低醇苹果汁发酵饮料的研制.pdf

乳业科掌与技术 2 0 1 1 年第 2期 ( 总第 1 4 7期) 低醇苹果汁发酵饮料的研制 赵为 武汉生物工程学院生物工程 系，湖北武汉 4 3 0 4 1 5 摘要：以苹果为原料，通过单因子试验研究苹果汁酒精发酵的条件，在此条件下以正交试验研究低醇 苹果汁发酵饮料的配方。结果表明，酒精发酵的工艺参数为：高活性干酵母用量8 ，初始糖度1 2 ， 发酵温度3 0， 发酵时间4 d 时， 效果最佳。低醇苹果汁发酵饮料最佳配方为： 柠檬酸2 5 、 蜂蜜1 5 、 低聚木糖醇3 0 g 1 O O mL 。 关键词：苹果饮料；酒精发酵；澄清 中图分类号 ：T S 2 5 2 5 4 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 6 7 1 5 1 8 7 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 5 8 0 5 De v e l o pm e n t o f Fe r m e nt e d Dr i nk s wi t h Lo w Al c o h o l Appl e Ju i c e Zha oW e i De pa r t men t O fBi O e ng i n e e r i ng ，W uh a n Bi oe n gi n e e r i n g I n s t i t ut e ，W uh a n o fHube i 43 0 41 5 ，Chi na Ab s t r a c t ： Ap p l e s f o r a ma t e r i a l ， a p p l e j u i c e f e r me n t a t i o n we r e s t u d i e d t h r o u g h s i n g l e f a c t o r t e s t ， a n d t h e f o rm u l a o f f e r me n t e d d r i n k s wi t h l o w a l c o h o l a p p l e j u i c e wa s t e s t e d u n d e r t h e c o n d i t i o n s T h e r e s u l t s h o we d t h a t t h e b e s t t e c h n o l o g i c a l p a r a me t e r s o f a l c o h o l f e rm e n t we r e t h e h i g h l y a c t i v e y e a s t 8 a n d t h e i n i t i a l Br i x 1 8 ， t h e f e rm e n t t e mp e r a t u r e 3 0 ， a n d f e rm e n t t i me 4 d ， o u t t h e b e s t T h e b e s t f o rmu l a o f t h e f e rme n t d r i nk wi th l o w a l c o h o l a p p l e j u i c e w a s c i t ri c a c i d 2 5， h o n e y 1 5 ， x y l o o l i g o s a c c h a r i d e 3 0 g 1 0 0 m L Ke y wo r d s ： a p p l e j u i c e ， a l c o h o l i c f e r me n t a t i o n ， c l a ri f y 苹果为蔷薇科苹果属植物果实l i J ，它酸甜可 口，营养丰富，是世界上食用量最多的水果之一， 含有丰富的维生素及微量元素，还含有苹果多酚， 果胶 ， 类黄酮等营养活性物质L 2 J 。 苹果做成饮料后， 保 留了苹果大部分 的营养成分，含有十多种有机 酸及人体必需的氨基酸、维生素、无机盐、微量 元素等 J 。我国具有丰富的苹果原料资源，苹果的 深加工既可缓解苹果产销滞后 的现象，又能提高 苹果的附加值，满足不同层次消费者的市场需求。 苹果汁是苹果经榨 汁后形成的，因其 口味温和、 甜淡，适合用于饮料的基础配料 。我国与其它发 达 国家相 比，在苹果汁的发酵工艺上还处于较低 水平，因此发展我国苹果汁发酵产业 已迫在眉睫 。 本研究在苹果汁中添加酵母菌获得含乙醇浓 度低 的发酵型果汁 ，并对其 口感进行调配 ，得到 了风味独特 ，营养丰富的低醇苹果汁发酵饮料 ， 发展前景十分广阔。 1 材料 与方法 1 1 原料与试剂 苹果 ( 市售，成熟，无损伤) ；安琪耐高温活 化干酵母 ( 宜昌安琪酵母股份有限公司) ；维生素 c 、蔗糖、柠檬酸、蜂蜜、低聚木糖，均为食用级 。 收稿 日期：2 0 1 1 - 0 1 0 7 ； 作者简介：赵为 ；女 ，硕士，研究方向为微 生物与发酵 基金项 目：武汉生物工程学院科研基金 资助 ( 2 0 0 7 0 5 ) 。 1 2仪器与设备 7 2 1 型可见光分光光度计 ( 上海精密仪器仪表 有限公司) ；H H S 4型 电子恒温水浴锅 ( 正基仪器 有限公司) ；AR I 1 4 0型电子天平 ( 上海衡平仪器 表厂 ) ；B P 4 0 1 B 型美 的榨汁机 ( 美的生活电器制 造有限公司) ；8 6 8型精密 p H计 ( 上海热 电仪器有 限公司) ；酒精计 ( 苏州仪器有限公司) ；生化培 养箱 ( 上海恒星科技生物有限公司) ；高压蒸汽灭 菌锅 ( 衡阳金一帆制药设备实业有限公司) ； 1 - 3试验 方法 1 3 1 苹果汁的制备 将金红苹果去核， 与水 1 ： 1 调配 ， 粉碎机粉碎， 分离果汁。 1 3 2酵母 的活化 称取 1 g的活性干酵母于 5 0 mL水中溶解 ， 加 5 g的蔗糖活化【 5 ， 温度为 3 8， 时间为 3 0 mi n 。 1 3 3 苹果汁的护色 苹果变色后所含 的维生素 C会减少，影响营 养价值 。为了防止切开后 的苹果变色 ，可以添加 适量的抗氧化剂对苹果汁进行护色。本试验对所 选用的抗氧化剂维生素 C考察其最适用量。 1 3 4 单因素试验选择抗氧化剂 将苹果汁与蒸馏水混合，平均分装于 2 5 0 mL 锥形瓶 中，装液量为 3 0，分别向锥形瓶中加入 0 0 2、0 0 6、0 1 0、0 1 4和 0 1 8的维 生 赵为：低醇苹果汁发 酵饮料的研制 5 9 素 C，同时做一个空 白对照 。将瓶封 口后精置 3 0 mi n 。 在沸水浴中保温 1 0 mi n以终止反应。分别对 应取5 mL， 冷却到室温后， 分别在离心机 中以 1 2 0 0 r mi n离心 8 mi n 。采用 7 2 1 分光光度计在 5 4 0 r i m 处测定吸光值 。对结果进行分析 ，以最低分光值 的对应的用量来确定抗氧化剂最佳用量 。 1 3 5 单因素试验选择澄清剂 在单纯用抗氧化剂护色后 ，苹果汁在表观 上 出现一定程度 的浑浊 ，因此需要加入适量的果胶 酶对苹果汁进行澄清 。根据果胶酶不溶于水的性 质 ，将其溶于在p H为3 5 I o 的盐酸溶液 中，再选择 对苹果进行澄清 的最优方案 。 用 四层 纱布过滤苹 果汁 ，加热至 9 5，3 0 mi n ， 平均装于 5 0 mL的锥形瓶 中， 装液量为 6 0。 将其冷却至室温 ，分别向锥形瓶中加入 O O 0 g L， 0 0 2 g L、0 0 4 g L、0 0 6 g L、0 0 8 g L和 0 1 0 g L 的果胶酶 ，水解 2 h 。蒸馏水的吸光值为 0 0 0 ，即 以蒸馏水作参比。澄清度的测定，采用 7 2 1分光 光度计在 6 8 0 n m处测定果汁透光率，用透光率 T ( ) 表示果汁的澄清度。以透光率最高的为果胶 酶的最佳用量 J 。 1 3 6苹果发酵饮料中还原糖含量的测定 将活化后的酵母取1 mL 加入澄清好的苹果汁 中进行发酵，每天定时测量一次还原糖的吸光度。 测量前将7 2 1 可见光分光光度计提前打开3 0 mi n ， 光波调至5 4 0 n m。将苹果汁在1 0 0 0 r mi n 离心 1 0 mi n ， 将澄清果汁在室温下静置5 mi n ， 用移液管取 1 mL 离心后 的 苹果汁 ，加入 1 5 mL D NS ，定容 至 1 0 mL 并用玻璃棒搅拌，调好分光光度计 ，将其放 在 比色皿 中测量还原糖的含量。通过对发酵期间 还原糖糖度变化的测定，确定合适 的发酵天数。 1 3 6 1 D NS试剂 的制 备 将 6 3 g DNS和 2 6 2 mL 2 mo l L氢 氧化钠 ， 加到 5 0 0 mL含 有 l 8 2 g酒石 酸钾钠 的热水 溶 液 中 ，再加 上 5 g重苯酚 和 5 g亚硫 酸钠 ，搅 拌溶解 ，冷却 后加 水定容 到 1 0 0 0 mL，即制成 3 ，5 一 二硝 基水 杨酸试 剂 ，贮 于棕 色瓶 中备用 。 1 3 6 2葡萄糖标准 曲线的制作 精确量取对照 品浓度为 1 mg mL的葡萄糖溶 液 0 0 mL 、0 2 mL、0 4 mL、0 6 mL 、0 8 mL和 1 0 mL ，分别置于 2 5 mL试管中，各加 1 5 m L DNS ，沸 水 煮 沸 2 mi n ，冷 却 后 加 入蒸 馏水 定容 到 1 0 mL，沸水 浴加 热 3 mi n ，流水 冷 却至 室温 ， 用 7 2 1 型紫外分光光度计，于波长 5 4 0 n m处测定 吸光度，绘制标准 曲线。 1 3 6 3样品中还原糖的测定 准确量 取苹 果汁发酵 液 1 0 mL于 2 5 mL 试管 中 ， 加 DNS试 剂 1 5 mL， 沸 水煮沸 2 mi n ， 冷却后 用水补 足到 1 0 mL， 用 7 2 1 紫外分光光度 计在 5 4 0 n m 波 长 下测 定光密度 。从标 准 曲线 查 出葡 萄糖 mg mL数 ，求 出样 品 中糖 含量 。 1 3 7 发 酵时间对酒精度的影响的测定 在酒精发酵中用蔗糖调整糖度为1 2 ( 质量 百分 比)，接入8 ( 质量百分比)己活化的高活 性干酵母，在3 0的恒温培养箱中发酵 ，每天用 酒精计测定一次酒精度 。 1 3 7 1 酒精发酵 的正交试验设计 表 1酒精发酵 的正 交试验 因素水 平 1 3 7 2酒精度的测量方法 原理：以蒸馏法去除样品中的不挥发性物质， 用密度瓶法测 出馏 出液的密度 。根据馏 出液 ( 酒 精和水的密度 ) ， 求得 2 0乙醇 的体积百分数( ， v v )，即酒精度 。 试样的制备：用一洁净、干燥 的5 0 0 mL 容量 瓶准确量取 1 O 0 mL 样品 ( 液温2 0)于1 0 0 0 mL 蒸馏瓶中，用5 0 mL 水分三次冲洗容量瓶 ，洗液并 入蒸馏瓶 中，再加几颗 玻璃珠，连接冷凝器 ，以 取样用 的容量瓶作接收器 ( 外加冰浴 )。开启冷 却水，缓慢加热蒸馏。收集馏出液接近刻度 ，取 下容量瓶 ，盖塞。于2 0水浴中保温3 0 mi n ，补 加水至刻度，混匀 ，备用。 分析步骤 ： 将制得 的试样倒入洁净 、干燥 的 5 0 0 mL 量筒中，静置数分钟，待其中气泡消失后， 放入洗净、干燥的酒精计 ，再轻轻按一下 ，不得 接触量筒壁，同时插入温度计 ，平衡5 mi n ，水平 观测 ，读取与弯月面相切处的刻度示值 ，同时记 录温度 。根据测得的酒精计示值和温度 ，换算成 2 0时酒精度，所得结果表示至一位小数。 1 4优 化产 品配 方正 交试 验设 计 表 2低醇苹果发酵饮料调配的正交试验设计 以酒精发酵温度 3 O， 糖度 1 2， 安琪酒精 酵母接种量 8发酵 7 d后的苹果汁为原料，苹果 汁用吸管吸取 3 0 mL于 5 0 mL的锥形瓶中进行灭 乳业科学与技术 2 0 1 1 年第2 期 ( 总第 1 4 7 期) 菌，温度为 1 2 1灭菌 2 0 rai n 。采用正交实验法 确定低聚木糖添加量，蜂蜜添加量 ，柠檬酸添加 量优化 产 品配方 ( 见表 2 ) 。 1 5低醇苹果汁发酵饮料的感官评定 感官评定表是从低醇苹果饮料的组织状态、 口感 、滋味、气味、色泽五个方面对发酵成 品质 量的判断。由于发酵后的成品在质量上的差别， 固在进行感官评定时，要让参与者熟悉各级别的 评定标准 ，并严格按照评定表对不同级别的成品 进行打分 。 表 3低醇苹果汁发酵饮料感官评 定 8 邀请 l 0位有品尝经验的业 内人士分别打分 ， 取平均分为总感官评分 】 ，感官评分标准见表 3 。 2结果 与讨论 2 1 单因素试验确定抗氧化剂用量的结果 将维生素 C按 0 0 2、 0 0 6 、 0 1 0、 0 1 4 、 0 1 8 加入到 苹果汁 中 ， 同 时做 一个 空 白对 照 ， 在 7 2 1 分光光度计在 5 4 0 r i m处测定吸光值。维生 素 C的用量与吸光度的曲线如 图 1 所示 。 0 8 、 、十- 维生素 C的浓度 图 1维生素用量与吸光度的对应 关系 苹果汁在空气 中被氧化，颜色会加深 ，褐变 的程度与吸光值成正相关 。 。实验表明，维生素 C的用量在 0 1 的护色效果最好。 2 2单因素试验确定澄清剂用量的结果 8 。 9 60 世 4 0 2 0 0 I 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 1 0 0 1 2 果胶酶 的质量浓度儋 L 。 图 2 果胶酶质量浓度与透光率的关系 苹果汁 的澄清度 与透光率成正相关，试验表 明， 果胶酶的质量浓度在 0 0 4 g L ， 苹果汁澄清效 果最好。 2 _ 3发酵过程中还原糖含量的变化 2 3 1 葡萄糖标准曲线 将 加入1 5 mL DNS 的浓度 分别 为 0 0 0 0 mg mL、 0 0 20 m g mL、 0 0 40 mg mL、 0 0 6 0 mg mL、 0 0 8 0 mg mL和 0 1 0 0 mg m L的葡萄糖标准溶液在 7 2 1紫外分光光度计在波长 5 4 0 n l T l 处测定吸光度 后，以葡萄糖标准品的浓度 ( mg m L)为横坐标， 吸光度为纵坐标 ，绘制标准 曲线 ，如图 3所示。 蚕 导 0 0 0 7 O 6 0 1 0 0 0 O2 0 0 4 0 0 6 0 08 0 1 0 葡萄糖的浓度 mg mL 图 3葡萄糖标准曲线 用 分光光度 计测 出供 试 品溶液 的吸光值 为 0 0 3 3 ，根据回归曲线可推算出样品发酵前还原糖 的浓度为 0 0 5 8 mg m L。 2 3 2 连续发酵 7 d 苹果汁中还原糖的-f 的变化 根据图 3的线性回归方程，由表 4的吸光度 对应的算出还原糖的浓度，然后做出表 5 ，如下表 所示。 发酵时间过短会造成发酵不彻底，残留糖含 量过高，由表 5可以看出，原汁液的糖度随着发 酵的进行不断下降，此时酵母生长旺盛 ，利用大 0 7 6 5 4 3 2 O 0 0 O O 0 O 赵为： 低醇苹果汁发酵饮料 的研制 6 1 量的糖，当发酵时间超过 5 d后 ， 还原糖 的含量有 所增加 ，酵母利用还原糖发酵成酒精 的效率降低 。 实验表 明，发酵天数为 4 d时，还原糖的利用率是 最高 的 。 表 4 吸光度 与发酵天数 的关系 时间 d 吸光 度 0 O 3 1 0 025 0 021 0 01 7 0 01 9 0 0 20 0 O 2l 表 5还原糖浓度与发酵天数的关系 时间 d 还原糖浓度 mg mL 0 05 50 0 0 455 0 03 9l 0 0 3 2 7 0 0 3 5 9 0 0 37 5 0 03 91 2 4发酵 时间对酒精度的影响 用蔗糖调整糖度为 l 2 ( 质量百分比)，接 人 8 ( 质量百分比)已活化的高活性干酵母 ，在 3 0的恒温培养箱中发酵 7 d ， 每天测一次酒精度 并记录测得的数据。 2 4 1 连续发酵 7 d中苹果汁酒精度的变化 7 6 4 。 2 1 0 0 2 3 4 51 6 7 8 0 2 3 4 7 8 发酵时间 d 图 4酒精度随时间变化的曲线 由图 4可知 ， 在前 4 d酒精含量不断上升，酵 母利用糖发酵产生酒精的效率比较高，5 d以后酒 精 的含量下降，说 明酒精发酵的最佳时发酵时问 为 4 d 。 2 4 2酒精发酵的正 交试验结果及分析 为 了确定酒精发酵的最佳条件 ，在单因素试 验的基础上设计了不同温度 、糖度、接种量3 个因 素做L 。( 3 )正交试验 ，发酵时间为4 d ，在此基 础上确定酒精发酵的最佳工艺参数 。正交试验项 目及 因素 设计 见表 1 ，正交 试验 结 果见表 6 。 影响酒精发酵3 个因素的主次关系是A( 发酵 温度) C( 酵母接种量) B( 糖度) ，最优工艺水平 为A2 B1 C 2，即酒精发酵温度3 0，糖度 l 2，安 琪酒精酵母接种量8。 表 6 酒精 发酵的正交试验结果与分析 2 5优化产品配方正交试验结果 以温度 3 0，糖度 1 2，安琪酒精酵母接种 量 8发酵 ，获得发酵产 品后以低聚木糖、蜂蜜、 柠檬酸对该产 品进行调味 ，正交设计见表 2 ，以 L 。( 3 )正交试验，以感官评分为评分指标 ( 见表 3 )，确定该饮料的最佳配方 ，因素及水平见表 7 。 表 7优 化产 品配方正交试验结果及直观分析 表7 结果说明，各因素对产品风味的影响程度 依次为C) B ) A，即蜂蜜 、低聚木糖的添加量 。综 合各因素的k 值的直接 比较 ，Al B 2 C 3 为最佳配方 。 ( 下转第 8 9 页 ) 乳业科学与技术 2 0 1 1 年第 2 期 ( 总第 1 4 7期 ) 8 9 4 4脂肪 温度升高引起 的结 晶可以加剧氧的扩散 ，乳 糖结晶导致包埋物释放 ，也可加速脂肪氧化。奶 粉在储存期 间粉末 的结块团聚是奶粉储存期内最 经常出现 的负面现象 。研究表 明，吸收水分增稠 颗粒表面是造成结块团聚的主要原因。当表面粘 度下降达到临界值 ( 1 0 。P a s l 0 P a s )时，颗粒 之间成桥而团聚。 5 结论 配方奶粉 的储存稳定性受其组成成分物理状 态的影响，尤其与乳糖 的玻璃化相变温度 T g有 着密切的关系 ，引起乳粉品质变化的反应多发生 在储存温度高于 T g的时候 。非 晶态粉末的玻璃 化转变前后物理化学性质的巨大变化是非晶态粉 体结块 的根本原因。所 以在高度关注配方奶粉 的 品质的今天 ，除了从营养角度提高，还应提高产 品的玻璃化相变温度，使其在较长 的架货 期内， 避免因储存过程 中温度与相对湿度变化而影响产 品 品质 或颗 粒 形 成 团聚 而 造成 产 品品质 降低 。同 时，也要还要 向销售环节及消费者强调配方奶粉 的储存条件 ，应储存在干燥 阴凉处 ，开封后应在 短期 内食用完，以保证婴儿食用的配方奶粉处于 最佳品质状态。 参考 文献 1 詹世平，刘华伟 脱脂奶粉分散稳定性的实验研究I J _ 中国粉 体技术，2 0 0 6( 2 )：1 8 2 0 2 陈海华 ，许建军D S C 在食 玻璃化转变中的应用 J 】 食 与发酵，2 0 0 3( 4 )：3 9 4 I 3 】 赵黎明D S C和脉冲 N MR研究食品的玻璃化和玻璃化转变温 度川 食品科技，2 0 0 1( 1 )：1 4 1 8 4 】 5 】 6 7 】 8 【 9 1 0 1 2 1 3 1 4 【 1 5 郭颖，许时婴浅述用差示扫描量热法研究食品的玻璃化转变 J 1 食品科技，2 0 0 2( 1 )：l 3 1 8 Ka n t o r ，Zo l t a n Gla s s Tr a n s i t i o n Te mp e r a t u r e o f Ho n e y a s a F u n c t i o n o f Wa t e r Co n t e n t As d e t e r mi n e d b y Di f f e r e n t ia s c a n n i n g c a l p r o me t r y J J Ag r i c F o o d C h e m， 1 9 9 9 ， 4 7 ( 6 ) ： 2 3 2 7 - 2 3 3 0 Kh a l l o u fi S ，E 1 ma s l o u h i Y R a ni CMa t h e ma t i c a l mo d e l for p r e d i c t i o n o f g la s s t r a n s it i o n t e mp e r a t u r e o f fr u i t p o w d e r s 【 J j F o o d S c i e n c e ， 2 0 0 0 ， 6 5 ( 5 ) ： 8 4 2 8 4 5 T r o y H C ， S h a r o P F J d a n d a l a c t o s e i n s o me mi lk p r o d u c t s l J J Da i r y S c i ， 1 9 3 0 1 3 ：1 4 0 1 51 Ro o s Y ， Ka r e l M Di f e r e n t i a l s c a n n i n g c a l o r i me t r y s t u d y o f p h a s e t r a n s i t io n s a f f e c t i n g t h e q u a l i t y o f d e h y d r a t e d ma t e r i a l s J Bi o t e c h n o1 P r o g 1 9 9 0 ( 6 ) ：1 5 9 1 6 3 D To r r e g g i a n i M o dific a t i o n o f gla s s t r a n s it i o n t e mp e r a t u r e t h r o u g h c a r b o h y d r a t e s a d d i t i o n s ： e f f e c t u p o n c o l o u r a n d a n t h o c y a n i n p i g me n t s t a b i l i t y i n fr o z e n s t r a wb e r r y j u i c e s F o o d R e s e a r c h I n t e r n a t io n a l ， 1 9 9 9 ， 3 2 ： 4 4 I 一 4 4 6 Te u n o u E Va s s e u r J F i t z p a t r ic k J J T i me flo w f u c t io n ： me a n s t o e s t i ma t e wa t e r e f f e c t o n d i s s o l u b l e b u lk m a t e r i a ls fl o w J P o w d e r Ha n d l i n g a n d P r o c e s s i n g ， 2 0 0 2 ， 8 ( 2 ) ：1 1 1 1 1 6 ， 2 2 2 Ko u a n e Ko u a s s i e t a 1 ， Gl a s s t r a n s i t i o n a n d wa t e r e f f e c t s o n s u c r o s e i n v e r s i o n in n o n c r ys t a l l i n e c a r b o h y d r a t e f o o d s y s t e ms J ，F o o d Re s e a r c h I n t e r na t i o n a l ， 2 0 01 ， 3 4： 8 9 5 9 01 Re n n i e P R，C h e n X D，Ha r g r e a v e s C，e t a l A s t u d y o f t h e c o h e s i o n o f d a i r y p o w d e r s J J F o o d E n g i n g ， 】 9 9 9 ， 3 9 ( 2 ) ： 2 7 7 2 8 4 Ma s a t a M i t s u i l i e t a 1 Gl a s s t r a n s i t i o n p r o p e r t i e s a f u n c t i o n o f wa t e r c o n t e n t f o r v a r i o u s l o w mo i s t u r e g a l a c t a n s J J A g i c F l l d Ch e m ， 1 9 9 8 ， 4 6 ： 3 5 1 8 - 3 5 3 4 T e u n o u E Fit z p a t r i c k J J Ef f e c t o f r