（营养与食品卫生学专业论文）黑米饮料及其抗氧化活性的研究.pdf

摘要 摘要 黑米不但具有丰富的营养成分，而且还富含黄酮、花色苷等保健功效成分，具有延 缓衰老预防疾病的功效。我国是黑米资源最丰富的国家，云南、贵州、广东、广西、陕 西、福建、湖南、江苏等省均有分布。为了充分利用我国这一丰富的种质资源，进一步 提高黑米资源的附加值以及利用率，本论文以黑米为原料研制成一种全新的健康的功能 饮料。 建立了浸提和糖化酶解结合的黑米饮料生产工艺，首先对烘烤黑米进行了浸提，目 的在于将其中的功效成分最大程度的提取到饮料中。通过单因素及正交实验确定了最佳 浸提工艺为：料液比1 ：1 0 ，浸提温度7 5 ，浸提时间7 5 m i n 。在此条件下可将黑米中 6 1 0 8 的花色苷提取到饮料中。糖化酶解工艺中，以酶解液的d e 值为指标，通过对影 响酶解反应各因素的单因素考察和正交试验优化，确定了最优糖化工艺条件：反应温度 6 0 ，加酶量1 0 0 u g 原料，反应p h 值为4 5 ，在此条件下d e 值达到9 6 7 1 。 采用气相色谱质谱技术对黑米饮料进行了分析，分析表明黑米饮料中醛类和醇类组 分是主要的香气成分，而经过烘烤后的黑米饮料较未烘烤黑米饮料增加了1 0 种香气成 份，最为明显的是吡嗪类物质，它们赋予产品特殊浓郁的香味。同时还考察了光照对产 品稳定性的影响，实验结果发现，冷藏和避光储藏有利于饮料中花色苷含量的保留。 研究了黑米饮料制作过程中黑米浸提液、酶解液以及黑米饮料的抗氧化作用，具体 包括在亚油酸体系中的抗氧化能力、还原能力、清除d p p h 自由基、清除超氧阴离子自 由基、螯合金属离子能力、以及抑制h 2 0 2 诱导小鼠红细胞溶血和肝细胞产生m d a 等 抗氧化活性。研究结果表明，黑米浸提液抗氧化活性最强，成品抗氧化活性次之，而黑 米酶解液的抗氧化活性最差。 关键词：黑米饮料制作工艺风味物质体外抗氧化活性 a b s t r a c t a b s t r a c t b l a c kr i c e ，w h i c hh a sa n t i a g i n ga n d p r o p h y l a c t i cf u n c t i o n ，n o to i l l yh a sa b u n d a n t n u t r i o n a lc o m p o n e n t sb u ta l s o r i c h e si nb i o a c t i v e c o m p o n e n t ss u c ha sf l a v o n o i d sa n d a n t h o c y a n i n s i no r d e rt om a k ef u l lu s eo ft h i sr e s o u r c ei n0 1 1 1 c o u n t r ya n dm a k ef u r t h e r p r o g r e s so nt h eu t i l i z a t i o nr a t i oa n da d d e d - v a l u eo fb l a c kr i c e ，an o v e lc e r e a l - b a s e db e v e r a g e ， b l a c kr i c eb e v e r a g ew a sd e v e l o p e d t h er o a s t e db l a c kr i c ew a ss o a k e dt oe x t r a c tm o r ef u n c t i o n a lc o m p o n e n t s a n dt h e e x t r a c t i n gc o n d i t i o nw a so p t i m i z e db yf a c t o r i a la n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ：t e m p e r a t u r e7 5 ，t i m e7 5 m i n ，r a t i oo fm a t e r i a lt ol i q u i d10 ：1 t h e nt h em a t e r i a l sw e r el i q u e f i e da n d s a c c h a r i f i e d b yt h e r m o s t a b l ea - a m y l a s ea n dg l u c o a m y l a s e t h ee n z y m a t i ch y d r o l y s i s c o n d i t i o no fg l u c o a m y l a s ew a so p t i m i z e df r o mf a c t o r i a la n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ： t e m p e r a t u r e6 0 c ，e n z y m eq u a n t i t y1 0 0 u gr a wm a t e r i a l ，a n dp h4 5 t h ed ev a l u ec a l l a c h i e y e d9 6 71u n d e rt h i sc o n d i t i o n t h ev o l a t i l ef a v o rc o m p o n e n t so fb l a c kr i c eb e v e r a g ew e r ea n a l y z e db ys o l i dp h a s e m i c r o e x t r a c t i o n - g a s c h r o m a t o g r a p h y - m a s ss p e c t r o s c o p y ( s p m e - g c - m s ) a l d e h y d e sa n d a l c o h o l sa r et h em a i nf l a v o r 10k i n d so fn e wf l a v o r s ，m o s to fw h i c hw e r ep y r a z i n e sa d d e d f u l l - b o d i e df l a v o rt ot h eb e v e r a g e ，w e r ep r o d u c e da f t e rt h em a t e r i a lw a sr o a s t e d t h es t a b i l i t y o fb l a c kr i c eb e v e r a g ew a ss t u d i e db yt h ef a c t o ro fs t o r et e m p e r a t u r e ，a n dt h el i g h t c o l da n d d a r ks t o r a g ew e r eg o o df o rt h ep r e s e r v a t i o no fa n t h o c y a n i ni nt h eb e v e r a g e t h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t i e so fw a t e re x t r a c t i o n ，e n z y m o l y s i sl i q u i da n db e v e r a g eo fb l a c k r i c ew e r ee v a l u a t e db ys o m ed i f f e r e n tv i t r oa n t i o x i d a n tm e t h o d s d u r i n ga l lo ft h ea n t i o x i d a n t s y s t e m ss t u d i e di nt h i sp a p e ri n c l u d ea n t i o x i d a n ta b i l i t yd u r i n gl i n o l e i ca c i ds y s t e m , r e d u c i n g p o w e r , d p p h a n ds u p e r o x i d ea n i o nf r e er a d i c a ls c a v e n g i n ga b i l i t y , c h e l a t i n gm e t a li o n a b i l i t y ，t h ei n h i b i t i o na b i l i t yo fh 2 0 2i n d u c e dr a t s r b ch e m o l y s i s ，a n dh 2 0 2i n d u c e dm d a p r o d u c t i o ni n l i v e rh o m o g e n a t e ，w a t e re x t r a c t i o nh a dt h eb e s ta n t i o x i d a n ta c t i v i t i e s ，t h e b e v e r a g et a k et h es e c o n dp l a c e ，w h i l et h ee n z y m o l y s i sl i q u i dh a st h ep o o r e s t k e y w o r d s ：b l a c kr i c eb e v e r a g e t e c h n o l o g y f l a v o ra n t i o x i d a n ta c t i v i t i e si nv i t r o i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导f 进, f - i - 的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注争致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含芬人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签 名：习晚佩 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件争磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并耳拳人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签 名：盔哓组 导师签名： 日 期： 第一章绪论 第一章绪论 黑米是中华古老名贵的稻米品种，据齐民要术等书的记载，最少有一千多年的 栽培历史，是我国稻种资源中极具特色的类型。它集色、香、味、营养保健于一身，民 间称之为“神仙米 、“药米、“长寿米”。 1 1 1 黑米的种质资源 黑米又称乌米，是禾本科植物黑稻谷的种仁，性湿，味甘，米质多为糯米型。黑稻 与普通稻一样由果皮、种皮、珠心层、糊粉层、胚乳、胚等几部分组成，只是黑稻的颖 果果皮中含有花青素等色素使得糙米的颜色呈黑色。 黑米是重要的优异稻种资源，因其糙米( 颖果) 带有黑色或紫色而得名。由于花色 素在果皮、种皮内大量积累，从而使得糙米出现褐色、红色、红褐色、紫红色、紫黑色、 黑色等颜色。通常，红米的的色素积累在种皮内，紫米和黑米的色素集积在果皮内，迄 今还未发现胚乳为黑色或紫色的品种【l 】。从世界范围内看，目前种植黑米的国家主要有 中国、韩国、日本、印度、菲律宾、巴基斯坦、意大利、美国和加拿大等国家【2 】。我国 是黑米资源最丰富的国家，主要分布在云南、贵州、广东、广西、陕西、福建、湖南、 江苏等省份。据对我国国家种质资源库4 6 万余份种质及国际水稻研究所中心( 瓜g c ) 7 5 万余份种质的检索，全世界有黑米品种5 8 3 份，其中我国3 5 9 份，占世界总量的6 1 6 。 1 1 2 黑米的营养价值 黑米营养丰富，并具有保健及药用价值，明代李时珍在本草纲目中早已记载食 用黑米具有“滋阴补肾、健脾暖肝、明目活血 等功效，在民间，黑米也有“珍贡米、 “药米”之誉。自上世纪8 0 年代中期以来，随着现代科学技术的进步，进一步确认了 黑米特有的营养和食疗价值。黑米营养成分不仅含量丰富，而且各种营养素之间比例合 理，其蛋白质、矿物质、维生素含量均远远高于普通稻米，特别是黑米皮层中还含有丰 富的黄酮、花青素、生物碱等生物活性物质，能够起到抗氧化和预防衰老的作用。 黑米中平均含有1 3 0 2 左右的蛋白质，其蛋白质、氨基酸含量比普通白米高4 6 - - - 6 6 ，必需氨基酸成分比普通白米高2 5 ，组成比例优于普通白米，且氨基酸模式接近 人体模式。此外，黑米中维生素、矿物质含量也远远高于精白米与白糙米。此外，黑米 还含有一些对人体健康有益的生物活性物质，如花青素、黄酮、生物碱、甾醇、强心甙 等。黄酮类具有抗炎、抗过敏、改变体内酶活性、改善微循环、增加冠状动物血流量、 提高机体免疫功能、抗氧化和延缓衰老等作用【3 】。 江南大学硕士学位论文 表1 - 1 精米、白糙米、黑米营养成分的比较( m g k g ) t a b l e1 - 1n u t r i t i o nc o m p o m e n t si nm i l l e dr i c eb r o w nr i c ea n db l a c kr i c e 1 1 3 黑米的保健作用 1 1 3 1 改善缺铁性贫血 徐飞等【4 】给缺铁性贫血模型大鼠进食白米和不同品系黑米，结果表明，三十天后黑 米组大鼠贫血状况明显改善；方军捷等【5 】研究也发现黑米皮层提取物对骨髓抑制后的造 血细胞有促进增值、加快造血恢复的作用。在进一步的研究中，他们还发现黑米皮层提 取物对环磷酰胺抑制后小鼠骨髓造血细胞严重损伤者，有帮助恢复其造血功能的功效。 1 1 3 2 抗氧化作用 黑米中含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类、维生素( 特别含白米缺乏的维生素c ) 、 花色素、黄酮等物质。这些物质都表现出抗氧化的功效，但其作用机理不尽相同。张玲 和张名位等【6 】证实黑米水提液和6 0 醇提液对氧自由基有不同的清除效果，且在所用的 浓度范围内清除率与供试液的浓度呈明显的量效关系，相关系数达显著或极显著水平， 提示黑米具有较强的抗氧化性。陈文等【7 , 8 】应用黑粘米酶解液进行小鼠灌胃实验表明，黑 米能使小鼠脑单胺氧化酶b ( m a o b ) 活性降低4 0 6 8 ( p 0 0 1 ) ，肝脏超氧化物歧化 酶( s o d ) 活性和全血谷胱甘肽酶( g s h p x ) 活力分别提高1 0 4 1 ( p o 0 5 ) 和1 9 1 3 ( p o 0 1 ) ，肝脏过氧化脂含量( l p o ) 下降2 5 7 1 ( p o 0 5 ) ，皮肤、尾腱羟脯氨酸( h y p ) 含量分别提高1 6 4 1 ( p 0 0 5 ) 和1 2 1 0 ( p c ( 料液比) 。而料液比对于指标吸光度值的影响差异并不是很大。 从极差分析直观图( 图2 。5 ) 可以看到，浸提的最佳工艺为浸提温度7 5 c ，浸提时 间7 5 m i n ，料液比为1 ：1 4 。但是，考虑到浸提料液比过大对于最终饮料固形物含量以 江南大学硕士学位论文 o 3 3 0 3 2 ，、0 3 1 s0 3 越0 2 9 装o 2 8 督0 2 7 0 2 6 o 2 5 6 57 07 54 5 6 0 7 5 1 ：1 0l ：1 21 ：1 4 + 温度( ) + 时间( r a i n ) + 料液比 图2 - 5 极差分析直观图 f i g 2 - 5r a n g ea n a l y s i so fo r t h o g o n a l t r i a l 及口感风味有不良影响，并且料液比也是浸提因素中影响最小的，因此，最终选用浸提 条件为浸提温度7 5 。c ，浸提时间7 5 m i n ，料液比为1 ：1 0 。 2 4 2 6 验证实验 在浸提最优条件下，即反应温度7 5 。c ，浸提时间7 5 r a i n ，料液比为1 ：1 0 的条件下， 所得浸提液吸光度为0 3 5 1 。 2 4 3 最佳酶解工艺的确定 2 4 3 1 料水比对酶解反应的影响 ，、 摹 v 褥 旺 j h 婪 避 j 鼍 咖 缸 霎 映 匿 68l o1 21 4 料液比 + 原料利用率( ) + 圆形物含量( g m l ) 图2 6 料水比对原料弄i j 周率和可溶性固影物含量的影响 f i g 2 - 6t h ee f f e c to fs o l i d l i q u i dr a t i oo nr a wm a t e r i a lr a t i oa n ds o l u b l es o l i dc o n t e n t 料水比对酶解反应有重要的影响，而且对成品饮料的风味口感影响也有重要影响。 固定反应温度9 0 。c ，加酶量3 0 u g 原料，p h 值为6 0 ，反应时间为5 0 m i n ，分别选取1 ：6 ， 1 ：8 ，l ：1 0 ，1 ：1 2 ，1 ：1 4 不同的料水比进行单因素实验，得到实验结果如图2 6 所 示。 随着料液比的提高，原料利用率也逐渐提高，但是原料的固形物含量却逐渐下降， 1 4 记 吣嘶吆 o o n o o 0 o 加 如 柏 第二章黑米饮料制备工艺的研究 当料水比为1 ：1 4 时，固形物含量只有5 2 ，影响饮料口感。当料水比为l ：1 0 时， 原料利用率变化趋于缓慢，而此时固形物含量为7 5 ，因此实验选用l ：1 0 为料水比。 2 4 3 2 液化酶加酶量的确定 4 5 4 0 3 5 3 0 靼2 5 基2 0 1 5 1 0 5 o o2 04 06 08 01 0 01 2 0 加酶量 a ( 温度) b ( 加酶量) 。 从图2 1 1 极差分析直观图可以得到，酶解最佳反应条件为：酶解温度6 0 c ，加酶 量为2 0 0 u g 原料，反应p h 为4 5 。但是由于加酶量对于d e 值的影响很小，因此，实 验选用1 0 0 u g 原料的加酶量。 1 7 m 街 粥 勰 笳 斛 朋一 仍 观 趴 跖 锣 黔 诱一 l 2 3 2 3 l 了 1 2 一 l 2 3 1 2 3 l 2 3 一 l 1 l 2 2 2 3 3 3 江南大学硕士学位论文 a l a 2a 3b l b 2b 3c lc 2c 3 + 温度+ 加酶量+ 口h 值 圈2 1 1 极差分析直观图 f i g 2 1 1r a n g ea n a l y s i so fo r t h o g o n a lt e s t 2 4 3 8 验证实验 在最优酶解反应条件下，即反应温度6 0 。c ，加酶量为1 0 0 u g 原料，反应p h 值为 4 5 的条件下，测得上清液d e 值为9 6 7 1 。 2 4 4 漫提液乖酶解液中成分分析 表2 - 8 黑米浸提液和酶解液中成分分析 f i g 2 8c o m p o m e n t si nw a t e re x t r a c t i o na n de n z y m o l y s i sl i q u i do fb l a c kr i c e 2 5 奉章小结 1 以黑米色素提取量为指标考察了浸提温度、时间、料液比对浸提工艺的影响，对 浸提工艺进行了优化，确定了最佳浸提条件为：温度7 5 c ，浸提时间7 5 r a i n ，料液比为 1 ：1 0 。浸提工艺可以将黑米中6 1 0 8 的黑米色素提出。 2 以d e 值为指标，优化了糖化酶酶解条件，确定了最佳酶解条件为：酶解温度 6 0 c ，加酶量1 0 0 u g 原料，反应p h 值为4 5 。可使得最终糖化液d e 值达到9 6 7 1 。 1 8 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 3 1 引言 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 饮料的香气和味道是饮料感官评定的重要指标，是判断饮料优劣的决定性因素之 一，焙炒工艺一方面是可以使淀粉糊化，提高淀粉的可降解性，更重要的是可以使得原 料产生大量的香味化合物，赋予了黑米饮料特殊的风味。 固相微萃取是一种新的样本采集技术，它通过吸附洗脱技术，富集样本中的挥发和 半挥发成分，克服了一些传统样品处理的技术缺点。近年来，随着分析仪器和样品前处 理技术的发展，固相微萃取提取技术在香气成分分析中的应用越来越广泛，为实验研究 提供了极大的便利。 本章采用顶空固相微萃取技术( h s - - s p m e ) 、和气相色谱一质谱( g c - m s ) 、气相色 谱一嗅n ( o c - - o ) 等方法对所制成黑米饮料的挥发性风味成分进行了测定，探讨了烘烤工 艺对黑米饮料挥发性风味成分的影响。 本章研究的主要内容是：一、确定黑米饮料的配方。确定饮料中果葡糖浆和柠檬酸 的用量。二、研究黑米饮料的风味。将黑米( 烘烤与未烘烤) 进行酶解处理，制得成品。 利用顶空固相微萃取( h s - s p m e ) 、气相色谱- 质谱( g c - m s ) 、气相色谱一嗅闻( g c - o ) 等 方法对所制成黑米饮料的挥发性风味成分进行分析并进行比较，并对其变化机理进行了 初步的探讨，为米饮料的开发提供一些重要的基础。三、研究黑米饮料稳定性。确定了 最佳杀菌条件，考察了维生素c 、温度和光照对贮藏稳定性的影响。 3 2 1 材料和方法 黑米 3 2 2 仪器和设备 s p 2 5 0 a 生化培养箱 l s b 5 0 l 杀菌锅 t r a c em s 气质联用仪 t u r b om a t r i xt d s m 一6 0 3 t 型电烤炉 1 9 市售 南京试验仪器厂 上海医用核子仪器厂 美国f i n i n g a n 公司 气相色谱- 嗅闻仪 新麦机械有限公司 江南大学硕士学位论文 3 3 实验方法 3 3 1 黑米浸提液与酶解液的制备 浸提条件为：料液比1 ：l o ，温度7 5 ，浸提时间7 5 m i n ； 酶解条件为：液化酶加酶量4 0 u g 原料，9 0 c ，p h 6 0 ，酶解4 0 m i n ，糖化酶加酶 量1 0 0 t e g 原料，6 0 c ，p h 4 5 ，酶解4 h 。 3 3 2 感官评定实验 根据黑米饮料的生产工艺流程，原料黑米经过酶解反应后得到上清液与浸提液，二 者需按一定比例混合，得到最佳配比，然后调节饮料的口感和风味。选用果葡糖浆作为 甜味剂，柠檬酸作为酸味剂调节饮料甜度和酸度。 对各种配方的黑米饮料的i ( 色泽) 、i i ( 香味) 、i i i ( 口感) 、i v ( 组织形态) 四 个方面进行感官评定，评价员2 0 名。 建立评价对象因素集。因素集为u ，u _ u 。，u ：，u 。，u bu 。) = ( 色泽，香味，口感，组织 形态) 。 权重集建立。确定各种因素的全重集a 。通常权重集a i 的总和为1 ，a = ( a 。，a z ，a ；) 且a i + a 2 + + a i = l 。a = ( a i ，a 2 ，a 3 ，a 4 ) 评语集的建立。评语集即感官质量评语集：v = ( v l ，v 2 ，v 3 ，v 4 ，v 5 ) = ( 差，较 差，一般，较好，很好) = ( 0 ，4 0 ，6 0 ，8 0 ，1 0 0 ) 。根据感官评定结果，建立四个单 因素评价矩阵， 建立单因素评价。对每一个被评价的单因素建立一个从u 到v 模糊关系r ，从而 得到单因素评价集。 综合评判。求出r 和a 后进行模糊变换：b = a r = ( b l ，b 2 ，b 3 ，b 4 ，b 5 ) 。b 便是 评语集【4 1 4 2 l 。 3 3 3 黑米饮料风味成分的测定 3 3 3 1 挥发性香味物质固相微革取 固相微萃取( s p m e ) 的实验装置示意图如图3 1 所示【4 3 1 。在1 5 m l 样品瓶中加入 适量的样品，加盖室温平衡一段时间。将已经老化好的( 2 7 0 ，n 2 气吹1 0 r a i n ) s p m e 针头插入样品瓶中，用手柄将石英纤维头推出针管，暴露到顶空的气体中，6 0 c 萃取 3 0 m i n ，用手柄使纤维头退回针头内，拔出针头。 将吸附了分析组分的萃取头插入g c m s 进样器中，用手柄使纤维头伸出针管，在 一定温度和时间下待测组分热解析进入g c 毛细管色谱柱进行分离分析。 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 恒温水浴 图3 - 1 顶空固相微萃取实验装置示意图 f i g 3 - 1s c h e m a t i cd i a g r a mo fh s - s p m e 3 3 3 2 挥发性香味物质的g c m s 和g c - o 分析 气相色谱( g c ) 条件：色谱柱：p e g 2 0 m 毛细管柱，3 0 r e x 0 2 5 r a m ，液膜厚度0 2 5 1 a n ； 柱程序升温：4 0 0 c 恒温2 m i n ，以5 0 c m i n 程序升温到12 0 。( 2 ，继续以12 0 c m i n 升温至 2 3 0 0 c ，继续恒温1 0 r a i n ；进样口温度：2 5 0 0 ( 2 ；不分流；载气流量：1 2 m l m i n ；载气： 氦气。 质谱( m s ) 条件：全扫描采集，采集质量范围3 3 4 9 5 a m u ；电离方式：e i + ；发射 电流：2 0 0 t t a ；电子能量：7 0 e v ；接口温度：2 5 0 0 c ；离子源温度：2 0 0 0 c ；检测器电压： 3 5 0 v 。g d o 分析条件：柱程序升温：同上。 3 3 4 饮料中花色苷含量的影响因素研究 3 3 4 1 杀菌条件对饮料花色苷含量的影响及杀菌条件的确定 取饮料稀释液于8 5 、9 5 条件下加热杀菌，并测定饮料中花色苷的存留率，分析 杀菌对色素稳定性的影响，确定最佳的杀菌条件。 3 3 4 2 贮藏温度对饮料中花色苷含量的影响 将黑米饮料分别置于室温( 2 5 ) 和冷藏( 4 ) 环境下保藏，每七天测定其花色 苷存留率。分析贮藏温度对黑米饮料中花色苷含量的影响。 3 3 4 3 贮藏光照对饮料中花色苷含量的影响 将黑米饮料分别置于直射光和避光条件下保藏，以七天为单位测定其中花色苷存留 率。分析光照对饮料中花色苷含量的影响。 3 3 5 饮料成分分析 氨基酸含量的测定：采用a g i l e n t1 1 0 0 高效液相氨基酸自动分析仪分析。 矿物元素的测定：参照g b t 5 0 0 9 1 4 2 0 0 3 ，g b t 5 0 0 9 8 7 2 0 0 3 ，g b t 5 0 0 9 9 0 2 0 0 3 ， g b t 5 0 0 9 9 1 2 0 0 3 。g b t 5 0 0 9 9 2 2 0 0 3 。 2 1 江南大学硕士学位论文 茵落总数的测定：参照g b t4 7 8 9 2 1 0 0 3 。 大肠杆菌数测定：参照g b t4 7 8 9 3 2 0 0 3 。 致病菌数测定：参照g b t 4 7 8 9 4 - 2 0 0 3 ，g b t 4 7 8 9 5 2 0 0 3 ，g b 厂r 4 7 8 9 1 0 _ _ 2 0 0 3 。 3 4 结果与讨论 3 4 1 黑米饮料配方的确定 3 4 1 1 权重因子的确定 请2 0 名感官评定员对黑米饮料的感官质量四个因素按1 5 评判法进行权重打分， 结果见表3 1 。 将各因素所得总分除以全部因素总分之和便得到权重系数： a = ( o 2 9 8 ，0 2 3 3 ，0 2 6 6 ，0 2 0 3 ) ，下表说明人们对各项指标侧重程度( 权重) 不同，对 于黑米饮料而言，色泽是人们首先考虑的问题，口感其次，然后才是香味和组织形态。 表3 - 1 黑米饮料感官评定权重系数打分统计表 t a b l e 3 - 1e v a l u a t i o no f w e i g h tc o e f f i c i e n t 3 4 1 2 浸提液和酶解液配比的确定 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 确定三个水平的浸提液和酶解液料液比为1 ：1 ，3 ：2 ，2 ：1 。以以上四个因素为指 标通过感官实验确定其配比。 2 0 位评委对饮料的感官质量根据评语集各自做出评判，然后统计出各因素得到各评 价语词书，得到表3 2 。 表3 - 2 黑米饮料浸提液与酶解液配比感官评定结果 t a b l e 3 2s e n s o r ye v a l u a t i o no fb l a c kr i c eb e v e r a g e 由表3 2 可知，在2 0 人对黑米饮料色泽评价结果中o 人认为很差，5 人认为较差， 1 0 人认为一般，5 人认为较好，0 人认为很好，则得n - a 色泽= 【o ，0 2 5 ，0 5 ，0 2 5 ， o 】。 对香味的评价结果中，有3 人认为很差，7 人认为较差，9 人认为一般，一人认为 较好，0 人认为很好，则得到v 香味程度= 【0 1 5 ，0 3 5 ，o 4 5 ，o 0 5 ，0 】。 同理得到：v1 ：3 感= 【o 1 ，o 1 5 ，o 4 5 ，o 3 ，o 】， v 组织状态= 0 1 ，0 2 5 ，0 5 ，0 1 5 ，0 】。 把上述得到的4 个因素的评价结果写成一个矩阵为： r 0 0 2 5 0 50 2 5 o l 10 1 50 3 5 0 4 5 o 0 5 ui 1 lo 1 00 1 5o 4 5 0 3 00i l - o 1 0 o 2 5o 5 0o 1 5 o j f o00 4 00 5 0 o - 1 0 尺，：l uo 1 0o 2 0o 4 0o 3 0 i 100 1 00 4 0 0 3 00 2 0i 100 2 00 6 00 1 50 0 5i 1 o0o 1 50 3 5 o 5 0 1u00 0 5 0 3 00 6 5f j 一l 3 1000 2 0 0 5 50 2 5l 10 00 2 5 0 3 0 0 4 5i lj 模糊综合评价矩阵b = a r = ( b l ，b 2 ，b 3 ，1 4 ，b 5 ) b l = ( o 0 8 1 8 ，0 2 4 6 7 ，0 4 7 5 1 ，0 1 9 6 4 ，o ) b 2 2 ( o ，0 0 9 0 5 ，0 3 9 4 0 ，0 3 5 2 5 ，0 1 6 3 1 ) b 3 = ( 0 ，0 ，o 1 6 0 3 ，0 3 8 1 4 ，0 3 6 6 9 ) 设感官特殊性很差为0 分，较差为4 0 分，一般为6 0 分，较好为8 0 分，很好为1 0 0 江南大学硕士学位论文 分，则三种不同配比的总分分别为：t 1 = 5 4 0 8 ，t 2 = 7 1 7 6 ，t 3 = 7 6 8 3 。因此，选择浸提 液与酶解液的配比为2 ：1 为宜。 3 4 1 3 糖酸比的确定 表3 - 3 不同配方黑米饮料的感官评定结果 t a b 3 - 3s e n s o r ye v a l u a t i o no nd i f f e r e n tr e c i p eo fb l a c kr i e eb e v e r a g e 用同样的方法确定饮料中果葡糖浆和柠檬酸的添加量。得到以上结果。 从表3 3 可知，柠檬酸添加量为0 0 5 ，果葡糖浆添加量为5 时，感官评定的总分 最高为6 7 7 4 分。 3 4 2 饮料中风味物质的测定 黑米饮料生产工艺过程中，采用了独特的烘烤工艺，原料黑米经过烘烤后，香味得 到明显的提高，采用固相微萃取方法对黑米饮料样品风味物质进行提取处理，并经过气 相色谱、质谱与嗅闻联用技术( g c m s o ) 进行定性分析，并以未焙炒的原料黑米所制 备的饮料进行对照。 l 打n 舳湘b 5 喜u - 祀 (nnl 图3 2 黑米未经烘烤制备饮料的香味物质的总离子流色谱图 f i g 3 - 2g c m st o t a li o n i cc h r o m a t o g r a mo fv o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o mb l a c kr i c eb e v e r a g e 2 4 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 r t ：0 0 0 3 8 鼻6s m ：7 g l m 唧 图3 - 3 黑米经烘烤制备锨料的香味物质的总离子流色谱图 f i g 3 - 3g c - m s t o t a li o n i cc h r o m a t o g r a mo fv o l a t i l ec o m p o n e n t sf r o mr o a s t e db l a c kr i c eb e v e r a g e 图3 - 2 为黑米未经烘烤制备饮料的风味物质的总离子流色谱图；图3 3 为黑米经烘 烤制备饮料风味物质的总离子流色谱图。通过计算机软件检索了色谱图中各峰所对应 的物质，仅对峰面积归一化后百分比在1 以上的主要物质进行报道，并舍去与计算机 图库里标准物质匹配度和纯度不高的物质，报道匹配度和纯度大于8 0 0 ( 最大值为1 0 0 0 ) 的检索结果。 表3 4 黑米饮料和烘烤黑米饮料风味成分的比较 t a b 3 - 4c o m p a r i s o no ft h ev o l a t i l ef l a v o rc o m p o n e n t so ft h et w ob e v e r a g e s 江南大学硕士学位论文 续表3 - 4 a ，通过谱库检索，匹配度兰9 4 的香气成分；b ，一表示香气成分的浓度可能低于阈值，未嗅闻到； c ，n d 表示没有检出 从表3 4 中可以看出，在黑米饮料中共鉴定出1 7 香气成分，包括8 种醛类、5 种醇 类、2 种酯类和1 种呋喃类化合物：而烘烤黑米饮料中鉴定出2 7 种香气成分中，包括6 种醛类、1 3 种吡嗪类、2 种醇类、2 种酯类、2 种呋喃类和2 种酚类化合物。从表3 - 4 中可以看出，利用经过烘烤原料制作的饮料都增加了1 0 种香气成分。 黑米饮料中醛类和醇类组分是主要的香气成分，在黑米饮料中醛类和醇类组分分别 为4 8 7 3 和7 8 3 。其中己醛是黑米饮料中含量最高的醛类组分( 2 8 1 9 和8 1 7 ) ， 其阈值较低，具有浓郁的青草气味，在两种饮料中是重要的香气成分。在烘烤黑米饮料 中，醛类成分和醇类组分低于未烘烤黑米饮料，在烘烤黑米中醛类成分相对峰面积为 2 1 2 4 。其中糠醛和5 甲基2 糠醛是烘烤饮料中特有重要香气成分，赋予烘烤黑米饮 2 6 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 料杏仁和焦烤气味。 烘烤黑米饮料相比未烘烤饮料，其中最为明显的是增加了十多种吡嗪类化合物，吡 嗪类化合物是美拉德反应的产物即】，这类化合物的产生赋予米饮料产品特殊的浓郁香 味。在烘烤黑米饮料中，吡嗪类化合物是重要的香气成分，其相对含量分别为4 5 0 2 ， 吡嗪类化合物一般阈值较低，赋予饮料青椒、爆米花、烤焙等气味。 呋喃类、酯类和酚类化合物也是黑米饮料中重要的香气成分，其中2 呋喃醇具有焦 糖气味，只在烘烤黑米饮料中检测出来，含量为1 3 3 。戊二酸二丁酯、琥珀酸二异丁 酯和己二酸二异丁酯是黑米饮料中3 种主要酯类化合物。2 甲氧基苯酚具有花香气味， 也是黑米饮料重要的香气成分。几乎所有的食物中都含有羰基化合物和氨基化合物，所 以，羰氨反应在食品加热过程中普遍存在，美拉德反应在形成黑色素的同时，更重要的 是能形成大量的杂环类香味化合物，使食品生色增香。黑米中化学成分复杂，主要有淀 粉、蛋白质、脂肪、粗纤维和水分等，黑米中各组分在烘烤过程中发生各种变化【4 5 】，首 先，黑米中的蛋白质在高温下发生脱水交联、不可逆变性、部分降解嗍，在水分活度较 低的情况下，经过“p 转变”机制发生脱氨反应，为美拉德反应提供高反应活性氨基【4 7 1 。 其次，黑米中的淀粉在高温低水分活度条件下，以游离活性氨基为催化剂，通过“剥离 机制降解1 4 8 1 ，再经过淀粉酶的作用产生了大量的游离还原糖，形成一系列的非酶褐变的 前体【4 9 1 。另外黑米中的类脂类物质在加热过程中发生氧化反应，生成过氧化物，继而迸 一步分解生成酮、醛、酸等挥发性羰基化合物【5 0 j ，与淀粉、蛋白质高温低水分活度条件 下的降解产物之间发生美拉德反应【5 ，包括许多交叉反应和分解反应，生成一系列芳香 化合物。 黑米高温烘烤后，经过酶处理，不仅能够提高饮料中可溶性成分的含量，同时还产 生大量的还原性糖，与在烘烤过程中部分降解出的游离氨基酸发生美拉德反应，产生独 特的风味。本研究中发现烘烤有利于黑米饮料产生特殊的风味，其中十几种吡嗪类化合 物、糠醛、5 甲基2 糠醛和2 呋喃醇等成分只在烘烤过的米饮料中检测出来，这些成分 赋予烘烤过的饮料爆米花、青椒和烤焙等气味，在米饮料中起到了生色增香的重要作用。 3 4 3 影响饮料中花色苷含量变化的因素 3 431 杀茵条件对饮料花色苷含量的影响及杀菌条件的确定 黑米饮料作为营养丰富的功能饮料，其含糖含量较高，本身就是很好的微生物培养 基，很容易被细菌、酵母菌和霉菌等微生物利用，从而使产品腐败变质，所以饮料的制 备过程中必须有灭菌工艺，使产品达到商业灭菌的卫生指标。因此，灭菌条件也是我们 考虑的重要因素。 由于饮料本身为酸性饮料，因此采用巴氏杀菌即可。如表3 5 所示，灭菌温度过高， 时间过长，会引起黑米饮料中花色苷的降解，在9 5 杀菌2 5 m i n 时花色苷含量减少了 近2 5 ，影响了产品的营养价值。但是，温度过低又不足以达到灭菌要求。因此，综合 杀菌效果和花色苷残留率两个因素，易采用9 5 杀菌1 5 m i n 。既可以达到杀菌效果，又 可以相对多的保留饮料中的花色苷。 江南大学硕士学位论文 表3 5 杀菌条件对饮料中花色苷存留率的影响及杀菌效果 t a b 3 5t h es t e r i l i z a t i o ne f f e c ta n dt h ee f f e c to fs t e r i l i z a t i o no nr e t e n t i o nr a t eo fa n t h o c y a n i ni n b e v e r a g e 3 4 3 2 贮藏温度对饮料花色苷含量的影响 1 0 0 9 5 0 9 0 s8 5 得8 0 跚7 5 瓢 榉6 0 5 5 5 0 02 04 06 08 0 1 0 0 时间( d ) 图3 - 4 贮藏温度对饮料中花色苷含量的影响 f i g 3 - 4t h ee f f e c to fs t o r et e m p r a t u r eo nr e t e n t i o nr a t eo fa n t h o c y a n i ni nb e v e r a g e 分别在冷藏和室温条件对饮料进行保存，考察饮料中花色苷含量的变化。如图3 - 4 所示，室温下保藏的饮料在9 1 天后花色苷含量降为原来的8 0 4 9 ，在4 冷藏条件下， 花色苷含量降为原来的9 0 0 1 。可见黑米饮料中的花色苷在相对低温的条件下较为稳 定，应当选择低温冷藏。 3 4 3 3 贮藏光照对饮料花色苷含量的影响 l o o 9 5 9 0 摹 8 5 基7 8 5 0 雉7 0 韶；6 5 如6 0 5 5 5 0 o 2 04 0 6 08 01 0 0 保存时间( d ) 图3 5 光照对饮料中花色苷含量的影响 f i 9 3 5t h ee f f e c to fl i g h to nr e t e n t i o nr a t eo fa n t h o c y a n i ni nb e v e r a g e 2 8 第三章黑米饮料配方、风味及稳定性研究 饮料中的天然色素对光敏感，如图3 5 所示，在前3 0 天，黑米中的花色苷含量基 本可以持不变，随着保藏期的延长，饮料中的花色苷色素逐渐下降，直射光下保存的饮 料较避光保存的饮料花色苷含量下降速度更快，在9 1 天后将为原来的7 3 4 ，因此， 为了保留饮料中天然花色苷的含量，应当采用避光保藏，或者采用棕色瓶包装。 3 4 4 产品的质量指标 表3 - 6 黑米饮料理化指标和微生物指标 t a b 3 - 6c h e m i c a li n d e xa n dm i c r o o r g a n i s mi n d e xi nb l a c kr i c eb e v e r a g e 3 5 本章小结 1 确定了黑