專利名稱：一種天然有機沙棘果酸及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然有機酸及其制備方法，特別是從果蔬類植物-野生沙棘中提取和生產(chǎn)天然有機沙棘果酸的加工方法。
背景技術(shù)：
有機酸是人類生物代謝的重要物質(zhì)，并對某些疾病具有治療作用。有機酸能刺激消化液分泌，加速胃腸蠕動的作用，能促進食欲，有利于食物的消化，可以滋陰潤燥，增強抵抗力。其次，有機酸能夠徹底排出人體血液中毒素一般情況下，血液中的毒素是由肝臟張開膽管、釋放膽汁，再通過大小便排出體外的。有機酸在消化過程中，會被大腸的腸壁一定程度地吸收，再通過靜脈安全地進入肝區(qū)，促使肝臟的毛細血管和小膽管擴張，膽汁成倍地良性增加，血液流動也更加通暢，從而徹底排出血液中的毒素。再次，有機酸可使食物保持一定酸度，對維生素C的穩(wěn)定性具有保護作用，還可提高氨基酸的利用率，促進脂肪分解， 快速實現(xiàn)減肥有機酸通過腸壁被吸收后，可以直接刺激皮下脂肪等儲藏脂肪，將其分解成脂肪酸，并和肌肉組織能量代謝一起加快了能量和脂肪的消耗。因此，有機酸對醫(yī)藥及生命科學具有重要意義，主要作為食品及醫(yī)藥工業(yè)的原料。常用的有機酸主要有蘋果酸、檸檬酸、乳酸、酒石酸、抗壞血酸、醋酸、富馬酸等。 目前有機酸的生產(chǎn)方法主要有三種(1)大部分有機酸的生產(chǎn)采用糧食作物的發(fā)酵技術(shù)，主要原料為玉米及薯類等糧食作物，形成了“與人爭糧、與糧爭地”的狀況。我國雖然國土面積較大，但人口龐大，人均耕地面積相對極度匱乏，僅為1.3畝，隨著世界范圍內(nèi)可利用土地的不斷減少，糧食供應已經(jīng)成為影響人類生存的嚴重問題。在目前耕地減少，人口增加、環(huán)境惡化的條件下，嚴重影響我國的糧食安全。(2)采用化學合成方法也可以生產(chǎn)有機酸，但是這種方法投資大，技術(shù)要求高，成本高，而且作為食品級藥品原料，不被消費者接受。(3)可以從植物中直接提取有機酸，工藝簡便，但大部分植物中有機酸含量太低， 經(jīng)濟上不合理。沙棘是一種優(yōu)良灌木漿果類經(jīng)濟樹種，具有天然、無污染的特性。沙棘果實中含有 200多種生物活性成分，含有8種人體必需的氨基酸，多種天然有機酸。沙棘果中天然有機酸含量可以達到3. 2% -4. 5%，其中最為主要的是蘋果酸、檸檬酸、維生素C、酒石酸，而蘋果酸含量占到有機酸含量的60%以上。而且，沙棘果中，有一定量的糖類物質(zhì)，是微生物的優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)源，可以通過發(fā)酵，生產(chǎn)新的有機酸。目前我國沙棘林面積達到4000萬畝，占全世界總面積的90%以上，隨著退耕還林、環(huán)境治理等工作的開展，我國沙棘林面積每年以100 萬畝的速度在增加。按保守的估算，其沙棘果產(chǎn)量120萬噸，而實際上，我國沙棘資源的有效利用率只有10%左右，果農(nóng)賣鮮果難的問題仍存在著，大量的沙棘果由于無法消化、無人收購，只能自生自滅，散落于荒山野嶺中，成了飛禽走獸的佳肴，造成了資源的極大浪費，嚴重制約了沙棘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
如果能夠?qū)ι臣械挠袡C酸及其他活性營養(yǎng)物質(zhì)加以綜合開發(fā)利用，替代糧食作物生產(chǎn)有機酸，不但可以有效地提高我國的資源利用率，保證糧食安全，而且可以促進生物工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)化中的推廣應用和規(guī)?；瑤酉嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步和結(jié)構(gòu)調(diào)整升級。但是，由于沙棘酸度高，發(fā)酵菌種的選擇和工藝條件的控制非常困難而受到很大限制。過去我國大部分沙棘產(chǎn)品主要是以沙棘果汁(漿)基礎原料的形式，作為食品、藥品原料出口銷售。日本、美國、德國、意大利及東南亞等國家和地區(qū)的廠商低價購買我國的沙棘果汁后，深加工生產(chǎn)出的產(chǎn)品價值提高了幾十倍甚至上百倍，獲得了豐厚的利潤。由于沙棘果漿(汁)的量占沙棘果總量的90%左右，因此其加工方法的技術(shù)水平、利用效果、經(jīng)濟效益主導沙棘行業(yè)的發(fā)展。由于目前的沙棘深加工的技術(shù)只能生產(chǎn)和銷售附加值較低的沙棘原料，造成行業(yè)整體經(jīng)濟效益較差，發(fā)展速度較慢，沒有把資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟優(yōu)勢，嚴重制約了我國沙棘行業(yè)的發(fā)展，對經(jīng)濟發(fā)展和提高農(nóng)牧民收入帶動作用不大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種利用果蔬類植物為原料， 替代糧食作物，制備天然有機沙棘果酸的方法，以及該方法獲得的有機沙棘果酸。本發(fā)明所述的制備方法是以天然野生有機沙棘果為原料，針對沙棘果能通過微生物和酶制劑的生物催化功能進行發(fā)酵得到沙棘果酸的特點，將新鮮沙棘果依次經(jīng)壓榨(打漿)、酶解、發(fā)酵、分離、濃縮等工藝獲得高品質(zhì)的有機沙棘果酸。本發(fā)明制備得到的天然沙棘果酸是一種混合有機酸，其中最主要的是蘋果酸，其他還含有檸檬酸、L抗壞血酸、氨基酸、酒石酸等。本發(fā)明制備得到的有機沙棘果酸除含有機酸外，還含有多種維生素、黃酮類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、植物留醇、多酚類、可溶性膳食纖維等對人體健康非常有作用的營養(yǎng)物質(zhì)，因此其不但能夠起到單純有機酸的功效作用，而且同時提供了其他人體必須的營養(yǎng)物質(zhì)，各種有機酸能夠在營養(yǎng)上、功效上、口感上相輔相成，應用效果增強。本發(fā)明制備得到的天然有機沙棘果酸主要作為食品、藥品添加劑使用。其除產(chǎn)生相應的果酸功效作用外，也是補充人體營養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑，可廣泛用于果汁、糖果、點心的制造，以及肉食、魚、禽類罐頭食品的防腐和貯存。本發(fā)明制備得到的沙棘果酸應用領(lǐng)域廣泛，市場競爭力強，在食品、藥品、保健品和化妝品領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景。本發(fā)明制備得到的沙棘果酸作為混合酸，生產(chǎn)成本較低，資源利用率高，環(huán)境友好。同時，如果市場需要純度較高的蘋果酸，本發(fā)明可以采用樹脂吸附技術(shù)，將其中的蘋果酸提取純化，生產(chǎn)高純度的蘋果酸，具有非常好的市場適應性。本發(fā)明的天然有機沙棘果酸的加工方法，具體包括如下步驟(1)打漿清洗后的新鮮沙棘果通過打漿機打漿，得到沙棘果漿和沙棘果漿渣。(2)生物酶反應在步驟(1)得到的沙棘果漿渣中加入等量的水，然后加入果漿渣0.5%。_5%。質(zhì)量比的纖維素酶和半纖維素酶復合酶，其中纖維素酶和半纖維素酶的比例為1 9-9 1，然后于5-50°C下反應0. 5-4小時，經(jīng)壓榨，得到沙棘果汁和沙棘果汁渣。將得到的沙棘果汁和步驟(1)得到的沙棘果漿混合，加入混合液0. 5%o _5%。質(zhì)量比的果膠酶和蛋白酶的復合酶，其中果膠酶和蛋白酶的比例為1 9-9 1，于30-60°C下反應0. 5-4小時，得到酶解后的沙棘果漿或沙棘果汁。步驟( 在沙棘果漿和沙棘果漿渣中加入各種酶制劑，通過酶生物反應，分解沙棘果中的纖維素、半纖維素、果膠、蛋白質(zhì)等，通過打破細胞膜與上述物質(zhì)之間的耦合鍵，便于有效成分的分離和利用，從而提高資源利用率、營養(yǎng)成分功效以及產(chǎn)品質(zhì)量，同時為后續(xù)的有機酸發(fā)酵提供物質(zhì)基礎，創(chuàng)造優(yōu)良的生產(chǎn)條件。(3)分離用比重分離機將上述酶解后的沙棘果漿(汁)進行分離，其中，分離時果漿溫度為40-60°C，分離轉(zhuǎn)速為2000-8000rpm，得到精制沙棘果漿(汁)、沙棘果油和沙棘果肉泥。(4)水解將步驟(3)得到的沙棘果肉泥，按質(zhì)量比為10 1-1 10的比例加水，攪拌均勻， 升溫至60-100°C，保持0. 1-1小時，然后降溫至40-65°C，再按0. 5%。_5%。的質(zhì)量比加入淀粉酶，反應0. 5-10小時后，得到沙棘果肉泥水溶液；(5)發(fā)酵在步驟(4)得到的沙棘果肉泥水溶液中加入0. 05%。——1%。質(zhì)量比的曲霉菌(包括黑曲霉、黃曲霉、米曲霉)，于20-50°C下進行發(fā)酵，發(fā)酵時間對-7池，提取其中的液體得到沙棘果發(fā)酵液。(6)過濾濃縮將所述精制沙棘果漿(汁)和所述沙棘果發(fā)酵液合并，經(jīng)活性白土板框過濾和膜過濾后得到機酸清夜，再通過蒸發(fā)器濃縮后，得到天然沙棘果酸成品。本發(fā)明的方法加工天然有機沙棘果酸，利用微生物和酶制劑的生物催化功能，對沙棘果漿進行大規(guī)模的物質(zhì)加工與轉(zhuǎn)化，采用微生物發(fā)酵技術(shù)將沙棘果肉泥中的多糖物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生有機酸，工藝技術(shù)簡單、成熟可靠且生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程在密閉機械中進行，加工時間短，不添加任何輔料，保證了產(chǎn)品不受外來污染，產(chǎn)品符合有機食品、綠色食品生產(chǎn)規(guī)范和要求，可應用范圍應用于食品、藥品等行業(yè)。本發(fā)明方法生產(chǎn)的沙棘果酸，充分利用植物為原料，減少糧食作物的消耗，從而提高了資源利用率，保證糧食安全。產(chǎn)品附加值高，品質(zhì)安全可靠，營養(yǎng)豐富，是有天然機酸生產(chǎn)的集成創(chuàng)新和技術(shù)進步，具有生產(chǎn)成本低、資源利用率高以及環(huán)境友好等優(yōu)勢，有效緩解了資源短缺與環(huán)境污染問題，提高了產(chǎn)品的競爭力，具有廣泛的應用前景。
具體實施例方式實施例一按照如下方法加工天然有機沙棘果酸(1)酶解在沙棘果打漿得到的沙棘果渣1中加入2.5%。質(zhì)量比的纖維素酶和半纖維素酶的復合酶(其中纖維素酶和半纖維素酶的質(zhì)量比為4 6)，于40°C下反應2小時， 然后經(jīng)壓榨機壓榨得到沙棘果汁和沙棘果渣。將沙棘果打漿和壓榨得到的沙棘果漿、沙棘果汁合并，加入2%。質(zhì)量比為6 4的果膠酶和蛋白酶，于35°C下反應1小時，得到酶解后的沙棘果漿(汁)；(2)分離用比重分離機將上述酶解后的沙棘果漿(汁)進行分離，其中，分離時果漿溫度為^°C，分離速率為4000rpm，得到精制沙棘果漿(汁)、沙棘果油和沙棘果肉泥。
C3)水解按水與沙棘果肉泥的質(zhì)量比為4 1的比例對沙棘果肉泥進行調(diào)整，升溫至75°C，0. 5小時后，降溫至20°C，再按2%。的質(zhì)量比加入淀粉酶，于40°C下反應1小時， 得到沙棘果肉泥水溶液；(4)發(fā)酵在上述沙棘果肉泥水溶液中加入0.08%。質(zhì)量比的黑曲霉，于35°C下進行發(fā)酵，發(fā)酵時間36h。(5)過濾濃縮將上述沙棘果酸發(fā)酵液和步驟O)中的沙棘果漿(汁)混合并進行后續(xù)處理，經(jīng)活性白土板框過濾及膜過濾分離后，得到沙棘果酸液，再通過蒸發(fā)濃縮，即得到天然沙棘果酸成品。在工藝步驟與實施例1相同的情況下，改變其各種物質(zhì)添加量及操作條件，進一步進行實驗，獲得數(shù)據(jù)如下
權(quán)利要求
1.一種天然有機沙棘果酸，其特征在于，所述有機沙棘果酸以果蔬植物野生沙棘果為原料，經(jīng)打漿、纖維素酶和半纖維素酶復合酶生物酶反應、分離、淀粉酶水解和曲霉菌生物發(fā)酵方法制得的混合有機酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然有機沙棘果酸，其特征在于，含有多種有機酸，其中含量最高的是蘋果酸，同時還含有多種維生素、黃酮類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、植物留醇、多酚類、可溶性膳食纖維。
3.一種天然有機果酸的加工方法，其特征在于，以果蔬植物野生沙棘果為原料，包括如下步驟經(jīng)打漿、纖維素酶和半纖維素酶復合酶生物酶反應、分離、淀粉酶水解和曲霉菌生物發(fā)酵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于所述打漿包括清洗后的新鮮沙棘果通過打漿機打漿，得到沙棘果漿和沙棘果漿渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的加工方法，其特征在于所述纖維素酶和半纖維素酶復合酶生物酶反應包括在所述打漿得到的沙棘果漿渣中加入等量的水，然后加入果漿渣 0. 5%o _5%。質(zhì)量比的纖維素酶和半纖維素酶復合酶，其中纖維素酶和半纖維素酶的比例為 1:9-9: 1，然后于5-50°C下反應0.5-4小時，經(jīng)壓榨，得到沙棘果汁和沙棘果汁渣；將所述沙棘果汁和打漿得到的沙棘果漿混合，加入混合液0. 5%o -5%。質(zhì)量比的果膠酶和蛋白酶的復合酶，其中果膠酶和蛋白酶的比例為1 9-9 1，于30-60°C下反應0.5-4 小時，得到酶解后的沙棘果漿或沙棘果汁。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的加工方法，其特征在于所述分離為比重分離；所述比重分離優(yōu)選包括用比重分離機將所述纖維素酶和半纖維素酶復合酶生物酶反應酶解后的沙棘果漿或沙棘果汁進行分離，其中，分離時果漿溫度為40-60°C，分離轉(zhuǎn)速為 2000-8000rpm，得到精制沙棘果漿或沙棘果汁、沙棘果油和沙棘果肉泥。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6之一所述的加工方法，其特征在于將所述分離得到的沙棘果肉泥，按質(zhì)量比為10 1-1 10的比例加水，攪拌均勻，升溫至60-100°C，保持0. 1-1小時， 然后降溫至40-65°C，再按0. 5%0 -5%。的質(zhì)量比加入淀粉酶，反應0. 5-10小時后，得到沙棘果肉泥水溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7之一所述的加工方法，其特征在于所述發(fā)酵包括在所述水解得到的沙棘果肉泥水溶液中加入0. 05%。——1%。質(zhì)量比的曲霉菌，優(yōu)選黑曲霉、黃曲霉和/或米曲霉，于20-50°C下進行發(fā)酵，發(fā)酵時間對-7池，提取其中的液體得到沙棘果發(fā)酵液。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工方法，其特征在于所述方法主要包括(1)打漿清洗后的新鮮沙棘果通過打漿機打漿，得到沙棘果漿和沙棘果漿渣；(2)生物酶反應在步驟(1)得到的沙棘果漿渣中加入等量的水，然后加入果漿渣0.5%。-5%。質(zhì)量比的纖維素酶和半纖維素酶復合酶，其中纖維素酶和半纖維素酶的比例為1 9-9 1，然后于 5-50°C下反應0. 5-4小時，經(jīng)壓榨，得到沙棘果汁和沙棘果汁渣；將得到的沙棘果汁和步驟(1)得到的沙棘果漿混合，加入混合液0.5%。-5%。質(zhì)量比的果膠酶和蛋白酶的復合酶，其中果膠酶和蛋白酶的比例為1 9-9 1，于30-60°C下反應.0. 5-4小時，得到酶解后的沙棘果漿或沙棘果汁；(3)分離用比重分離機將上述酶解后的沙棘果漿或沙棘果汁進行分離，其中，分離時果漿溫度為40-60°C，分離轉(zhuǎn)速為2000-8000rpm，得到精制沙棘果漿(汁)、沙棘果油和沙棘果肉泥；(4)水解將步驟(3)得到的沙棘果肉泥，按質(zhì)量比為10 1-1 10的比例加水，攪拌均勻，升溫至60-100°C，保持0. 1-1小時，然后降溫至40-65°C，再按0. 5%。_5%。的質(zhì)量比加入淀粉酶，反應0. 5-10小時后，得到沙棘果肉泥水溶液；(5)發(fā)酵在步驟⑷得到的沙棘果肉泥水溶液中加入0. 05%?！?%。質(zhì)量比的曲霉菌，優(yōu)選包括黑曲霉、黃曲霉和/或米曲霉，于20-50°C下進行發(fā)酵，發(fā)酵時間對-7池，提取其中的液體得到沙棘果發(fā)酵液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加工方法，其特征在于所述方法還包括(6)過濾濃縮將所述精制沙棘果漿或沙棘果汁和所述沙棘果發(fā)酵液合并，經(jīng)活性白土板框過濾和膜過濾后得到機酸清夜，再通過蒸發(fā)器濃縮后，得到天然沙棘果酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天然有機沙棘果酸及其制備方法，依次包括酶解、分離、水解、發(fā)酵以及過濾濃縮等步驟，采用生物酶工程和發(fā)酵技術(shù)、膜和板框過濾等技術(shù)，得到附加值高、成分明確、品質(zhì)安全可靠的天然有機沙棘果酸產(chǎn)品，與現(xiàn)有工藝技術(shù)相比，具有生產(chǎn)成本低、資源利用率高、環(huán)境友好等優(yōu)勢，有效緩解了資源短缺與環(huán)境污染問題，提高了產(chǎn)品的競爭力，具有廣泛的應用前景。
文檔編號A23L1/30GK102273636SQ20111018914
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者劉春海, 姚玉軍, 岳麗華 申請人:承德宇航人高山植物應用技術(shù)有限責任公司