阅读说明：本技术 一种纳米分散迅速发酵方法在果蔬上的应用 (Application of nano-dispersion rapid fermentation method to fruits and vegetables ) 是由 刘东锋 于霞 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及纳米分散的应用领域,具体涉及一种纳米分散迅速发酵方法在果蔬上的应用,所述方法应用于果蔬的废渣再利用,包括以下步骤：(1)预处理：将果蔬渣滓晒干、除杂后与去离子水混合,经微射流高速剪切分散,得预处理果蔬渣液；(2)均质：将所述预处理果蔬渣液倒入超高压纳米均质机中均质处理,得到超高压均质果蔬渣液；(3)发酵：将所述超高压均质果蔬渣液调节温度和pH后,投入酶进行持续发酵,得发酵果蔬渣液；(4)后熟：将所述发酵果蔬渣液置于模具中进行压榨,再置于冷藏库中后熟处理,得后熟果蔬渣液；(5)灭菌：将所述后熟果蔬渣液经过过滤、低温灭菌后,得到产品。(The invention relates to the application field of nano dispersion, in particular to an application of a nano dispersion rapid fermentation method on fruits and vegetables, wherein the method is applied to the reutilization of waste residues of the fruits and vegetables, and comprises the following steps: (1) pretreatment: drying fruit and vegetable residues, removing impurities, mixing with deionized water, and shearing and dispersing at high speed by microjet to obtain pretreated fruit and vegetable residue liquid; (2) homogenizing: pouring the pretreated fruit and vegetable residue liquid into an ultrahigh-pressure nano homogenizer for homogenization treatment to obtain ultrahigh-pressure homogenized fruit and vegetable residue liquid; (3) fermentation: after the temperature and the pH of the ultrahigh-pressure homogenized fruit and vegetable residue liquid are adjusted, adding enzyme for continuous fermentation to obtain fermented fruit and vegetable residue liquid; (4) after-ripening: placing the fermented fruit and vegetable residue liquid in a mold for squeezing, and then placing in a refrigerator for after-ripening treatment to obtain after-ripened fruit and vegetable residue liquid; (5) and (3) sterilization: and filtering and sterilizing the post-cooked fruit and vegetable residue liquid at low temperature to obtain the product.)

一种纳米分散迅速发酵方法在果蔬上的应用

方法领域

本发明涉及纳米分散的应用领域，具体涉及一种纳米分散迅速发酵方法在果蔬上的应用。

背景方法

我国的果蔬生产行业是一个庞大的产业，在食品加工行业中占据较大的市场，然而如何处理提取后的果蔬废渣仍旧是该行业棘手的问题之一。传统处理方法主要有以下两种但均未能达到良好的效果，主要原因如下：1)就地填埋：果蔬废渣属于易腐固体废物，填埋不但会占用宝贵的土地资源，而且废渣腐败后会产生大量的含氮废水流入河道中会造成地表水源富营养化，腐败过程产生的废气以及滋生的病菌与昆虫不仅影响环境卫生还会造成环境污染。2)焚烧处理：果蔬废渣中含有大量的水分，无法直接燃烧，首先需要将废渣烘干处理，废渣量一般比较庞大且含水量高，干燥过程中会消耗大量的能源。所以对于以果蔬提取物为主要产品的企业来说，寻求一条全新的方式来处理提取后的果蔬残渣，不仅是企业面临的一个重大课题，还关乎果蔬提取行业整体的健康发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种纳米分散迅速发酵方法，所述方法应用于果蔬的废渣再利用，包括以下步骤：

(1)预处理：将果蔬渣滓晒干、除杂后与去离子水混合，经微射流高速剪切分散，得预处理果蔬渣液；

(2)均质：将所述预处理果蔬渣液倒入超高压纳米均质机中均质处理，得到超高压均质果蔬渣液；

(3)发酵：将所述超高压均质果蔬渣液调节温度和pH后，投入酶进行持续发酵，得发酵果蔬渣液；

(4)后熟：将所述发酵果蔬渣液置于模具中进行压榨，再置于冷藏库中后熟处理，得后熟果蔬渣液；

(5)灭菌：将所述后熟果蔬渣液经过过滤、低温灭菌后，得到产品。

优选地，所述果蔬渣滓为发酵或提取后的果蔬副产物。

优选地，所述步骤(1)中，微射流高速剪切时间为0.5～1h。

优选地，所述步骤(1)中，果蔬渣滓与去离子水的固液比为1:10～15。

优选地，所述步骤(2)中，超高压纳米均质机的压强设置为100～400MPa。

优选地，所述步骤(3)中，投入的酶包括纤维素酶、果胶酶、葡糖氧化酶和溶菌酶中的至少一种。

优选地，所述步骤(3)中，酶解的发酵时间为0.5～2h。

优选地，所述步骤(4)中，所述压榨时间为5～10h，压榨温度为4～10℃。

优选地，所述步骤(4)中，冷藏库的温度设置为4～10℃。

优选地，所述步骤(5)中，过滤和灭菌为同时进行，过滤装置上设置有灭菌层。

优选地，所述步骤(5)中，低温灭菌的温度设置为30～40℃。

优选地，所述灭菌层为改性硅胶复合材料制备而成；所述改性硅胶复合材料由改性硫化铋微球与硅胶复合而成。

优选地，所述改性硫化铋微球的制备方法为：

S1.制备硫化铋微球：

称取乙二胺四乙酸加入至0.5mol/L的碳酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，再加入硝酸铋，升温至60～80℃，搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的氢氧化钠溶液至pH＝8.5～10.0，加入硫代乙酰胺，搅拌反应3～5h，过滤取固体，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，于50～60℃下干燥，得到硫化铋微球；

其中，乙二胺四乙酸与碳酸钠溶液的固液比为1:20～50；硝酸铋与乙二胺四乙酸的质量比为1:3～5；硫代乙酰胺与乙二胺四乙酸的质量比为1:10～15；

S2.改性硫化铋微球：

将十八胺聚氧乙烯醚加入至N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，加入所述硫化铋微球，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，在80～120℃条件下反应6～12h，冷却至室温后，过滤取固体，先用去离子水洗涤三次，再用丙酮洗涤三次，冷冻干燥，得到改性硫化铋微球；

其中，十八胺聚氧乙烯醚与N,N-二甲基甲酰胺的固液比为1:20～100；所述硫化铋微球与十八胺聚氧乙烯醚的质量比为1:0.2～3。

优选地，所述改性硅胶复合材料的制备方法为：

S1.将纤维素加入至质量浓度为1％的N-甲基吗啉-N-氧化物溶液中，搅拌至完全溶解，得到纤维素溶液；其中，纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物溶液的固液比为1:60～100；

S2.将所述改性硫化铋微球加入至所述纤维素溶液中，搅拌至均匀，水浴升温至40～60℃，加入十二烷基硫酸钠，再加入质量分数为25～35％的硅酸钠溶液，继续搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的盐酸溶液调节pH至9.0～10.0，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，升温至80～100℃，反应3～6h，过滤，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，阴凉处自然干燥，得到改性硅胶复合材料；

其中，所述改性硫化铋微球与所述纤维素溶液的固液比为1:10～15；十二烷基硫酸钠与改性硫化铋微球的质量比为1：15～20；改性硫化铋微球与硅酸钠溶液的固液比为1:2～5。

本发明的有益效果为：

1.目前的方法使用的分散和发酵方法中，主要使用的是先发酵再均质，这样做的结果导致发酵过程缓慢；本发明将均质步骤移至发酵之前，使果蔬在被超高压均质为纳米颗粒后，能够与酶接触的更加充分，极大的提升了酶解效率，缩短了酶解的发酵时间。此外，现有方法大都使用高温灭菌方法，高温虽然能够杀灭细菌，但是也造成果蔬中的不耐高温营养成分损失，且影响最终产品的口感；本发明使用的是超高压结合低温灭菌层进行双重灭菌，最终得到的产品能够取得与高温灭菌相同的效果，且不会损失营养成分和口感。

2.本发明在100～400MPa的超高压均质后，细菌大部分已经失活，在后续过滤装置上设置有灭菌层，是为了吸附以及消除液体中残余的细菌，使最终得到的产品不用经过高温即可达到国家规定的使用标准。其中，灭菌层使用的是改性硅胶复合材料，该复合材料具有较强的灭菌性，能够吸附以及消除液体中残余的细菌；且该灭菌层的原料是硫化铋、硅胶及纤维素，均为对人体对环境无害的物质，因此，最终制备得到的灭菌层属于绿色环保材料。

3.改性硅胶复合材料采用改性硫化铋微球与纤维素、硅胶复合得到。其中，硫化铋具有较为优异的力学性质以及耐腐蚀性，且具有一定的杀菌性，但是该杀菌性能需要在光催化下才能触发，这极大的限制了其应用。本发明经过试验，使用十八胺聚氧乙烯醚对硫化铋进行改性取得了较好的效果，十八胺聚氧乙烯醚能够激发硫化铋上存在的大量的缺陷和悬键，这些缺陷和悬键能俘获电子或空穴能够扩散到硫化铋的表面，从而激发其灭菌性能。同时将硫化铋制备成微球为了增加其比表面积，从而使硫化铋表面能够得到充分利用，也能够增加其与液体的接触面积。

4.本发明的使用的改性硅胶复合材料使用的是改性硫化铋、纤维素与硅胶复合得到，其中，纤维素的加入使为了能使硫化铋与硅胶结合的更加紧密，且纤维素本身具有一定吸附性和灭菌性能，能够吸附较多的改性硫化铋，以及将液体中的细菌吸附到改性硅胶复合材料上，从而更加方便地进行灭菌。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种纳米分散迅速发酵方法，所述方法应用于果蔬的废渣再利用，包括以下步骤：

(1)预处理：将果蔬渣滓晒干、除杂后与去离子水混合，经微射流高速剪切分散，得预处理果蔬渣液；

其中，所述果蔬渣滓为发酵或提取后的果蔬副产物；微射流高速剪切时间为0.5～1h；果蔬渣滓与去离子水的固液比为1:10～15。

(2)均质：将所述预处理果蔬渣液倒入超高压纳米均质机中均质处理，得到超高压均质果蔬渣液；

其中，超高压纳米均质机的压强设置为100～400MPa。

(3)发酵：将所述超高压均质果蔬渣液调节温度和pH后，投入酶进行持续发酵，得发酵果蔬渣液；

其中，投入的酶包括纤维素酶、果胶酶、葡糖氧化酶和溶菌酶中的至少一种，酶解的发酵时间为0.5～2h。

(4)后熟：将所述发酵果蔬渣液置于模具中进行压榨，再置于冷藏库中后熟处理，得后熟果蔬渣液；

其中，所述压榨时间为5～10h，压榨温度为4～10℃，冷藏库的温度设置为4～10℃。

(5)灭菌：将所述后熟果蔬渣液经过过滤、低温灭菌后，得到产品；

其中，过滤和灭菌为同时进行，过滤装置上设置有灭菌层，低温灭菌的温度设置为30～40℃。

所述灭菌层为改性硅胶复合材料制备而成；所述改性硅胶复合材料由改性硫化铋微球与硅胶复合而成。

所述改性硫化铋微球的制备方法为：

S1.制备硫化铋微球：

称取乙二胺四乙酸加入至0.5mol/L的碳酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，再加入硝酸铋，升温至60～80℃，搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的氢氧化钠溶液至pH＝8.5～10.0，加入硫代乙酰胺，搅拌反应3～5h，过滤取固体，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，于50～60℃下干燥，得到硫化铋微球；

其中，乙二胺四乙酸与碳酸钠溶液的固液比为1:30；硝酸铋与乙二胺四乙酸的质量比为1:4；硫代乙酰胺与乙二胺四乙酸的质量比为1:12；

S2.改性硫化铋微球：

将十八胺聚氧乙烯醚加入至N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，加入所述硫化铋微球，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，在80～120℃条件下反应6～12h，冷却至室温后，过滤取固体，先用去离子水洗涤三次，再用丙酮洗涤三次，冷冻干燥，得到改性硫化铋微球；

其中，十八胺聚氧乙烯醚与N,N-二甲基甲酰胺的固液比为1:40；所述硫化铋微球与十八胺聚氧乙烯醚的质量比为1:1。

所述改性硅胶复合材料的制备方法为：

S1.将纤维素加入至质量浓度为1％的N-甲基吗啉-N-氧化物溶液中，搅拌至完全溶解，得到纤维素溶液；其中，纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物溶液的固液比为1:80；

S2.将所述改性硫化铋微球加入至所述纤维素溶液中，搅拌至均匀，水浴升温至40～60℃，加入十二烷基硫酸钠，再加入质量分数为25～35％的硅酸钠溶液，继续搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的盐酸溶液调节pH至9.0～10.0，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，升温至80～100℃，反应3～6h，过滤，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，阴凉处自然干燥，得到改性硅胶复合材料；

其中，所述改性硫化铋微球与所述纤维素溶液的固液比为1:12；十二烷基硫酸钠与改性硫化铋微球的质量比为1：18；改性硫化铋微球与硅酸钠溶液的固液比为1:4。

实施例2

一种纳米分散迅速发酵方法，所述方法应用于果蔬的废渣再利用，包括以下步骤：

(1)预处理：将果蔬渣滓晒干、除杂后与去离子水混合，经微射流高速剪切分散，得预处理果蔬渣液；

其中，所述果蔬渣滓为发酵或提取后的果蔬副产物；微射流高速剪切时间为0.5～1h；果蔬渣滓与去离子水的固液比为1:10～15。

(2)均质：将所述预处理果蔬渣液倒入超高压纳米均质机中均质处理，得到超高压均质果蔬渣液；

其中，超高压纳米均质机的压强设置为100～400MPa。

(3)发酵：将所述超高压均质果蔬渣液调节温度和pH后，投入酶进行持续发酵，得发酵果蔬渣液；

其中，投入的酶包括纤维素酶、果胶酶、葡糖氧化酶和溶菌酶中的至少一种，酶解的发酵时间为0.5～2h。

(4)后熟：将所述发酵果蔬渣液置于模具中进行压榨，再置于冷藏库中后熟处理，得后熟果蔬渣液；

其中，所述压榨时间为5～10h，压榨温度为4～10℃，冷藏库的温度设置为4～10℃。

(5)灭菌：将所述后熟果蔬渣液经过过滤、低温灭菌后，得到产品；

其中，过滤和灭菌为同时进行，过滤装置上设置有灭菌层，低温灭菌的温度设置为30～40℃。

所述灭菌层为改性硅胶复合材料制备而成；所述改性硅胶复合材料由改性硫化铋微球与硅胶复合而成。

所述改性硫化铋微球的制备方法为：

S1.制备硫化铋微球：

称取乙二胺四乙酸加入至0.5mol/L的碳酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，再加入硝酸铋，升温至60～80℃，搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的氢氧化钠溶液至pH＝8.5～10.0，加入硫代乙酰胺，搅拌反应3～5h，过滤取固体，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，于50～60℃下干燥，得到硫化铋微球；

其中，乙二胺四乙酸与碳酸钠溶液的固液比为1:20；硝酸铋与乙二胺四乙酸的质量比为1:3；硫代乙酰胺与乙二胺四乙酸的质量比为1:10；

S2.改性硫化铋微球：

将十八胺聚氧乙烯醚加入至N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，加入所述硫化铋微球，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，在80～120℃条件下反应6～12h，冷却至室温后，过滤取固体，先用去离子水洗涤三次，再用丙酮洗涤三次，冷冻干燥，得到改性硫化铋微球；

其中，十八胺聚氧乙烯醚与N,N-二甲基甲酰胺的固液比为1:20；所述硫化铋微球与十八胺聚氧乙烯醚的质量比为1:0.2。

所述改性硅胶复合材料的制备方法为：

S1.将纤维素加入至质量浓度为1％的N-甲基吗啉-N-氧化物溶液中，搅拌至完全溶解，得到纤维素溶液；其中，纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物溶液的固液比为1:60；

S2.将所述改性硫化铋微球加入至所述纤维素溶液中，搅拌至均匀，水浴升温至40～60℃，加入十二烷基硫酸钠，再加入质量分数为25～35％的硅酸钠溶液，继续搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的盐酸溶液调节pH至9.0～10.0，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，升温至80～100℃，反应3～6h，过滤，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，阴凉处自然干燥，得到改性硅胶复合材料；

其中，所述改性硫化铋微球与所述纤维素溶液的固液比为1:10；十二烷基硫酸钠与改性硫化铋微球的质量比为1：15；改性硫化铋微球与硅酸钠溶液的固液比为1:2。

实施例3

一种纳米分散迅速发酵方法，所述方法应用于果蔬的废渣再利用，包括以下步骤：

(1)预处理：将果蔬渣滓晒干、除杂后与去离子水混合，经微射流高速剪切分散，得预处理果蔬渣液；

其中，所述果蔬渣滓为发酵或提取后的果蔬副产物；微射流高速剪切时间为0.5～1h；果蔬渣滓与去离子水的固液比为1:10～15。

(2)均质：将所述预处理果蔬渣液倒入超高压纳米均质机中均质处理，得到超高压均质果蔬渣液；

其中，超高压纳米均质机的压强设置为100～400MPa。

(3)发酵：将所述超高压均质果蔬渣液调节温度和pH后，投入酶进行持续发酵，得发酵果蔬渣液；

其中，投入的酶包括纤维素酶、果胶酶、葡糖氧化酶和溶菌酶中的至少一种，酶解的发酵时间为0.5～2h。

(4)后熟：将所述发酵果蔬渣液置于模具中进行压榨，再置于冷藏库中后熟处理，得后熟果蔬渣液；

其中，所述压榨时间为5～10h，压榨温度为4～10℃，冷藏库的温度设置为4～10℃。

(5)灭菌：将所述后熟果蔬渣液经过过滤、低温灭菌后，得到产品；

其中，过滤和灭菌为同时进行，过滤装置上设置有灭菌层，低温灭菌的温度设置为30～40℃。

所述灭菌层为改性硅胶复合材料制备而成；所述改性硅胶复合材料由改性硫化铋微球与硅胶复合而成。

所述改性硫化铋微球的制备方法为：

S1.制备硫化铋微球：

称取乙二胺四乙酸加入至0.5mol/L的碳酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，再加入硝酸铋，升温至60～80℃，搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的氢氧化钠溶液至pH＝8.5～10.0，加入硫代乙酰胺，搅拌反应3～5h，过滤取固体，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，于50～60℃下干燥，得到硫化铋微球；

其中，乙二胺四乙酸与碳酸钠溶液的固液比为1:50；硝酸铋与乙二胺四乙酸的质量比为1:5；硫代乙酰胺与乙二胺四乙酸的质量比为1:15；

S2.改性硫化铋微球：

将十八胺聚氧乙烯醚加入至N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，加入所述硫化铋微球，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，在80～120℃条件下反应6～12h，冷却至室温后，过滤取固体，先用去离子水洗涤三次，再用丙酮洗涤三次，冷冻干燥，得到改性硫化铋微球；

其中，十八胺聚氧乙烯醚与N,N-二甲基甲酰胺的固液比为1:100；所述硫化铋微球与十八胺聚氧乙烯醚的质量比为1:3。

所述改性硅胶复合材料的制备方法为：

S1.将纤维素加入至质量浓度为1％的N-甲基吗啉-N-氧化物溶液中，搅拌至完全溶解，得到纤维素溶液；其中，纤维素与N-甲基吗啉-N-氧化物溶液的固液比为1:100；

S2.将所述改性硫化铋微球加入至所述纤维素溶液中，搅拌至均匀，水浴升温至40～60℃，加入十二烷基硫酸钠，再加入质量分数为25～35％的硅酸钠溶液，继续搅拌至均匀，滴加0.1mol/L的盐酸溶液调节pH至9.0～10.0，倒入聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，升温至80～100℃，反应3～6h，过滤，先用去离子水洗涤至中性，再用丙酮洗涤三次，阴凉处自然干燥，得到改性硅胶复合材料；

其中，所述改性硫化铋微球与所述纤维素溶液的固液比为1:15；十二烷基硫酸钠与改性硫化铋微球的质量比为1：20；改性硫化铋微球与硅酸钠溶液的固液比为1:5。

对比例

一种纳米分散迅速发酵方法，所述方法应用于果蔬的废渣再利用，包括以下步骤：

(1)预处理：将果蔬渣滓晒干、除杂后与去离子水混合，经微射流高速剪切分散，得预处理果蔬渣液；

其中，所述果蔬渣滓为发酵或提取后的果蔬副产物；微射流高速剪切时间为0.5～1h；果蔬渣滓与去离子水的固液比为1:10～15。

(2)均质：将所述预处理果蔬渣液倒入超高压纳米均质机中均质处理，得到超高压均质果蔬渣液；

其中，超高压纳米均质机的压强设置为100～400MPa。

(3)发酵：将所述超高压均质果蔬渣液调节温度和pH后，投入酶进行持续发酵，得发酵果蔬渣液；

其中，投入的酶包括纤维素酶、果胶酶、葡糖氧化酶和溶菌酶中的至少一种，酶解的发酵时间为0.5～2h。

(4)后熟：将所述发酵果蔬渣液置于模具中进行压榨，再置于冷藏库中后熟处理，得后熟果蔬渣液；

其中，所述压榨时间为5～10h，压榨温度为4～10℃，冷藏库的温度设置为4～10℃。

(5)灭菌：将所述后熟果蔬渣液经过过滤、低温灭菌后，得到产品；

其中，过滤和灭菌为同时进行，过滤装置上设置有灭菌层，低温灭菌的温度设置为30～40℃。

所述灭菌层为硅胶材料制备而成。

为了更清楚的说明本发明，对本发明实施例1～3与对比例所制备的灭菌层的灭菌效果进行检测，结果如表1所示：

在本发明实施例1～3与对比例的接种步骤中，接种金黄色葡萄球菌与大肠杆菌，使其浓度分别达到：金黄色葡萄球菌10CFU/100mL、大肠杆菌10CFU/100mL，之后继续工艺步骤，完成后对实施例1～3与对比例所制备的成品进行检测，结果如表1所示。

表1灭菌层的灭菌效果

由表1可知，本发明实施例1～3的灭菌层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的灭菌效果较好。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的方法方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通方法人员应当理解，可以对本发明的方法方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明方法方案的实质和范围。