甜玉米饮料的加工工艺研究.doc

武汉生物工程学院毕业论文（设计）开题报告题目名称 甜玉米饮料的加工工艺研究 题目类别 毕业论文 系 别 生物工程系 专业班级 食品科学与工程（2）班 学 号 0701420224 学生姓名 郑崇祥 指导老师 卢金珍 辅导老师 卢金珍 开题报告日期 2010年9月15日 甜玉米饮料的加工工艺研究 学 生：郑崇祥，生物工程学院生物工程系指导老师：卢金珍，生物工程学院生物工程系研究现状：甜玉米的加工利用也有一段历史了。早在哥伦布发现新大陆以前，印第安人就利用甜玉米制糖、做点心、酿造啤酒。目前，其主要加工制品有甜玉米罐头、速冻甜玉米、甜玉米饮料等。甜玉米罐头。甜玉米可加工成糊状、粒状、段状的罐头。2002年全世界甜玉米罐头年生产量超过了380万t，美国年产甜玉米罐头70多万t，占到世界甜玉米加工能力的30%左右1。其他甜玉米罐头生产加工国有法国、加拿大等。甜玉米罐头的主要进口国有日本、德国、英国等。我国的甜玉米罐头加工始于20世纪80年代中期，产地主要集中在上海、大连等沿海城市，随着甜玉米罐头市场扩大和出口量的增加，许多省市都有了甜玉米罐头的加工3。速冻甜玉米。速冻甜玉米(粒)是将新鲜或煮熟的甜玉米(粒)置于-30的低温下快速冷冻后，保存在-18的低温下。由于冻结快速，对细胞造成的损伤较小，可以较好地保存其营养成分和风味口感。目前，美国年产速冻甜玉米(粒)45万t，占其国内甜玉米制品产量的25% 30%。随着我国速冻食品产量的扩大和速冻品种的增加，速冻甜玉米的产量也不断增大，出口量增加，已经成为出口创汇主要渠道之一。甜玉米饮料。我国甜玉米饮料罐头虽已有生产，但产量较小，而且一些新技术的应用程度相对较低，不少研究尚处于实验阶段10，如高温杀菌后色、香、味的保持。目前较多的是在饭店、宾馆现做现饮的鲜甜玉米汁1。甜玉米其他加工制品。甜玉米的加工制品除罐头、速冻产品外，还有脱水甜玉米加工制品，此外，还可加工为汤羹粥类食品、风味小食品和汤料等。不仅提高了甜玉米产品的附加值，也为甜玉米产业提供了更广阔的发展前景3。 甜玉米是一种果蔬兼用的新兴食品，可以作水果生吃，与水果无异。熟吃味更美，香嫩可口，渣少味甜4。甜玉米的营养十分丰富，鲜穗籽粒含糖量10%以上，富含多种维生素和氨基酸，以及抗衰老酶3。甜玉米是欧美国家喜爱的蔬菜，美国的甜玉米生产量和加工量均居世界首位。甜玉米创造的农产值超过5亿美元，在蔬菜作物中仅次于蕃茄。美国年产甜玉米罐头70多万吨，速冻甜玉米45万吨，国际市场上甜玉米罐头的销售仅次于芦笋，居第二位。甜玉米原产于美国。本世纪40年代，甜玉米杂交种问世，并大量栽培。目前，甜玉米在世界上的种植面积已达400多hm2，其中美国种植面积最大，其次是加拿大、新西兰、日本、泰国等。甜玉米又称蔬菜玉米，是欧美、韩国和日本等发达国家的主要蔬菜之一。因其具有丰富的营养和甜、鲜、脆、嫩的特色，而深受各阶层消费者青睐。目前国内甜玉米的加工能力仅为美国的2%,市场开发能力不足是制约我国甜玉米产业发展的关键原因4。 研究目的和意义： 医学研究认为，甜玉米所含的有效成分具有降低血液胆固醇、调整肠道功能、调节血糖水平、清除机体自由基等功效1；并对防治高血脂、动脉硬化、高血压、糖尿病、肥胖症、延缓衰老等有积极作用，是人们理想的保健食品。 甜玉米2作为新兴果蔬型食品，已经在世界各国得到迅速发展。甜玉米是玉米的一个亚种，与普通玉米相比，其营养价值高，含人体必需的氨基酸、蛋白质、糖和多种维生素9。以其适口性好，鲜食兼有水果、蔬菜的营养和风味，易于咀嚼和消化吸收的独特特点而深受消费者喜爱。 随着人们物质生活水平的不断改善，人们对饮料的需求也日益增加，纵观现时市场的饮料供求状况，很多饮料的供应品种单一，而且营养保健价值没能充分体现出来。甜玉米的营养成分特别丰富，但变化快，货架期短，不易贮藏，因此用甜玉米制作成品饮料有一定的可行性研究价值。研究内容（内容、结构框架以及重点、难点）：1、工艺流程：甜玉米去杂清洗预煮脱粒打浆过滤滤液糊化液化糖化灭酶离心上清液糖酸调配排气装瓶封口杀菌冷却成品 2、玉米饮料的特性:甜玉米的营养成分特别丰富,但变化快、货架期短、不易贮藏。为此,本实验在综合研究甜玉米的营养价值和药用价值的基础上,充分利用甜玉米原料进行产品研制,应用酶解、浸提、微波技术等工艺并辅以适当的食品添加剂进行处理,以取之精华,研制出营养丰富,清凉解渴的纯天然甜玉米饮料。3、各种酶的影响因素的确定：本研究采用甜玉米为原料，采用酶解-糖化生产工艺，需要通过研究淀粉酶和糖化酶对玉米饮料的各种影响因素，才能制出口味美好，适合广大消费者的新型饮料。4、需要注意的问题玉米汁中含有大量的果胶、淀粉和蛋白质,它们不溶于水,易产生沉淀,因此增加玉米汁饮料稳定性的有效途径为：4.1 加入CMC、PGA或者明胶、琼脂等以减少蛋白质大分子的密度差，增加饮料粘度，提高饮料的稳定性。4.1 进行均质。4.2 控制杀菌条件为118 ，30min ，温度太高蛋白质易产生变性；温度太低，产品易产生沉淀。4.3 玉米饮料一般pH控制在3.64.0 范围之内，产品风味、口感好5。研究方法、手段：原料：甜玉米、氯化钠、优质砂糖、柠檬酸、淀粉酶、糖化酶主要设备：电热恒温水浴锅、搅拌机、变速胶体磨、高压均质机、电动离心机、微波炉、灭菌锅、酸度计、手持糖度仪等。 一、操作要点1、原料处理要求甜玉米在授粉后2025 d采摘。剥去外层苞衣和须,放入清洁容器中，用流动清水清洗干净,备用。2、预煮加水以浸没过玉米棒为准，用温火煮沸30 min ，其目的是使组织软化，提高出汁率，有利于色素溶出，并能钝化酶类，防止打浆时变色。3、打浆预煮后的玉米粒立即加4倍水，用打浆机打浆，经20目筛过滤。4、糊化将过滤好的玉米汁液加热至100 左右,控制好加水量，使玉米汁的浓度在30%35 %左右，以利于下一步液化和糖化。5、离心以7000 r/min 的转速离心5 min，取出上清液。 二、结果与分析1、 -淀粉酶各单因素的确定1.1 -淀粉酶酶用量的确定单因素实验如表1： 表1：-淀粉酶酶用量对液化的影响酶用量/g0.20.250.30.350.40.45感官评价结果1.2 a-淀粉酶酶解时间的确定单因素实验如表2： 表2：-淀粉酶酶解时间对液化的影响酶解时间/min405060708090感官评价结果1.3 a-淀粉酶酶解温度的确定单因素实验如表3： 表3：-淀粉酶酶解温度对液化的影响酶解温度/405060708090感官评价结果1.4：预试验表明，液化时，酶用量、酶解时间和酶解温度对产品品质影响较为明显，因此，采用L9(34)正交表进行正交优化试验，因素水平表见表4，试验结果见表5： 表4 液化条件正交试验因素水平表因素ABC水平酶用量/%酶解温度/酶解时间/min123 表5： -淀粉酶酶解甜玉米淀粉正交试验结果试验号因素感官评价结果酶用量A酶解温度B酶解时间C111121223133421252236231731383219332均值1均值2均值3极差R2、糖化酶各单因素的确定2.1：糖化酶酶用量的确定单因素实验如表6： 表6：糖化酶酶用量对糖化的影响酶用量/g0.10.150.20.250.30.35感官评价结果2.2：糖化酶酶解时间的确定单因素实验如表7： 表7：糖化酶酶解时间对糖化的影响酶解时间/h11.522.533.5感官评价结果2.3：糖化酶酶解温度的确定单因素实验如表8： 表8：糖化酶酶解温度对糖化的影响酶解温度/c405060708090感官评价结果2.4：预试验表明，糖化时，酶用量、酶解时间和酶解温度对产品品质影响较为明显，因此，采用L9(34)正交表进行正交优化试验，因素水平表见表9，试验结果见表10：表9：糖化条件正交试验因素水平表料感官评定 因素水平A酶用量/gB酶解温度/C酶解时间/h123 表10：糖化条件正交试验结果试验号因素感官评价结果酶用量A酶解温度B酶解时间C111121223133421252236231731383219332均值1均值2均值3极差R 3、饮料风味的调配配方：50%玉米原浆，10%白砂糖，0.1%柠檬酸，0.1%食盐，0.25%琼脂，0.1%蔗糖酯，其余为蒸馏水6。三：甜玉米饮料的制备1、均质、脱气 一般均质的压力为30兆帕，温度为80左右。经过均质的玉米组织被乳化得更小，这些细小微粒在玉米中的果胶和增稠剂的作用下，和水紧密地结合在一起，形成稳定的玉米饮料。还要进行脱气操作，一保证产品质量的稳定7。2、预热、灌装预热的目的是灌装密封后使饮料罐内形成一定的真空度，在以后的杀菌工序时不会因饮料罐内的空气受热膨胀导致饮料罐变形或胀破。一般玻璃瓶包装的预热温度为不低于80，马口铁罐包装时不低于60。预热后立即进行灌装、封盖。最好进行真空密封，真空度为0.020.05兆帕，真空密封的目的也是为了使罐内形成一定的真空度7。3、 杀菌、冷却 经过调酸处理的饮料，其pH值如果在4.6以下，可以采用常压杀菌。杀菌公式为（200-30-30）118。如果饮料的pH值大于46，就必须进行高温杀菌。杀菌公式为（10-30-20）1187。 4、擦罐、检验 4.1 杀菌后立即擦去罐表面的水分，防止金属罐的罐缝和封口生锈。擦干水分后立即送入保温库，在3537下保温5昼夜5，然后逐罐进行检验。检验的方法是用特制的小棒敲击罐的底部，如果声音发空，则为泄漏或没有达到杀菌效果，应剔除。 4.2 感官指标如表5：级别色泽香气滋味状态总分一级20-25分明显清亮20-25分 具有浓厚玉米香味25-30分 甜度适中清爽可口20-25分澄清透明80-100分二级15-20分浅黄绿色15-20分 玉米香味淡15-20分甜度适中无异味15-20分 有轻微浑浊60-80分三级10-15分 黄绿色10-15分 无玉淡米香味10-15分酸甜比失调、有异味10-15分有浑浊60分以下 4.3 理化指标：甜玉米原浆量( %) 25 ；可溶性固形物( %) 9.0 ；总酸(以苹果酸计%) 0.200.30 ；pH3.84.25。4.4 卫生指标 细菌总数100个毫升，大肠杆菌群3个100毫升，致病菌不得检出5。 当全部指标检验合格后立即打上合格标志，即为成品甜玉米饮料。研究进度： 本课题研究的进度计划： （一）研究周期 七个月，即2010年1月至2010年6月 （二）研究步骤分三个阶段 2010年92010年10月为准备阶段 查阅文献资料，确定课题实施方案及相关措施等，开题报告撰写。2010年10月2011年6月为实施阶段。第一轮（2010年10月）主要工作：玉米汁的制备。 第二轮（2010年11月2011年1月）主要工作：甜玉米饮料的制作和调配比例的研究第三轮（2011年2月2011年6月）主要工作：论文撰写，申请答辩。文献综述:甜玉米是一种营养丰富、利用率高、适口性好、经济效益高的新型玉米，集中了水果和谷物的优质特性，是一种兼具休闲型与保健型的现代食品，具有甜、粘、嫩、香的特点10，以易于咀嚼和消化吸收快而备受消费者的喜爱，煮熟以后可以长期保持原有风味，是一种较有发展前途的青苞鲜售和加工兼用型玉米。甜玉米与普通玉米的区别就是籽粒胚中的含糖量高，一般含糖量达1020，甚至更高，是普通玉米含糖量的14倍9，有些品种比西瓜、甜瓜还甜，其糖分主要是蔗糖和还原糖。由于甜度高，一可以鲜食，二可作蔬菜食用，三可作食品罐头。其中甜玉米氨基酸总量分别比普通玉米和糯玉米高23.2和12.7，在氨基酸组分中，以赖氨酸、色氨酸的含量较高，比普通玉米高2倍以上，8种人体必需氨基酸总量则分别比普通玉米和糯玉米高出23.5和6.6，且人体必需氨基酸组成比例较为平衡；蛋白质含量达到13以上，以水溶性蛋白为主，粗脂肪含量达9.9，比普通玉米高出l倍左右；葡萄糖、蔗糖、果糖含量是普通玉米的2-8倍6，籽粒中富含VB1、VB2VB5、VB6、VC、VE、胡萝卜素和18种氨基酸等营养元素。德国营养保健协会的研究表明，在所有主食中，玉米的营养价值和保健作用最高。玉米含有7种“抗衰剂”即钙、谷胱甘肽、维生素、镁、硒、维生素E和脂肪酸。经测定，每100克玉米能提供近300毫克的钙，几乎与乳制品中所含的钙差不多。丰富的钙可以起到降血压的功效。玉米中所含有的胡萝卜素被人体吸收后转化为维生素A，具有防癌作用。植物纤维素能加速致癌物质和其他毒物的排出。天然维生素E则有促进细胞分裂，延缓衰老，降低血清胆固醇、防止皮肤病变的功能，还能减轻动脉硬化和脑功能衰退。玉米含有的黄体素、玉米黄质有利于延缓眼睛老化。甜玉米中硒的含量比普通玉米高8-10倍9。硒还具有增强免疫力、防止糖尿病、心脑血管疾病、防治肝病、保护肝脏等作用2。甜玉米还具有医疗保健作用，因含有多种维生素和矿物质使其具有水果和蔬菜的特点；含有不饱和脂肪酸，有降低血液中的胆固醇、软化血管和防治冠心病的作用。因此甜玉米饮料是人们理想的保健食品，具有较大的研究前景。根据现有国内相关的研究，研究重心各有不同，有侧重于对对物料配比的研究，有侧重于对稳定剂效果对复合饮料影响的研究，有侧重于澄清效果的研究。对于液化过程中-淀粉酶的用量、反应时间和反应温度通过了单因素的研究能够确定出较准确的数据；对于糖化过程中糖化酶的用量、反应时间和反应温度也采用了单因素的研究从而确定出准确的条件。对于物料配比的研究主要也是参考文献中的配方进行调配，能够较准确的获得较好的甜玉米饮料口感。虽然侧重不同，研究方法也多样，但总体是按照如下主要的工艺流程来进行的：甜玉米去杂清洗预煮脱粒打浆过滤滤液糊化液化糖化灭酶离心上清液糖酸调配排气装瓶封口杀菌冷却成品 鉴于目前对于甜玉米饮料的研究并不算多，研究也是各有侧重，整套完整工艺的优化还是有不够完善的地方。对于如何