水果膳食纤维功能饮料的研制 --毕业论文.doc

【标题】水果膳食纤维功能饮料的研制 【作者】陈 宇 【关键词】柠檬膳食纤维饮料 【指导老师】李 宇 【专业】生物科学 【正文】1引言 11.1课题意义 11.2国内外研究现状 11.3研究内容 22材料与方法 22.1材料与仪器 22.1.1试验所需材料 22.1.2试剂 32.1.3仪器及器皿 32.2工艺试验方法 32.2.1工艺流程 32.2.2操作要点 32.3产品质量检测 32.3.1感官指标检测方法 52.3.2理化指标检测方法 52.3.3微生物指标检测方法 53结果与分析 63.1各因素对品质的影响 103.2最佳配方的确定 103.3感官指标 113.4理化指标 113.5微生物指标 114结论 11参考文献 12致谢 131引言1.1课题意义现代医学和营养学经研究确认膳食纤维可与糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素传统的六大营养素并列称为“第七大营养素”。膳食纤维营养价值虽低，但对人体却有很大作用1-2。2000年美国谷物化学家协会（AACC）对膳食纤维（dietary fiber，DF）定义为：DF是植物可食部分或类似碳水化合物，它们不能被小肠消化和吸收，但可以在大肠内全部或部分发酵，包括多聚糖、寡聚糖、木质素及植物基质，具有促进排便、降胆固醇、降血糖的生理作用3。柑橘类果实中不论果皮还是果肉都含有很高的膳食纤维，因此柑橘类水果可作为膳食纤维良好的来源。而柠檬果皮和果肉中不溶性膳食纤维（IDF）、水溶性膳食纤维（SDF）、中性洗涤剂纤维（NDF）、酸性洗涤剂纤维（ADF）、纤维素（CEL）、木质素和水溶性果胶（WSP）的含量均高于其他柑橘类果实，特别是果肉中CEL和WSP的含量更是丰富。并且柠檬纤维中还含有维生素C、Ca和K等矿物元素以及较高浓度的类黄酮4-5，因此柠檬可作为膳食纤维食品的重要原材料，深入研究和开发利用柠檬的膳食纤维具有重要的营养价值和经济价值。随着生活水平的提高，人们对营养丰富、品种特色突出、口感舒适的健康饮料需求量不断上升。本地区柠檬品种优良、资源丰富，是制膳食纤维的最佳选择，柠檬膳食纤维饮料以其优良的口感和独特的功能必将受到消费者的青睐，市场前景广阔。1.2国内外研究现状西方发达国家早在70年代就着手对膳食纤维进行研究与开发，美、英、德、法已形成一定产业规模，并在食品市场占有一席之地。美国成立了膳食纤维协会（USDA）。在年销售60亿美元方便谷物食品中，约20%是富含膳食纤维功能食品。日本80年代后期利用可溶性膳食纤维制成饮料，包括碳酸饮料、乳酸饮料及果汁等。据该国34个生产膳食纤维厂家统计，开发利用的资源有：米糠、麦麸、甜菜渣、玉米、大豆、麻、果皮、魔芋、甲壳素等十余种。美国的“金谷纤维王”、“纽崔莱果蔬纤维素嚼片”，日本制药公司用食品聚葡糖糖制造纤维饮品、纤维素已投放中国市场。2002年在欧美膳食纤维的销售额已超过350亿美元；在日本销售将近100亿美元6-8。我国对膳食纤维的制取技术研究、应用研究和生产尚处于起步阶段。虽然在这一方面比较落后，但是对膳食纤维资源的开发，利用现有资源如米糠、麦麸、豆渣、苹果渣等生产膳食纤维产品，对膳食纤维提取和制备方法以及膳食纤维功能食品的研究等方面也取得了一定的成就9。董涛，夏仁学等指出甜橙果实中含有丰富的膳食纤维，除SDF、WSP外，果皮中膳食纤维各组分含量明显高于果肉10。祝渊，陈力耕，胡西琴（2003），柠檬果皮和果肉中的TDF、SDF、NDF、ADF、CEL、木质素和WSP含量均高于其他柑橘类果实，特别是果肉中CEL和WSP的含量更是丰富5。欧阳玲花，蒲彪，张雪梅等（2005），提取水溶性膳食纤维的最佳条件为：pH2，温度70，时间30min，加水量30ml/g，得率14.41%（以干柠檬皮计）11。江敏芳，黄光荣（2006），对柚皮中膳食纤维的提取工艺进行了研究，结果表明：在脱色时间60min、H2O2质量分数6%、pH7.0条件下脱色有最佳效果，加热加压时间20min、水料质量比30：1、加热加压时间30min、水料质量比40：1条件下提取，可以将膳食纤维中可溶性膳食纤维的比例提高1.2倍12。陈军，徐云升，宋维春（2006），研究了香蕉皮生产膳食纤维饮料的生产工艺，饮料配方以质量百分比计，香蕉皮原浆30%、白糖10%-15%、柠檬酸0.4%、稳定剂m（羧甲基纤维素钠）：m（黄原胶）= 1：10.12%、VC1%，并对饮料的质量进行了分析和检测13。王丽，甘宏义（2006），得到了苹果皮膳食纤维饮料的最佳工艺配方为：每500ml水中添加葡萄糖80g、柠檬酸2g、苹果皮100g、阿拉伯胶1.41g、CMC0.70g、VC0.08g；同时还探讨了苹果皮膳食纤维饮料的稳定性以及色、香、味的保持问题14。胡国荣，刘学文（2004），对纤维饮料的稳定性进行了探讨，考察了影响纤维饮料稳定性的因素。最佳复配稳定剂的添加量为：CMC-Na 0.15%、黄原胶0.15%、海藻酸钠0.1%15。1.3研究内容本文主要研究柠檬膳食纤维功能饮料，以柠檬水溶性膳食纤维、柠檬汁、稳定剂、白砂糖等为辅料，并选择合适的工艺流程，将使用单因素试验、正交试验等试验方法，确定最佳的工艺参数。并通过感观评判成品饮料的口感及质量。然后对饮料成品进行理化指标及微生物指标的测定。2材料与方法2.1材料与仪器2.1.1试验所需材料柠檬、白砂糖和柠檬香精（重百超市购买）。2.1.2试剂黄原胶、CMC-Na、VC、柠檬酸、无水乙醇、盐酸、1%的草酸溶液、2%的草酸溶液、1%淀粉溶液、6%碘化钾溶液、抗坏血酸标准溶液、蛋白胨、牛肉膏、食盐、琼脂、水、2%的NaOH溶液、生理盐水（0.85%NaCl溶液）。2.1.3仪器及器皿纤维素测定仪、手持糖度计、恒温水浴锅、保鲜柜、手持酸度计、高压蒸气灭菌锅、恒温干燥箱、离心机、榨汁机、组织捣碎机、均质机、电炉、烧杯、量筒、玻棒、漏斗、纱布、锥形瓶、微量滴定管、吸管（1ml和9ml）、培养皿、试管、托盘天平、铁架台、天平、酒精灯、试管架、不锈钢锅。2.2工艺试验方法2.2.1工艺流程柠檬挑选清洗去皮榨汁过滤柠檬汁滤渣碱浸泡酸水解漂洗IDF回收果皮，废渣预处理酸水解离心分离上清液沉析过滤洗涤SDF混合调配均质VC+稳定剂+白砂糖+柠檬汁+柠檬香精杀菌装罐检验成品2.2.2操作要点1.柠檬汁的制备（1）清洗去皮：挑选新鲜无腐烂的柠檬在含氯水中清洗消毒，将清洗干净的柠檬去皮。（2）榨汁：将柠檬果肉放入榨汁机内榨汁后，放入恒温水浴锅中加热（80左右）脱气（一般5-10min）。（3）过滤：用四层纱布对脱气后的柠檬汁过滤，进行液渣分离。2.柠檬废渣和果皮中水溶性膳食纤维的提取（1）将废渣和果皮分别漂洗后置于50烘箱内干燥48h，磨碎后过40目筛，于4下保存以作备用。（2）酸水解：将处理后的样品以加水量30ml/g的比例，在70下，pH2.0盐酸溶液中水浴30min，然后过滤。（3）离心分离：将滤液用离心机，在3000转/min速度下离心10min，取上清液用4倍于上清液体积的无水乙醇沉淀，静止24h后过滤沉淀干燥，然后研碎，过100目筛，即为柠檬水溶性膳食纤维。3.混合调配：将处理好的果汁、稳定剂、白砂糖、柠檬水溶性膳食纤维等配料进行调配。4.均质：在40MPa压力条件下均质两次，使内容物分布均匀，稳定性好。5.杀菌：85-95条件下处理15min，然后取出冷却。6.灌装：灭菌后的饮料用保鲜膜封口，放冰箱保存。2.3产品质量检测2.3.1感官指标检测方法这是决定饮料质量最直接的一个指标，它决定了消费者对产品的购买欲，关系到产品的销路。该指标主要是考察饮料的口感、组织状态、色泽与气味等。为了方便评分者对柠檬膳食纤维功能饮料的感官做出准确的评分，必须制定一个产品的评分标准。根据其他学者关于膳食纤维功能饮料的评分标准研究，自制了一个柠檬膳食纤维功能饮料评分标准，见表2.1。表2.1感官评分标准指标 标准 分数口感（30分） 风味柔和无异味，酸甜适口无异味，酸甜适口有异味酸甜比例失调 20-3010-190-9组织状态（30分） 均匀、稳定、无沉淀析出均匀、稳定、有少量沉淀析出不均匀、欠稳定、有大量沉淀析出 20-3010-190-9色泽（20分） 淡黄色乳白色白色 6-209-150-8气味（20分） 具有典型柠檬香味具有较淡柠檬香味无柠檬香味 16-209-150-82.3.2理化指标检测方法2.3.21可溶性膳食纤维意大利VELP公司-纤维素测定仪FIWE3测定2.3.2.2总糖手持糖度计测定2.3.2.3总酸度手持酸度计测定2.3.2.4 Vc含量在试验完成后采用2，6-二氯靛酚滴定法17测定饮料中的Vc含量。2.3.3微生物指标检测方法2.3.3.1细菌总数测定在试验完成后采用平板计数法18检测饮料中的细菌总数。2.3.3.2大肠杆菌群的测定饮料中的大肠杆菌主要来源于粪便的污染。有时饮料中未检出大肠杆菌，不能保证完全没有大肠杆菌，因为大肠杆菌不是一个完美的指示菌。尽管如此，但目前还是常把它作为饮料被粪便污染的指标。在试验完成后采用发酵法18检测饮料中的大肠杆菌群。3结果与分析3.1各因素对成品质量的影响3.1.1白砂糖用量对成品质量的影响取柠檬水溶性膳食纤维（SDF）6%、柠檬汁10%、黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%、VC0.02%、柠檬香精0.3%，分别添加不同量的白砂糖8%、10%、12%、14%和16%五个水平进行试验制得不同的饮料成品，从色泽、组织状态、口感和气味4个方面进行评分，绘出白砂糖用量和总得分的关系图，如图3.1。图3.1白砂糖用量与总得分从图3.1可以看出，在其它条件相同的情况下，随着白砂糖用量的增加，总得分先呈增加趋势而后又缓慢下降，因此初步确定白砂糖的用量为12%。3.1.2柠檬水溶性膳食纤维（SDF）用量对成品质量的影响取白砂糖12%、柠檬汁10%、黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%、VC0.02%、柠檬香精0.3%，分别添加不同量的SDF2%、4%、6%、8%和10%五个水平进行试验制得不同的饮料成品，从色泽、组织状态、口感和气味4个方面进行评分，绘出SDF用量和总得分的关系图，如图3.2。图3.2 SDF用量与总得分从图3.2可以看出，随着柠檬水溶性膳食纤维用量的增加，总得分也不断上升，但在柠檬水溶性膳食纤维加到6%后，总得分则随其用量的增加而下降，由此初步确定柠檬水溶性膳食纤维用量以6%适宜。3.1.3柠檬汁用量对成品质量的影响取白砂糖12%、SDF6%、黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%、VC0.02%、柠檬香精0.3%，分别添加不同量的柠檬汁8%、10%、12%、14%和16%五个水平进行试验制得不同的饮料成品，从色泽、组织状态、口感和气味4个方面进行评分，绘出柠檬汁用量和总得分的关系图，如图3.3。图3.3柠檬汁用量与总得分从图3.3可以看出，随着柠檬汁用量的增加，总得分也不断上升，但在柠檬汁加到10%后，总得分则随其用量的增加而下降，由此初步确定柠檬汁用量以10%适宜。3.1.4抗氧化剂（VC）用量对成品质量的影响取白砂糖12%、柠檬汁10%、黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%、SDF6%、柠檬香精0.3%，分别添加不同量的VC0.012%、0.014%、0.016%、0.018%和0.02%五个水平进行试验制得不同的饮料成品，从色泽、组织状态、口感和气味4个方面进行评分，绘出VC用量和总得分的关系图，如图3.4。图3.4抗氧化剂用量与总得分从图3.4可以看出，随着VC用量的不断增加，总得分显著上升，但抗氧化剂作为食品添加剂不能无限增加，并且当添加量在0.02%已经达到了很好的效果。因此可初步确定VC的用量以0.02%为最佳。3.1.5稳定剂用量对成品质量的影响取白砂糖12%、柠檬汁10%、VC0.02%、柠檬香精0.3%、SDF6%，分别添加不同量的稳定剂进行试验制得不同的饮料成品，从色泽、组织状态、口感和气味4个方面进行评分，绘出稳定剂用量和总得分的关系图，如图3.5。图3.5稳定剂用量与总得分-黄原胶0.05%、CMC-Na0.05%-黄原胶0.1%、CMC-Na0.1%-黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%-黄原胶0.2%、CMC-Na0.2%-黄原胶0.25%、CMC-Na0.25%从图3.5可以看出，一开始随着稳定剂用量的增加，总得分急剧上升，但当加到第三组用量之后时总得分逐渐下降，故其最佳用量以第三组为宜，即：黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%。3.1.6柠檬香精用量对成品质量的影响取白砂糖12%、柠檬汁10%、VC0.02%、黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%、SDF6%，分别添加不同量的柠檬香精0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1%五个水平进行试验制得不同的饮料成品，从色泽、组织状态、口感和气味4个方面进行评分，绘出柠檬香精用量和总得分的关系图，如图3.6。图3.6柠檬香精用量与总得分从图3.6可以看出，用量在0.4%以下，随着柠檬香精用量的增加，总得分也随着增加，当超过0.4%时，总得分反而呈下降趋势，因此初步确定柠檬香精的用量以0.4%为宜。3.2最佳配方的确定3.2.1正交分析确定试验因素：根据单因素试验的结果，得出影响柠檬膳食纤维功能饮料的主要因素为柠檬汁、稳定剂、SDF、白砂糖的添加量，固定VC和柠檬香精的量分别为0.02%、0.4%，采用L9（34）正交试验，研究SDF用量、白砂糖用量、稳定剂用量、柠檬汁用量对饮料成品品质的影响，以选择产品最佳配方，结果见表3.1和表3.2。表3.1柠檬膳食纤维功能饮料最佳配方的因素水平水平 SDF（%） 白砂糖（%） 稳定剂 柠檬汁（%）1 4 10 82 6 12 103 8 14 12-黄原胶0.15%、CMC-Na0.15%-黄原胶0.1%、CMC-Na0.15%-黄原胶0.15%、CMC-Na0.1%表3.2柠檬膳食纤维功能饮料最佳配方筛选的实验方案组号 SDF（A） 白砂糖（B） 稳定剂（C） 柠檬汁（D） 感官评价总得分1 1 1 1 1 762 1 2 2 2 803 1 3 3 3 834 2 1 2 3 745 2 2 3 1 886 2 3 1 2 927 3 1 3 2 868 3 2 1 3 799 3 3 2 1 89