一种高稳定性桑葚花青素复合体的制备方法及其在酸乳制品中的应用与流程

1.本发明涉及植物提取物的技术领域，尤其是涉及一种高稳定性桑葚花青素复合体的制备方法及其在酸乳制品中的应用。


背景技术：

2.花青素又称花色素，是一种天然的水溶性植物色素，安全性高且具有一定的营养和药理作用。它广泛存在与植物中，和水果、蔬菜和花卉中的大部分主要呈色物质相关，其中蓝莓、紫甘蓝、黑枸杞、桑葚等深色植物都是花青素的良好来源。研究表明，花青素的抗氧化能力和自由基清除能力远远强于维生素e和维生素c，另外由于花青素具有抑菌、抗炎、减脂等多种生物活性功效，并且对心血管疾病、眼部疾病、神经退行性疾病、癌症等有所帮助，因此越来越受到人们的关注，也被广泛的应用在食品、医药、化妆品等领域。
3.桑葚由于含有丰富的花青素和多种活性蛋白、维生素、矿物质等被医学界誉为“21世纪最佳保健果品”，它富含的花青素具有很强的抗氧化功效，因此倍受广大爱美、抗老人士的追捧。但是，由于花青素特殊的结构和化学成分，在具备生物活性的同时也极不稳定，极易在受到加工、储藏过程中不可避免的光照、高温和氧气等不利因素的作用下降解，从而使生物活性下降或丧失。花青素的不稳定、易降解属性，也成为了阻碍其在食品工业中应用的瓶颈。
4.为了改善花青素的稳定性，扩大花青素的应用领域，研究人员采用各种方法来提高它的稳定性，例如加辅色剂、抗氧化剂、螯合剂、微胶囊以及化学修饰等方法。前几年，国内外采用乙酸等羧酸作为酰化剂，通过酰化效果稳定花青素，但是该方法反应进行较慢，效果也不理想。到近几年，国内也有报道采用月桂酰氯作为酰化剂，将蓝莓花青素酰化，来提高蓝莓花青素的稳定性，虽然该方法较之前研究反应更为彻底迅速，且也有效改善了蓝莓花青素的稳定性，但额外的试剂不仅增加生产成本，而且不符合天然、健康、标签清洁的食品加工趋势，在食品加工领域无法完全借鉴。


技术实现要素：

5.为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种高稳定性桑葚花青素复合体的制备方法及其在酸乳制品中的应用，通过将桑葚提取液和还原奶混合后充分水化，接种乳酸菌共发酵形成蛋白-花青素复合体来提高桑葚花青素的加工、储藏稳定性，该制备方法实用性强、生产成本低、操作简单易行、跟食品加工天然健康理念想符，能够成功应用于酸乳制品。
6.本发明的目的通过以下技术方案予以实现：第一方面，本发明提供了一种高稳定性桑葚花青素复合体的制备方法，包括如下步骤：(1)将桑葚干果进行提取，得到桑葚提取液；(2)将桑葚提取液和还原奶剪切混合，再静置水化，得到水化物；
(3)将水化物均质后杀菌，再接种发酵剂进行发酵，所述发酵剂为食品用乳酸菌，得到桑葚花青素复合体。
7.花青素在植物中的种类和含量随植物品种的不同而有很大区别，由文献可知，桑葚中花青素种类丰富，主要成分是矢车菊-3-葡萄糖苷和矢车菊-3-芸香苷。本发明通过将桑葚提取液和还原奶混合后充分水化，接种乳酸菌共发酵形成蛋白-花青素复合体，该复合体能够良好适配桑葚花青素的主要成分，能够有效提高桑葚花青素的加工、储藏稳定性。
8.在共发酵过程中，部分乳酸菌产生的代谢产物中含有蛋白酶，蛋白酶会分解乳蛋白生成多肽以及游离氨基酸；同时乳酸菌分解还原奶中的乳糖产生大量乳酸，导致ph下降后，乳酪蛋白中磷酸钙会游离出、酪蛋白毛发层逐渐被破坏后塌陷、结构发生变化，在此过程中，结构逐渐发生变化的蛋白质会和花青素酰基形成蛋白质-花青素复合体；同时，由于本发明先将桑葚提取液和还原奶混合水化后充分结合，因而在形成蛋白质-花青素复合体之后，进一步缓慢酸化的乳酪蛋白发生凝集沉淀的同时能够包覆蛋白质-花青素复合体，形成结合性更好的保护层，随着还原奶发酵变稠，进一步地提升蛋白质-花青素复合体的稳定性。实验研究表明，不管是将桑葚提取液在还原奶发酵形成酸奶之后再加入，还是将桑椹提取液和还原奶分别发酵后再混合，其形成的复合体均不具有本发明中的高稳定性，这是由于共发酵过程才能够达到花青素复合体的充分结合性和高稳定性。另外，对桑葚花青素和各种乳蛋白采用人为调酸方式进行制备也没有类似效果，而采用目前提到的多糖和花青素结合的方法也无法减慢桑葚酸奶中花青素的降解率。因此，这充分证明本发明制备方法能够得到高稳定性的桑葚花青素复合体，还原奶蛋白质和乳酸菌发酵结合能够对桑葚花青素发挥有效的协同稳定作用，大幅度提高桑葚花青素在食品加工、储藏中由于高温、氧气、光照等不利因素下的稳定性。
9.与现有保护花青素的方法相比，本发明简单易行好操作，不需要特殊复杂的工艺流程，并且不需要额外添加保护剂，无需增加试剂成本，符合食品加工天然、健康的趋势。
10.作为优选，步骤(1)中，所述提取的方法为：将桑葚干果在水中浸泡，浸泡水量为干果重量的5～8倍，浸泡30～50min；再煮沸后，在90～95℃下保持25～40min，得到桑葚提取液。
11.浸泡水量过多或过少均会影响桑葚花青素的提取效率。浸泡时间过短和过长，均影响桑葚花青素的溶出率，影响花青素基础量。提取时间过长高温氧气会降解花青素，时间过短会导致花青素提取不充分。
12.作为优选，步骤(2)中，所述还原奶为脱脂奶粉和/或全脂奶粉在50～60℃的水中，在转速为2500-3000rpm的剪切条件下充分溶解后，制得还原奶，还原奶的质量浓度为不小于15％。更优选的，还原奶的质量浓度为20～35％。
13.剪切转速过低会导致奶粉结块不易溶解，转速过高会容易产生较多泡沫。
14.作为优选，所述桑葚干果和奶粉的质量比为1～3：1。
15.步骤(2)中，所述剪切混合的转速为2500～3000rpm，时间为10～15min。
16.作为优选，步骤(3)中，所述发酵剂接种量为水化物质量的0.002～0.008％。
17.作为优选，步骤(3)中，所述发酵为冷却至44℃以下接种发酵剂，发酵温度为37～43℃，发酵时间为5～12h。
18.作为优选，步骤(3)中，所用发酵剂为嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、
瑞士乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、双歧杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌和罗伊氏乳杆菌中的一种或几种。
19.作为优选，步骤(3)中，所述均质的一级压力为200～300bar，二级压力为40～60bar；所述杀菌为加热至95℃保持5～8min。
20.作为优选，步骤(3)中，发酵后进行冷藏保存，冷藏温度为2-6℃。
21.第二方面，本发明还提供了一种桑葚花青素复合体在酸乳制品中的应用。
22.本发明中的桑葚花青素复合体对进一步开发花青素类健康食品提供思路和借鉴方法，对进一步开发利用桑葚花青素具有重要意义，不仅大幅度提高了花青素在食品加工、储藏中由于高温、氧气、光照等不利因素下的稳定性，而且应用于酸乳制品中能成功提升货架期花青素的稳定性。
23.作为优选，所述酸乳制品包括酸奶或酸乳饮料。
24.作为优选，所述应用包括如下步骤：将辅料在水中溶解后得到a；将桑葚花青素复合体进行破乳、均质后得到b；将b加入至a中，经剪切混合、调节ph、均质、杀菌，得到酸乳制品。
25.该应用在桑葚酸奶、桑葚酸乳饮料的加工过程中通过正常工艺就能实现，也无需增添额外设备，有很强的适用性和推广价值。并且，本发明实施例中以蛋白-桑葚花青素复合体制备的桑葚酸奶，加工过程中花青素的降解率大幅度下降，从原来的50％降低至15％，另外该方式所得的桑葚酸奶货架期无需避光冷藏，在长达9个月的保质期，依然能够维持花青素含量的正常宣称，跟未保护的对照组相比花青素货架期的降解率(本发明以光照72h加速实验来模拟桑葚酸奶在货架期的降解效果)从39％降低至12％。
26.因而，该桑葚酸奶能够实现常温长保，大大延长了产品的售卖周期，对企业、销售和市场均利好，另外样品无需避光，也无形中扩大了商品的销售范围，大幅提高产品售卖区域，另外常温的特性使产品不受气温、冷藏等条件的限制降低了仓储运输成本也延长了销售半径。
27.作为优选，所述辅料为稳定剂、乳化剂、缓冲盐和白砂糖中的一种或几种；所述稳定剂为羧甲基纤维素钠、果胶、可溶性大豆多糖和海藻酸并二醇酯中的一种或几种；所述乳化剂为单硬脂酸脂肪酸酯、聚甘油酯、蔗糖酯和双乙酰酒石酸单双甘油酯中的一种或几种；所述缓冲盐为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种。
28.作为优选，所述均质的一级压力为200～300bar，二级压力为40～60bar；所述剪切的转速为2500-3000rpm；所述杀菌条件为105℃下保持15-30s。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)将桑葚提取液和还原奶混合后充分水化，接种乳酸菌共发酵，制得桑葚花青素复合体，能够显著提高花青素的稳定性；(2)该方法无需增加额外的保护剂，也不需要特殊复杂的工艺操作，非常简单易行且成本不增加，在桑葚酸奶、桑葚酸乳饮料的加工过程中通过正常工艺就能实现，也无需增添额外设备，有很强的适用性和推广价值；(3)将桑葚花青素复合体后制备的桑葚酸奶具备高稳定性，加工过程中花青素的降解率从原来的50％降低至15％，货架期花青素的降解率从39％降低至12％，效果极其显著。
附图说明
30.图1为本发明实施例1(共发酵)和对比例9(对照)中桑葚酸奶的花青素含量对比图；图2为本发明对比例9(对照)和对比例10-12中桑葚酸奶的花青素含量对比图；图3为本发明对比例9(对照)和对比例13-16中桑葚酸奶的花青素含量对比图。
31.图1-3中，起始值：直接检测桑葚酸奶中的花青素含量；光照后：将桑葚酸奶置于光照箱进行72h光照后，检测其花青素含量。
具体实施方式
32.以下用具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：实施例11.桑葚花青素复合体其制备方法包括如下步骤：(1)将150g桑葚干果浸泡于750g水中30min，然后煮沸后保持在90℃提取25min，将混合物过200目筛网，得到桑葚提取液；(2)将24g脱脂奶粉、56g全脂奶粉加入到55
±
2℃的300g温水中，2500rpm剪切条件下使其充分溶解后得到还原奶；在2500rpm剪切状态下，将桑葚提取液加入到还原奶中，2500rpm剪切条件下混合10min后，停止剪切，静置水化20min，得到水化物；(3)在一级压力为250bar、二级压力为50bar条件下(250/50bar)对水化物进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)，接种量为0.002％(相对于水化物质量)；置于37℃培养箱发酵12h，得到桑葚花青素复合体，2℃冷藏待用。
33.2.桑葚酸奶s1、将50g白砂糖、3g果胶、2g海藻酸丙二醇酯、0.5g三聚磷酸钠在150g水中充分溶解后，得到a；s2、将上述桑葚花青素复合体经过破乳、250/50bar压力下均质后，得到b；s3、将b加入到a中，2500rpm剪切状态下调节ph至4.2，定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌15s，得到常温长保的桑葚酸奶。
34.实施例21.桑葚花青素复合体其制备方法包括如下步骤：(1)将150g桑葚干果浸泡于1000g水中40min，然后煮沸后保持在95℃提取30min，将混合物过200目筛网，得到桑葚提取液；(2)将24g脱脂奶粉、56g全脂奶粉加入到55
±
2℃的300g温水中，3000rpm剪切条件下使其充分溶解后得到还原奶；在3000rpm剪切状态下，将桑葚提取液加入到还原奶中，3000rpm剪切条件下混合12min后，停止剪切，静置水化25min，得到水化物；(3)在一级压力为250bar、二级压力为50bar条件下(250/50bar)对水化物进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(瑞士乳杆菌和副干酪乳杆菌)，接种量为0.005％(相对于水化物质量)；置于41℃培养箱发酵7h，得到桑
葚花青素复合体，4℃冷藏待用。
35.2.桑葚酸奶s1、将50g白砂糖、5g羧甲基纤维素钠、0.5g柠檬酸钠在150g水中充分溶解后，得到a；s2、将上述桑葚花青素复合体经过破乳、250/50bar压力下均质后，得到b；s3、将b加入到a中，3000rpm剪切状态下调节ph至4.2，定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌30s，得到常温长保的桑葚酸奶。
36.实施例31.桑葚花青素复合体其制备方法包括如下步骤：(1)将150g桑葚干果浸泡于1200g水中50min，然后煮沸后保持在95℃提取40min，将混合物过200目筛网，得到桑葚提取液；(2)将24g脱脂奶粉、56g全脂奶粉加入到55
±
2℃的300g温水中，3000rpm剪切条件下使其充分溶解后得到还原奶；在3000rpm剪切状态下，将桑葚提取液加入到还原奶中，3000rpm剪切条件下混合15min后，停止剪切，静置水化30min，得到水化物；(3)在一级压力为250bar、二级压力为50bar条件下(250/50bar)对水化物进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(瑞士乳杆菌和副干酪乳杆菌)，接种量为0.008％(相对于水化物质量)；置于43℃培养箱发酵5h，得到桑葚花青素复合体，6℃冷藏待用。
37.2.桑葚酸奶s1、将50g白砂糖、5g果胶、0.5g柠檬酸钠在150g水中充分溶解后，得到a；s2、将上述桑葚花青素复合体经过破乳、250/50bar压力下均质后，得到b；s3、将b加入到a中，3000rpm剪切状态下调节ph至4.2，定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌30s，得到常温长保的桑葚酸奶。
38.实施例41.桑葚花青素复合体其制备方法包括如下步骤：(1)将150g桑葚干果浸泡于750g水中30min，然后煮沸后保持在92℃提取30min，将混合物过200目筛网，得到桑葚提取液；(2)将100g脱脂奶粉加入到55
±
2℃的400g温水中，2500rpm剪切条件下使其充分溶解后得到还原奶；在2500rpm剪切状态下，将桑葚提取液加入到还原奶中，2500rpm剪切条件下混合10min后，停止剪切，静置水化20min，得到水化物；(3)在一级压力为250bar、二级压力为50bar条件下(250/50bar)对水化物进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)，接种量为0.002％(相对于水化物质量)；置于37℃培养箱发酵12h，得到桑葚花青素复合体，2℃冷藏待用。
39.2.桑葚酸奶s1、将50g白砂糖、3g果胶、2g海藻酸丙二醇酯、0.5g三聚磷酸钠在150g水中充分溶解后，得到a；
s2、将上述桑葚花青素复合体经过破乳、250/50bar压力下均质后，得到b；s3、将b加入到a中，2500rpm剪切状态下调节ph至4.2，定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌15s，得到常温长保的桑葚酸奶。
40.对比例1与实施例1的区别在于：桑葚干果的浸泡水量过少，即步骤(1)中浸泡水量为500g。
41.对比例2与实施例1的区别在于：桑葚干果的浸泡时间过短，即步骤(1)中浸泡时间为20min。
42.对比例3与实施例1的区别在于：桑葚干果的提取时间过短，即步骤(1)中为保持在90℃提取15min。
43.对比例4与实施例1的区别在于：桑葚干果的提取温度过低，即步骤(1)中为保持在80℃提取25min。
44.对比例5与实施例1的区别在于：桑葚干果的提取温度过高，即步骤(1)中为保持在100℃提取25min。
45.对比例6与实施例1的区别在于：桑葚提取液和还原奶的水化时间过短，即步骤(2)中为静置水化10min。
46.对比例7与实施例1的区别在于：发酵剂的接种量过大，即步骤(3)中发酵剂接种量为0.01％。
47.对比例8与实施例1的区别在于：桑葚酸奶的制备过程中的杀菌温度过高，即s3中为于137℃下杀菌15s。
48.对比例91.桑葚提取液将150g桑葚干果浸泡于750g水中30min，然后煮沸后保持在90℃提取25min，得到桑葚提取液。
49.2.桑葚酸奶s1、将24g脱脂奶粉、56g全脂奶粉加入到55
±
2℃的300g温水中，2500rpm剪切条件下使其充分溶解后停止剪切，静置水化20min，得到还原奶；s2、在250/50bar压力条件下对还原奶进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)，接种量为0.002％(相对于还原奶质量)，然后置于37℃培养箱发酵12h，得到酸奶，2℃冷藏待用；s3、将50g白砂糖、3g果胶、2g海藻酸丙二醇酯、0.5g三聚磷酸钠在150g水中充分溶解后，得到a；s4、将上述桑葚提取液加入到a中，再加入酸奶，2500rpm剪切状态下调节ph至4.2，
定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌15s，得到桑葚酸奶。
50.对比例10-12不同种类的多糖对花青素稳定性的影响1.桑葚花青素复合体(1)将150g桑葚干果浸泡于750g水中30min，然后煮沸后保持在90℃提取25min，得到桑葚提取液；(2)将1g多糖(对比例10中为阿拉伯胶；对比例11中为高酰基结冷胶；对比例12为卡拉胶)加入到80
±
2℃的150g热水中，3000rpm剪切条件下使其充分溶解后，冷却到室温得到a；(3)2500rpm剪切条件下，将桑椹提取液缓慢加入到a中，剪切5min混匀，然后在剪切状态下将ph调整至4.2，停止剪切后冷藏过夜，获得b.2.桑葚酸奶s1、将24g脱脂奶粉、56g全脂奶粉加入到55
±
2℃的300g温水中，2500rpm剪切条件下使其充分溶解后停止剪切，静置水化20min，得到还原奶；s2、在250/50bar压力条件下对还原奶进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)，接种量为0.002％(相对于还原奶质量)，然后置于37℃培养箱发酵12h，得到酸奶，2℃冷藏待用；s3、将50g白砂糖、3g果胶、2g海藻酸丙二醇酯、0.5g三聚磷酸钠在水中充分溶解后，得到c；s4、将b加入到c中，再加入酸奶，2500rpm剪切状态下调节ph至4.2，定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌15s，得到桑葚酸奶。
51.对比例13-16不同种类的蛋白质在调酸后对花青素稳定性的影响1.桑葚花青素复合体(1)将150g桑葚干果浸泡于750g水中30min，然后煮沸后保持在90℃提取25min，得到桑葚提取液；(2)将30g蛋白质(对比例13中为脱脂奶粉；对比例14中为浓缩乳清蛋白；对比例15中为分离乳清蛋白；对比例16中为酪蛋白酸钠)加入到55
±
2℃的150g温水中，3000rpm剪切条件下使其充分溶解后，冷却到室温得到a；(3)2500rpm剪切条件下，将桑椹提取液缓慢加入到a中，剪切5min混匀，然后在剪切状态下将ph调整至4.2，停止剪切后冷藏过夜，获得b.2.桑葚酸奶s1、将24g脱脂奶粉、56g全脂奶粉加入到55
±
2℃的300g温水中，2500rpm剪切条件下使其充分溶解后停止剪切，静置水化20min，得到还原奶；s2、在250/50bar压力条件下对还原奶进行均质，再将其加热到95℃保持5min进行杀菌，然后冷却至44℃以下，接种发酵剂(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)，接种量为0.002％(相对于还原奶质量)，然后置于37℃培养箱发酵12h，得到酸奶，2℃冷藏待用；s3、将50g白砂糖、3g果胶、2g海藻酸丙二醇酯、0.5g三聚磷酸钠在水中充分溶解后，得到c；
s4、将b加入到c中，再加入酸奶，2500rpm剪切状态下调节ph至4.2，定容后，250/50bar压力下均质，再于105℃下杀菌15s，得到桑葚酸奶。
52.上述实施例与对比例中所使用的原料均由市售获得，桑椹干果均为同一批采摘得到(采摘地点为四川德昌大凉山；采摘时间为3-4月份)。
53.对实施例与对比例中的花青素含量进行检测，具体结果如表1所示。
54.h1——检测桑葚提取液中的花青素含量；h2——检测桑葚酸奶中的花青素含量；h3——将桑葚酸奶置于光照箱进行72h光照后，检测其花青素含量。
55.表1表1如表1所示，本发明通过提取桑椹干果中的花青素，然后将桑椹提取液和还原奶混合后共发酵形成蛋白-花青素复合体，可以显著提高桑椹花青素在加工和储藏过程中由于热、光等因素的稳定性。结果显示实施例1-4的桑椹花青素在加工和储藏期间降解率均较低，稳定较好。
56.对比例1-5由于桑椹提取工艺不合适，直接影响桑椹提取液中花青素的初始量，初始量较低会导致最终桑椹酸奶中花青素含量较低。对比例6由于水化时间较短，乳蛋白没有完全水化舒展，影响后续发酵过程和花青素的结合力，导致蛋白-花青素复合体形成不稳定，最终使货架期花青素的稳定性没有达到预期。对比例7由于乳酸菌接种量过大，益生菌发酵产酸速度急剧加快，导致酪蛋白过速酸化，和花青素没有形成稳定的蛋白-花青素复合体，直接导致加工和货架期花青素稳定性差。对比例8由于杀菌温度过高，对花青素破坏性加重的同时，也导致温度升高化学反应加速，使得蛋白-花青素复合体作用力减弱稳定性下降甚至被破坏，因此导致货架期花青素降解加速。
57.如图1所示，相对于直接将桑葚提取液加入酸奶中制备桑葚酸奶，本发明的蛋白-花青素共发酵复合体制得的桑葚酸奶具备高稳定性。另外，如图2所示表明采用多糖和花青素结合的方法也无法减慢桑葚酸奶中花青素的降解率，如图3所示表明先将桑葚花青素与蛋白质混合并人为调酸后，再加入酸奶中，也无法达到本发明中的高稳定性的效果。
58.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。