仙人掌绿豆醋酸饮料的研究.pdf

2 0 0 6 年 第 卷 第 期 9 1 1 仙人掌绿豆醋酸饮料的研究 吴忠会,李宏高 ( 陕西科技大学,陕西西安7 1 0 0 1 6) 摘要:以仙人掌、 绿豆为原料, 研究了发酵型仙人掌绿豆醋酸饮料的工艺, 讨论了绿豆制汁时液化、 糖化的最佳参数, 及 仙人掌的护色条件、 仙人掌绿豆饮料的产品定型等。 关键词:醋酸发酵; 保健饮料; 仙人掌; 绿豆 中图分类号:T S 2 7 5 . 4 文献标识码:A 收稿日期 2 0 0 6 - 1 0 - 2 9 作者简介吴忠会 (1 9 6 3 -),男,毕业于陕西师范大学化学教育专业,主要从事食品、饮料的开发研究及检测。 仙人掌绿豆醋酸饮料的研究 吴忠会,李宏高 ( 陕西科技大学,陕西西安7 1 0 0 1 6) 仙人掌为仙人掌科仙人掌属植物,主要分布在 南美、非洲、我国南方及东南亚等热带和亚热带地 区。作为蔬菜资源,我国引种了墨西哥仙人掌米 邦塔 (O p u n tia - M ilp a A lia ) ,并已在北京、海南、徐 州、陕西阳陵等地建立了较大规模的生产基地。米 邦塔仙人掌含有人体必需的1 8种氨基酸,其中酪 氨酸、苏氨酸高出其它蔬菜几十倍;糖含量较少, 多为果糖;酸类主要是柠檬酸、苹果酸、琥珀酸, 不含草酸;矿物质K、C a、C u、M n、S r、S i高于 其他蔬菜;黄酮含量亦较高 1 。米邦塔仙人掌不仅 可作蔬菜直接食用,还可加工成多种食疗保健品, 是饮料生产的上好原料。 绿豆是一种高蛋白、中淀粉、低脂肪药食同源 作物。其中脂肪主要是软脂酸、亚油酸、亚麻酸, 维生素V B 1含量是鸡肉的1 7倍左右,V B2是禾谷 类的2 4倍左右,微量元素C a、F e、P的含量远 高于一般禾谷类。绿豆是深受人们喜爱的农产品, 巳被加工成许多产品 2 。 在此我们讨论以绿豆、仙人掌为原料,开发仙 人掌绿豆醋酸饮料,对提高绿豆、仙人掌原料的附 加值,开发新的保健饮料具有现实意义。 1材料与方法 1 .1试验材料 醋酸菌:A 1 0 4(陕西省微生物研究所 ) ;绿豆: 陕西蓝田产绿豆;仙人掌:徐州仙人掌基地;- 淀粉酶:高温细胞-淀粉酶 (无锡酶制剂) ; 木瓜 蛋白酶: 德国进口北京分装;胰蛋白酶:上海生化; 果脯糖浆:市售;酒精酵母 (宝鸡酒精厂 ) 1 .2主要仪器与设备 C R H - 2 5 0 - A生化培养箱 (广东省医疗器械厂) 、 P Y X - D H S - 4 0 X 5 0隔水式电热恒温培养箱 (上海市跃 进医疗器械厂、1 0 1 - 2型干燥箱 (上海市实验仪器厂 ) 、 F C U K O均质机 (上海弗鲁克流体机械制造公司)、 D K - 8 D电热恒温水槽 ( 上海山连实验设备有限公司 ) 、 M C糖度计 (河北武强双明仪表厂) 、P H S - 3 C型精密 酸度计 (上海大普仪器有限公司) 、S W- C J - 2 F D超净 工作台、高速粉碎机 (泰斯特仪器有限公司 ) 。 1 .3检测方法 3,4 可溶性固形物:糖度计 总糖:斐林滴定法 总酸 (以醋酸计 ) :氢氧化钠溶液滴定法 总氮测定:微量凯氏定氮法 氨基氮测定:甲醛还原法 还原糖测定:廉-爱农法 酶活的测定:蛋白酶用福林法 -淀粉酶用华氏改良法 2试验方法 2 .1工艺流程 E x p e r i me n t a l R e p o r t s晾干 的 绿 豆 原 料 用 9 5 左右干热空气处理3 h(品温达到时开始计时 ) , 处理结束后绿豆应产生浓浓的豆香;将绿豆粉溶于 不 高 于5 0 水 中 , 调 节 粉 浆 浓 度1 8 B e、 加 入 0 .1 %C a C l 2(以绿豆粉计) 调p H为6 . 4,添加高温细 菌!淀粉酶1 5 0 u /g绿豆粉 (3 0度法) ,升温到8 5 9 0 左右进行保温液化3 0 m in左右,降温至6 5 时,加入糖化酶 (2 4 0 0 u /g) 糖化大约3 h,得绿豆汁。 2 .2 .2仙人掌汁的制备 选择新鲜、无杂、完整的仙人掌,洗净,放在 5 0 左右的0 .1 5 %N a H C O3溶液中浸泡3 5 h,然 后用9 5 的水浸泡3 5 m in,用铁刷刷去果皮,切 碎 为1 2 c m的 小 块 , 用 含0 .1 E D T A二 钠 和 0 .1 5 %抗坏血酸水溶液上胶体磨磨浆,得仙人掌果 浆。 2 .2 .3菌种驯化培养 取绿豆汁,加入大豆磷脂 (H L B 1 0 1 2)0 .0 3 %、 灭菌,在2 8 3 0 、6 0 r /m in摇床培养驯化酵母 菌种,血球计数达4 .0 1 0 3个/ m l,培养4 8 h为止; 经3 5次驯化复壮;取仙人掌汁,加入酒精发酵 液,调整酒精度,C a C O3调节p H至6 .8,在1 2 1 灭菌3 0 m in,冷却接种醋酸菌,3 0 3 2 培养7 2 h, 经3 5次转接驯化,得醋酸发酵菌。两菌种经显 微镜镜检,确认无杂菌污染,作为接种用。 2 .2 .4原料发酵 取绿豆汁,加入大豆磷脂 (H L B为1 0 1 2) 0 .0 3 %作为消泡剂和营养强化剂,杀菌后调整溶液 p H至4 .4 4 .6、温度3 0 ,接入经驯化的酵母 8 %1 2 %( 要求酵母达1 .0 1 .2 1 0 8 ) 进行发酵。 发酵温度控制在3 3 3 5 ,发酵5 6 6 0 h,酒度 8 1 0 、酸度0 .3 %0 .4 %为至。 向杀菌后的仙人掌汁加入经酸碱处理过的碎玉 米芯 (0 .5 1 c m) 及绿豆酒精发酵液使酒精度为 8 %,添加1 0 %的经驯化的醋酸菌种,进行醋酸发 酵,至酸度不再升高,酒度消化殆尽为止。 2 .2 .5过滤、调配 发酵结束的仙人掌醋,经玉米芯过滤后,添加 1 %蜂蜜、5 %果葡糖浆、芦荟和白柠檬香精调香, 最后经杀菌制成仙人掌绿豆保健醋酸饮料。 3结果与讨论 3 .1绿豆溶解性试验 6 3 .1 .1干热处理对绿豆溶解度的影响 未经处理的绿豆原料液化、糖化困难,生产的 绿豆汁风味差,为了使绿豆易于液化、糖化,我们 对绿豆原料进行了干热处理实验,实验见表1。 表1干热处理对绿豆粉溶解度的影响 (处理前绿 豆含水1 3 %) 处理时间 (m i n) 温度/ 6 58 59 5 9 0 溶解度无明显变 化 微香、溶解度无 明显变化 微香、溶解度无 明显变化 1 2 0 溶解度无明显变 化 微香、溶解度无 明显变化 微香、溶解度无 明显变化 1 5 0 溶解度无明显变 化 微香、溶解度无 明显变化 香、较易溶胀 1 8 0 溶解度无明显变 化 微香、较易溶胀香、易溶胀 2 1 0微豆香微香、易溶胀香、易溶胀 从实验我们看到:对绿豆原料进行干热处理, 对蛋白溶解度影响不大,但淀粉易溶胀,豆青味消 失,豆香味增加。经反复实验确定以9 5 ,热处 理1 8 0 2 1 0 m in,再以温水溶解,制备绿豆淀粉粉 浆,对工艺最有利。 3 .1 .2绿豆液化温度,糖化温度的确定 绿豆原料是酒精发酵的基础,应对其进行必要 的液化,我们调粉浆浓度为1 8 B e,在p H 6 .4,添 加0 .1 5 %C a C l 2、细菌-淀粉酶添加量为1 5 0 u / g 干物质下进行液化实验,见图1;液化完成后,添 加糖化酶进行糖化实验,见图2。 ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ 代表1 0 m i n的液化度;#代表2 0 m i n的液化度; 代表3 0 m i n的液化度;代表4 0 m i n的液化度 ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ # # # # ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ B 6 57 07 58 08 59 09 5 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 液化温度 () 液化度 (%) 图1温度对绿豆粉浆液化的影响 试验报告与理论研究E x p e r i me n t a l R e p o r t s代表加入2 %糖化剂; #代表加入2 .5 %糖化剂 还原糖量 (%) # # # # ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! ! ! ! “ ! ! ! ! “ ! ! 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 5 4 5 6 5 8 6 0 6 2 6 4 6 6 6 87 27 0 温度 () B 图2温度对绿豆粉浆糖化的影响 实验表明:随温度升高,液化速度加快;当温 度超过9 0 以后,酶失活加剧。因此,绿豆淀粉 的液化条件确定为:p H6 .4、温度8 5 9 0 、时间 3 0 m in左右。 糖化温度低于6 0 糖化效率低;高于6 5 时 低分子糖得率低,易形成一些不溶物;6 0 6 5 时 对形成还原糖有利,糖化效果最好。因此,确定糖 化时间1 5 0 1 8 0 m in,糖化温度6 2 6 5 。 3 .2仙人掌汁处理条件的确定 7 3 .2 .1仙人掌收率实验 仙人掌多刺,不易加工,不同的加工方法直接 影响原料的利用率。采用不同N a H C O 3浓度溶液对 整块仙人掌在5 0 浸泡处理5 h,实验见表2。 表2 N a H C O3溶液浓度对仙人掌收率的影响 N a H C O3浓度/ %仙人掌颜色原料收率/ %出汁率/ % 0 .0 5绿色变淡9 69 8 0 .1 0稍脱色9 6 .59 8 0 .1 5绿色好9 89 9 0 .2 0绿色好9 89 8 .5 实验表明,采用0 .1 5 %的N a H C O 3浸泡仙人 掌,可以去除其表面的蜡质层,利于去皮,提高原 料收率;同时提高了出汁率。 3 .2 .2护色剂选择实验 仙人掌的叶绿素、生物碱等生物活性物质在原 料处理中易氧化,不仅影响产品外观,同时使营养 价值降低。选取护色剂、抗氧剂对仙人掌进行处 理,效果如表3。 表3护色剂对仙人掌颜色的影响 护色剂种类温度/ 作用时间/ h效果 水6 01变为浅花色 抗坏血酸8 02色开始变浅 抗坏血酸+抗坏血酸钠8 03稍有变色 抗坏血酸+柠檬酸钠9 03稍有变色 抗坏血酸+ E D T A二钠9 55绿色保持好 从实验看出,抗氧剂 ( 抗坏血酸 ) 和络合剂 (E D T A二 钠) 联合使用,不仅可以达到护色的目的,而且保 护了仙人掌中的生物活性物质。 3 .3饮料配方的确定 8 经发酵的仙人掌绿豆醋,甜味低,酸大,香味 不突出,适口性差。根据感官评定,对仙人掌绿豆 醋酸饮料的配方进行筛选。因素水平见表4、正交 实验见表5。 表4饮料配方因素水平表 水平 因素 A ( 蜂蜜/ %+果葡糖浆/ %) B ( 芦荟香精+ 白柠檬香精) C (p H) 14(A1)0 .4 + 0 .1(B1)2 .8(C1) 25(A2)0 .5 + 0 .1 5(B2)3 .0(C2) 36(A3)0 .6 5 + 0 .1 5(B3)3 .4(C3) 从表5可知各因素对饮料口感和风味影响大小 排列为:A C B,其最佳配方为:A2C3B2,即糖 5 %、p H 3 .4、丽源芦荟香精 (2 1 9 3)0 .5 、丽源白 柠檬香精0 .1 5 。 表5饮料配方正交实验表L 9 (3 4 ) 实验号 因素 综合评分 ABC 11117 0 21228 0 31338 2 42128 5 52239 0 62318 0 73139 0 83219 1 93329 3 K12 3 22 4 52 4 1 K22 5 52 6 12 5 8 K32 4 12 5 82 6 2 k17 7 .38 1 .68 0 .3 k28 58 78 6 k38 0 .38 68 7 .3 R7 .75 .47 优A 2 B2C3 4质量指标 4 .1感官指标 色泽淡绿、均匀、无异物,有独特的青果香味。 4 .2理化指标 5 总固形物8 %,总酸 度3 .2 %, 氨 基 态 氮 ( 甲醛法 ) :0 .1 8 g /1 0 0 m l。 4 .3微生物指标 细菌总数1 0 0个/m l;大肠杆菌:不得检出; 致病菌:不得检出。 5结论 5 .1绿豆汁制备的最佳条件:以9 5 ,热处理 E x p e r i me n t a l R e p o r t s糖化温度6 5 ,糖化时间3 h。 5 .3在制仙人掌汁之前,用0 .1 5 %N a H C O3溶液浸 泡仙人掌,可去除果皮表层的蜡质,部分脱除苦 味,同时利于去皮,提高原料收率。 5 .4仙 人 掌 营 养 成 分 的 保 持 和 护 色 采 用0 .1 E D T A二钠和0 .1 5 %抗坏血酸水溶液,效果最好。 5 .5仙人掌绿豆醋酸饮料的糖度5 %、芦荟香精 0 .5 、白柠檬香精0 .1 5 、p H 3 .4时风味最好。 参考文献 1 薛 颖,等.使用仙人掌的营养成分分析 J .天然产物研究与开发, 1 9 9 9,1 2(5) :8 1 3 . 2 吴忠会,李宏高.绿豆营养粉加工的探讨 J .陕西科技大学学报, 2 0 0 5,8(4) :4 4 4 7 . 3 李国强.食品、 饮品、 保健品安全卫生监督管理与检验分析技术标 准 M .北京:中国农业科学技术出版社,2 0 0 2,6 7 9 6 8 7;1 7 9 7 1 8 6 1 . 4 胡嗣明,张天航.酒精生产分析检验 M .北京:中国轻工出版社, 1 9 8 7,1 0 0 1 1 1;1 6 0 1 6 6 . 5 毅 峰.食品工艺实验与检验技术 M .北京:中国轻工出版社,2 0 0 5, 8 9 1 0 1 . 6 李君兰,等.发酵性黑米红枣饮料工艺研制 J .食品科学,2 0 0 5, 2 6(2): 2 7 8 2 8 0 . 7 马云杰.无花果保健饮料的研究与开发 J .食品科学,1 9 9 9(3) :3 6 3 8 . 8 刘文卿.实验设计 M .北京:清华大学出版社,2 0 0 5,1 2 . R e s e a r c ho na c e t i c a c i dd r i n ko f c a c t u s a n dmu n gb e a n WUZ h o n g - h u i,L I H o n g - g a o (S h a a n x i U n i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,X ia n7 1 0 0 1 6,S h a a n x i,C h i n a) A b s t r a c t