專利名稱：一種發(fā)酵法提取紫甘薯紅色素的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取紫甘薯紅色素的生產(chǎn)工藝，屬于天然的食品色素提取技術(shù)領(lǐng)域。具體地講，本發(fā)明涉及一種以紫甘薯為原料，制得高純度的紫甘薯紅色素粉末產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
隨著對人工合成色素危害性的深入研究，天然色素的提取與應(yīng)用技術(shù)得到重視。雖然天然色素受加工條件限制，價格較貴，但因其天然無毒，具有營養(yǎng)與保健價值，消費者樂意接受，天然色素前景看好。
紫甘薯(Ipomoes batatas)，又稱紫心甘薯、紫肉甘薯，為番薯屬植物。紫甘薯塊根中紫甘薯紅色素含量最高者達99.3mg·100g-1FW，是紅甘藍和紅蘿卜中花青素含量的2～3倍。紫甘薯在我國多數(shù)地區(qū)能種植，是一個重要的、來源廣泛的天然食用色素源。研究表明，紫甘薯紅色素屬花色苷類色素，主要存在于紫甘薯細胞的液泡中，其主要組分為矢車菊色素和芍藥色素。該類色素具有抗氧化、抗突變、保護肝臟、預防心血管疾病等功效，是集營養(yǎng)、保健于一體的功能性色素。實驗證明，紫甘薯紅色素在飲料中的穩(wěn)定性超過市售的食用色素。
目前，紫甘薯紅色素的生產(chǎn)工藝主要有檸檬酸酸化水萃取法和酸化乙醇萃取法。上述兩種溶劑法提取工藝簡單，但色素提取率低、需多次浸提、成品純度低，色價低、溶解性差；用檸檬酸萃取法得到的色素溶液中還含有大量多糖、甘薯粘性蛋白等，成品有薯味。本發(fā)明針對溶劑浸提法存在的問題，提出了一種利用酵母發(fā)酵紫甘薯淀粉提取紫甘薯紅色素的生產(chǎn)方法，在酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精的同時，得到高純度的紫甘薯紅色素，經(jīng)冷凍干燥后得到穩(wěn)定性好、純度高的紫甘薯紅色素粉末。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于現(xiàn)有技術(shù)中針對溶劑浸提法存在的問題，采用經(jīng)濟、安全、有效的方法提取紫甘薯紅色素，為特色甘薯的綜合利用開辟新的途徑。
本發(fā)明的方法詳細步驟如下(1)紫甘薯糖化液制備
A.新鮮紫甘薯糖化液制備選擇新鮮紫甘薯為原料，蒸煮后與水混合打漿，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.0，加入果膠酶(15～30u/g鮮薯)，于50℃下保溫2.0～2.5h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.0～6.5。加入淀粉酶(5～10u/g鮮薯)于60℃下保溫1.0～1.5h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值為5.0～5.5，加入糖化酶(100～200u/g)鮮薯于60℃下保溫3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液(可溶性固形物為12％～18％)(附表1)。
B.干紫甘薯糖化液制備紫甘薯干經(jīng)粉碎機粉碎，過40～80目篩，加3～4倍的水糊化0.5～1.0h，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.0，加入果膠酶(60～90u/g薯干)于50℃下保溫2.0～2.5h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.0～6.5。加入淀粉酶(15～30u/g薯干)于60℃下保溫1.0～1.5h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值為5.0～5.5，加入糖化酶(300～600u/g薯干)于60℃下保溫3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液(可溶性固形物為14％～20％)。
(2)發(fā)酵A.酵母培養(yǎng)成熟酵母從斜面接種到可溶性固形物為6.0％的麥芽汁培養(yǎng)基中，在28℃～30℃、160r/min條件下培養(yǎng)1d；B.紫甘薯液發(fā)酵在紫甘薯糖化液，調(diào)節(jié)pH值為3.0～3.5，接種6％～12％酵母種子培養(yǎng)液，在28℃～30℃下發(fā)酵，前2d每12h攪拌一次，后封缸發(fā)酵3～4d，獲得紫甘薯發(fā)酵醪。
(3)紫甘薯紅色素提取紫甘薯發(fā)酵結(jié)束后，過濾發(fā)酵醪，去殘渣，濃縮(除去酒精等揮發(fā)性物質(zhì))，色素液冷凍干燥后，得到紫甘薯紅色素粉末。
有益效果本發(fā)明采用新鮮的或干制的紫甘薯為原料，經(jīng)果膠酶、淀粉酶和糖化酶相繼作用后，接種酵母菌進行酒精發(fā)酵，得到的發(fā)酵液蒸餾酒精，色素液經(jīng)冷凍干燥，得到紫甘薯紅色素粉末，此色素色價高，穩(wěn)定性好，是理想的天然食品著色劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的發(fā)酵法提取紫甘薯紅色素生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明的紫甘薯采用果膠酶、淀粉酶和糖化酶相繼酶解，得到的醪液粘度小、還原糖含量高、色素保存率高；(2)本發(fā)明所選用的菌種為釀酒酵母，安全可靠，對色素破壞小，發(fā)酵產(chǎn)生的酒精能作為副產(chǎn)物被利用；(3)本發(fā)明所采用的生產(chǎn)條件容易控制，得到的發(fā)酵液雜質(zhì)少，澄清度好、透明度高；(4)本發(fā)明得到的紫甘薯紅色素為純天然產(chǎn)品，穩(wěn)定性好，其適用pH區(qū)間為1～5.5；(5)本方法工業(yè)化程度高，生產(chǎn)成本低，在獲得紫甘薯紅色素的同時能充分利用甘薯淀粉等物質(zhì)，發(fā)酵得到酒精。最終色素產(chǎn)品純度高，色價高達160～200u(色素產(chǎn)品以色價表示純度，一般提取方法得到色素產(chǎn)品色價為40u左右)，且產(chǎn)品無薯味，是一種理想的天然紅色素。
具體實施例方式
實施例1以新鮮的紫甘薯為原料，蒸煮，與水混合打漿，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4.5，加入果膠酶(15u/g鮮薯)，在50℃下保溫2.0h；將果膠酶酶解后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.5。加入淀粉酶(5u/g鮮薯)于60℃下保溫1.0h；將淀粉酶液化后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至5.0，加入糖化酶(100u/g鮮薯)于60℃下保溫3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物為15％，調(diào)節(jié)pH值至3.0，加熱滅菌。按體積比接種6％酵母種子，在發(fā)酵池中發(fā)酵4d。發(fā)酵結(jié)束后，濾去殘渣，得到的發(fā)酵液雜質(zhì)少，澄清度好、透明度高，蒸餾發(fā)酵液中的酒精等揮發(fā)性成分，色素液經(jīng)冷凍干燥后，制得發(fā)酵法提取紫甘薯紅色素產(chǎn)品。參照GB6718-86的測定方法測定其色價為160～200u，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，其適用pH區(qū)間為1～5.5。
實施例2前處理同實施例1。紫甘薯漿液中加入果膠酶(30u/g鮮薯)，在50℃下保溫2.5h；將果膠酶酶解后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.0。加入淀粉酶(10u/kg鮮薯)于60℃下保溫1.0h；將淀粉酶液化后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至5.5，加入糖化酶(200u/g鮮薯)于60℃下保溫3.0h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物為18％。調(diào)節(jié)pH值至3.0，加熱滅菌。接種12％酵母種子，在發(fā)酵池中發(fā)酵4d。發(fā)酵結(jié)束后，濾去殘渣，蒸餾發(fā)酵液中的酒精等揮發(fā)性成分，色素液經(jīng)冷凍干燥后，制得。
實施例3前處理同實施例1。紫甘薯漿液中加入果膠酶(20u/g鮮薯)，在50℃下保溫2.0h；將果膠酶酶解后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.5。加入淀粉酶(8u/g鮮薯)于60℃下保溫1.0h；將淀粉酶液化后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至5.0，加入糖化酶(150u/g鮮薯)于60℃下保溫3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物為17％，調(diào)節(jié)pH值至3.0，加熱滅菌。接種8％酵母種子，在發(fā)酵池中發(fā)酵4d。發(fā)酵結(jié)束后，濾去殘渣，蒸餾發(fā)酵液中的酒精等揮發(fā)性成分，色素液經(jīng)冷凍干燥后，制得。
實施例4選用無霉變的紫甘薯干為原料，經(jīng)粉碎、過80目篩后，加水并加熱糊化1h，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值至4.5，加入果膠酶(60u/g薯干)，于50℃下保溫2.0h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.0。加入淀粉酶(15u/g薯干)于60℃下保溫1.0h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值為5.0，加入糖化酶(300u/g薯干)于60℃下保溫3.0h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物為14％。調(diào)節(jié)pH值至3.0，加熱滅菌。其余步驟同實施例1，制得紫甘薯紅色素產(chǎn)品。參照GB6718-86的測定方法測定其色價為160～200u，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，其適用pH區(qū)間為1～5.5。
實施例5前處理同實施例4。加入果膠酶(90u/g薯干)，于50℃下保溫2.5h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液用調(diào)節(jié)pH值至6.5。加入淀粉酶(30u/g薯干)于60℃下保溫1.5h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至5.5，加入糖化酶(600u/g薯干)于60℃下保溫3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物為20％，調(diào)節(jié)pH值至3.0，加熱滅菌。其余步驟同實施例4，制得。
實施例6前處理同實施例4。加入果膠酶(75u/g薯干)，于50℃下保溫2.5h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.5。加入淀粉酶(20u/g薯干)于60℃下保溫1.5h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至5.5，加入糖化酶(400u/g薯干)于60℃下保溫3.5h，制得紫甘薯糖化液，其可溶性固形物為20％，調(diào)節(jié)pH值至3.0，加熱滅菌。其余步驟同實施例4，制得。
附表1紫甘薯酶解過程主要指標變化

權(quán)利要求
1.發(fā)酵法提取紫甘薯紅色素的生產(chǎn)工藝，其特征在于以釀酒酵母作為發(fā)酵菌種，以新鮮或紫甘薯干為原料，經(jīng)蒸煮、打漿、酶解后得到糖化液，接種酵母菌發(fā)酵，獲得的發(fā)酵上清液即為紫甘薯紅色素溶液，經(jīng)蒸餾后，色素液經(jīng)冷凍干燥可得紫甘薯紅色素粉末產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)酵法提取紫甘薯紅色素的生產(chǎn)工藝，其特征在于(1)紫甘薯糖化液制備選擇新鮮紫甘薯為原料，蒸煮后與水混合打漿，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.0，加入果膠酶15～30u/g鮮薯，于50℃下保溫2.0～2.5h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值至6.0～6.5，加入淀粉酶5～10u/g鮮薯于60℃下保溫1.0～1.5h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值為5.0～5.5，加入糖化酶100～200u/g鮮薯于60℃下保溫3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液；或者選擇紫甘薯干經(jīng)粉碎機粉碎，過40～80目篩，加3～4倍的水糊化0.5～1.0h，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4.5～5.0，加入果膠酶60～90u/g薯干于50℃下保溫2.0～2.5h；將果膠酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值為6.0～6.5；加入淀粉酶15～30u/g薯干于60℃下保溫1.0～1.5h；將淀粉酶處理后的紫甘薯漿液調(diào)節(jié)pH值為5.0～5.5，加入糖化酶300～600u/g薯干于60℃下保溫3.0～3.5h，制得紫甘薯糖化液。(2)發(fā)酵成熟酵母從斜面接種到可溶性固形物質(zhì)量比為6.0％的麥芽汁培養(yǎng)基中，在28℃～30℃、160r/min條件下培養(yǎng)1d；調(diào)節(jié)pH值為3.0～3.5，按體積比接種6％～12％酵母種子培養(yǎng)液，在28℃～30℃下發(fā)酵，前2d每12h攪拌一次，后封缸發(fā)酵3～4d，獲得紫甘薯發(fā)酵醪；(3)紫甘薯紅色素提取過濾紫甘薯發(fā)酵醪，去殘渣，濃縮，色素液冷凍干燥后，得到紫甘薯紅色素粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然紫甘薯紅色素的發(fā)酵提取工藝，屬于天然的食品色素提取技術(shù)領(lǐng)域。其特征是以釀酒酵母為菌種，以新鮮或干制紫甘薯為原料，經(jīng)蒸煮、打漿、液體深層發(fā)酵、分離、濃縮、干燥等工藝，制得高純度的紫甘薯紅色素。本方法工業(yè)化程度高，生產(chǎn)成本低，在獲得紫甘薯紅色素的同時能充分利用甘薯淀粉等物質(zhì)，發(fā)酵得到酒精。最終色素產(chǎn)品澄清透明、純度高，產(chǎn)品無薯味，色價高達160～200u，穩(wěn)定性好，是一種理想的天然紅色素產(chǎn)品。
文檔編號C12P19/00GK1974676SQ20061009834
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者韓永斌, 范龔健, 顧振新, 陳志剛 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學