胡萝卜橙复合汁饮料加工工艺及色泽稳定性研究.pdf

四川农业大学 硕士学位论文 胡萝卜橙复合汁饮料加工工艺及色泽稳定性研究 姓名 叶波 申请学位级别 硕士 专业 农产品加工及贮藏工程 指导教师 蒲彪 20060601 四川农业大学硕士论文2 0 0 6 摘要 胡萝卜具有很高的营养价值 但其加工制汁具有诸多问题 本试验采用橙汁与胡 萝卜汁复合来改善胡萝卜汁的滋味 同时通过对加工工艺参数的优化 最大限度的保 留了复合汁的营养价值和降低了色泽变化 本文还对复合汁饮料的色泽变化及离心沉 淀组分进行了研究 主要研究结果如下 i 通过四因素三水平的正交试验 考查了果蔬汁比例 蜂蜜 白砂糖 柠檬酸对 饮料感官的影响 确定了复合汁的基本配方为 胡萝卜汁 橙汁为3 l 蜂蜜1 0 9 6 自砂糖8 o 柠檬酸o 2 0 通过调味试验确定食盐添加量为o 0 5 2 由七种乳化稳定剂的单因素试验 筛选出黄原胶 瓜儿豆胶 海藻酸钠三种亲 水胶体进行复配 通过正交试验确定三者最佳复配比例为3 1 i 比较了不同稳定剂 添加量对复合汁浊度 相对粘度 色差的影响 确定复合稳定剂添加量为0 1 2 3 通过l 3 正交试验 确定胡萝卜橙复合汁饮料最佳的均质条件为 均质温 度3 0 压力1 5 m p a 均质一次 4 考查了几种杀菌条件的杀菌效果 确定杀菌条件为7 0 2 0 r a i n 两次杀菌 间 隔2 h 5 在五个月的贮藏中 通过对胡萝卜橙复合汁饮料中还原糖 游离氨基酸 可溶 性蛋白质 总酚 单宁 类黄酮 v c 的变化与褐变指数的相关性分析 得出还原糖 的变化是引起非酶褐变的主要因素 其次为总酚 v c 可溶性蛋白质 游离氨基酸的 影响较小 其中 单宁的变化是总酚中各因素变化的主要因素 6 考查了玻璃瓶和p e t 瓶两种包装材料在五个月贮藏过程中对色泽稳定性的影 响 得知在阴暗处保藏时 两种材料对色泽稳定性的影响无显著差异 7 通过测定原料混合汁离心沉淀组分 得出离心沉淀中果胶含量最高 为4 3 9 其次为粗纤维 总酚 灰分 蛋白质 淀粉 8 对原料混合汁及贮藏5 个月的成品饮料离心沉淀进行电镜扫描分析 得知原料 混合汁中含有大量棒状颗粒而成品中无棒状颗粒出现 但贮藏后的成品饮料中出现了 絮凝的胶状颗粒 关键词 胡萝卜橙汁加工工艺色泽稳定性 四川农业大学硕士论文2 0 0 6 s t u d yo nt h ep r o c e s s i n ga n dc o l o rs t a b i l i t yi ns t o r a g eo f t h ec o m b i n e dj u i c ew i t hc a r r o ta n do r a n g e y eb o a g r i c u l t u r a lp r o d u c t p r o c e s s i n ga n dp r e s e r v a t i o n d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f p ub i a o a b s t r a c t w h i l eb e i n gr i c hi nn u t r i t i o n c a r r o t j u i c eh a sg r e a td e a lo f p r o b l e m si np r o c e s s i n g i n t h i sp a p e r t h eb e s tw a yw a sf o u n do u tt oi m p r o v et h ec o l o ra n df l a v o ro ft h ep r o d u c tb y c o m p o u n d i n gc o n d e n s e do r a n g ea n dc a r r o t j u i c e t of a r t h e s tp r e s e r v ei t sn u t r i t i o na n dc o l o r b yo p t i m i z i n gt h et e c h n i c a lp a r a m e t e ri np r o c e s s i n g f u r t h e rm o r e t h em e c h a n i s mo f n o n e n z y m eb r o w n i n gi nt h ec a r r o t o r a n g ec o m p o u n dj u i c ep r e s e r v a t i o na n dt h ea n a l y s i s f o rt h ec o m p o s i t i o no f c e n t r i f u g a ld e p o s i t i o nw e r es t u d i e di nt h i st h e s i s t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t sa r ea sf o l l o w s 1 t h r o u g hb 3 4 o r t h o g o n a le x p e r i m e n t i tw a si n d i c a t e dt h a tt h eb e s tp r o p o r t i o no f t h ec o m p o n e n t si nt h ec o m p o u n dj u i c ew a sc a r r o t o r a n g e3 1 h o n e y1 o s u g a r8 0 c i t r i ca c i d0 2 0 s a l t0 0 5 2 t h r o u g ht h es i n g l e f a c t o re x p e r i n a e n t so ns e v e ne m u l s i f i c a t i o ns t a b i l i z e r s t h r e e h y d r o p h i l ec o l l o i d s x a n t h a n g u a rg u ma n da l g i n i ca c i d l w e r es c r e e n e d o u tt o c o m p o u n di nt h ec o m p o u n dj u l c e t h em o s te f f i c i e n tp r o p o r t i o no fw h i c hw a sf o u n do u t t h r o u g hb 3 4 o r t h o g o n a le x p e r i m e n tw a s3 1 1 t h et o t a la m o u n to ft h ec o m p o u n d s t a b i l i z e ri n t h ec o m p o u n dj u i c ew a se n s u r e dt ob eo 1 2 a f t e rd e t e r m i n i n ga n da n a l y z i n g t h et u r b i d i t y r e l a t i v ev i s c o s i t ya n dc h r o m a n t i ca b e r r a t i o no f t h ec o m p o u n d j u i c e 3 t h r o u g hb 3 o r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h eo p t i m a lh o m o g e nc o n d i t i o nw 鹅 a s s u r e d a s t e m p e r a t u r e3 0 2 p r e s s u r e1 5 m p a o n e t i m e 4 h a v i n gs t u d i e do l lt h ee f f e c t su n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n so ft h es t e r i l i z i n go ft h e c o m p o u n ds t a b i l i z e r t h em o s te f f i c i e n tw a yo fs t e r i l i z i n gw a sf o u n do u tt ob e7 0 c 2 0 m i n t w ot i m e sw i t hai n t e r v a lo f t w oh o u r s 5 d u r i n gf i v em o n t h s p r e s e r v a t i o no ft h ec a r r o t o r a n g ec o m p o u n db e v e r a g e a n a l y z e dt h eb r o w n i n gi n d e xa n dt h ec h a n g e so f r e d u c i n gs u g a r f r e ea m i n o a c i d d i s s o l u b l e 赶 四川农业大学硕士论文2 0 0 6 p r o t e i n t o t a lp h e n o l t a n n i n f l a v a n o i d v ci ni t i tw a sd i s c o v e r e di nt h i st h e s i st h a tt h e p r i n c i p a lf a c t o rt on o n e n z y m eb r o w i n gw a st h ec h a n g eo fr e d u c i n gs u g a r w h i t et h et o t a l p h e n o l v c d i s s o l u b l ep r o t e i na n d f l e ea m i n o a c i dw e r eo fl e s se f f i c i e n c y a n dt h ec h a n g e o f t a n i nw a st h en m i nf a c t o rt h a tc a t m u dt h ev a r i e t i e so f t h ef a c t o r so f t o t a lp h e n 0 1 6 r e s p e c t i v e l yp a c k e di ng l a s sb o t t l e sa n dp e tb o t t l e s s t u d i e do nt h ei n f l u e n c e s i n f l i c t e db yt h e s et w om a t e r i a l s t h ec a r r o t o r a n g ec o m p o u n d j u i c ew s s n tt u r n e do u tt ob e o b v i o u s l yd i f f e r e n ti nc h a n g i n gi t sc o l o u ra n d l u s t e r 7 t h r o u g ht h ed e t e r m i n i n go ft h ec o m p o n e n t si nc e n t r i f u g a t i o n so fr a wm a t e r i a l m i x e dj u i c e i tw a sc o n c l u d e dt h a tt h ep e c t i nc o n t e n tw a st h eh i g h e s t w h i c hw a s4 3 9 f o l l o w e db c r u d ef i b e r t o t a lp h e n o l a s hc o n t e n t p r o t e i n s t a r c h 8 a f t e rr e s p e c t i v e l ys c a n n i n gt h ec e n t r i f u g a t i o n sc o n t a i n e di nr a wm a t e r i a lm i x e d j u i c ea n dt h e5 m o n t h s t o r a g ec a r r o t o r a n g ec o m p 0 1 m dj n i c eb ye l e c 舡o nm i c r o s c o p e i t w a sf o u n do u tt h a tt h e r ew e r ef l o c c u l e n tc o l l o i d l i k e p a r t i c l e s i nt h e c a r r o t o r a n g e c o m p o u n d j u i c e r a t h e rt h a ns t i c k l i k ep a r t i c l e s k e yw o r d s c a r r o b o r a n g ej u i c e p r o d u c i n gp a r a m e t e r c o l o r s t a b i l i t y 论文独创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得的 成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 学位论文中不包含其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得四川农业大学或其它教育机 构的学位或证书所使用过的材料 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了谢意 研究生签名 叶 吱 0 印6 年易 e l2 1 t 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 可以 采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位论文 同意四川农业大学可以用不 同方式在不同媒体上发表 传播学位论文的全部或部分内容 研究生签名 叶波 导师签名 镌彪 0 一 年 月2 分日 厶 年 月堙e 1 第一章文献综述 1 原料概况 第一章文献综述 1 1 原料的资源概况 1 1 1 胡萝i 的资源概况 胡萝卜 d a u c u sc a r u t a 厶v a t os a t i v a 此 为伞形花科 属二年生蔬菜作物 以 肥大的肉报供食用 原产于中西亚一带 主要分布在欧洲与亚洲 以俄罗斯和中国栽 培面积最大 我国栽培历史悠久 分布南北各地 尤其以宁夏 陕西 四川 山西 江苏等省 区 栽培更多 已成为世界上胡萝h 第一生产大国 在美国 日本以及欧 洲许多国家 胡萝卜是主要蔬菜品种之一 我国胡萝卜种植面积发展迅速 主要作为胡萝卜汁的加工用 用于制汁的胡萝h 一般选择脆嫩 味甜 含纤维素少 色彩艳丽的 剔除病虫害和腐烂者 目前主要采 用的品种有 黑田五寸 红芯五号 六号 及 加工一号 等 1 1 2 甜橙的资源概况 我国是柑桔的重要原产地之一 种植柑桔的历史长达4 0 0 0 多年 2 0 0 4 年 世界柑 桔产量已达n i 0 8 5 亿t 我国柑桔产量己接近1 5 0 0 万t 仅次于巴西 居世界第2 位 种植面积达1 5 3 万h m 2 居世界第1 位删 世界柑桔年产量有近4 眺用于加工 其中橙汁占柑桔加工产品的9 5 以上 巴西和 美国是主要的橙汁生产国 随着国内市场对甜橙 特别是橙汁需求量的快速增长 近 几年 我国仅长江中上游地区和赣南等地就新种植了l o 多万h i 计用甜橙 包括早熟 品种哈姆林甜橙 中熟品种锦橙 凤梨甜橙 特罗维塔甜橙等和晚熟品种伏令夏橙 无核夏橙等鲫 1 2 原料的营养成分和保健作用 1 2 1 胡萝i 的营养成分和保健作用 e h e b 衙m m n e r s d e g r e e i 第一章文献综述 1 2 1 1 胡萝h 的营养成分 胡萝卜的营养价值很高 每1 0 0 9 食部中含水分8 7 2 9 蛋白质l g 脂肪0 2 9 碳水化合物6 7 9 粗纤维1 1 9 灰分0 8 9 钾1 9 0 m g 钠7 1 4 m g 钙3 2 m g 镁1 4 m g 磷2 7 m g 铁l m g 锰0 2 4 m g 铜0 0 8 m g 锌0 2 3 m g 硒0 6 3 m g 胡萝卜素4 1 3 r a g 核黄素0 0 3 m g 硫胺素0 0 4 m g 尼克酸0 6 m g 抗坏血酸1 3 m g 另含氟 钻等微量 元素m 1 2 1 2 胡萝卜的保健作用 中医学认为 胡萝卜性味甘平 具有 下气补中 利脾膈 润肠胃 安五脏 之 功效 素有 土人参 金笋 之美称 胡萝卜中含有丰富的胡萝卜素 在人体内 通过酶的作用可转化成人体必需的维生素a 并在肠道内被吸收 维生素a 能促进儿 童生长发育 维持视觉和防止夜盲症 现代医学认为维生素a 还可以抑制癌细胞生长 起到防癌抗癌的作用删 胡萝卜中含有大量的抗氧化剂 如类胡萝卜素 多酚类和 维生素c 它们都能起到防止心血管疾病的作用 胡萝卜的食入 能够明显降低人体内 胆固醇的含量和减少甘油三酸酯的含量 并能提高血浆中维生素e 的水平和血浆中铁 的还原能力 更好的保护心血管 因而对治疗高血压 心脏病和肾脏病等均有一定疗 效 町 胡萝卜中舍有多种矿物质 如钙 磷等可促进骨骼生长 铜 铁能够合成血红 素 氟可以增加牙齿的抗腐蚀能力 胡萝卜中还含有一种能降低血糖的成分 有利于 防止糖尿病 玎 1 2 2 甜橙的营养成分和保健作用 1 2 2 1 甜橙的营养成分 甜橙每1 0 0 9 可食部分含水分9 0 9 蛋白质0 6 9 脂肪0 1 9 粗纤维0 6 9 碳水 化合物9 9 灰分0 3 9 胡萝卜素0 1 l m g 抗坏血酸4 9 m g 硫胺素0 0 8 m g 核黄素 0 0 3 r a g 尼克酸0 2 l i i g 钙2 6 m g 铁0 2 m g 磷1 5 r a g 此外还含有镁 钠 氟 硅等 营养物质 4 1 2 2 2 甜橙的保健作用 甜橙富含v c v c 不但可以阻止肠内生成贬硝胺 抑制亚硝胺的致癌作用 而且 对亚硝胺以外的致癌物质也有抵抗作用 m 甜橙富含多种有机酸 可调节人体新陈 代谢 对老年人及心血管疾病患者十分有益 甜橙中的纤维素可帮助通便并降低胆固 醇 棚 甜橙皮作为加工 鲜食的副产物 主要含有类黄酮 类柠檬烯 v c 类胡萝卜 t h a l sf o rm s s t e r sd e g r e e 2 第一章文献综述 素等生理活性成分 具有清除自由基和增强s 0 1 酶活性的功能 2 果蔬汁色泽变化的研究现状 果蔬汁在加工及贮藏过程中 容易发生变色等问题 不仅影响产品的外观 而且 风味和营养成分也发生变化 使产品质量下降 果蔬汁褐变可分为两大类 一类是氧 化酶催化下的多酚类物质的氧化 称为酶促褐变 另一类如美拉德反应 焦糖化作用 等产生的褐变没有酶的参与 称为非酶褐变 2 1 非酶褐变 非酶褐变是果蔬汁在加工和贮藏过程中常发生的化学反应 生成的黑褐色物质影 响果汁的外观 颜色 降低果蔬汁的营养价值 已成为果蔬汁品质恶劣和贮存寿命缩 短的主要原因 2 1 1 非酶褐变的反应机制 非酶褐变的反应机制一般可分为四种类型 美拉德反应 焦糖化反应 抗坏血酸 的氧化分解 多元酚氧化缩合反应 2 1 1 1 美拉德反应 美拉德反应又称羰氨反应 是羰基与氨基化合物上的氨基发生糖 氨基反应 经过一系列重排 脱水 缩合及聚合反应生成黑褐色物质的过程 羰基包括醛 酮 单糖以及因多糖分解或脂质氧化生成的羰基化合物 氨基包括游离氮基酸 肽链 蛋 白质 胺类等 几乎所有的果蔬汁中都含有以上成分 因此都有可能发生美拉德反应 美拉德反应是果蔬汁在加工和贮藏过程中发生褐变的主要原因 美拉德反应过程比较 复杂 一般认为反应需以下几个步骤 首先由还原糖与氨基化合物在中性或微酸性下 起缩合作用 形成不稳定的薛夫碱 随即环化为n 葡萄糖基胺 称为羰氨反应 此 反应是可逆的 由于羰氨缩合过程封闭了游离的氨基 体系的p h 值降低 所以在碱性 条件下有利于羰氮反应 嗍萄糖基胺在酸的催化下经阿玛瑞德分子重排作用生成 单果糖胺 单果糖胺具有还原能力 与葡萄糖作用生成双果糖胺 以上为反应的初始 阶段 然后进入中期阶段 双果糖胺不稳定 又重新形成单果糖胺和3 脱氧葡糖酮 醛 3 一脱氧葡糖酮醛易脱水生成3 4 一 脱氧葡萄糖酮醛 不饱和酮醛 进一步脱水 t h e s i sf o rm 时 d e 2 r 3 第一章文献综述 生成羟甲基糠醛 3 一脱氧葡糖酮醛 这两种物质又与氨基酸反应 最终生成含氮的 复杂化合物 黑色素 这是反应的终了阶段呻1 加工温度和时间对美拉德反应速度影响显著 随着反应温度和反应时间的增加 反应速率加快 苹果汁非酶褐变随加热温度的提高和时问的延长而加重 主要原因 可能是苹果汁中的糖类受热生成呋喃类化合物 呋喃化合物参加美拉德反应的后阶段 形成褐色物质 香蕉浆酶解时采用5 0 短时间内不会对美拉德反应产生显著影 响 但1 0 0 2 0 m i n 的杀菌处理加速了还原糖与自由氨基化合物间的反应 还原糖与 氨基化合物在热处理时发生的反应是香蕉汁色泽变化的原因之一嘲 p h 对美拉德反应影响显著 羰氨反应一般来说在p h 6 7 的条件下最易进行 当p h 低于6 o m t 反应速度迅速降低嘲 香蕉汁加工中香蕉果肉的p h 在5 o 左右 可大大抑制 美拉德反应的速度 降低p h 能有效抑制褐变嘲 此外 美拉德反应还与参加反应的糖类的羰基及氨基酸的氨基种类 原料水分 金属离子等因素有关伽 2 1 1 2 焦糖化反应 焦糖化反应是指糖类经直接加热所产生的脱水及热分解反应 一般而言 焦糖化 反应易发生在高温 碱性及高糖浓度情况下 在酸性条件下 由于加热作用使得糖分 解形成糠醛及羟甲基糠醛 虽然它们不会直接影响果蔬汁的风味 但是它们会与果蔬 汁中氨基化合物继续反应 而参与美拉德反应后阶段的缩合反应形成类黑精色素 糠 醛及羟甲基糠醛含量高低与果蔬汁风味改变有显著的相关性 所以也可将其作为非酶 褐变的指标乜1 羽 2 1 1 3 抗坏血酸的氧化分解 抗坏血酸是果汁中主要营养成分之一 因其兼具酸性及还原性 故极易氧化分解 可与游离氨基酸反应 生成红色素及黄色素嘲 其氧化有两种途径 有氧及无氧分解 有氧反应形成脱氢抗坏血酸 再脱水形成2 3 一二酮古洛糖酸后 脱羧产生酮木稽 最终产生还原酮 还原酮会参与美拉德反应的中间及最终阶段 此时抗坏血酸主要是 受果蔬汁中的溶氧及上部气体的影响 分解反应相当迅速 无氧分解其主要产物为糠 醛 当氧气完全消耗或低至某一浓度时便开始进行无氧分解 果蔬汁在贮存过程中 抗坏血酸含量的降低主要是因为进行无氧分解所致嘲 t h h hf o rm t e r ld e g r e e 第一章文献综述 抗坏血酸褐变程度与p h 值有关 在p h 5 0 时 氧化生成脱氢抗坏血酸速度较慢 并且反应是可逆的 但在p h 2 o 3 5 之间 褐变作用与p h 值成反比 所以柠檬汁 p h 2 1 5 比桔子汁 p h 3 4 容易发生褐变 金属离子也可促进抗坏血酸氧化褐变 以 柑桔汁为例 铜 镁影响较大 铝次之 锌和锡较小 2 1 1 4 多元酚氧化缩合 多元酚属于酚类化合物 化学性质相当活泼 很易氧化成为苯醌 而苯醌是非常 强烈的亲电子基团 极易与亲核基进行不同的反应汹1 在果蔬汁系统中 多元酚可能 与蛋白质结合而使含量下降 或进行多元酚自身氧化缩合反应或与果蔬汁系统中其它 化合物进行共呈色作用 果蔬汁中其它的成分也可能直接或间接地受到多元酚氧化的 影响 删 2 1 2 控制果蔬汁非酶褐变的方法 2 1 2 1 降低温度 非酶褐变受温度的影响较大 温度相差1 0 x 2 褐变速度可相差3 5 倍 如美拉德 反应一般在3 0 c 以上发生较快 而在1 0 c 以下存放则能防止褐变 砌 h o u y i nw a n g x i a o s o n gh u f a n gc h e n 等对胡萝卜汁贮藏中非酶褐变作了研究 结果表明 2 5 和3 7 x 2 的贮藏条件下 较 1 8 和o 贮藏条件下褐变指数 蔗糖 葡萄糖 5 羟甲 基糠醛等都有很大的变化 说明低温贮藏胡萝卜汁能有效控制非酶褐变m 1 2 1 2 2 改变p h 值 在p h 3 0 时 非酶褐变反应速度随p h 升高而加快 抗坏血酸亦在p h 值3 左右时较 为稳定 接近碱性时则不稳定 易褐变 所以降低果蔬汁的p h 值是控制褐变的方法之 一 哪 2 1 2 3 调整水分活度 最大褐变反应的水分活度随原料的种类不同而有差异 水分活度增加 会稀释反 应物浓度 降低化学反应速率 而水分活度下降 也会因溶液粘度的增加而降低反应 速率 t o r i b i o 等研究指出浓缩苹果汁的水分活度在0 5 3 o 5 5 范围内有最大的非酶 褐变反应速率侧 一般情况下 褐变反应的速率与浓度成正比 适当降低成品的浓度 可降低反应速率 如柠檬汁的适宜浓缩比通常为4 1 而桔子汁则可高达6 1 2 1 2 4 除氧 t h e s i sf o rm a s e r v e g r 第一章文献综述 目前生产中主要是将果蔬汁进行脱气 创造一个非氧化环境 从而防止氧化反应 导致非酶褐变 此外 还可以通过添加葡萄糖氧化酶来消耗果蔬汁中的氧 达到防止 产品褐变及风味恶化 删 2 1 2 5 添加褐变抑制剂 1 亚硫酸盐 亚硫酸盐是使用最为广泛且有效的美拉德反应褐变抑制剂 主要有 亚硫酸钠 n a 墨0 亚硫酸氢钠 h s 0 3 焦亚硫酸钠 n a 2 s 0 5 等 亚硫酸盐抑制美拉德反应发 生褐变的原理如下 亚硫酸根与羰基结合形成加成化合物 然后再与氨基化合物缩合 缩合物不能进一步形成n 葡萄糖胺 从而阻遏了反应的进行 亚硫酸盐能产生还原 作用 阻止或减轻某些中间反应 从而避免或减少了色素的合成 另外 亚硫酸盐还 能消耗氧气和降低p h 值 有效的阻止了褐变的发生臼 鲥 徐怀德 高志明对杜仲汁的 褐变控制作了研究 结果显示 在果汁中添加亚硫酸钠能够有效地抑制褐变 且亚硫 酸钠的浓度越高 溶液的透光率越大 2 有机酸 常用的有柠檬酸 抗坏血酸 苯甲酸等 它们的作用是通过降低p h 值以控制非酶 褐变 柠檬酸是使用最多的食用酸 但作为褐变抑制剂来说 通常与抗坏血酸或亚硫 酸混合使用效果更好 抗坏血酸本身也会发生氧化降解 因此在果蔬汁中的使用量不 能太大 3 含硫氨基酸 含巯基氨基酸对非酶褐交具有强烈的抑制作用 以同样摩尔数添加 其效果与亚 硫酸盐近似 含巯基氨基酸对非酶褐变抑制作用归功于其巯基硫原子极化形成的空d 轨道重叠后亲核作用增强 因而在亲核加成反应中一s h 的反应速度比一n h 高2 0 0 3 0 0 倍 使羰基化合物首先与 s h 加合而抑制褐变嘲 2 2 酶促褐变 酶促褐变多发生在果蔬汁的加工过程中 如在胡萝h 的去皮 热烫等加工工艺中 胡萝卜汁的色泽都会发生变化 2 2 1 酶促褐变的反应机制 t b e s b f o r m 协r d e g r e e 6 第一章文献综述 酶促褐变是指多酚类物质在多酚氧化酶 p p o 的催化下进行羟基化作用 生成三 羟基化合物 邻酚具有较强的氧化能力 可将三羟基化合物氧化成羟基醌 羟基醌非 常容易聚合生成黑色素物质 以酪氮酸为例 反应式如下咖 t h q 錾量o 最色囊 瞄氯瞳l i 1 陉基摹再氟陵s 二曩麓嘲喙 2 教菔 果蔬中一般含有多种酚类化合物 然而 只有其中的一部分可以作为多酚氧化酶 的底物 而这些酚类化合物在p p 0 的催化下所发生的反应将导致产品变色 在果蔬中 p p 0 最重要的天然底物包括儿茶酚 3 4 二羟基肉桂酸酯 3 4 一二羟基苯丙氨酸 酪氨酸 绿原酸 研究发现南果梨中绿原酸的氧化是其褐变的主要原因 荔枝果 皮中含有六种酚类化合物 其中只有一种是荔枝果皮多酚氧化酶的作用底物 马铃 薯和蘑菇中对褐变起主要作用的物质为酪氨酸m 1 2 2 2 控制酶促褐变的方法 2 2 2 1 热处理 热处理可有效地抑制多酚氧化酶的活性 随温度升高酶活性下降 这是由于高温 造成蛋白质变性引起的 一般来说 在7 5 9 5 之间热处理5 7 s 可使大部分酶失 活 删 但是有些果实 如香蕉 苹果 梨等 中多酚氧化酶热稳定性较高 加工时酶活 性不易失活 据m a t h e r 等报道 梨 苹果组织中多酚氧化酶在沸水中需4 5 r a i n 才能失活 嘲 香蕉一般在9 0 1 0 0 的热水中处理1 0 r a i n 酶的活性才能完全丧失 加热处理时 加入适量的柠檬酸和抗坏血酸 能够起到增强灭酶效果的作用 2 2 2 2 高压处理 近年来 高压处理在果蔬加工中除了作为灭菌措施外 对果蔬原料还有良好的护 色效果 而且高压处理最大限度地减少了果蔬原料的营养成分损失 保持原有风味 k i m y s 采用高静压配合适当的热处理工序来制得高质量的胡萝卜汁 经试验确定采 用3 9 5 4 4 5 m p a 7 0 下将胡萝卜汁处理8 l l m i n 可以杀死9 5 的汁液中的酶活性 而a 和口胡萝卜素却稳定的存在于胡萝卜汁中 2 z 2 3 降低p h 值 t h e s bf o rm i s t e r sd r 7 第一章文献综述 果蔬中多酚氧化酶的最适p h 值在6 7 之间 随着p h 值的下降 多酚氧化酶的活性 直线下降 如控制p h 值在4 5 以下 则可以降低p p o 的活性 减少偶联褐变过程 柠 檬酸是使用最多的食用酸 有降低p h 值和整合p p 0 的铜辅基的作用 但作为褐变抑制 剂来说 通常与抗坏血酸或亚硫酸以3 1 的比例联用 以提高抑制效果洲 2 2 2 4 除氧 除去或减少体系中氧气含量常用的机械方法是真空脱气法 现代大型果品加工企 业直接从国外引进先进的加工设备 如生产果肉混浊汁 鲜榨汁的企业 都采用瞬时高 温和真空脱气 灭菌并防止褐变 另外 较为可行的脱氧方法还有酶法脱氧 2 2 2 5 添加酶促褐变抑制剂 亚硫酸盐是一种广泛使用的多功能抑制剂 阻止酶促褐变和非酶褐变 控制微生 物生长 作为漂白剂 抗氧化荆或还原剂 并执行其它不同技术功能呻 但是它可能有 致癌作用 目前国际上使用4 己基间苯二酚 4 h r 作为抑制褐变的新型抗氧化剂 4 m r 主要用作抗氧化剂 色素稳定剂和护色剂 它是酪氨酸酶的有效抑制剂 可安全 取代亚硫酸盐 而且抑制力强 安全性高 在5 5 0 m g k g 极低浓度下即可达到预防褐 变的目的删 抗坏血酸也可用于防止酶促褐变 它不但能降低体系p h 值 而且具有还原剂的作 用 可将体系中的醌类及其衍生物还原成酚 并通过自身氧化来减少体系的含氧量m 1 n a t l 可减少酶促褐变的供氧量以减少醌类物质的生成 抑制酶促褐变 但果蔬汁中添 加过多的n a c l 会影响口味 浓度低其抑制褐变的效果又不理想豫1 3 胡萝l 橙复合汁饮料研究状况 在国内 谢峰嘲 邓曦懈 等人先后对胡萝卜橙复合汁饮料的调配和加工工艺进行 了研究 他们通过正交试验获得了感官性状较好的复合汁 同时考查了不同稳定剂对 复合汁混浊稳定性的影响 通过优化工艺参数 保证了制得的复合汁饮料具有独特的 风味和较高的营养价值 另外 罗兴武 唐巧玉 还对白萝卜甜橙复合汁的生产加 工进行了研究 从口感上避免了白萝卜的辛辣昧 在国外 大多学者则侧重于饮料的功能性研究和生产中新技术的应用 对果蔬汁 加工工艺方面的报道较少 如t o r r e g r o s a f e s t e v e m j 脚1 对高脉冲电压杀菌 t h a i sf o rm a s t e r d e g r e e 8 第一章文献综述 和巴氏杀菌的胡萝卜橙汁在冷藏期间的抗坏血酸稳定性进行了研究和比较 得出经过 高脉冲杀菌的胡萝卜橙汁在贮藏期间抗坏血酸的保存率高于经巴氏杀菌制得的胡萝 卜橙汁 c l a r ac o r t 6 s m a r i aj e s t e v e a n af c i g o l a 附1 对胡萝卜橙汁在冷藏中类 胡萝卜索几何异构体和v c 的含量作了研究 得出在冷藏中v c 降低了4 1 1 4 种胡 萝 素被鉴别出来 综上所述 我们可以看出 国内外对胡萝卜橙复合汁饮料的研究主要集中在基本 配方及功能和高新技术应用方面 而对于胡萝卜橙复合汁饮料加工工艺参数的优化和 贮藏中非酶褐变的相关研究却很少或未见报道 4 研究课题的来源 立题意义及主要研究内容 4 1 课题来源 本课题为国家科技部 十五 攻关课题 2 0 0 1 b a 5 0 1 a 2 3 项目名称为农产品深 加工技术与设备研究开发 是 蔬菜汁产业化关键工艺技术研究与产品开发 这一课 题的部分研究内容之一 4 2 立题意义 我国胡萝卜和甜橙的资源丰富 营养价值高 为了避免阶段性和结构性过剩 我 国正大力开发和研制胡萝卜橙汁 但是胡萝卜汁具有众多蔬菜汁生产中面临的普遍问 题 如风味交化 出汁率低 色泽不稳定 混浊不稳定 营养物质损失等 极大的影 响了胡萝卜汁工业的发展 因此市场占有率低 为了充分发挥胡萝卜的资源优势 提高胡萝卜汁的销量 将胡萝卜汁和橙汁复合 其意义和优点如下 1 有利于实现较佳的感观性状 胡萝卜单汁具有严重的生闷味 而橙汁的风 味较佳 已被大多数人所接收 因此二者搭配能取得较佳的色 香 昧 2 能起到营养互补的作用 胡萝卜富含维生素a 源 而甜橙v c 的含量又相当 高 两者复合可同时使v a 和v c 得到满足 3 能获得低p h 值 p h 均质压力 均质温度 通过正交处理得出最佳均质条件为a 2 b c 即在均质温度 为4 0 压力为1 5 m p a 下对复合汁均质一次 能使复合汁离心前后的浊度差值最小 即复合汁稳定效果最好 由表3 7 还可以看出 随着均质温度的增大 色差变化值也 越来越大 说明温度对复合汁的色泽有重要影响 通过直观分析法 可以看出处理l 所得到的浊度差值为1 7 最小 同时色差值为1 2 0 也是所有处理中的最小值 综合 考虑均质温度对色泽的影响 以及均质温度对浊度差的影响 本试验最终确定处理l 为最佳均质条件 即均质温度为3 0 1 2 压力为1 5 m p a 均质一次 表3 7 均质b 正交表 t a b l e 3 7 b 3 o r t h o g o n a l t e s t so fh o m o g e n 1 5 杀菌 从表3 8 中可以看出 任一杀菌条件都可以使多酚氧化酶失活 这可能是因为使 用的原料属于半成品 已经经过一次杀菌 因此本次杀菌主要是针对生产中所引起的 t h u hf o rm a s t e r id e g r n2 7 第三章试验结果与分析 污染进行杀菌 由表3 8 可以看出 三组微波杀菌处理中 仅有微波中火4 m i n 这组处理符合卫生 指标要求 其杀菌时间短 褐变指数较低 v c 的保存率较加热杀菌的几种高 其它两 种微波杀菌均不能达到卫生标准要求 可能是因为杀菌时间不够 杀菌不彻底 对比 五个加热杀菌的结果 7 0 2 0 m i n 杀菌两次 间隔2 h 和8 0 2 3 0 m i n 两个杀菌条件 符合卫生要求 综合v c 类胡萝卜索的含量 褐变指数的情况来考虑 确定杀菌条件 为 7 0 2 0 r a i n 两次杀菌 表3 8 杀菌条件及结果 t a b l e 3 8r e s u l t so f d i f f e r e n ts t e r i l i z i n gc o n d i t i o n s 大肠菌群 菌落总数多酚氧化v c m g 类胡萝h 紊褐变沉淀 杀菌条棒 n 1 0 0 m lc f u m l酶活性l o o m l m r l 指数情况 7 0 3 0 r a i n22 0 4 失活 2 3 5 4 4 3 0 1 9 3 无 7 0 4 0 m i nl1 8 2失活1 8 2 4 1 50 1 9 2无 8 0 3 0 r a i nl5 0 失活1 8 0 3 7 20 1 9 8 无 9 0 2 0 m i n21 3 6失活2 2 73 2 20 2 0 1无 7 0 2 0 m i n 两次 05 5 失活 2 4 33 8 90 1 8 7 无 微波中火4 r a i n 27 5 失活 3 7 l2 5 30 1 3 8 无 微波中火3 r a i n 91 9 0 失活 3 7 93 粕0 1 4 9 无 微波中高火2 m i n l l2 0 2 失活 3 9 43 2 00 2 1 1 无 2 胡萝l 橙复合汁饮料贮藏中非酶褐变的研究 2 1 胡萝i 橙复合汁饮料的色泽变化 胡萝卜橙复合汁饮料在五个月的贮藏过程中 四个样品的颜色都发生了不同程度 的变化 由图3 4 可以看出 四种样品的色差在贮藏中都有逐步变大的趋势 说明复 合汁的色泽变化在增大 在1 2 0 天时 添加了v c 的复合汁的色泽变化最大 其中 玻璃瓶包装的复合汁色差变化较p e t 瓶包装的复合汁色差变化大 从褐变指数来看 见图3 5 在贮藏过程中褐变指数均表现出不断增大的趋势 经过五个月的贮藏后 添加了v c 的复合汁饮料褐变指数变化幅度大于未添加v c 的复 合汁饮料 这有可能是容器中未排尽的氧气与v c 发生氧化反应引起复合汁的褐变 t h e s i sf o rm m t e r sd 镏m2 3 第三章试验结果与分析 也有可能是由于v c 参加无氧分解而引起褐变 从图中还可以看出 褐变指数变化的 绝对值不大 说明在整个贮藏过程中胡萝卜橙复合汁饮料色泽相对稳定 图3 4 五个月贮藏期间色差的变化 r i g 4 t h ec h a n g eo f a b e r r a t i n ni n a v em o n t h ss t o r a g e 2 2 还原糖和氨基酸的变化 糕 船 饿 謇 图3 5 五个月贮藏期间褐变指数的变化 f i g 3 5 t h ec h a n g eo f b r o w n i n gi n d e x i nf i v em o n t h ss t o r a g e 在五个月的贮藏中 由图3 6 可知 复合汁中的游离氨基酸含量有下降趋势 玻 璃瓶中的游离氨基酸含量略低于p e t 瓶中的含量 在开始的一个月中未加v c 的玻璃 瓶和p e t 瓶中 游离氨基酸呈下降趋势 而在此后的一个月中 其含量直线上升 6 0 天时达到最高点 这有可能是因为一部分可溶性蛋白质水解为游离氨基酸 而后游离 氮基酸含量又呈直线下降趋势 这有可能是因为游离氨基酸参与了美拉德反应而被消 耗掉 在添加了v c 的玻璃瓶和p e t 瓶中游离氨基酸含量的变化趋势较缓慢 其最高 含量出现在贮藏后的4 5 天 这也与可溶性蛋白质的变化趋势相符合 图3 7 显示 在贮藏中还原糖含量在不断的下降 四个样品的下降趋势较为相近 平均下降值约为0 2 说明添加的v c 对还原糖含量的影响不明显 图3 8 显示 在贮藏的开始6 0 天 未添加v c 的玻璃瓶和p e t 瓶中 复合汁中的 可溶性蛋白质下降很快 在后三个月的贮藏期 可溶性蛋白质减少缓慢 p 阻瓶中的 t h e s l sf o rm i l k i e r d e g r 2 9 i 5 3 5 2 5 l s o 3 2 日l 0 第三章试验结果与分析 可溶性蛋白质较玻璃瓶中的高 这可能是因为玻璃瓶的隔热性没有p e t 瓶好 受环境 温度变化的影响较大 喜 2 夸 留 盏 镌 麓 d 图3 6 五个月贮藏期问游离氨基酸的变化 v i g t h e c h a n g e o f f r e ea m i n o a c i d i nf i v em o n t h ss t o r a g e d 图3 7 五个月贮藏期间还原糖的变化 f i g 3 7 t h ec h a n g eo f r e d u c i n gs u g a r i nf i v em o n t h ss t o r a g e 1 53 04 5 7 59 0 1 2 01 5 0d 图3 8 五个月贮藏期问可溶性蛋白质的变化 f i g 3 8 t h ec h a n g eo f s o l u b l ep r o t e i ni n f i v em o n t h ss t o r a g e 2 3 总酚的变化 由图3 9 可知 在贮藏过程中胡萝卜橙复合汁饮料中的总酚含量呈下降趋势 且 添加了v c 的两个样品总酚含量远远高于未添加v c 的样品 这可能是因为v c 对酚类物质 具有保护作用 在贮藏中先自身氧化来消耗氧气 从而保存了总酚的含量 从不同的 t h e s i sf o rm a s t e r sd e g r e e 札 卵 札约 一 8 l 占峰皿瞄掣缝砖 第三章试验结果与分析 包装材料来看 p e t 瓶包装中的胡萝卜橙复合汁饮料中的总酚含量略高于玻璃瓶中的 总酚含量 原因可能是由于p e t 瓶的阻热性较好 图3 1 0 显示 在贮藏中单宁的变化也是逐渐1 降的趋势 且下降走势与总酚的下 降曲线很相似 同时 含有v c 的两组复合汁饮料中单宁含量也比未加v c 的含量高 说 明v c 对单宁也起到了保护作用 在五个月的贮藏过程中 类黄酮的含量也在不断的下降 图3 一i i 四个样品的 变化趋势无太大差异 与未加v c 的总酚及单宁含量的变化趋势相似 说明类黄酮的 变化未受到v c 的影响 其原因可能是因为类黄酮自身就具有抗氧化作用 氧化很慢 3 5 0 3 0 0 毫2 5 0 蛊2 0 0 确 1 5 0 l 1 53 04 5 7 59 01 2 0t 5 0 d 图3 9 五个月贮藏期间总酚的变化 f i g 3 9 t h ec h a n g eo f t o t a lp h e n o l i nf i v em o n t h ss t o r a g e 5 0 蔷4 0 塞3 0 2 0 l o 图3 1 0 五个月贮藏期间单宁的变化 f i g 3 1 0 t h ec h a n g eo