CN111296846A - 快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法及益生产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：(1)、发酵原料经过微粒化处理得到乳化均质液，然后往乳化均质液中添加益生菌和/或益生菌发酵产品，搅拌均匀，得到发酵体系；(2)、将发酵体系进行发酵，控制发酵温度为10～42℃，发酵时间为2～10小时，然后在完全发酵的40～80％处中止发酵；发酵原料包括植物成分，或同时包括植物成分和动物成分；植物成分包括新鲜的整果蔬；动物成分包括食用动物的肉类、体液和蛋类。还提供上述方法得到的益生产品。本发明的方法显著缩短了发酵时间，同时生产出有益生菌、益生元和后生元的益生产品。

Description

快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法及益生产品

技术领域

本发明属于食品加工技术领域。具体涉及一种快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法及益生产品。

背景技术

益生元可通过选择性的刺激益生菌的生长而对人体寄主产生有益的影响。已被确定存在于自然界的果蔬和动物成分(例如肉类、禽卵)中的益生元有纤维素、半纤维素、果胶、果胶类化合物、菊粉、木质素、糖蛋白、多酚；单糖、双糖、木聚糖、葡聚糖、半乳聚糖、低聚糖类(如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖等)；多糖(如云芝多糖、胡萝含氮多糖)；无机元素、维生素、蛋白(如豆蛋白、奶蛋白的酪蛋白、乳清蛋白的阿尔法蛋白和贝塔球蛋白、球蛋白等)、蛋白质水解物(如酪蛋白的水解肽如糖巨肽、乳清蛋白水解肽等)。

果胶、菊粉、纤维及多酚等益生元可促进益生菌生长并分泌生产出醋酸盐、丁酸盐由此降低肠道中pH值从而抑制致病菌们生长，保护益生菌在胃肠中的生存，促进肠道益生菌群的生长繁殖；果胶和菊粉还是天然的稳定剂及乳化剂(中国营养学会“中国居民膳食指南”，2016.)。果胶的主要成分是由α1→4糖苷键连接起来的酐的半乳糖醛酸单元线性多聚糖。果胶属于水溶性纤维，大量存在于柑橘、柠檬、柚子等果皮中通常从柑橘的果皮萃取，通常呈黄色或白色的粉末状，具有凝胶、增稠及乳化等作用。果胶也是一种天然的食物添加剂，为制造果酱、果冻、酸奶及雪糕等。此外，果胶也可为水果保鲜之用。

大多数益生元(Prebiotics)是一种膳食纤维，如果胶(pectin)、菊粉、木质素、低聚糖、葡聚糖等。膳食纤维是在各种植动物中都存在，但往往存在于植物的细胞壁。通常益生元是通过过程较复杂的溶剂提取法、酶解法、蒸煮法的方法来提取。而现有技术中，采用水果或蔬菜(简称果蔬)等植物成分发酵益生菌得到益生产品的方案很多。采用果蔬发酵益生菌时，通常不是使用整个的果蔬，而先去掉果蔬的老硬部位(例如皮、茎、梗、根、籽等)，然后将处理后的果蔬切成数厘米大小的团块发酵，或者整个一起发酵。如此，就去掉了益生元含量丰富的成分。而益生元成分中的纤维素、木质素、菊粉、半聚糖、多糖、低聚糖、果胶及果胶类化合物一般较多地存在于果蔬的皮、茎、梗、壳等一般人认为是硬、老、无味、难嚼和难啃的纤维化部位的细胞壁內(Mark L.Dreher“Whole Fruits and Fruit Fiber EmergingHealth Effects",Nutrients,2018,10,1833.蒲彪，乔旭光编“圆艺产品加工工艺学”，2012.08，科学出

社。第三章果蔬制汁。)。这不但损失最有用的益生元，而且抛弃的果蔬老硬部位会造成环境污染。

另外，在初始发酵时，由于益生菌无法直接利用果蔬团块内部里面或整个的果蔬中内部里面的益生元，所以发酵初期益生菌发酵缺少必要的营养，因此，需要额外添加人工培养基如酵母提取液、蛋白胨、葡萄糖、盐、无机元素等等去支持益生菌生长。而此时益生菌发酵生长繁殖所分泌的产物如有机酸、无机酸则要从果蔬团块外部的发酵液中通过渗透扩散这一缓慢的物理传递到果蔬团块内部组织及细胞中，并通过发生化学反应从而使块状的果蔬逐渐被软化、酸化及风味化。包含在果蔬团块组织及细胞中的各种成分如糖、多糖、蛋白、氨基酸、有机酸、无机元素、色素、甾体、维生素、生物碱等需要在浓度差条件下才被物理扩散出去。这些渗透扩散过程是非常缓慢过程，通常要数天、数周甚至数月才能达到果蔬团块外部及内部之间的各种物质浓度平衡。这就是腌制食品如泡菜需要数周或数月时间才能完成的原因(图3和图4)。

为了提高发酵速度，也有相当一部分发酵方法直接采用果蔬汁来参与发酵制备益生元产品。但果蔬汁一般通过压榨方法得到，是一种富含糖及部分维生素、无机元素、有机酸的汁液，而含有大量益生元如纤维、果胶、多糖、粘泥、蛋白等的果蔬渣则被丢掉。且压榨果蔬汁通常需要加水，通过多次压榨(例如二级压榨或三级压榨)来获取最大的产量。现有技术中采用果蔬汁进行发酵的例子很多，例如：

中国专利CN103549025A公开了一种蔬菜奶酪及其制备方法。其主要加料过程为：反复蒸煮蔬菜数次然后去渣取汁得到蔬菜混合液，牛奶中加入淀粉或卡拉胶等稳定剂增稠剂加热形成糊状混合料液，然后将蔬菜混合液，蛋白粉，甜味剂，乳化剂加入料液中，加入奶油，得到灌装液，最后再往灌装液中加入发酵剂，然后再放冰箱冷成块称之为蔬菜奶酪。这种做法没有酪蛋白沉淀分离，而且由于蔬菜是被蒸煮过几次的并过滤去渣的蔬菜混合液(维生素及色素被破坏)，因而也没有果胶、菊粉、纤维素等稳定剂增稠成份，所以要在牛奶中加4％的淀粉或者是25％的卡拉胶作为稳定剂，增稠剂。导致成本增加，产量低，且营养和口感欠佳。

中国专利CN109329438A公开了一种果汁核桃仁的生产工艺。其中加入的水果先去皮，保留果肉。最后酶解后的产品需要增加乳化剂和稳定剂等辅料，导致成本增加，产量低。

中国专利CN107927170A公开了一种双发酵含乳饮料及其制备方法。双发酵含乳饮料将果蔬汁及牛奶分开发酵，然后两种发酵液再加果胶、大豆多糖等作为稳定剂；单、双甘油酸酯、蔗糖脂肪酸酯等作为乳化剂以及加甲酸、冰乙酸有机酸等制作而成。而在果蔬汁发酵前要进行90～95℃的5～10分钟热杀菌。这样长时间加热就已经足够破坏色素及相当一部分维生素。且在果蔬汁发酵过程中要加还原糖葡萄糖作为培养基以提供营养。

由于这些都是因为采用的发酵原料是果蔬汁，而果蔬汁不含有足够的果胶、菊粉、纤维素等益生元作为营养及稳定剂、乳化剂。如此得到的产品而在产品的营养标签上需要列出的食品添加剂，因而导致其标签不是提倡的“清洁食品标签(clean food label)”。

综上所述，现有技术中，通常采用去皮、茎、梗、根、籽等老硬部位的果蔬发酵获得益生菌、益生元和后生元产品，不仅提取过程复杂、发酵时间非常长，且在发酵初期需要额外增加促进益生菌发酵的人工培养基的营养物质，并且不得不加额外的稳定剂、增稠剂、乳化剂等去制作乳化液因而导致生产成本高。且果蔬被加热包括杀菌过程使果蔬失去新鲜口感、色泽及对热敏感的维生素色素等(如图1和图2所示)。

为此，有必要研发新的益生元发酵方案，以期解决现有技术中的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法及益生产品，以缩短发酵时间，确保益生产品的益生功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，包括如下制备步骤：

(1)、发酵原料经过微粒化处理得到乳化均质液，然后往所述乳化均质液中添加益生菌和/或益生菌发酵产品，搅拌均匀，得到发酵体系；

(2)、将步骤(1)的所述发酵体系进行发酵，控制发酵温度为10～42℃，发酵时间为2～10小时，然后在完全发酵的40～80％处中止发酵；

所述发酵原料包括植物成分，或同时包括植物成分和动物成分；

所述植物成分包括新鲜的整果蔬，所述整果蔬是指包括老硬皮根蒂部位在内的能食用的水果、蔬菜及药食两用的植物中药、草药的所有部位；

所述动物成分包括食用动物的肉类、体液和蛋类；

所述微粒化处理是指通过高剪切力作用将所述发酵原料粉碎，并通过在所述高剪切过程中从所述发酵原料的细胞壁及组织中释放出的物质同时进行均相、乳化和均质，得到所述乳化均质液。

需要说明的是，本发明中，所述新鲜的整果蔬是指收获后而未被热处理、干燥、脱水的能食用的水果、蔬菜及药食两用的植物中药、草药的所有部位。

所有部位包括花、肉、根、茎、叶、籽、仁、梗、汁、浆、皮、壳、蒂等，只要被微粒化后口感没有感觉有硬壳、老根、难咽下、难咬、难嚼等均可利用。这样的整果蔬能保留果蔬的所有的益生元成份、营养成份、水份、味道、香味及颜色。而不是仅仅使用植物的嫩、软、肉、叶、花部位、萃取物而去掉皮、茎、根、蒂等部分。除非是角质或壳层等即使被微粒化口感仍能感觉有壳角、老根、难咽下、难嚼等的感觉的非能食用部位。

本发明的上述方法中所述发酵原料富含益生元。本发明的上述方法得到的益生产品，含有丰富的益生菌、益生元和后生元，因而被本发明定义为三生元(triplebiotics)。

需要说明的是，本发明中，所述益生菌指的是被权威机构认可的食用菌，所述食用菌包括细菌、霉菌和真菌等微生物，其对人体起到有益健康的作用。

根据本发明，所述益生菌发酵产品指的是经过益生菌发酵而含有益生菌的发酵产品，包括活菌体、死菌体、菌体成分及代谢产物和水解产物；食用后能达到增强体质、保持健康的目的。

根据本发明，所述的益生菌发酵产品不限制地包括酸奶、泡菜、奶酪或其干燥品。

进一步地，所述的酸奶包括俄罗斯酸奶(卡菲尔Kefir)、希腊酸奶(GreekYogurt)。所述的酸奶中包含的益生菌包括产酸菌，一般为：

嗜热链球菌Streptococcus thermophilus

保加利亚乳杆菌Lactobacillus bulgarius；

双岐杆菌属Bifidbacterium；

嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus；

副干酪乳杆菌Lactobscillusparacasei；

鼠李糖乳杆菌Lactobacillus rhamnosus；

植物乳杆菌Lactobacillus plantarum；

罗伊氏乳杆菌Lactobacillus reuteri；

发酵乳杆菌Lactobacillus fermentum；

格氏乳杆菌Lactobacillus gasseri；

瑞士乳杆菌Lactobacillus helverticus；

约氏乳杆菌Lactobacillus johnsonii。

进一步地，所述的奶酪包括未杀菌奶酪、奶酪种(starter)及其干燥物。所述的奶酪中包含的益生菌一般为：Lactis Streptococci，Str.Cremoris，Str.Lactis，Str.lactis.Leuconostoc，Str.Diacetylactis，lactococci，Str.Thermophilus.，leuconstocs，lactobacilli，lactococci，enterococci。

进一步地，所述的泡菜是指韩国泡菜、东北泡菜、日本泡菜、德国泡菜，其它用益生菌群发酵蔬菜而成的制品，及它们的干燥物。其参与发酵的益生菌包括产酸菌一般为：

肠膜状明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)、短乳杆菌(Lactobacillus)、啤酒片球菌(pediococcus cerevisiae)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)等。上述菌主要利用植物中的益生元,糖、蛋白、维生素及矿物质等进行有机酸发酵而产生乙醇、醋酸、乳酸，以及丁酸、甲酸、丙酸、琥珀酸等有机酸。

进一步地，所述的益生菌当然也包括做酒或甜酒或啤酒的酵母，通常可选择：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)Schizosaccharomycespombe、OenococcusoeniPediococcus、Acetobacter Lactobacillus kunkeei、Lactobacillus fructivoransLactobacillushilgardii和Lactobacillus plantarum。

由此，所述的益生菌发酵产品也包括甜酒酿、酒酿、啤酒酿、或由单种或多种益生菌群发酵的酒酿制品或其干燥粉。

本发明中，所述的益生元是指能促进益生菌生长繁殖的营养物质及生长因子，包括纤维素、果胶、糖、菊粉，葡聚糖，多糖、低聚糖、蛋白、蛋白水解物如肽和氨基酸、维生素、无机元素、有机酸、脂肪酸等等。本发明中所提到益生元全来自于所选用的发酵原料，经微粒化处理后被释放出来的物质，而不是人工提取物。同时，本发明中所提到的益生元还包括不同菌株在繁殖生长过程中所分泌的产物，该产物能使另一菌株得益的物质。

所述的后生元(postbiotic)是指具有生物活性功能的物质，具体为由益生菌在生长繁殖过程中直接分泌产生的物质，或由益生菌分泌产生的酶进一步水解或聚合得到的物质；这些物质包括酶、肽、蛋白、醇、维生素、多糖、半乳糖、碳水化合物、脂肪酸、抗菌物质、氨基酸及有机酸等(Marimuthu A,Balayogan S,and Rizwana P R，“Effects ofProbiotics,Prebiotics,and Synbiotics on Hypercholesterolemia:A Review”，Chinese Journal of Biology，Vol。2014,Article ID 572754,7pages。

Padayachee,A.；Day,L.；Howell,K.；Gidley,M.J.”Complexity and HealthFunctionality of Plant Cell Wall Fibers From Fruits andVegetable.Crit.Rev.Food Sci.Nutr.2017,57,59-81.

US Food and Drug Administration:The Declation of Certain Isolated orSynthetic Non-Digestible Carbohydrates as Dietary Fiber on Nutrition andSupplement Facts Labels:Guidance for Industry.14June 2018.Retrieved 15。)

所述的三生元(triplebiotics)是指益生菌生长繁殖过程所生产的益生菌体(包括活菌体和死菌体)、益生元及后生元，这三种对人体有益的生元(biotics)的混合体。

需要说明的是，本发明中，所述微粒化的机械可以为高速粉碎破壁机，磨浆机来完成，或者联合操作完成。

所述微粒化处理的步骤中，控制产生所述高剪切作用的机械可以是高速粉碎破壁机，磨浆机，也可两机联合使用，达到尽可能的完全粉碎细胞壁及组织来迫使其中的益生元如果胶、菊粉、木质素、低聚糖、葡聚糖及其中各种成份释放出来。同时老硬皮根梗部位被粉碎成微粒后能够将难吃，难嚼，难咽的果蔬老硬皮梗根蒂部位成为具有不丢失膳食纤维的营养全面的以喝代替难吃难嚼的新鲜果蔬口感的食物。

优选地，所述微粒化处理的步骤中，控制产生所述高剪切作用的机械的剪切线速度大于10m/s。

需要说明的是，所述的乳化均质液是指在机械的高剪切力作用过程中，由于粉碎过程中的刀具、磨具、剪具等高速搅拌，从而使植物、动物的组织和细胞被高剪切力完全粉碎，从而释放出发酵原料中所包含的分子状态的水、有机酸、低聚糖、可溶性淀粉、糖、多糖、生物碱、果胶、粘液、色素、维生素、无机元素、挥发油、脂肪酸及小油滴等物质，然后小油滴、水、粘液、果胶体、蛋白、纤维、低聚糖、淀粉等物质又同时被高速剪切成水油胶体的乳化液。而在此同时水油胶体的乳化液又和颗粒被高速剪切力搅拌成均匀混合一起的乳化均质液。其粉碎、剪切、乳化和均质化过程是同时完成的。

必须注意到，本发明中，所述乳化均质液与果蔬汁不但在物理学上、化学上、营养学上、食品工程学上都是完全不同的两种物质。而且在机械加工上、食品工程上也是两种完全不同的过程和方法。通常的果蔬汁是果蔬通过碾、压、榨的方法得到，而不是被高速剪切力完全粉碎成微粒化的方法，且碾、压、榨的方法只能提取果蔬中部分高含单糖和双糖，部份维生素、有机酸和无机元素，不含膳食纤维、不含果胶，并弃去40％以上果蔬原重量的果蔬渣。同时，现有技术中为了提高汁液产率，减少浪费，还加水进行二榨或三榨。这种悬浊液形式的果蔬汁未被乳化和均质化而会分层如图5、图6所示(蒲彪，乔旭光编“圆艺产品加工工艺学”，2012.08，科学出版社。第九章果蔬综合利用及他加工技术。肖旭霖“食品机器和设备”，2006.06，科学出版社，第3章切割破碎机械)。

需要说明的是，在物理特性上，果蔬汁是悬浊液不是乳化液，简单的压榨过程中，油与水无法乳化，不溶物，颗粒与水也不可能被均质化。其浊度、电导率、及固体含量低。而且折光率和粘稠度也不一样。这可从图5和图6可清楚看到。用压榨方法得到的果蔬汁在放置3小时后明显分层成上清液及底层的色素层及颗粒。而从表1的数据可以看出，压榨得到的果蔬汁的pH、电导率、TdS、Sal和Res均与乳化均质液完全不一样。

优选地，所述乳化均质液中，被粉碎的总颗粒的总重量不大于所述乳化均质液的总重量的25％，液体的总重量不小于所述乳化均质液的总重量的70％；

所述总颗粒中，大于20目筛(0.85mm)的碎细粒不大于总颗粒的总重量的5％；小于20目筛而大于100目筛的微粒不大于总颗粒的总重量的15％；小于100目筛的微粒占总重量的80％以上。

上述重量采用过筛称重法得到。其中一种具体的过筛称重法为：

需要说明的是，上述总颗粒的总重量和液体的总重量可通过将所述乳化均质液抽滤，然后分别称量，得到总颗粒的总重量和液体的总重量。

将乳化均质液过20目筛，得到第一过滤液和碎细粒，筛上截留的碎细粒的总重量即为所述大于20目筛(0.85mm)的碎细粒的重量。

然后将第一过滤液过100目筛，得到第二过滤液和微粒，筛上截留的微粒的总重量即为所述小于20目筛而大于100目筛的微粒的重量。

小于100目筛的微粒的重量＝总颗粒的总重量-碎细粒的重量-小于20目筛而大于100目筛的微粒的重量。

所述的乳化均质液中，绝大多数的微粒为0.85毫米以下，或更多部分是更小0.2毫米的微粒，所述的微粒是指在食品工程学上的细微粒。从而使贮存于所述发酵原料的组织及细胞壁中的液体、血、乳、水、单糖、双糖、多糖、低聚糖、维生素、淀粉、有机酸、甾体、生物碱、无机元素、单宁、色素、油、花青素、黄酮类、挥发油、芳香物质、脂肪酸、粘液、胶原蛋白、果胶等等以分子形式被完全被解放游离出来并溶于或被乳化于液体中。而固体的或硬质化的组织、纤维、木质素、细胞壁、不溶淀粉、硬胶体等被粉碎成为绝大部小于0.85毫米及更多为更小0.2mm的超细微粒。这样由于发酵原料中各种成份特别是整果蔬中的果胶体、粘液、蛋白、菊粉，低聚糖，胶原蛋白、淀粉等可作增稠及液固稳定作用，因为这些成份被粉碎均匀分散到整个液状体系中。而在未被微粒化之前的原果蔬中的各种成份分布并不均匀的，如果胶、菊粉，低聚糖、多糖、纤维及胶原蛋白-般较集中皮上，而单糖和双糖较集中在汁中，而油则集中在籽仁上，而色素沉着在皮-花及叶上如制备例2中图3和图4)。只有通过微粒化后各种成份被重新均匀分布从而使物理形状发生了根本的改变。在总体物理外观可是流动的均质液浆体、或可是浓浆体、或在可是稠浆、或可是半膏状、或可是膏状取决于所使用动植物自己本身的含水量及含果胶、菊粉，蛋白、胶原蛋白、淀粉、油或粘液的量而定。而颜色、气味、味道、口感和外观则都是均匀一致的、不再是皮、花、梗、茎、叶、根、壳、籽、仁等不同部位呈现不同颜色、不同的成份组成、不同的味道和口感、不同的气味及外观。对于含水量高于85％，但含果胶体较低的果蔬如带皮的黄瓜、西红柿、西芹、波菜、西瓜、葡萄等等，其微粒化的液化乳化均质化的均质液是呈乳化均质稀液浆；但对含水量虽高，但含果胶体也高的果蔬如带皮的桃子、梨子、桔子、柠檬等其微粒化的液化乳化均质液是呈粘稠状的浓浆，并在放置较短时间后，逐渐凝固成软膏状或膏状(图5和图6)。而对于含水量在75～85％的但含胶体粘液不高的果蔬是呈能自由流动的乳化均质稀液浆状等；而对于含水量60～75％的但含有胶体、粘液及胶原蛋白的果蔬包括鱼、肉、虾等则呈乳化均质稠浆状或半膏状；但对于含水量小于60％而含油较高的如果仁、菜籽等则呈乳化均质稠浆或半膏状。

优选地，所述益生菌或益生菌发酵产品的接种量为所述发酵体系的重量的0.2～15％。

需要说明的是，本发明中，可用纯菌种接种，也可用含有活益生菌发酵产品如俄罗斯卡菲尔酸奶、希腊酸奶、益生菌酸奶、益生菌粉、韩国泡菜、东北泡菜、德国泡菜、泡菜粉等直接加入接种，并可以是数种酸奶及泡菜一起混合接种，以生产含有超过十种益生菌种类的益生产品。

所述接种量及混合接种可在表3中看出。以牛奶作为对比，酸奶中的益生菌群完全可迅速利用整果蔬这种天然培养基中的益生元，而泡菜中的益生菌群也可迅速利用乳液及乳清。来自两酸奶及泡菜的益生菌群的发酵速度均与在牛奶中的发酵速度都相接近，除了不易生长的原料以外.

进一步优选地，所述益生菌或益生菌发酵产品的接种量为发酵体系重量的2～10％。

根据本发明，所述步骤(2)中，所述在完全发酵的40～80％处中止发酵，即益生菌进入到生长繁殖的对数生长期。

上述设置，在益生菌的对数生长期时中止发酵，使发酵液中还保留有相当的益生元。所述益生元包括膳食纤维、果胶体、菊粉、低聚糖和萄聚糖、生长因子等等，从而使益生产品被食用进入人体胃肠内后，所含有的益生元能保护更多的益生菌存活，供益生菌继续繁殖，生长使用，并继续产生后生元。

且上述益生产品只要温度恢复至10～42℃，益生产品中的益生菌马上就能苏醒迅速繁殖。且上述益生产品还可从3～6℃的冷藏条件下取出后，加热或温热至25～42℃食用。因为在上述温热温度条件下，益生菌群从冷冻休眠状态恢复繁殖生长可被认为相当于在被食用进入体内后被37℃体温复苏，并马上利用益生产品中的益生元进行生长繁殖。

以发酵pH下降的单位数量作为指示，所述中止发酵是在完全发酵的pH值的40～80％单位。所述完全发酵的pH值是指pH在16小时之后不能再下降的值，即终止发酵的pH值，如表3所示。所述完全发酵的pH值是作为估计益生菌被酸性所抑制，或消耗完益生元，或两者兼并下而停止生长繁殖的指标。

需要说明的是，所述中止发酵pH值也可根据个人对酸味的爱好及忍受而灵活变化。

优选地，所述发酵温度为20～40℃，并可阶梯温度分段发酵，如15℃发酵一段时间，22℃发酵一段时间，35℃发酵一段时间以满足低，中，高温菌的要求；总时间为3～8小时。

如此设置，可有效确保益生产品中的益生菌处于对数生长期，不但菌体年青旺盛，有较多的后生元物质被生产出，而且还有丰富的益生元未被消耗掉。

进一步优选地，所述发酵温度为30～40℃，发酵时间为2～7小时。更优选地，发酵时间为3～5小时。

根据本发明的部分实例，所述植物成分还包括粮食和调味品。当所述植物成分还包括粮食和调味品时，由于粮食如米类、豆类，调味品如辣椒等通常含水量较少，因此通常与新鲜的含水量较高的整果蔬一起调配作为发酵原料。

根据本发明的部分优选实例，所述发酵原料采用使益生菌易生长的发酵原料；或半易生长的发酵原料；或不易生长的发酵原料与使益生菌易生长的发酵原料或半易生长的发酵原料的混合，其中：

所述使益生菌易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液中，并于35℃发酵16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降≥1.1单位，且发酵6小时后的pH与初始pH差值Δ₁与发酵16小时后的pH与初始pH差值Δ₂的百分比不大于90％；

所述半易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液，并于35℃发酵16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降≤1单位且≥0.3单位，且发酵6小时后的pH与初始pH差值Δ₁与发酵16小时后的pH与初始pH差值Δ₂的百分比不大于80％；

所述不易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液，并于35℃发酵后的16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降少于0.3单位。如大蒜头、苹果、李子、菠萝、无籽青葡萄等。

这部分不易生长的发酵原料，有些本身的pH很低，限制了益生菌生长，如pH就低于3.8的苹果、李子、菠萝、无籽青葡萄等。大蒜头虽pH值不低，但可能含有抑菌成份，抑制了益生菌的生长。

当然，不易生长的发酵原料可与其它易生长原料调配来提高pH或降低其抑制作用，或在发酵结束后再添加。

需要说明的是，上述定义中发酵6小时这个时间是参照食物在人体胃肠中被消化到成粪便被排出的平均停留时间。即本发明的益生产品被人摄食后，存活的益生菌在此6小时的停留时间内可利用一起进入体内的益生元生长繁殖。

进一步优选地，所述使益生菌易生长的发酵原料中，所述整果蔬包括甘蓝、西芹、大白菜、姜、黄瓜、梨、胡萝卜、紫色包心菜、菠菜、桃、哈密瓜、甜橙、生菜、墨西哥青辣椒；所述动物成分包括全鸡蛋、鸡蛋黄、乳清和牛奶；

进一步优选地，所述半助生长的发酵原料中，所述整果蔬包括洋葱、葱、西红柿和香蕉；所述动物成分包括牛肉和鸡蛋白。

优选地，所述食用动物的肉类包括肉、皮、内脏、筋腱；所述食用动物的体液包括乳液、乳清、血液和血清；所述食用动物的蛋类包括全蛋、蛋白和蛋黄；

根据本发明，当所述发酵原料仅含有植物组分时，所述发酵体系的起始pH为3.9～7.0，发酵中止的pH为3.7～5.4。

需要说明的是：所述的发酵pH低于3.7时，此时菌体所消耗底物后分泌出细胞外的有机酸酸度已经开始抑制菌的生长和代谢即进入产物抑制阶段。在发酵过程的pH下降，酸度的增加，使一些致病致病菌及腐败细菌受到抑制，并且pH下降到5.5以下会抑制从果蔬尤其是根菜和白菜中含有的硝酸盐不能转化为亚硝酸盐.而同时已产生的亚硝酸也会在受到乳酸菌亚硝酸还原酶的作用下分解消失。泡菜中的乳酸菌是人体有益菌，可抑制肠道中腐败菌的生长，促进肠道中双歧杆菌的增殖，可改善肠道环境而有利于健康。乳酸菌能利用蔬菜中可溶性物质和盐水中的浸出物的营养，故原料蔬菜做成泡菜后营养也不会损失.所述因此，制作泡菜的蔬菜必须充分洗净，以减少杂菌的污染。

优选地，发酵中止的pH为4.0～5.0。

当所述发酵原料同时含有植物组分和动物组分时，所述发酵体系的起始pH为4.3～9.2，发酵中止的pH为3.9～5.6。

优选地，所述植物组分中包括所述整果蔬时，所述发酵体系的起始pH为5～5.5；控制发酵中止时的pH为3.6～4.3，进一步优选为pH 3.8～4.1。

需要说明的是，所述乳化均质液不仅仅为液体，根据浓度的不同也可以为膏状。

根据本发明的另一个优选技术方案，为了在短时间内提高益生菌、益生元及后生元的浓度，所述快速发酵益生元及快速发酵益生菌的方法还包括连续分离方法；所述连续分离方法包括将发酵罐与膜分离装置连接，以使连续发酵和连续膜分离浓缩同时进行。

本领域技术人员很容易理解，所述膜分离装置通常包括MF、UF、NF及RO膜分离装置。

同理，如果在发酵过程中同时分离益生菌、或其中一种或数种益生元和后生元的成份，也可采用将发酵罐与膜分离装置连接，实现连续发酵和分离。

所述的连续膜浓缩或分离是指在发酵过程中，发酵液从发酵罐中抽出输入膜分离装置，然后膜浓缩液或分离液输回发酵罐或收集罐，而另一滤出液被排去收集罐或输回发酵罐。

所述的连续膜分离浓缩操作可由单个膜分离装置来完成，也由数个膜分离装置串联起来，如将MF膜分离装置的滤出液输入UF膜分离装置，然后UF膜分离装置的滤出液输入NF膜分离装置或RO膜分离装置，而RO膜分离装置的滤出液则为纯水。然后每种膜的浓缩液可输回发酵罐继续发酵，或作为益生产品进入产品收集罐。

所述的浓缩不但可浓缩益生菌浓度使之数量级的增加，还可指益生元、后生元、蛋白、肽、氨基酸、风味物质、无机元素等及其它物质的浓缩。

根据本发明，本生产过程中后生元的制造是由益生菌在发酵过程中分解或水解蛋白质、糖、巨肽而产生的肽及氨基酸,或者是益生菌的代谢产物。

所述的后生元是指具有生物活性的物质，如乳清中的乳糖被益生菌分解成萄葡糖及半乳糖。而这两种糖不会使人体产生乳糖不适症并为人体提供能量，如乳清中的阿尔法蛋白、贝塔蛋白被益生菌水解为各种生物活性肽，其中具有降血压作用的降压肽等。还有益生菌利用果胶，菊粉等生产的丁酸，乙酸，乳酸不但可抑制致病菌生长、抑制有毒物质如硝酸胺的形成，还可调味及改善口感。甚至益生菌还代谢出乳链菌肽(Nisin)的生物抗菌素。

根据本发明，本发明的益生产品不需加人工色素，其产品颜色可由果蔬的天然颜色调配。

本发明的第二个目的是提供益生产品，其采用上述的快速发酵益生元以生产益生产品的方法制备得到。

根据本发明，所述益生产品为含有益生元和后生元的二生元产品；或为同时含有益生菌、益生元和后生元的三生元产品。

根据本发明，所述三生元产品包括：三生元西芹、三生元黄瓜-西芹-柠檬、三生元卡菲尔泡菜、甜瓜三生元奶酪、甜瓜三生元蛋白粉和甜瓜三生元饮料、西瓜胡萝卜三生元果蔬酒饮料、三生元瓜豆腐、三生元瓜豆饮料、三生元甘草柠檬蜂密糖浆、三生元梨-黄桃-蛋奶饮料等。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

(1)、本发明的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，通过将发酵原料在高剪切作用下实现微粒化、液化、乳化和均质化，即微粒化处理，得到乳化均质液，然后将乳化均质液进行发酵，可有效利用植物成分中整果蔬的皮、梗、茎、根等一般认为是老、硬、难嚼、无味、无汁的抛弃部位，提取益生元和营养成份用于发酵，使之成为益生菌的营养成份如果胶、菊粉、低聚糖纤维素、色素、维生素、挥发油等的益生元，而且还成为人体所需的营养物质，一举两得。同时生产出有益生菌、益生元和后生元的益生产品。

(2)、上述乳化均质液不仅为益生菌提供了大量的吸附面积及丰富的营养，益生菌无需从块状发酵原料的外部向内部缓慢的物理渗透扩散，可直接能从液体主流中吸收益生元及其它营养成份，并能在微粒上形成菌落及菌膜、使得发酵时间仅需要2～10小时，发酵时间显著缩短，显著降低了生产成本；而且能够有效实现整果蔬的发酵，有效利用了常规发酵条件丢弃不用的富含丰富的果胶、菊粉、低聚糖、色素、维生素，纤维素等益生元的老硬部位，减少了环境污染，同时可确保益生产品具有良好的口感。

(3)、本发明的方法，将新鲜整果蔬进行表面清洁消毒，而不是将果蔬加热至90℃甚至更高温度进行灭菌，能保持新鲜果蔬中的维生素，及色素等对热敏感的成份不被破坏；能保持新鲜果蔬的色泽、芳香及口感，而不是被煮熟或半煮熟的暗老色泽、无芳香及烂软口感。

(4)、本发明的方法，根据果蔬的完全发酵pH值来确定其发酵40～80％的pH值为中止发酵pH值从而留下相当的益生元及营养物质，使得益生产品被人体摄食后，还有足够的益生元供益生菌进一步发酵使用。

(5)、本发明的方法，无需人工添加乳化剂、稳定剂，可利用整果蔬中的天然果胶、菊粉、低聚糖、萄聚糖等纤维素、果胶类化合物等作为乳化剂、增稠剂、稳定剂来制作乳化均质液。不需人工添加酸碱调节酸碱度，而可利用各种果蔬自身的酸碱度来调节调配最佳的发酵pH值，从而酸性太强的果蔬如柠檬、桃、李子等不能单独发酵的也能添加进发酵。无需额外添加水，只采用整果蔬中所含的水分进行发酵。

(6)、本发明的方法制备得到的益生产品，相比于现有技术如去掉老硬部位的切成团块来发酵；或用整个的果蔬来发酵；或用果蔬汁来发酵。其发酵完全时间短、效率高、不添加人工培养基、不添加人工食品添加剂，提取到的益生元种类丰富，所生产出的后生元种类多，且口感佳嫩；最终得到的益生产品可贴清洁的食品营养标签。

附图说明

图1、新鲜色泽青绿的脆梨，被90～95℃的热水淋烫2秒钟后的照片。

图2、图1的脆梨被90～95℃的热水淋烫后约一个小时后的照片。

图3、哈密瓜对比发酵起始的照片。

图3中，左瓶装为哈密瓜去皮去籽后的压榨汁；中间瓶为哈密瓜去皮去籽后切成约1×1.5cm块后加水过面；右瓶为整哈密瓜连皮连籽微粒化乳化均质浆。

可见切开的哈密瓜瓜肉是浅红黄色，外皮是老纤维状黄色，内皮是深绿色，内外皮的口感是老、无味、难嚼。籽壳是浅黄色其口感为硬渣感，籽仁是白色。上述3瓶中各加6％的卡菲尔酸奶，在35℃进行发酵。

图4、哈密瓜对比发酵6小时的照片。

图4中，经6小时后无搅拌发酵(厌氧发酵)后，图3的压榨果汁(中间瓶)明显分层及沉淀，并且浅红黄色素也被分离上浮或下沉，导致液体主流几乎无色。而连皮连籽的微粒化乳化均质浆(右瓶)却仍然保持乳化均质状；左瓶为哈密瓜去皮去籽切块。

图5、几种果蔬经压榨得到的果蔬汁的图片。

图6、几种全果蔬经微粒化液化乳化均质化得到的乳化均质液的图片。

其中，图5中，从左至右分别为：胡萝卜，白桃，甜橙子，柠檬和西芹。图6中，从左至右分别为：西芹，柠檬，甜橙子，白桃和胡萝卜。

图7、哈密瓜奶酪、酪蛋白沉淀被切成小块以促进奶酪组织收紧而排出乳清的照片。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

以下实施例中，所涉及的原料仅为市售，其中，所述高速粉碎破壁机为NINJA

高速粉碎破壁机。

制备例1、制备果蔬汁和乳化均质液

(一)、果蔬汁和乳化均质液稳定性比较

将同一批次的新鲜整果蔬分别采用压榨法和微粒化处理法进行处理。一部分新鲜整果蔬去掉老硬部位，切块后通过榨汁机压榨，得到果蔬汁，丢弃果蔬渣。一部分新鲜果蔬去掉不可食用部分，保留可食用的老硬部位，然后通过高速粉碎破壁机，以转速每分钟25000转进行4次破壁操作，得到乳化均质液。

然后将果蔬汁和乳化均质液分别静置4小时，观察二者的物理性状，并拍照，分别如图5和图6所示。

由图5和图6可知，静置4小时后，果蔬汁明显分层成上清液，及底层的色素层和颗粒，而乳化均质液静置48小时后完全不分层，依然保持均质状态。

(二)、果蔬汁和乳化均质液的化学物理参数性质比较

本发明分别对多种水果和蔬菜采用榨汁和微粒化处理，分别得到果蔬汁和乳化均质液，然后考察了其化学物理参数性质，如表1所示。表1中，第一列的原料中的数字1表示果汁或蔬菜汁，并且其抛弃的果蔬渣都在50～60％以上，2表示微粒化乳化均质液，100％全利用，无渣抛弃。最后一列中，稳定性的指标是指出现明显分层的时间。

表1果蔬汁与乳化均质液的化学物理参数较

由表1的数据可知，压榨得到的果蔬汁的pH、电导率、TDS、盐度和电阻率均与乳化均质液完全不同。乳化均质液的总溶解固体TDS更低，而可溶性固形物含量更高。

表1中的果汁或蔬菜汁其抛弃的果蔬渣都在50～60％以上，所以果蔬渣中的单糖、双糖、多糖、碳水化合物、维生素A、B、C、E等；花青素、色素、黄酮甙、生物碱、脂肪酸、挥发油、菊粉、低聚糖、葡聚糖、蛋白、氨基酸、有机酸、无机元素、粘液及果胶等等也就被抛弃掉。由于大量果蔬渣被当废物抛弃，也会造成二次污染。在有机生态环境中，这些被抛弃的果蔬渣被当作废垃圾处理从而增加污染。假如日加工10吨果蔬就会有4吨以上的果蔬渣垃圾作为废物处理，不是一个有机生态过程，而是二次染污环境的行为。

表2是摘录美国农业部USDA(USDA.“National Nutrient Database for StandardReference”；USDA.2019.)的橙子(orange)食物营养数据,这可清楚看到橙皮、带皮整橙及橙汁的营养差别。仅以总膳食纤维total dietary fiber为例，就可看到其在橙皮中是10.6克，为最高，在全橙中为4.5克，而橙汁中则是0.3克，几乎为零。这是因为榨汁只取汁而丢弃果渣包括皮，从而造成从营养学上来说是有营养缺陷的食物。

表2美国农业部USDA的橙子皮(orange peel)、整橙带皮(whole orange)及100％的橙汁(orange juice的营养数据

根据表2的数据可知，橙子皮及整橙带皮原料中含有大量的纤维素、维生素和无机元素，而果蔬汁集中了整果蔬几乎90％的糖，但膳食纤维几乎为零。而由于果胶通常占到纤维素的30％，因此，果蔬汁中就更没有果胶了。而且果蔬汁维生素及无机元素含量只有原整果蔬的40～60％。因为果蔬汁的加过程中抛弃掉40％原重量的果蔬渣，并且可能要加水。

另外，从图5和图6对比可知，果蔬汁的颜色没有乳化均质液的颜色深，说明有大量有营养的色素、花青素留在果蔬渣上。当然这也包括大量维生素、胶体、粘液、无机元素及纤维等。以橙子为例，由表2数据可看出，橙汁中的纤维素只有0.3％，橙皮中的纤维素大于橙汁中纤维素的33倍，整橙中的纤维素大于橙汁中纤维素的15倍；橙皮中的维生素C则大于橙汁中维生素C的3倍，整橙中维生素C则大于橙汁中维生素C的2倍；而橙皮中的维生素A则大于橙汁中维生素A的12倍，整橙中维生素A大于橙汁中维生素A的6倍。其它的维生素也都远比橙皮及全橙少；那么在营养学上重要的无机元素如钾、钙、硒、锌也都远比橙皮整橙少得多。

综上所述，采用果蔬汁作为原料进行发酵，虽然一定程度上能够缩短发酵时间，但是不仅导致浪费大量的果蔬渣，导致益生元的浪费并且造成二次污染，且发酵产品中益生元的成分明显较少，益生效果欠佳。

中国营养学会在2016版的《中国居民膳食指南》中也明确指出果汁不能代替新鲜水果，从而更证明果汁与水果是两种不同的食品及营养物质。

为此，需要研发新的生产益生产品的方法，以克服上述技术问题。

本发明提供一种快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，包括如下制备步骤：

(1)、发酵原料经过微粒化处理得到乳化均质液，然后往所述乳化均质液中添加益生菌和/或益生菌发酵产品，搅拌均匀，得到发酵体系；

(2)、将步骤(1)的所述发酵体系进行发酵，控制发酵温度为10～42℃，发酵时间为2～10小时，然后在完全发酵的40～80％处中止发酵；

所述发酵原料包括植物成分，或同时包括植物成分和动物成分；

所述植物成分包括新鲜的整果蔬，所述整果蔬是指包括老硬皮根蒂部位在内的能食用的水果、蔬菜及药食两用的植物中药、草药的所有部位；

所述动物成分包括食用动物的肉类、体液和蛋类；

所述微粒化处理是指通过高剪切力作用将所述发酵原料粉碎，并通过在所述高剪切过程中从所述发酵原料的细胞壁及组织中释放出的物质同时进行均相、乳化和均质，得到所述乳化均质液。

并通过上述方法得到了本发明的益生产品。

以下通过具体实施例，对上述技术方案进行进一步的说明。

制备例2.三种方法制备益生菌哈密瓜作为对比

取哈密瓜一个，外皮用洗浩剂清洗消毒后、用RO纯净水淋洗干净。切开首先可见切开的哈密瓜瓜肉是浅红黄色,外皮是老纤维状黄色，内皮是深绿色，内外皮的口感是老、无味、难嚼，籽壳是浅黄色其口感为硬渣感，籽仁是白色，这些皮及籽通常做法是作废物处理。其重量约占全瓜重的22％，如图3。然后将瓜切分为三部分。其中：

第一部分，去皮去籽切成约1×1.5厘米大小共约80克，装瓶加水过面测pH值为6.34，加入6％(重量)卡菲尔酸奶，摇匀后检测pH为5.5。因为水没有pH缓冲能力，此pH值只是外部液体的pH值，并不代表瓜团块内部的pH值。瓜团块的口感是脆甜无酸味。置35℃生物恒温水浴箱静止厌氧发酵，6小时后外部液体pH降至5.52.，而16小时时pH值为4.43。但食用瓜团块后，发现瓜团块内部仍没感到酸味，仍然脆而不软，直至发酵39小时后，瓜团块内部才感觉有酸味，瓜块软口，则发酵基本完成，此时此时外部液体pH值为4.12。

第二部分，哈密瓜也去皮去籽，切小块后置压榨器压榨取汁约89克(弃去约50％重量的果渣)。哈密瓜汁的pH为6.22。哈密瓜汁的口感是甜无酸味。加6％(重量)的卡菲尔酸奶，摇匀后pH为5.83。置35℃生物恒温水浴箱静止厌氧发酵，6小时后pH降至4.69，而16小时时pH为4.33。但哈密瓜汁在发酵约在2小时后就可观察到颜色及固液分层的倾向。经6小时后无搅拌发酵(厌氧发酵)后，明显分层及沉淀，并且浅红黄色素也被分离上浮或下沉，导致液体主流几乎无色(如图4)。这种分层及脱色现象至16小时发酵结束时更为严重，给人从心理上觉得是一种质量有问题的产品。这也是为什么现有其它的果蔬汁发酵要人为的添加稳定剂、增稠剂及乳化剂。

第三部分，哈密瓜连皮连籽的用NINJA高速粉碎破壁进行微粒化处理，得到乳化均质液。取乳化均质液约80克，检测其pH为6.07，口感是甜，无酸味，滑口但有细小纤维感，有一种吃到粗粮健康食品的感觉。然后加6％(重量)的卡菲尔酸奶，摇匀后pH为5.69。置35℃生物恒温水浴箱静止厌氧发酵，发酵6小时后pH降至4.51，而16小时时pH为4.26。此时仍然保持乳化均质状(如图4)；口感是甜，酸味，滑口但有细小纤维感，有一种喝到粗粮健康食品的感觉。这与那些内外皮的口感是老、无味、难嚼、难咽、籽壳其口感为硬渣感是完全不一样的。通过本发明方法，从口感上就达到使那些内外皮老、无味、难嚼、难咽的口感成为可口口感的目的。

发酵前和发酵后的产品拍照如图3和图4所示。

图3中，左瓶装为哈密瓜去皮去籽后的压榨汁，中间瓶为哈密瓜去皮去籽后切成约1×1.5cm块后加水过面，右瓶为整哈密瓜连皮连籽微粒化乳化均质浆。可见切开的哈密瓜瓜肉是浅红黄色，外皮是老纤维状黄色，内皮是深绿色，内外皮的口感是老、无味、难嚼。籽壳是浅黄色其口感为硬渣感，籽仁是白色。上述3瓶中各加6％的卡菲尔酸奶，在35℃进行发酵。

图4中，经6小时后无搅拌发酵(厌氧发酵)后，图3的压榨果汁(中间瓶)明显分层及沉淀，并且浅红黄色素也被分离上浮或下沉，导致液体主流几乎无色。而连皮连籽的微粒化乳化均质浆(右瓶)却仍然保持乳化均质状；左瓶为哈密瓜去皮去籽切块。

本发明的制备例2的产品制备比较可知，本发明在不剔除皮、梗、茎、根、等一般认为是老、硬、难嚼、无味、无汁的部位的前提下，发酵时间仍然明显缩短，显著提高了发酵效率。

本发明的益生产品与现有技术中的其他果汁发酵产品的口感相当，甚至更好。说明采用本发明的方法，不仅能够有效利用皮、梗、茎、根、等一般认为是老、硬、难嚼、无味、无汁的部位，且经过发酵后，并不影响得到的产品的口感，甚至更好。且由于上述部位含有大量的果胶和纤维素等物质，进一步丰富了产品的口感层次，产生了不一样的新体验。

实验例1.三生元西芹的制备

本实施例的三生元西芹的制备，包括如下方法：

(1)、西芹带叶带根共1000克，用洗洁液清洗后，用温水清洗，再用RO纯净水清洗；然后用高速粉碎破壁机进行4次破壁操作，即进行微粒化处理，得到微粒化、液化、乳化和均质化的乳化均质液，pH为5.66，微粒的粒径为0.04～0.8毫米。

(2)、分别取两瓶步骤(1)制备的乳化均质液，每瓶430克。其中一瓶分别加入2％重量接种量的卡菲儿kefir酸奶粉，搅拌后的发酵体系的pH为5.45；另一瓶加入8％重量接种量的被粉碎的韩国泡菜Kimich(直接用市售的湿的韩国泡菜Kimich采用一般破碎机粉碎)，搅拌后的发酵体系的pH为5.48。

(3)、然后置两瓶发酵体系于36℃的保温箱保温发酵6～8小时，至pH为4.0～4.3，取出置于4℃的冰箱中止发酵，得到三生元西芹以备食用。

完全发酵后的三生元西芹的pH为3.53。

本实施例的三生元西芹，含有纤维素、果胶等益生元，益生菌及后生元，可作为具有益生功能的三生元冷饮，也可温热至35～42℃当热饮。

本实施例中，发酵过程从pH为5.66至完全发酵的pH为3.53。因此，在中止发酵时pH为4.0～4.3时，益生菌还处于对数生长期，同时还有剩余的益生元可供发酵使用。显微镜镜检可见有活动的乳酸杆菌、乳杆菌、嗜热链球菌、双岐杆菌、肠明膜串珠菌等。

实施例2、三生元黄瓜-西芹-柠檬的制备

本实施例的三生元黄瓜-西芹-柠檬的制备，包括如下方法：

(1)、取用RO纯净水清洗干净的黄瓜带皮500克、西芹带叶带根500克、柠檬带皮及核50克，以及液体乳清600克，经NINJA高速破壁机反复数次粉碎成微粒化的乳化均质液，微粒的粒径为50～800微米。然后往乳化均质液中加入2％重量的卡菲尔酸奶粉(内含12种益生菌)，搅拌均匀，得到发酵体系。发酵体系的初始pH为5.4。

(2)、将步骤(1)的发酵体系在33℃的保温箱内保温发酵5～10小时至pH为4.1～4.4，然后取出降温至4～6℃，中止发酵，得到三生元黄瓜-西芹-柠檬。

本实施例的三生元黄瓜-西芹-柠檬，可作低钠、高膳食纤维、高钾、高钙的益生菌、益生元及后生元的三生元冷饮，或温热至35～42℃当汤或热饮。

本实施例中，控制中止发酵的pH为4.1～4.4，采用的果蔬加乳清蛋白粉的配比可使完全发酵时体系的pH下降至3.6。因此在达到中止发酵pH 4.1～4.4时，来自西芹、黄瓜、柠檬及乳清蛋白粉中的纤维素、果胶、多糖、乳糖等的益生元还有一部分剩下。三生元黄瓜-西芹-柠檬在被食用后，剩下的益生元可以作为进入胃肠中供益生菌生长繁殖所用；而后生元的产生则主要是益生菌在利用乳清蛋白粉中的乳清蛋白，及果蔬中的蛋白所分解的多肽、分泌出的酶和抗菌成份，以及分解乳糖后的产物葡萄糖和半乳糖。

显微镜下可观察到乳酸杆菌、乳杆菌、链球菌、双岐杆菌、肠膜状明串珠菌，因而本实施例制备的三生元黄瓜-西芹-柠檬含有益生菌、益生元(由果蔬带来的纤维素、果胶、多糖、蛋白、氨基酸等)、后生元(益生菌发酵过程所分泌产品有蛋白水解多肽、维生素、有机酸、氨基酸等)。

且由于黄瓜、西芹及柠檬的果皮中含有的果胶不但可以作为益生元，而且还可以作为乳化及均质的稳定剂及增稠剂，因此，本实施例的三生元产品口感滑、酸、香。

当然，本实施例中的所述乳清，也可采用其他动物成分，例如血清、蛋代替。

实施例3、三生元卡菲尔泡菜的制备

本实施例的三生元卡菲尔泡菜的制备，包括如下方法：

(1)、全大白菜(带心)1500克、全西芹(带叶带根)600克、全红甜辣椒(带蒂带籽)300克、全红辣小辣椒(带蒂带籽)30克、胡萝卜带皮300克、全梨(带皮带蒂带核)390克、以及全柠檬(带皮带核)60克，清洗干净及表面用消毒液后用RO纯净水淋冼，去除可能由城市自来水及消毒液残留的化学物质，然后采用高速粉碎破壁机反复操作，使之微粒化处理，得到乳化均质液，微粒的粒径为50～800微米。向所述乳化均质液中加入2％重量的卡菲尔酸奶粉和2％韩国泡菜粉搅拌均匀，得到发酵体系。发酵体系的初始pH为5.52。

(2)、将步骤(1)的发酵体系在33℃的保温箱内保温发酵6小时，pH为4.2～4.5，取出将温度降至6～8℃，中止发酵，并灌封瓶。

本实施例的三生元卡菲尔泡菜完全发酵的pH为3.6，而中止发酵的pH为4.3～4.5，则给益生菌留下足够的益生元，使其进入人胃肠中立刻有营养及益生元供应生长和繁殖。

显微镜下可观察到乳酸杆菌、乳杆菌、链球菌、双岐杆菌、肠膜状明串珠菌等，因而本品有益生菌、益生元(由果蔬带来的纤维素、果胶、多糖、蛋白、氨基酸等)、后生元(益生菌发酵过程所分泌产品有蛋白水解多肽、维生素、有机酸、氨基酸等)。

本实施例中，也可再发酵至pH4.0处中止发酵，取决于各人对酸度的耍求。

实施例4、哈密瓜三生元奶酪、哈密瓜三生元蛋白粉和哈密瓜三生元饮料的制备

本实施例的哈密瓜三生元奶酪、哈密瓜三生元蛋白粉和哈密瓜三生元饮料的制备，包括如下方法：

(1)、制备发酵体系：带皮哈密瓜清洁并消毒后用RO纯水淋洗干净备用。取清洗并消毒过的带皮哈密瓜2公斤，用高速粉碎破壁机反复操作进行微粒化处理，得到乳化均质液，微粒的粒径为50～800微米。然后将乳化均质液与10公斤采用巴斯德法消毒过的鲜奶搅拌均匀，加热至32℃，然后加入卡菲尔酸奶粉100克(含15种益生菌)，轻搅拌1～2分钟，搅拌均匀，得到发酵体系。

(2)、制作软果奶酪：向步骤(1)的发酵体系中加入0.036％的氯化钙3.6克，轻搅拌1～2分钟，搅拌均匀，体系的pH为6.0，然后于32℃下静置20分钟，果奶开始凝固；约40分钟后pH降低至5.8，且体系凝固成软果奶酪。

(3)、结实化软果奶酪：用刀将所述步骤(2)制备的所述软果奶酪轻切成1厘米左右的小方块，以使所述软果奶酪收缩，释放果乳清水，如图3所示果酪蛋白沉淀被切成小块以促进奶酪组织收紧而排出乳清。由于有足够的果胶促进酪蛋白凝聚，因而不需加凝乳酶rennet。然后检测所述软奶酪的pH，pH为5.0～5.2；接着分离所述软果奶酪块及果乳清水(如图7所示)，并压榨所述软果奶酪以排出残余的果乳清水，后置于6～8℃冷库存储，得到哈密瓜三生元奶酪；检测此时哈密瓜三生元奶酪的pH为4.8～4.9之间。

也可制作酸果奶酪，即在制作软果奶酪的过程中延长发酵时间或温度升至36℃来加快发酵，使果奶酪的pH降低至3.9～4.3。

同时，通过上述方法分离出的果奶乳清可作两种产品：一种直接灌装瓶作哈密瓜三生元饮料；一种是将果奶乳清用UF膜浓缩，并将浓缩液用真空低温干燥或冷冻真空干燥成三生元蛋白粉。剩下的UF膜滤过液虽然不含益生菌，但含有部分的益生元及后生元的有机酸、维生素、蛋白水解肽等成分，也可直接灌装瓶作哈密瓜二生元饮料。

实施例5、西瓜胡萝卜三生元果蔬酒饮料的制备

本实施例的西瓜胡萝卜三生元果蔬酒饮料的制备，包括如下方法：

(1)、取西瓜带皮2公斤，胡萝卜带皮1公斤，分别表皮消毒洗洁剂清洗干净并后，用RO纯净水淋冼，然后采用高速粉碎破壁机反复操作进行微粒化处理，得到乳化均质液，微粒的粒径为50～800微米。然后向所述乳化均质液中加入卡菲尔酸奶粉(含15种益生菌)30克，及酒酵母5克，搅拌均匀，得到发酵体系。发酵体系的初始pH为6.6。

(2)、将步骤(1)的发酵体系在35℃下保温发酵4小时，当发酵体系的pH从6.6降至4.9，发酵体系具有酒香味时，将发酵体系的温度降至4～8℃，中止发酵，并在低温下灌封瓶，得到西瓜胡萝卜三生元果蔬酒饮料。

经检测，本实施例的三生元产品含有丰富的乳酸杆菌、双岐杆菌、乳杆菌、嗜热链球菌、甜酒酵母等益生菌，含有丰富的纤维素、果胶、蛋白、氨基酸、多糖、高钾、低钠、胡萝卜素等益生元，还含有丰富的蛋白水解肽、有机酸、维生素、水解乳糖的葡萄糖及半乳糖的后生元。

如果要较酸味及更多酒味，可继续发酵至pH为3.9～4.4。

实施例6、三生元瓜豆腐和三生元瓜豆饮料的制备

本实施例的三生元瓜豆腐和三生元瓜豆饮料的制备，包括如下方法：

(1)、准备干黄豆500克。6倍重量(3000克)的全西瓜，清洗干净并表皮消毒后，用RO纯净水淋冼，然后采用高速粉碎破壁机反复操作进行微粒化处理，得到全西瓜的乳化均质液，微粒的粒径为50～800微米。干黄豆用所述乳化均质液浸泡过夜，让干黄豆充分吸饱西瓜水。然后再用高速粉碎破壁机将吸收了全西瓜均质液的黄豆进行微粒化处理，得到豆瓜乳化均质液；轻搅拌下加热至沸3～5分钟，冷却至35℃，加入70克卡菲酸奶粉(含15种益生菌)，轻搅拌均匀，得到发酵体系；发酵体系的初始pH为6.01。

(2)、将步骤(1)的发酵体系在35℃下保温发酵4～7h，当pH降低为4.8时，黄豆蛋白开始沉淀，轻搅拌使沉淀得到的软豆腐块收缩，以排出豆瓜乳清而使软豆腐块变得较结实，成为瓜豆腐块。然后用60目纱布过滤，以将豆瓜乳清与瓜豆腐块分离，并将瓜豆腐块放置于模具并加压挤出瓜豆乳清，后形成瓜豆腐。

本实施例制备的瓜豆腐为含有丰富的益生菌(显微镜下可见乳酸杆菌、嗜热链球菌、双岐杆菌等)、益生元(瓜豆纤维、果胶、多糖、蛋白、氨基酸、钾等)，和后生元(蛋白水解多肽、氨基酸、多糖等)的三生元瓜豆腐。

分离滤出的豆瓜乳清可直接灌封瓶成为同样含有益生菌、益生元及后生元的三生元瓜豆饮料。也可将三生元瓜豆饮料用10K的UF膜浓缩，其浓缩液干燥成三生元瓜豆乳清蛋白粉。而UF滤出液仍可做含有益生元和后生元的二生元饮料。

实施例7、三生元鸡蛋液或三生元蛋粉的制备

本实施例的三生元鸡蛋液的制备，包括如下方法：

鸡蛋去壳，取蛋液1000克，将蛋白、蛋黄打破均匀。按4％重量加入卡菲尔酸奶液，搅拌均匀置30℃恒温静止厌氧发酵4小时，至pH约5.8，取出后降温至6℃，灌装包装并于低温4℃贮藏，得到三生元蛋液。

上述方法制备的三生元蛋液，除鸡蛋原有的营养及益生元外，还有处于繁殖生长的益生菌及其产生的有机酸蛋白水解肽的后生元。

实施例8、三生元甘草柠檬蜂密糖浆的制备

(1)、乳清液300克、甘草30克、党参60克、整柠檬一个切成约1×1厘米的方块，取一半与干甘草及党参泡于乳清液中，浸泡24小时充分吸饱水分，然后置于高速粉碎破壁机粉碎。按4％重量的接种量加入卡菲尔酸奶液，检测体系的pH为5.5。然后置恒温发酵瓶内，先在22℃发酵3小时，然后升温至35℃再发酵3小时，至pH4.3～4.6，中止发酵，得到益生产品。

(2)、将步骤(1)的益生产品冷至室温，然后按蜂蜜(含糖80％)与发酵液的比例为100：42加入蜂密得到三生元甘草柠檬蜂密糖浆。

上述产品，以柠檬为整果蔬，配合甘草作为药食两用的植物组分，以及乳清液作为动物组分，制备得到三生元产品。

上述产品因含糖50％以上，因可常温贮藏。使用时可冲冷水或温水服用。甘草柠檬有止咳润喉作用，蜂蜜和党参均有补虚止咳润喉作用。乳清液含丰富的钾、钙、磷等元素，还有益生菌及其分解乳糖的益生元半乳糖等等。

实施例9、三生元梨-黄桃-蛋奶饮料的制备

(1)、样品A是取新鲜甜梨一个，带皮及梨心果籽302克，甜黄桃一个去硬核，得带皮连果肉110克(上述鲜果表面均被清洁消毒及RO纯净水冲洗干净)，鸡蛋两个，去壳得蛋液106克，100克全脂鲜奶一起置NINJA高速粉碎破壁机中进行微粒化处理，得到全果蛋奶的乳化均质液，微粒的粒径为50～800微米。加6％菲尔酸奶后搅匀，得到发酵体系。发酵体系的初始pH为5.65。

(2)、将步骤(1)的发酵体系置于30℃的恒温水箱静止发酵，6小时后pH为4.8时中止发酵，得到三生元梨-黄桃-蛋奶饮料。

因为整梨和整桃含有丰富的果胶，而鸡蛋及牛奶含有丰富蛋白，所以其乳化均质是有非常细滑的口感及梨桃的香型，及自然果鲜甜味。

一杯500克的三生元饮料可基本达到一天的鲜果、动植物蛋白、膳食纤维、维生素、矿物元素、益生菌、益生元及后生元的营养耍求。而剩余的益生元可被食用后在人肠道内马上被益生菌利用。

实施例10、监别何种整果蔬的乳化均质液是使益生菌易生长、半易生长及滞后生长，及是否带含有足够的益生元，及是否有抗益生菌生长繁殖的因素。

俄罗斯全脂卡菲尔酸奶液，pH4.0，接种量5～10％；韩国泡菜pH4.0～4.2，接种量5～10％。发酵温度35℃。

所有发酵原料均在美国市场购买，且被从底部螺旋贯穿到顶部的三层螺旋形刀片，转速每分钟25000次的NINJA破壁机微粒化处理，粉碎成细微粒液化的乳化均质液。接种后于恒温箱发酵，每隔二小时测pH，至第10小时。然后最后测发酵第16小时的pH，并结束发酵。此时pH值为完全发酵pH值。结果如表3所示。其中，6小时pH与起始pH的差值计为Δ₁，16小时pH与起始pH的差值计为Δ₂。

表3、多种发酵原料在不同发酵时间下的发酵pH

本发明中，定义所述使益生菌易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液中，并于35℃的16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降≥1.1单位，且发酵6小时后的pH与初始pH差值Δ₁与发酵16小时后的pH与初始pH差值Δ₂的百分比不大于90％。如表5中的甘蓝、西芹、大白菜、姜、黄瓜、梨、胡萝卜、全鸡蛋、鸡蛋黄、紫色包心菜、菠菜、甜橙、生菜、墨西哥青辣椒、乳清、牛奶等。

所述半易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液，并于35℃的16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降≤1单位，但又≥0.3单位，且发酵6小时后的pH与初始pH差值Δ₁与发酵16小时后的pH与初始pH差值Δ₂的百分比不大于80％。如表5中的洋葱、葱、牛肉、鸡蛋白、西红柿、香蕉等。

当然，也存在不易生长的发酵原料。是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液，并于35℃发酵后的16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降少于0.3单位。如表5中的大蒜头、苹果、李子、菠萝、无籽青葡萄等。

这部分不易生长的发酵原料，有些本身的pH很低，限制了益生菌生长，如pH就低于3.8的苹果、李子、菠萝、无籽青葡萄等。大蒜头虽pH值不低，但可能含有抑菌成份，所以会抑制益生菌的生长。

不易生长的发酵原料可与其它易生长原料调配来提高pH，或在发酵结束后再添加。

上述的易生长、半易生长和不易生长的发酵原料的定义也有例外的。

对比例1

采用新鲜色泽青绿的脆梨，用90～95℃的热水淋烫，然后观察，拍照。如图1和图2所示。

由图1可见，新鲜色泽青绿的脆梨，被90～95℃的热水淋烫2秒钟后，依然青绿。但由图2可见，脆梨被90～95℃的热水淋烫后约一个小时，其逐渐转变为带黑斑点及局部类白粉的暗褐色的类似霉坏状，说明梨表面组织被热严重损坏。

本发明的方法，无需通过高温加热处理，因此能够益生产品具有保障良好的色泽。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (13)

1.快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

(1)、发酵原料经过微粒化处理得到乳化均质液，然后往所述乳化均质液中添加益生菌和/或益生菌发酵产品，搅拌均匀，得到发酵体系；

(2)、将步骤(1)的所述发酵体系进行发酵，控制发酵温度为10～42℃，发酵时间为2～10小时，然后在完全发酵的40～80％处中止发酵；

所述发酵原料包括植物成分，或同时包括植物成分和动物成分；

所述植物成分包括新鲜的整果蔬，所述整果蔬是指包括老硬皮根蒂部位在内的能食用的水果、蔬菜及药食两用的植物中药、草药的所有部位；

所述动物成分包括食用动物的肉类、体液和蛋类；

所述微粒化处理是指通过高剪切力作用将所述发酵原料粉碎，并通过在所述高剪切过程中从所述发酵原料的细胞壁及组织中释放出的物质同时进行均相、乳化和均质，得到所述乳化均质液。

2.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述微粒化处理的步骤中，控制产生所述高剪切作用的机械的剪切线速度大于10m/s。

3.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述乳化均质液中，被粉碎的总颗粒的总重量不大于所述乳化均质液的总重量的25％，液体的总重量不小于所述乳化均质液的总重量的70％；

所述总颗粒中，大于20目筛的碎细粒不大于总颗粒的总重量的5％；小于20目筛而大于100目筛的微粒不大于总颗粒的总重量的15％；小于100目筛的微粒占总重量的80％以上。

4.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述益生菌或益生菌发酵产品的接种量为所述发酵体系的重量的0.2～15％。

5.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述发酵温度为30～40℃，发酵时间为2～7小时。

6.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述植物成分还包括粮食、调味品。

7.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述发酵原料采用使益生菌易生长的发酵原料；或半易生长的发酵原料；或不易生长的发酵原料与使益生菌易生长的发酵原料或半易生长的发酵原料的混合，其中：

所述使益生菌易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液中，并于35℃发酵16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降≥1.1单位，且发酵6小时后的pH与初始pH差值Δ₁与发酵16小时后的pH与初始pH差值Δ₂的百分比不大于90％；

所述半易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液，并于35℃发酵16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降≤1单位且≥0.3单位，且发酵6小时后的pH与初始pH差值Δ₁与发酵16小时后的pH与初始pH差值Δ₂的百分比不大于80％；

所述不易生长的发酵原料，是指将益生菌或益生菌发酵产品接种于所述乳化均质液，并于35℃发酵后的16小时终止发酵后，所述发酵体系的pH从起始pH值下降少于0.3单位。

8.根据权利要求7所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述使益生菌易生长的发酵原料中，所述整果蔬包括甘蓝、西芹、大白菜、姜、黄瓜、梨、胡萝卜、紫色包心菜、菠菜、桃、哈密瓜、甜橙、生菜、墨西哥青辣椒；所述动物成分包括全鸡蛋、鸡蛋黄、乳清和牛奶；

所述半助生长的发酵原料中，所述整果蔬包括洋葱、葱、西红柿和香蕉；所述动物成分包括牛肉和鸡蛋白；

所述不易生长的发酵原料中，所述整果蔬包括苹果、李子、菠萝、无籽青葡萄、大蒜头。

9.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，所述食用动物的肉类包括肉、皮、内脏、筋腱；所述食用动物的体液包括乳液、乳清、血液和血清；所述食用动物的蛋类包括全蛋、蛋白和蛋黄。

10.根据权利要求1所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，当所述发酵原料仅含有植物组分时，所述发酵体系的起始pH为3.9～7.0，发酵中止的pH为3.7～5.4；

当所述发酵原料同时含有植物组分和动物组分时，所述发酵体系的起始pH为3.9～9.1；

所述中止发酵的pH值是完全发酵的pH值的40～80％；所述完全发酵的pH值是指pH在发酵16小时之后的pH值，是益生菌被酸性所抑制，或消耗完益生元，或两者兼并下而停止生长繁殖的指标。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法，其特征在于，还包括连续分离方法；所述连续分离方法包括将发酵罐与膜分离装置连接，以使连续发酵和连续膜分离浓缩同时进行。

12.采用权利要求1-11中任一项所述的快速提取益生元并快速发酵益生菌的方法制备得到的益生产品。

13.根据权利要求12所述的益生产品，其特征在于，所述益生产品为含有益生元和后生元的二生元产品；或为同时含有益生菌、益生元和后生元的三生元产品。

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