后，喷雾干燥得到胡萝卜粉的出粉率增加了约16.8％；a*值有小幅增加；吸湿性增加约0.27％；膨胀力增加约0.104ml/g；持油力增加约0.073ml/g；溶解时间增加约10.3s；比表面积增加了0.007m2/g；β-胡萝卜素含量增加了
13.27μg/g；含水率降低约0.60％；休止角减小约0.011
°
。
[0092]
(2)发酵前后胡萝卜粉香气成分种类及含量
[0093]
表4胡萝卜粉香气成分种类及含量变化
[0094][0095]
未发酵的胡萝卜浆喷雾干燥得到的胡萝卜粉中醇类物质含量最高，占37.30％，其次为26.61％的烃类成分。发酵后的胡萝卜浆，在喷雾干燥后的挥发性成分中，醛酮类含量最高，为30.97％，其次是占比25.97％的烃类物质。对比看出，经发酵后，醇类、烃类及其他类成分含量明显减少，醇类减少了29.76％，烃类减少了0.64％，其他类成分含量减少了4.09％。酯类、醛酮类、酸类含量明显增加，分别增加了4.73％、22.97％和7.01％。
[0096]
进一步对比分析，未经发酵的胡萝卜喷雾干燥粉共检测出57种挥发性成分，包括21种醇类、15种烃类、酯类7种、酸类7种、5种醛酮类和2种其他类；发酵粉共检测出101种挥发性成分，包含烃类28种、酯类25种、醛酮类16种、醇类15种、9种酸类及8种其他类。
[0097]
发酵后如6-nonynoicacid、异丙醇、3-甲基庚基-1，6-二烯-3-醇、2-环丙基戊二醇等部分物质消失，产生许多新物质如二氢香芹醇乙酸脂、2-丙基-1-戊醇、二氢月桂烯、戊酸甲酯、3-甲基-2-丁酮等。
技术特征：1.富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，其特征在于，所述益生菌包括2种菌种，分别为：干酪乳杆菌（lc）和植物乳杆菌（lpa），按所述顺序配比为：1～2：1～2。2.如权利要求1所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，其特征在于，在其制备过程中，喷雾干燥之前先用麦芽糊精进行包埋处理。3.如权利要求1所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉，是通过如下方法制备获得的：（1）胡萝卜浆的制备：将新鲜胡萝卜进行清洗、切片、打浆、加热后高速剪切、灭菌，获得胡萝卜浆；（2）种子液制备：将2种菌种进行活化，活化后接种到灭菌胡萝卜浆中进行培养，获得种子液；（3）胡萝卜浆发酵：添加低聚麦芽糖至（2）种子液中，再接种子液于胡萝卜浆中发酵，杀菌；（4）添加助干剂：将麦芽糊精加水后煮沸，经均质、溶解后，添加到（3）发酵好的胡萝卜浆内；（5）喷雾干燥。4.如权利要求3所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（1）中， 将新鲜胡萝卜清洗、除杂后切成5mm～10mm的片状，加入1～5倍重量水进行打浆10～20min；然后在 80～90℃条件下灭酶护色5～10min，再在5000～10000r/min转速下高速剪切10～20min，最后115～121℃高温高压灭菌10～15min。5.如权利要求3所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（2）中，将2种菌种接入mrs肉汤培养基中，在 30～37 ℃下培养 6～14 h进行菌种活化；按重量比接2～4%活化菌种到灭菌胡萝卜浆中培养8～14h，菌种浓度达到1
×
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cfu/ml，获得种子液。6.如权利要求3所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（3）中，在无菌条件下，添加低聚麦芽糖3～7（w/t）%至（2）种子液中，再接种1～5（v/v）%种子液于胡萝卜浆中，在24～36℃下发酵6～14h，杀菌3～5min。7.如权利要求6所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（3）中，低聚麦芽糖添加量为5（w/t）%，发酵时间10h，发酵温度30℃，接菌量3 %。8.如权利要求3所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（4）中，按照胡萝卜浆中干物质含量称取20～50%的麦芽糊精，加入10倍重量水后煮沸，用均质机在1800～3000rpm转速下均质3～8min溶解，添加到（3）发酵好的胡萝卜浆内。9.如权利要求8所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（4）中，麦芽糊精添加量为25%～32%。10.如权利要求3所述的富含β-胡萝卜素的益生菌发酵胡萝卜粉的制备方法，其特征在于，（5）中，干燥条件为：喷雾进口温度160～170℃，出风温度65～75℃，风送温度40～50℃，雾化转速35～45hz，进料速度70～80ml/min。
技术总结本发明属于益生菌发酵食品技术领域，特别涉及富含β-胡萝卜素的胡萝卜粉及其制备方法。制备方法为：（1）将新鲜胡萝卜进行清洗、切片、打浆、加热后高速剪切、灭菌，获得胡萝卜浆；（2）种子液制备：将菌种进行活化，活化后接种到灭菌胡萝卜浆中进行培养，获得种子液；（3）胡萝卜浆发酵：添加低聚麦芽糖3～7（w/t）%至种子液中，再接种3（v/v）%种子液于胡萝卜浆中，在24～36℃下发酵6～14h，杀菌3～5min。（4）添加助干剂：将麦芽糊精加水后煮沸，经均质、溶解后，添加到（3）发酵好的胡萝卜浆内；（5）喷雾干燥。本发明产品富含β-胡萝卜素的同时，胡萝卜粉颜色加深，香甜味增加，极大地改善了风味。极大地改善了风味。极大地改善了风味。
技术研发人员：李学震 和法涛 刘光鹏 马艳蕊 赵岩 初乐 路遥 吕绪强 李根
受保护的技术使用者：中华全国供销合作总社济南果品研究所
技术研发日：2022.06.28
技术公布日：2022/11/1
