（食品科学专业论文）百合混汁的研究.pdf

摘要 摘要 百合是营养价值与经济价值极高的蔬菜，在我国许多省市皆有种植，开发色泽以 及混浊稳定性俱佳的百合混汁，不仅符合当今食品营养、保健、方便的发展趋势，而 且可以进一步推动百合种植，增加农民的经济收入，活跃国内外市场。本课题研究了 百合混汁的酶法生产工艺及贮存稳定性。主要研究内容和结果如下： 酶促褐变是影响百合褐变的一个重要原因。通过对百合中多酚氧化酶( p p 0 ) 的粗酶液进行研究发现以儿茶酚为底物时它有两个最适p h ，分别为4 0 、7 o 。最适 温度为4 0 ，从4 0 起酶开始热失活，热失活速度符合一级反应动力学。除对l 一酪 氨酸没有活力外，p p o 对儿茶酚、儿茶素、没食子酸均有活力。亚硫酸钠对p p o 的抑 制作用最强，高浓度的抗坏血酸、半胱氨酸、硫脲也有很好的抑制作用，氯化钠、氯 化钙、柠檬酸的抑制作用较差。在百合的自然p h 下多酚氧化酶对百合褐变的影响要 大于过氧化物酶对百合褐变的影响。在沸水中将百合片热烫2 m i n 可以达到防止酶促 褐变的效果。 确定了复合酶液化生产百合混汁的生产工艺。糊化操作温度为8 5 ，时间为 2 0 m i n 。百合浆料的酶解条件为：0 2 q 一淀粉酶( g 酶詹百合) 6 0 1 h ，o 0 8 p r o t a m e x ( g 酶信百合) 4 5 4 5 m i n 。 通过对百合混汁贮存发现黄原胶的稳定效果要好于c m c 。百合混汁沉淀物中淀 粉类物质的聚合度变化范围很大，但以糊精为主。透射电子显微镜观察表明，百合混 汁的沉淀物是由一些球形、椭圆形、不定形的颗粒连接在一起的，其中有些大的团体 似乎还包含有链式的次级结构。百合混汁在贮存过程中色泽劣变的程度与贮存时间和 贮存温度正相关，分析影响百合混汁非酶褐变的原因，发现美拉德反应是造成百合混 汁贮存期间非酶褐变的主要原因。 高压脉冲电场( p e f ) 对百合混汁具有较为明显的灭菌效果，操作过程中电场强 度和处理时间是影响其灭菌效果的主要参数，随着电场强度的增大和处理时间的延 长，灭菌效果越来越好。当电场强度达到3 0k v c m 时，灭菌效果非常显著，处理时 间为4 0 0 肛s 时菌落总数已降低了4 个对数值。经p e f 处理后，百合混汁的理化指标 没有明显的变化，可以保持其原有品质。 关键词：百合混汁、复合酶、混浊稳定性、色泽稳定性、高压脉冲电场 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a sak i n do f v e g e t a b l ew h i c hh a sl l i g hn u t r i t i o n a la 1 1 de c o n o m i cv a l u e ，i i i yh a sb e e nw i d e l y p l a i l t e di nm a i l yp r o v i l l c e si nc h i l l a t od e v e i o pc l o u d yi i l yj u i c ew i t hg o o dc o l o ra 1 1 d c l o u ds t a b i l i t yi sn o to i l l yi na c c o r d a l l c e 、v i t l lt h e 仃e n d so f 肌t r i t i o n a l ，h e a l t l l ya n d c o n v e n i e n t ，b u ta l s ob e n e f i c i a lt oe n h a n c et h ee c o n o i l l i ci n c o m eo ff a m e r s t h eo b i e c t i v e o f t l l i sd i s s e n a t i o nw a st od e v e l o pa i le n z y m a t i ct e c h n 0 1 0 9 yf o rp r o c e s s i n gc l o u d yl i l yj u i c e a n di n v e s t i g a t ei t ss t a b i l i 哆t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： a s t u d yo fc m d ep 0 1 y p h e n o lo x i d a s e ( p p 0 ) 疗o ml i l yb u l b sw a sc a r r i e do u t t h ee n z y m e a c t i v i t ys h o w e d t 、op ho p t i m a ，a tp h4 0a 工1 d7 ow i t hc a t e c h o la ss u b s 仃a t e n l eo p t i m u m t e m p e r a t i 】r ew a s4 0 ，a n dt h ee n z y m eb e g a nt oi n a c t i v a t ea t4 0 h e a ti n a c t i v a t i o no f p p of o l l o w e df i r s to r d e rk i n e t i c s l 订yp p oh a da c t i v i t yw i t hc a t e c h o i ，c a t e c l l i l l ，a n dg a l l i c a c i d ，a i l da c t i v 毋w i t hl t y r o s i n ew a sn o to b s e e d t h em o s te 矗e c t i v ei n m b i t o rw a s s o d i u ms u l p h i t e ，h o w e v e r ，a s c o r b i c a c i d ，l c y s t e i n e ，a i l dt h i o u r e aw e r ea l s oe a e c t i v e i n “b i t o r sa t 王1 i 曲c o n c e n t r a t i o n b u tn a c i ，c a c l 2 ，a 1 1 dc i t r i ca c i dw e r ep o o ri n l l i b i t o r so f t h ee m 丁m e t h ee a e c to fp p oo nt 1 1 eb r o w n i n go f1 i l y 、v a sm u c hg r e a t e rm a nm a to f p e r o x i d a s ea tt h en a n l r a lp ho fl i l y f u r t h e 加o r e ie n z ) ，m a t i cb m w i l i n gc o u l db ei n l l i b i t e d b yh e a t i n gt h el i l yb u l b si nb o i l i n gw a t e l t h ec l o u d yl i l yj u i c ew a sp r o d u c e du s i n ge n z y m a t i ch y d m l y s i sm e t h o d t h eo p t i i n m e 1 1 z y m a 丘cp a r 锄e t e r sw e r e0 2 一眦y l a s ea t6 0 f o ri h ，a n d l e n0 0 8 p r o t a m e xa t 4 5 f o r4 5 m i n t 1 1 es t a b i l i 哆o fc l o u d yi 订yj u i c ed u r i n gs t o r a g ew a ss t u d i e d t h ee f 话c to fx a i 】山a ng 啪o n t h es t a b i l i t yw a sb e t t e rt l l a nt h a to fc a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e ( c m c ) i tw a sf o u n dt h a tt 1 e r a n g eo ft 1 1 ea g g r e g a t i o no fm es t a r c hm a t e r i a l s ，m o s to fw h i c hw e r ed e x t r i n s ，w a sv e r y w i d e t h eu l 缸am i c r o s n u c t l l r ew h i c hw a so b s e r v e db yt r a l l s m i s s i o ne l e c 拄o nm i c r o s c o p e s h o w e dt l l a tm es e d i m e n t so fi i l yj u i c ew e r ec o m p o s e do fg i o b a l ，e l l i p t i ca i l d 锄o r p h o u s p a r t i c l e s ，s o m eo fw h i c hh a ds e c o n ds t m c t u r e sl i k ec h a i n s a ni n c r e a s ei nt e m p e m t i 】r ea n d s t o r a g et i m ei i l d u c e dm ec o l o rt ob r o w n ，a 1 1 dm a i l l a r dr e a c t i o nw a sc o n s i d e r e dt ob et l l e i m p o n a n tr e a s o no f n o n e n z y m a t i cb m w n i n gd u r i n gs t o r a g eo f l i l y j u i c e p u l s e de l e c t r i cf i e l d ( p e f ) h a da no b v i o u se f 诧c to nt h es t e “l i z a t i o no f1 i l yj u i c e t h ee f k c t o fs t e r n i z a t i o nw a si n c r e a s e da st h ei n c r e a s eo ft h ee l e c t r i cf i e l ds t r e n g ma i l dt l l et r e a t m e n t t i m e n l et o t a lb a c t e r i ao fl i l yj u i c ec o u l dr e d u c e4l o g a r i t h m s 、v i t he l e c t r i cf i e l ds t r e n g 山 o f3 0 k v c ma i l dt o t a l 仃e a t m e n tt i m eo f4 0 0 肛s ，a 1 1 dt h ej u i c eh a dn os i g n m c a n tc h a l l g e si n i t sc 0 1 0 ra n do t h e ri n d e x e s k e yw o r d s ：c l o u d yl i l yj u i c e ，m u l t i p l ee n z y m e s ，c l o u ds t a b i i i t y ，c o l o rs t a b i l i 劬p u l s e d e l e c t cf i e l d 独创性声明 本人声阴所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 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 本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：垄立翅日期：j 。杉年f 月。日 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和 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，并且本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：捡翅导师签名：垂丝 日期：如。年角j 日 第一章绪论 1 1 百合 第一章绪论 百合( l i l i u ms p p ) 是单子叶植物亚纲的百合科( l i l i a c e a e ) 百合属( g e n u s l i l i u m ) 所有种类的总称。中国人根据其地下鳞茎由许多鳞片合抱而成，状如白莲花， 将其取之为百合【l “，百合花也被赋予了吉祥之意：“百年好和”、“百事合意”。 百合是多年生宿根草本植物，由地下和地上两部分组成，地下部分包括鳞茎、子 鳞茎、茎根、基生根，地上部分由叶片、茎秆、珠芽、花序组成【m 】。百合可食用部 分为其鳞茎，百合鳞茎是茎基部膨大的部分，形状随土质、栽培技术等而变化，常呈 球形、扁球形、卵形、圆锥形等多种形状，色泽随品种而异，有白色、黄白色、黄色、 橙红色等。 全世界的百合有9 0 多种，主要分布在北半球的温带和寒带地区，中国是百合种 类分布最多的国家，也是世界百合的起源中心，约有4 6 个种1 8 个变种，日本有1 5 种，韩国有1 1 种，亚洲其它国家和欧洲共约2 2 种，北美洲约2 4 种【3 l 。由于百合对 外界环境适应能力强，在我国南北各地、长江流域均有栽培，其中著名的产地有甘肃的 兰州百合、江苏的宜兴百合、浙江的湖州百合、江西的万载百合和湖南的邵阳龙牙百 合等。 1 1 1 百合营养价值 八十年代初，甘肃农科院蔬菜研究所测试中心对兰州、湖南、宜兴百合的基本成 分进行了分析，结果如表1 【9 】a 表1 1 百合鳞茎的化学组成 由表l 一1 可知百合鳞茎富含糖、淀粉、蛋白质和果胶物质，而脂肪含量极低， 一般不超过1 。除了含有以上成分外，百合鳞茎还含有b 一谷甾醇、胡萝h 素苷、正 丁基一b d 一毗喃果糖苷、麦冬皂苷d 【l ”、秋水仙碱、人参素等。另外百合含有 丰富的磷脂，主要以磷脂酰胆碱( p l ) 、双磷脂酰甘油( d p g ) 、溶血磷脂酰胆碱( l p s ) 、 鞘磷脂( s m ) 4 种为主【l3 1 。因此百合是一种含有高蛋白、高糖与多种保健成分的天然食 品资源。 l 江南大学硕士学位论文 1 1 2 百合药用价值和生理功能 作为一种常用的中草药，百合也具有很高的药用价值，具有多种生理功能，其功 效在多部古籍上均有记载i l ”。如神农本草经：味甘，平，主治邪气腹胀，心痛， 利大、小便，补中益气。本草备要：润肺止嗽。日华子本草：安心，定胆，益志， 养五藏，治癫邪，啼泣，狂叫，惊悸，杀蛊毒气，胁痈乳痈发背及诸疮肿，并治产后 血狂运。开宝本草：味甘，平、无毒。除浮肿，胪胀，痞满，寒热，通身疼痛，及 乳难喉痹肿，止涕泪。本草云：主邪气腹胀心痛，利大小便，补中益气，除浮肿 胪胀，痞满寒热，遍身疼痛，及乳难喉痹，止涕泪。神农本草经百种录：味甘，平。 主邪气，腹胀心痛，肺气不舒之疾。利大小便。补中，甘能补脾。益气。肺主气，补 肺则气益矣。得配本草：甘、苦，平。人手太阴及手少阴经。润肺疗心，清热止嗽， 利二便，除浮肿，疗虚痞，退寒热，定惊悸，止涕泪，治伤寒百合病。 现代药理研究也证明百合对多种疾病具有治疗作用【l ”。百合有止咳平喘作用， 能增强呼吸道的排泄功能，使酚红量增加，从而祛痰。百合有明显的镇静作用，小 鼠灌服百合水提取液，显著延长戊巴比妥钠睡眠时间，并使阈下剂量戊巴比妥钠睡眠 率显著提高。百合可抗癌，抗癌药理实验发现，百合对小鼠移植性肿瘤s 1 8 0 、u 1 4 等有抑制作用。百合鳞茎中提出的生物碱能抑制癌细胞纺锤体，使其停留在分裂中期， 不能进行正常的细胞分裂。百合有耐缺氧、抗疲劳作用。百合对强的松龙所致的 肾上腺皮质功能衰竭有显著的保护作用，能显著抑制d n c b 小鼠迟发型过敏反应。百 合具有增强免疫的作用，吴少华等人曾经对百合总多糖的分离、组成和免疫活性作过 初步的研究，表明百合多糖具有良好的增强免疫调节作用【l “” 。百合可抑制h i v 一1 病毒，w a n g 和n g 等从百合干鳞茎中分离出一种具有强抗真菌和有丝分裂的蛋白质，这 种分离物对h i v 一1 病毒的逆转录酶也表现出抑制活性【1 8 1 9 。王长洪对百合保护胃 粘膜的效果作过较为详细的研究。他将1 0 消炎痛羧甲基纤维素溶液皮下注入大白鼠 背部，诱发出胃溃疡，与此同时加复方黄茂汤( 含百合2 0 9 ) ，结果表明：用药组大鼠 胃粘膜病变明显轻于消炎痛加生理盐水的对照组，能显著地抑制t x a 的代谢物t x b 2 的 升高 2 。百合具有降血糖功能，刘成梅等人用分离纯化所得的两种百合多糖单体对 四氧嘧啶引起的高血糖小白鼠进行降血糖功能研究，结果表明百合多糖具有明显的降 血糖功能，且与浓度成正相关性u 。临床上常将百合用于肺癌咳嗽、痰粘难咳或痰中 带血、舌红少苔、肺阴不足等症；对恶性淋巴瘤、白血病及其他癌症患者，对出现虚 烦、失眠、心悸、低热、口干、干咳无痰的患者也有治疗作用【2 “。当然不同品种的百 合药效不同。李卫民以昆明种小白鼠为原料，比较了卷丹、百合以及川百合3 种百合 的止咳、祛痰、平喘、安神、抗疲劳与耐常压缺氧作用。结果表明：百合的药效与百 合的品种等有密切的关系，卷丹百合在上述4 个方面的药效均优于其它2 种，川百合除 了在抗疲劳方面优于百合外，其它方面均较百合差1 2 ”。 第一章绪论 1 1 3 百合的开发应用 生活中百合有多种用途，一是将其加工成百合食品，如脱水百合片、百合罐头、 百合饮料、百合粉、百合干、多维百合晶等：二是作为食品的重要原辅料构成百合食 谱，百合自古以来就是食用佳品，可以做菜入饭，通过炒、烩、烧、蒸、煮，能够做 出多种菜肴，如糖醋百合、百合莲子汤、兰州百合粥、百合炖猪蹄等，其中最为名贵 的有百合雪莲、蜜饯百合等：用百合制成的甜食有百合莲子羹、百合八宝饭、糖水百 合等；三是将百合作为中药构成各种百合药方，如百合膏、百合固金汤( 丸) 、百合知 母汤、百合鸡子汤、百合地黄汤等；四是将百合制成美容化妆品，如百合润肤露和百 合洗面奶等；五是利用百合制作百合淀粉。 1 2 蔬菜汁 随着人们生活水平的提高，人们的饮食结构也发生了巨大的变化，高能量、高脂 食品在人们的饮食中占有主导地位，使人们的营养过剩，从而导致了许多疾病的发生 如：糖尿病、高血压、高血脂等。因此人们越来越追求天然、保健、营养、方便的食 品。与其它食品相比，蔬菜汁特有的营养和健康方面的意义主要表现在以下三个方面： 一是蔬菜汁内的一些重要的营养物质含量相当高，如膳食纤维、矿物质、维生素等； 二是些其它食品中所含的不利于健康的成分，在蔬菜汁中的含量相当少，甚至不含 这些成分，例如可以被肠道中的细胞还原为有毒物质的亚硝酸盐，或者目前对其营养 生理作用尚有争议的硬脂酸甘油酯等都不存在于蔬菜汁中；三是蔬菜汁中含有的一些 化学成分是其它食品比较缺乏的或是非常缺乏的，如维生素c 。因此将蔬菜制成蔬菜 汁饮料不但能够解渴，补充人体所需要的水分，而且具有很高的营养价值和保健功能。 1 2 1 我国饮料产业的发展现状 我国是果蔬生产大国，蔬菜年产量约1 0 0 0 多亿公斤，占世界蔬菜产量的1 4 ；果 品年产量约为1 5 0 亿公斤，占世界的5 6 ，为发展果蔬汁饮料提供了丰富的资源【2 引。果 蔬生产一般有旺季和淡季之分，由于果蔬产品含水率很高( 一般为6 5 9 5 ) ，收获后 若不及时处理，在微生物作用下极易腐烂变质。发达国家比较重视产后加工技术，产品 损耗率一般控制在5 2 0 之间；我国由于产地交通不便及加工技术的限制，产后损失 相当严重，通常超过3 0 。在淡季，尤其是北方的冬春季，果蔬产品市场供应困难，需要 解决“旺贮淡供”的要求，这就为我国果蔬汁深加工的进一步发展提供了可能1 2 。大 力发展果蔬深加工，开发高附加值的农产品不仅符合我国提出解决“三农”问题的号 召，而且也迎合了人们对天然、营养、健康的新型食品的需求。 在改革开放尤其是1 9 9 0 年以来，我国果蔬汁饮料业有了长足的发展，但由于起步 较晚，我国果蔬汁产量仍然较少。目前，世界果汁和果汁饮料的人均消费量达7 公斤， 江南大学硕士学位论文 而我国居民对新型饮料的消费量还很低，人均消费量还不足l 公斤，是西欧发达国家的 1 4 0 。这表明，以果蔬汁饮料为代表的新型饮料具有较大发展空间【2 5 】。2 0 0 1 年全国果 蔬饮料产量为1 4 6 万吨，比上年增长了4 9 8 7 ，全年的增长势头稳健、逐月上升【2 “，是 饮料行业增幅最大的产品。中国发展果蔬饮料的优势在于：有丰富的原料资源；有国 际水平的生产装备；有正在扩大的消费市场；有果蔬农工的积极性和人们对天然饮料 日益强化的认识；同时，随着中国进入w t o 后，农业问题的突出，国家对果蔬产业化 越来越予以重视【2 ”。因此可以预计，中国的果蔬饮料的大发展势在必行。 1 2 2 蔬菜汁加工过程中存在的问题 在果蔬饮料增长的同时，许多加工贮存中出现的普遍性问题暴露出来，如：出 汁率低：使得原料利用率降低，造成生产成本高，加工废弃物量大；色泽稳定性差： 在果蔬汁加工贮藏过程中由于热处理和氧的存在等原因，其所含天然色素会发生异构 化或降解，或者由于美拉德反应的原因，造成产品色泽变化，影响产品的外观；混 浊稳定性差：产品在加工、贮存、销售的过程中会有分层、沉淀的现象，有的严重影 响产品的外观，甚至影响消费者的购买欲望；风味发生显著变化：果蔬汁加工过程 中由于热处理等工艺，使得成品失去原有的风味，如有煮熟昧等，影响消费市场； 营养素损失：果蔬汁加工、贮存过程中许多营养物质流失或是性质发生了变化，降低 了原料的营养价值。这些在一定程度上降低了食品的营养价值以及经济价值，因此对 果蔬饮料的深入研究有利于促进我国农产品加工的进一步发展，促进国民经济的进一 步发展。 1 3 蔬菜汁的酶法加工及其稳定性 1 3 1 蔬菜汁的酶法加工技术 百合淀粉含量高，不易直接榨汁，出汁率很低，并且成品极不稳定，这就决定了 百合饮料的研制有必要引入酶制剂。酶是一类生物催化剂，能显著改善蔬菜的加工性 能。自从果胶酶被首次用于澄清果汁以来1 2 ，酶技术便与果蔬加工紧密地联系在一起。 商业用液化酶主要包括降解细胞壁的酶类和水解淀粉的酶类。降解细胞壁的酶类 有果胶酶、半纤维素酶和纤维素酶，这些酶类都是复合酶。果胶酶可作用于果胶分子 的不同部位，使果胶质降解成低分子糖类，减少细胞问粘连，降低果蔬浆的粘度而利 于果蔬的压榨出汁【2 9 1 。半纤维素酶可降解半纤维素，破坏细胞壁中无定形结构与纤维 素的连接，降低细胞壁强度，提高其通透性，有助于细胞内容物的释放【3 。纤维素酶 可水解细胞壁中刚性物质纤维素，从而彻底破坏植物细胞壁，使细胞内物质完全 释放。o 一淀粉酶在果蔬汁生产中主要作用于富含淀粉的一些果蔬类产品。通过随机 作用于果蔬浆中糊化淀粉的a 一1 ，4 糖苷键，迅速将大分子的淀粉降解为小分子的葡 萄糖或者糊精，降低物料的粘性，提高溶解性，进而可提高果蔬汁浸出率。 第一章绪论 蛋白质属于不稳定的大分子物质，在剧烈灭菌或者贮存过程中很容易自身或与其 它物质结合而沉淀下来，因此加入一定量的蛋白酶可以减少蛋白质引起的沉淀。 1 3 2 蔬菜汁的混浊稳定性 蔬菜汁在贮存过程中很容易产生沉淀现象。引起沉淀的原因是多方面的。一般有 生物原因、化学原因和物理原因。生物原因是指饮料在贮存中，由于微生物存在而引 起的沉淀与败坏。这种沉淀9 0 以上是由酵母菌引起的，其它是霉菌。只要严格控制 生产和灭菌条件，使微生物指标达到合格，这些因素是可以忽略的。 化学原因主要是指饮料中分子间相互作用，产生聚集、絮凝和沉淀。由于蔬菜原 料中的果胶、蛋白质、淀粉等大分子物质在加工过程中没有完全降解，残留在蔬菜汁 成品中，形成混浊的胶体体系，这些物质在加热或者贮存的过程中很容易沉淀下来。 淀粉是某些蔬菜重要组成部分，如果制汁时淀粉水解不完全，剩余的淀粉在蔬菜 汁贮存过程中易形成沉淀。在果蔬汁加工中常使用的热烫处理，能使淀粉糊化，z o b e l 等人研究发现，贮存过程中已糊化的淀粉会发生老化【3 ”，为了减少淀粉产生的沉淀， 在果汁加工中常使用淀粉酶，淀粉酶不完全水解产生的糊精也会回生而产生沉淀。 果胶是维持果汁混浊稳定和颗粒悬浮的主要物质，它是一种高分子聚合物，果胶 分子之间可通过氢键形成结合区，从而聚集形成网络结构来包裹微小的果蔬组织碎屑 与带正电荷的蛋白质或蛋白质单宁复合物形成负电荷的胶体微粒，由于受温度、颗 粒大小和表面电荷的影响，随着时间的推移，胶体微粒渐渐结合在一起而变大，从而 聚沉下来。另外，果胶经酶降解后生成的长链果胶酸与二价阳离子( c a 2 + 等) 形成不 溶性的果胶酸盐。这些化学变化都会引起沉淀的产生。 酚类化合物是产生沉淀的又一重要物质。在完整的植物细胞中，多酚氧化酶与酚 类化合物被隔离在不同的空间。当榨汁或酶法液化后，植物细胞破碎，致使多酚氧化 酶与酚类化合物接触而催化其氧化聚合，在果汁贮存过程中由于酶促与非酶促氧化使 聚合物进一步聚合，从而导致酚类聚合物颗粒变大而沉淀口”。此外酚类化合物还可能 与蛋白质、果胶等物质聚合形成混合物而导致沉淀发生【3 3 1 。 蛋白质在果汁加工过程可能因为热处理而发生变性，从而使溶解性变小并产生混 浊沉淀。b e v e r i d g e 【3 4 】研究果汁混浊物成分时发现，混浊物中蛋白质占1 1 4 2 9 o ， 蛋白质与酚类化合物形成的复合物是果汁形成混浊的原因之一。s i e b e r t 等认为，果 汁发生混浊的主要原因是酚类化合物与富含脯氨酸和羟脯氨酸的蛋白质相互结合的 结果。较高温度使蛋白质暴露出更多的结合位点，从而形成更多的蛋白质一多酚聚合 物【3 5 】。 1 3 3 蔬菜汁的色泽稳定性 食品加工中蔬菜汁的色泽是主要的质量指标之一。果蔬汁产品在加工与贮藏过程 中( 尤其是非冷藏过程中) 颜色会逐渐变深、变暗，并伴随不良风味物质产生，这一 5 垩堕查兰堡主兰堡丝苎 变化通常称为褐变【3 “。蔬菜汁的褐变主要有两类：酶促褐变及非酶褐变。 酶促褐交主要是由多酚氧化酶引起的。多酚氧化酶催化酚类物质形成醌，然后醌 聚合成深褐色的物质或者是醌与游离氨基酸、蛋白质形成深色聚合物f 3 ”。生产过程中 通过热烫或者添加抗氧化剂等方式使多酚氧化酶灭活而达到控制酶促褐变的目的。 产生非酶褐变的原因复杂，反应物种类及反应类型非常多，褐变产物也十分复杂。 非酶褐变通常可以分为下歹0 四种类型口8 】：焦糖化反应；美拉德反应：维生 素c 的降解反应；酚类化合物的氧化缩合反应。这四种非酶褐变反应在果汁加工及 贮存过程中都有可能发生，至于哪一种是引起果汁褐变的主因，由于各种果蔬汁化学 组成、果汁p h 值不同则有所不同。有些果蔬汁的褐变以酚类化合物氧化缩合为主 3 9 1 ， 有些果蔬汁品种中含有高浓度的酸以及丰富的维生素c ，维生素c 的降解反应则是其褐 变的主要途径1 4 。有些果蔬汁中还原糖以及蛋白质含量比较高，在热加工以及贮存的 过程中美拉德反应就起主要作用。影响非酶褐变的因素很多，有温度、p h 值、时间、 体系内化合物组成、水分活度等。通常情况下，果汁贮存过程中非酶褐变的速率与温 度、时间、果汁浓度正相关。 1 4 高压脉冲灭菌技术 果蔬汁加工都要经过灭菌使微生物指标合格，灭菌方式有很多种，其中最常用的 为加热灭菌。它使通过加热，使食品中腐败菌细胞内的蛋白质凝固变性，导致细菌失 活，如超高温瞬时灭菌。巴氏灭菌等，但是加热处理不同程度地使食品的物理化学性 质发生变化，对食品的营养价值、风味、滋味以及生理活性成分的生理活性会产生一 些不利的影响，特别是对于热敏性或有特殊要求的食品常不能达到预定的效果。因此 非热处理就逐渐得到人们的关注，这类方法包括添加防腐剂抑制微生物、过滤去除微 生物、辐射处理杀灭微生物，以及一些新出现的方法，主要有高压脉冲电场、超高压 灭菌、脉冲强光灭菌、微波灭菌、放射线灭菌、臭氧灭菌等，其中脉冲电场以其良好 的应用特性而被广泛研究。 高压脉冲电场在液态食品工业中的应用主要集中在灭菌、提高果汁出汁率和钝化 酶活几方面“j 。关于脉冲电场的灭菌机理存在多种假说，主要有细胞电穿孔模型、 电磁机制模型、粘弹极性形成模型、电解产物效应和臭氧效应等。高压脉冲技术用于 食品灭酶灭菌，主要原理是基于细胞结构和液态食品体系间的电学特性差异。当把液 态食品作为电介质置于电场中时，食品中微生物的细胞膜在强电场作用下被电击穿， 产生不可修复的穿孔或破裂，使细胞组织受损，导致微生物失活。电磁场产生电离作 用，阻断了细胞膜的正常生物化学反应和新陈代谢，使细菌体内物质发生变化【4 “。 1 5 立题的目的和意义 百合是营养价值与经济价值极高的蔬菜，在我国许多省市皆有种植，但是对百合 6 第一章绪论 产品的加工主要停留在初加工上，开发的产品品质欠佳，造成近年来几个主要百合产 区的栽培面积大幅度下降。例如，宜兴百合又称“太湖人参”，曾经香遍半个中华， 新中国成立时宜兴百合种植面积为7 1 8 0 亩，1 9 8 9 年面积达8 0 4 l 亩，年总量达6 0 3 6 3 万公斤【4 ”。但是1 9 9 9 年后由于宜兴百合生产经营缺乏有效的市场运作，以及科技投入 不足两大“致命伤”，宜兴市目前种植面积大幅度下降。2 0 0 2 年全国百合种植面积减 少5 0 左右，2 0 0 3 年，仅湖南龙山产区与2 0 0 2 年相比减种3 0 左右，全国其它产区仅 有少量种植j 。虽然有个别企业在生产百合汁，但是由于百合汁色泽、稳定性易发生 变化，因而在市场上各种蔬菜和果品加工的饮料铺天盖地之时，却难寻百合汁的踪影。 因此开发色泽以及混浊稳定性俱佳的百合混汁，不仅符合当今食品营养、保健、方便 的发展趋势，而且可以进一步推动百合种植，增加农民的经济收入，活跃国内外市场。 百合富含淀粉、蛋白质，如果直接加工生产百合汁，则出汁率低且过于粘稠，故 不宜直接用于百合汁的生产。利用淀粉酶、蛋白酶的作用，在温和的条件下降解百合 浆料中的淀粉与蛋白质，破坏百合的细胞结构，可提高百合汁得率，促进百合汁的色 泽以及混浊稳定性。在产地推广百合汁饮料生产，可大大减少鲜百合在贮存和运输过 程中不必要的损失，具有良好的经济效益与社会效益。 1 6 本论文研究的主要内容 本课题以资源丰富、营养价值极高的宜兴卷丹百合为原料，研究酶法液化生产百 合混汁的工艺条件，提高百合混汁的色泽和混浊稳定性，并对百合混汁在贮存过程中 的混浊稳定性、色泽稳定性进行深入研究。百合混汁属于中性饮料，本论文拟采用高 压脉冲灭菌技术处理百合混汁。本论文研究的主要内容有以下几个方面： 1 、研究引起百合酶促褐变的多酚氧化酶的部分性质。 2 、探讨复合酶液化制各百合混汁的方法。 3 、研究百合混汁贮存期间的色泽稳定性并探讨其褐变机理。 4 、研究百合混汁贮存期间的混浊稳定性并探讨产生沉淀的主要原因。 5 、采用高压脉冲技术对百合混汁进行灭菌，研究高压脉冲电场对百合混汁的灭 菌效果和对百合混汁理化指标的影响。 江南大学硕士学位论文 2 。1 前言 第二章百合中多酚氧化酶的部分性质 多酚氧化酶( p p o ) 广泛的存在于蔬菜、水果中，是一种含铜的酶，在0 2 的参与 下可以催化一元酚羟基化，生成相应的邻一二羟基化合物，也可以催化邻一二酚氧化， 生成邻一醌，醌再进一步聚合或与蛋白质等作用导致褐色素的生成。 制作百合混汁时如果没有经过任何处理直接打浆，所得的浆料为褐色，完全失去 了百合应有的色泽。因此需要对百合中p p o 的性质进行一定的了解以有助于百合混 汁的加工。目前人们已经研究了许多植物中p p o 的性质，如梨【4 7 、蓝莓、李子【4 9 1 、 葡萄 5 0 】、枸杞【5 1 】、香蕉吲、卷心菜53 1 、苹果【5 4 】等，但有关百合中p p o 性质的报道很 少，本实验主要对百合中的p p o 的部分性质进行了研究，讨论了一些常见抑制剂对 百合中p p o 的影响，除此之外还研究了百合热烫灭酶的工艺。 2 2 材料与设备 2 2 1 实验材料 百合：购于无锡青山市场，贮存于2 0 冰柜中 2 2 2 实验仪器与设备 d s 1 型高速组织捣碎机 7 2 2 型分光光度计 g l 一2 0 b 冷冻离心机 2 。3 实验方法 2 3 1 粗酶的提取 上海标本模型厂 上海精密科学仪器有限公司 上海安亭科学仪器厂 将5 0 9 一2 0 的百合和4 0 0 m l 一2 0 的丙酮打浆l m i n ，迅速抽滤，用冷风机吹滤饼 至无丙酮味，然后将滤饼溶于1 5 0 m l p h 6 5 的o 1 m o l l 的磷酸缓冲液，冰浴搅拌 3 0 m i n ，匀浆液在4 左右，1 0 0 0 0 xg 离心3 0 m i n ，酶保留在上清液中。 2 3 2 酶活力的测定 p p o 活力的测定：利用7 2 2 型分光光度计，以儿茶酚为底物测定p p 0 的活力。 在比色杯中分别加入o 2m o l l 醋酸缓冲液( p h 4 o ) 0 9 m l 和2 0 m m o l l 儿茶酚( 溶 8 第二章百合中多酚氧化酶的部分性质 于p h 4 0 的醋酸缓冲液中) 2 o m l ，然后加入o 1 m l 粗酶液并鼓泡混匀，立即在4 1 0 m 测定吸光值的变化，加酶的同时开始计时，每十秒读一次数据。空白含o 2m o l l 醋酸 缓冲液( p h 4 o ) 1 o m l 和儿茶酚2 o m l 。以消光值为纵坐标，反应时间为横坐标作 出消光一时间曲线，从曲线最初的直线部分的斜率计算酶的活力，以每分钟增加吸光 值o 0 0 1 的酶量为一个酶活力单位( u ) 。每个酶样测量三次，取平均值。 过氧化物酶( p o d ) 最适p h 的测定：在比色皿中加入2 6 m l 0 1m 0 1 l 不同p h 的醋酸或磷酸盐缓冲液，o 1 m l1 邻苯二胺乙醇溶液，o 2 m lo 3 过氧化氢溶液， 然后加入0 1 m l 酶液，搅拌均匀。在4 3 0 m 波长下，用分光光度计测定反应混合物 的消光值随时间的增加。空白含有2 7 m l 磷酸缓冲液，o 1 m l 邻苯二胺一乙醇溶液， o 2 m l 过氧化氢溶液。以消光值为纵坐标，反应时间为横坐标作出消光一时间曲线， 从曲线最初的直线部分的斜率计算酶的活力。以每分钟增加吸光值1 的酶量为一个酶 活力单位( u ) 。 2 3 3p h 对p p o 的活力和稳定性的影响 本实验共用两种缓冲液：o 2m o l 几醋酸缓冲液( p h 3 6 5 6 ) 、0 2m o l l 磷酸缓 冲液( p h 6 o 8 o ) 。将儿茶酚等底物溶于不同缓冲液中配成不同p h 的底物溶液( 儿 茶素为1 0 m m 0 1 l 、l 一酪氨酸为5m m o l l 、儿茶酚、d l 一3 ，4 一二羟基苯丙氨酸( d l d o p a ) 、 没食子酸的浓度为2 0m o l 几) ，按2 _ 3 2 中酶活力的测定方法测定p p o 的最适口h 。 为测定p h 对p p 0 稳定性的影响，先将o 1 m l 的酶液置于1 o m l 的不同p h 的缓冲液 中，2 h 、1 0 h 后以p h 4 o 的底物溶液测定残存酶的活力。 2 3 4 温度对p p o 的活力和稳定性的影响 为测定p p 0 的最适温度，先将缓冲液和底物分别在不同的温度( 1 0 9 0 ) 下 保温五分钟，然后加入酶液测量。为测定p p 0 的热稳定性，先将0 2 m l 酶液置于毛 细玻璃试管( 内径2 o i n m ，壁厚o 5 m m ，管长1 0 o c m ) 中，在不同的温度下保温不 同时间，迅速在冰浴冷却，静置，取上清液测量残存酶的活力。 测量不同温度下酶催化反应的最大速度v 。a x ，以l g ( v 。) 为纵坐标，1 厂r 为横 坐标作图，根据斜率由a 盯h e n i u s 方程计算出活化能( e a ) 【5 5 】。百合p p o 热变性的各 热力学参数的测定按g a i a i l i 和a p e n t e n 的报道【5 6 j 。方法如下： k = ( k b t h ) e x p ( 一g ，r t ) ，其中k b = 1 3 8 0 6 1 0 。2 3 ( j ，酗为b o l 协l a l l 常数，h = 6 6 2 6 1 1 0 。3 4 ( js ) 为p 1 a j l c k 常数，r 为通用气体常数8 3 1 4 5 j m o l 瓜。 h = e a r ts = ( h 一g ) ，r 2 3 5 底物特异性 以儿茶酚、没食子酸、儿茶素、l 一酪氨酸为底物，在各自的最适波长和最适p h 坚亘奎兰塑主兰些堡壅 下测定不同浓度底物下的酶活力。以1 酶活力为纵坐标与l 底物为横坐标作图，根 据l i n e w e a v e r _ b u r k 的方法得出k m 、v 。a x 。 2 3 6 各种抑制剂对酶活力的影响 在o 1 m l 酶液加入之前，反应体系包括2 0 m l 儿茶酚溶液( 溶于p h 4 0 的醋酸缓 冲液中) 、o 4 m l p h 4 o 的o _ 2m 0 1 l 的醋酸缓冲液、0 5 m l 不同浓度的抑制剂。酶加 入的同时开始记时测量。 2 4 结果与讨论 2 4 1p h 对p p o 活力和稳定性的影响 测定不同p h 对百合p p 0 活力的影响，结果如图2 1 所示。百合中的p p o 有两个最 适p h ，分别为4 o 、7 0 ，在p h 4 o 和5 o 之间酶活迅速下降，在p h 5 o 和7 o 之间酶活缓 慢上升。在p h 7 o 的酶活略小于在p h 4 o 的酶活。 1 2 0 1 0 0 ； 8 0 意6 0 巢 4 0 2 0 o 3456789 d h 图2 1 以儿茶酚为底物，d h 对百合p p o 活力的影响 在大多数情况下，p p o 的最适p h 在4 7 之间，且具有一个最适p h ，如枸杞为6 5 【5 l 】、 土豆为5 0 【5 7 j 、桂圆为7 o 【5 8 】，在一些植物中具有第二个最适p h ，s h a l l l l o n 和p r a t t 报 道苹果中含有两个最适p h 分别为5 2 和7 3 ，且在p h 5 2 的活力大于在p h 7 3 的活力 5 4 】， 蓝莓也有两个最适p h l 4 。材料、提取方法、底物都会对p p o 的最适p h 产生影响。本实 验还对p p o 对于儿茶素、没食子酸、d l d o p a 的最适p h 进行测量，结果表明百合中p p o 对被测底物都有两个最适p h ，除儿茶素的两个最适p h 分别为4 6 和7 o ，且在p h 7 0 的 活力大于在p h 4 6 的活力外，其余几个底物的最适p h 都是4 o 和7 o ，在p h 4 o 的活力大 于在p h 7 o 的活力。产生两个最适p h 的原因可能是存在多种同功酶，具体原因有待于 进一步纯化鉴定。 第二章百合中多酚氧化酶的部分性质 1 2 0 1 0 0 8 0 囊6 0 靛 翼4 0 2 0 0 49 图2 2 以儿茶酚为底物，百合p p 0 的p h 稳定性 图2 2 表示p p 0 在p h 5 o 6 5 的缓冲液中比较稳定，当p h 小于4 6 时酶活随时间迅 速下降，当p h 大于7 o 时酶活随时间缓慢下降。在p h 4 6 到p h 7 0 的缓冲液里，经过两 个小时后酶活没有变化，经过十个小时仍能保持9 0 以上的初始活力。在p h 3 6 的缓冲 液中p p o 的溶解性比较低，形成许多白色的沉淀，由此估计百合p p o 的等电点在p h 3 6 附 近。d e m e tk a v r a y a n 和t u l i na y d e m i r 报道薄荷中p p 0 在p h 6 o 到7 o 之间在3 0 保持 3 0 m i n 酶活力可以保留9 5 以上【5 9 】。r i v a s 和w h i t a k e r 报道梨中的p p 0 在p h 3 5 以下不 稳定，b a r b a r o sd i n c e m 等报道枸杞中的p p o 在p h 4 o 以下、9 o 以上不稳定。这些 结果表明p p o 在酸性条件下极不稳定，在中性附近比较稳定。因此对果蔬酸处理一定 的时间可以抑制褐变，若要保存酶液则需要在中性缓冲液中。 2 4 2 温度对p p o 的活力和稳定性的影响 温度会对百合p p 0 的活力产生影响，测定不同温度对百合p p o 活力的影响，结果如 图2 3 所示。 1 2 0 一1 0 0 邑8 0 奏6 0 鏊4 0 + 2 0 o o2 04 06 08 01 0 0 温度( ) 图2 3以儿茶酚为底物，温度对百合p p o 活力的影响 1 1 兰