穿心莲果蔬饮料的制备及其设计学位论文.docx
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穿心莲果蔬饮料的制备及其设计学位论文
本科生毕业论文(设计)
中文题目:
穿心莲果蔬饮料的
制备及其设计
英文题目:
PreparationandDesignofFruitandVegetableDrinksofAndrographis
学生姓名韩舒伊班级451003班学号45100307
学院生物与农业工程学院
专业食品科学与工程
指导教师李欣欣职称副教授
摘要
穿心莲是一种药食同源的新型绿色蔬菜,它具有清热解毒、消炎消肿、止痛等作用。
现在已进入大众消费市场被人们接受。
本研究以穿心莲和苹果作为主要原料,制备出穿心莲苹果混合果蔬汁饮料,以此对混合果蔬汁饮料生产的工艺及配方进行研究。
试验选择单因素实验及正交试验相结合的方法,对穿心莲苹果混合果蔬汁饮料的加工工艺、生产配方、指标检测等方面进行研究。
结果表明,果蔬原汁中穿心莲原汁与苹果原汁的比例、果蔬原汁所占比例、穿心莲漂烫工艺、杀菌方式、各种添加剂的添加量等因素对穿心莲苹果混合果蔬汁饮料的感官品质及保质期具有较大影响。
通过方差分析的方法对正交试验结果进行深入分析,得到了4%的白砂糖添加量、0.1%的柠檬酸添加量、40%的混合果蔬原汁添加量、0.05%的黄原胶添加量其余以纯净水补充的最佳配方,其中穿心莲原汁与苹果原汁的比例为1:
4时果蔬汁饮料具有特别的香气,且口感柔和适中,最易被人所接受。
同时对混合果蔬汁饮料生产过程中的杀菌工艺、漂烫工艺、护色工艺进行研究,并对未来混合果蔬汁饮料的发展前景作出展望。
本研究创新性地将穿心莲这一药用植物添加到混合果蔬汁饮料的生产当中,同时还对绿色植物在饮料加工过程中的护色问题进行了初步的研究。
关键词:
穿心莲;混合果蔬汁饮料;生产工艺;感官评定
Abstract
Selectthetesttostudysinglefactorexperimentsandorthogonalexperimentmethodofcombining,mixingofAndrographisAppleJuicebeverageprocessing,productionformula,testingandotherindicators.TheresultsshowedthatfruitandvegetablejuiceandapplejuiceinthejuiceAndrographisproportionproportionoffruitandvegetablejuice,Andrographisblanchingprocess,sterilizationmethods,variousadditivessuchfactorsastheamountofaddedsensoryqualityofapplemixedfruitandvegetablejuicedrinksAndrographisandshelflifehaveagreaterimpact.
In-depthanalysisofthetestresultsbythemethodoforthogonalanalysisofvariance,got4%oftheamountofaddedsugar,0.1%citricacidaddedamount,40%ofmixedfruitandvegetablejuicetoaddvolume,0.05%additionofxanthangumtheremainingpurewatertoreplenishthebestformula,juiceandapplejuicewhichAndrographisratioof1:
4fruitandvegetablejuicebeveragewithaspecialaromaandtastesoftmoderate,themostvulnerablepeopletoaccept.
Whilethemixedfruitandvegetablejuicebeverageproductionprocessofsterilizationprocess,blanchingprocess,colortechnologyresearch,andmakesfutureprospectsmixedfruitandvegetablejuicebeverages.
Keywords:
Andrographis;mixedfruitandvegetablejuicebeverage;productionprocesses;sensoryevaluation
第1章绪论...........................................................................................1
第2章试验材料与设备.......................................................................5
第3章结果与分析.............................................................................14
第4章结论与展望............................................................................21
第1章绪论
1.1研究的目的和意义
穿心莲,爵床科植物穿心莲的叶或全草[1]。
又名春莲秋柳,一见喜、金香草、金耳钩、榄核莲、苦胆草、印度草,苦草等。
有清热解毒、消肿、消炎止痛等作用。
在我国陕西省,江苏省,福建省,湖北省,海南省,广东省,广西自治区都有一定的种植基础,再吉林等省份也有一定的棚栽规模[2]。
穿心莲具有很高的药用价值,同时也具有可观的保健作用,但目前为止,我国消费者对它的认识还十分有限,导致穿心莲仍热大多以药物的形式出现,作为食材的使用还比较少,因此研发穿心莲的新型食用方式是十分有必要的。
进入21世纪以来,我国的果蔬饮料生产得到一定发展。
2001年全国果蔬饮料产量为146t,比2000年增长了48.97%[3]。
2002年全国果蔬饮料产量为210t,比2001年增长了45%。
呈现了良好的增长势头。
果蔬饮的产量虽然在逐年增加,但其在我国36个大城市的渗透率仅有35%左右,市场占有率较底,市场发展空间仍然十分广阔。
据统计,目前我国每年人均年果蔬汁消费量仅1kg左右,而发达国家果汁饮料的人均年消费量为:
美国45kg,德国46kg,日本和新加坡16~19kg,即使与世界平均水平10kg的人均消费量相比,依然存在明显的差距[4]。
功能性饮料不仅在美国市场热销,而且发展势头波及全球。
实际上,日本早在20年前就发明了功能性饮料[5],旨在消除压力、疲劳和酒精带来的副作用。
目前,功能性饮料的发展在全球都受到重视,以每年15倍的速度增长[6],澳大利亚和欧洲已成为功能性饮料的主要产销市场。
将穿心莲和其他果蔬以果汁的形式有机结合,即能发挥应有的保健作用,还能满足消费者对饮料的感官要求。
不仅可以开发新的果蔬饮料品种,还可以为生产混合果蔬饮料的企业注入新的活力,同时还能增进消费者对穿心莲这一食材的认识。
由此看来,具有优良口感同时还具有一定保健作用的功能性饮料具有极大的开发意义及市场前景。
1.2国内外研究现状
(1)混合果蔬汁饮料的品种开发方面
果蔬汁饮料发展时间相对较短,虽然市面上已存在很多果蔬汁产品,但单一成分占绝大多数,即多是以一种水果为主要原料加工制成的饮料,所以发展空间是很大的,这也是未来饮料的发展趋势之一[7,8],果蔬汁饮料朝着复合型方向发展是当今流行的趋势,主要搭配形式有:
①以2种以上不同的水果为原材料;②用1种水果和1种蔬菜为原料,也可以多种一起加入;这样做主要是为了丰富饮料的营养成分,几种原料可以起到很好的互补作用,满足消费者的需要,作为果汁的生产原料可以是各种水果,如苹果、橙子、葡萄和草莓等,作为蔬菜汁的生产原料可以是番茄、胡萝卜、芹菜和食用菌等。
水果汁和蔬菜汁具有不同的特点,一般水果汁色泽比较鲜艳,芳香浓郁,而蔬菜汁色泽不佳,风味一般,但营养物质较全面,含有丰富的蛋白质、矿物质及膳食纤维等[9,10],所以将它们混合加工就可以有效保证产品的外观、营养,这种果蔬汁的调配还是很成功的,现在比较成熟的技术有:
山楂-胡萝卜混合果蔬汁,甜橙-胡萝卜混合果蔬汁,番茄-胡萝卜混合果蔬汁等。
(2)果蔬汁饮料的生产工艺方面
近年来,国内外学者对于混合果蔬汁饮料的研发投入了更多精力,邹磊[11]以葡萄和胡萝卜为研究对象,设计实验得出最适配方及合理的生产工艺。
夏杏洲等[12]以番木瓜、芹菜为主要原料,采用正交设计、感官评价和微生物检验等方法确定了番木瓜汁20%芹菜汁10%,蔗糖10%,柠檬酸0.10%;最佳稳定剂为0.10%黄原胶+0.10%CMC的最优配方,95~100℃、25min常压灭菌的最适杀菌条件。
获得了保质期为4个月、风味得到明显改善的混合果汁饮料。
贾爱娟、李巨秀等[13]以草莓和胡萝卜为原材料,通过正交实验的方法,研究了果蔬汁比例、蔗糖添加量、柠檬酸添加量及稳定剂的使用方法对混合果蔬汁品质的影响。
得到了草莓汁与胡萝卜汁比例为1:
6,添加量为25%、白砂糖10%、柠檬酸0.18%的最佳配方,同时还得出了0.30%CMC-Na+0.10%海藻酸钠的最优稳定剂组合。
在果蔬汁澄清度的研究方面,早在1993年Sims等人[14]就以胡萝卜汁为例,通过对比实验,验证了光照可破坏胡萝卜汁的澄清的稳定性。
段旭昌,杨公明[15]以芦笋沙棘胡萝卜为研究对象,通过正交试验的方法,确定了先用180mg/kg明胶在12℃下沉淀澄清处理16h后,再用60mg/kg的Ec3.2.1.5果胶酶在45℃条件下澄清处理3h,果蔬汁的透明度最好。
在将具有药用价值的原材料加入混合果蔬饮料方面,张百刚等[16]创新性地将甘草加入苹果和胡萝卜混合果汁中并制成饮料,取得了一定的创新性成果,具有一定实际意义。
(3)穿心莲的药用价值及临场应用研究方面
在穿心莲的药用价值及临床应用领域,陈国祥[17]通过实验发现穿心莲胶囊具有明显的抗炎作用,并且可以持续8h之久。
伍小波[18]采用最新的药理效应法对穿心莲抗炎作用的药物动力学进行了研究。
结果表明,穿心莲在体内的消除时间较长具有较强的抗炎作用。
刘如玉发现[19]穿心莲内酯类化合物为穿心莲的主要有效成分,对细菌性与病毒性上呼吸道感染及痢疾等有特殊疗效。
邓文龙、徐志勇等[20,21]通过实验探究了穿心莲内酯类化合物具有的解热作用。
陈平圣[22]等通过将穿心莲加到肿瘤细胞培养基的试验得出结论,穿琥氯酸对肿瘤细胞的生长有抑制作用。
李玉祥等[22-24]测试出穿心莲提取物对人肝癌细胞株HepG2有明显的增殖抑制作用,并随药物浓度的增加而作用增强。
除此之外穿心莲还被证明具有抗病毒[25,26]作用等其他作用。
1.3研究的主要内容
本课题选用穿心莲和苹果作为主要试验原料,采用单因素试验与正交试验相结合的试验方法,对穿心莲混合果蔬汁饮料的生产配方及加工工艺展开研究,具体研究内容有以下几点:
(1)确定穿心莲苹果混合果蔬饮料的生产工艺流程及工艺条件、设备。
(2)选取若干相相关因素进行单因素试验,研究不同因素对混合果蔬汁饮料的影响。
(3)分析单因素实试结果,选取3-4个主要因素,利用正交试验的方法确定最优配方及主次因素。
(4)利用正交试验所得最优结果制备出优势产品。
(5)对优势产品进行理化指标及微生物指标的检测,对产品品质进行评估。
第2章试验材料与方法
2.1材料与设备
2.1.1试验材料
试验所用穿心莲均由吉林省蔬菜研究所提供,试验所用苹果、蔗糖、Vc、柠檬酸、苹果酸、海藻酸钠、黄原胶均为市售。
其中苹果品种均为水晶富士,柠檬酸等添加剂均为食用级。
2.1.2试验设备
表2-1试验设备表
设备名称
型号
厂家
电子天平
AL104型
梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司
电热恒温鼓风干燥箱
SKFG-01型
湖北省黄石医疗仪器厂
数显恒温水浴锅
HH型
江苏金坛市金城国胜试验仪器厂
低速离心机
LD4-2A型
有限公司北京雷勃尔离心机
微波炉
Galanz
打浆机
诸城市昊昌食品机械厂
电子pH计
METTLERTOLEDO
高压灭菌锅
胶体磨
榨汁机
电磁炉
2.2实验方法
2.2.1穿心莲原汁的制取
选用健康、新鲜、叶片包满的穿心莲,清水洗净,摘除过硬的茎,再经开水漂烫20s,按料液比1:
1加水榨汁,过滤后得到穿心莲原汁。
2.2.2苹果原汁的制取
选取新鲜、表皮完好的水晶富士,清洗后去皮、去核,浸泡于等质量的纯净水中,为防止苹果榨汁时产生的褐变,还需在水中加入Vc抑制氧化。
共同榨汁过滤后得到苹果原汁。
2.2.3混合果蔬汁的制备工艺
(1)工艺流程
原料预处理→榨汁→调配→均质→杀菌→灌装→产品
(2)操作要点
①调配:
柠檬酸、苹果酸、蔗糖、黄原胶、海藻酸钠按计算得到的比例混合后加入液料中,特别注意黄原胶必须要均匀混合于其他固体颗粒当中,否则会产生结块及泡沫,影响饮料的品质。
②均质:
将调配好的饮料在场下下均质5min,进一步细化颗粒大小,起到更好的稳定效果。
③杀菌、灌装:
由于饮料中存在穿心莲这一成分,需考虑杀菌方式对其色泽的影响,灌装是应保持瓶内存在一定的负压。
2.2.4苹果原汁中添加Vc含量对苹果原汁的影响
因为苹果汁遇空气极易发生氧化,因此必须在苹果榨汁阶段选择合适的方法进行护色,通过简单的预实验发现,在水中加入少量Vc与苹果共同榨汁可有效防止变色。
按照苹果与水质量比为1:
1的比例进行榨汁,考察0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%(百分比为该成分占总体的质量分数,下文中皆是如此)的Vc添加量对苹果汁颜色的影响。
2.2.5漂烫温度对穿心莲原汁的影响
由于穿心莲中富含叶绿色,因此需要采取适当方式进行护色,防止混合果蔬汁饮料在贮存过程中由于穿心莲汁的变性发生的褐变,设置单因素实验,选取水温为90℃,漂烫时间为变量,设置0min、1min、2min、3min、4min的5个水平,观察漂烫时间对穿心莲原汁感官的影响。
2.2.6原料配比的确定
以穿心莲汁与苹果汁的比例分别为2:
1、1:
1、1:
2、1:
3、1:
4为单因素进行混合,配方暂按照(混合果蔬汁30%、蔗糖5%、苹果酸0.1%、柠檬酸0.1%,剩余用水补足),按照2.3的生产工艺制出果蔬汁饮料,利用感官评定的手段,确定最佳的配料比。
2.2.7调味剂的单因素实验
(1)甜味剂的添加量对混合果蔬汁饮料的影响
鉴于混合果蔬饮料保健、绿色、健康的设计初衷,甜味剂仅选用蔗糖。
在固定的穿心莲及苹果原汁30%、柠檬酸0.1%、苹果酸0.1%的条件下,分别考察2%、3%、4%、5%、6%的5个不同蔗糖添加量对混合果蔬汁饮料的影响,按照2.3的生产工艺制得果蔬汁饮料,利用感官评定的手段,确定最佳的蔗糖添加量。
(2)酸味剂的添加量对混合果蔬汁饮料的影响
本试同时考察苹果酸和柠檬酸两种酸味剂,并且考虑两种酸味剂单独使用及复合使用的影响,在固定的穿心莲及苹果原汁30%、蔗糖5%的前提下,分别考察0.1%柠檬酸、0.1%苹果酸、0.1%柠檬酸+0.1%苹果酸、0.2%柠檬酸、0.2%苹果酸的5个不同酸味剂添加量对混合果蔬汁饮料的影响。
按照2.3的生产工艺制成混合果蔬汁饮料,进行感官评定。
(3)果蔬原汁添加量对混合果蔬汁饮料的影响
在固定的蔗糖5%,柠檬酸0.1%,苹果酸0.1%的前提下,考察10%、20%、30%、40%、50%的5个不同果蔬原汁添加量对混合果蔬汁饮料的影响,按照2.3的生产工艺制取混合果蔬饮料,进行感官评定。
2.2.8正交试验
在甜味剂添加量、酸味剂添加量、果蔬原汁添加量、稳定剂添加量为因素的单因素试验的基础上,选择合适的水平,设置正交试验,选择L9(34)正交表,利用感官得分作为评价指标,通过对正交试验结果的分析得到最优的添加剂用量。
2.2.9感官评定
试验所得果汁属于混合果蔬汁饮料范畴,参照北京汇源公司企业生产标准Q/SYHYS036—2007,制定了感官评价标准。
表2-1感官评分表
指标
评价标准
得分
气味
果蔬汁特有清香突出
果蔬汁气味过于浓重
果蔬汁特有清香不突出
20~25
10~19
0~9
味道
酸甜味适口,柔和
酸味或甜味较强可接受
基本无酸甜味
20~25
10~19
0~9
口感
口感自然,柔和
较为粘稠,基本可接受
粘稠感明显,不适口
20~25
10~19
0~9
色泽
色泽鲜艳、明亮、自然
色泽较鲜艳
色泽暗淡、浑浊
20~25
10~19
0~9
以果蔬汁比例%(因素A)、穿心莲汁比例%(因素B)蔗糖添加量%(因素C)
选择10名食品专业的同学进行感官评定,所得结果取平均值。
2.2.10稳定剂的添加量对果蔬汁混合饮料的影响
采用单因素试验得到的最优配方,制得较优果蔬汁饮料,考察0.05%黄原胶、0.05%CMC-Na、0.05%黄原胶+0.05%CMC-Na、0.1%黄原胶、0.1%CMC-Na的5个不同稳定剂添加量对混合果蔬汁饮料的影响,按照2.3的生产工艺制取混合果蔬饮料,进行感官评定。
2.2.11杀菌方式对混合果蔬汁饮料的影响
按照2.2.3的生产工艺,及通过单因素实验及正交试验确定的优势配方进行混合果蔬汁饮料的制取,考察低温长时巴氏杀菌、高温短时巴氏杀菌、低温常压杀菌、高温高压灭菌、微波杀菌的5个不同杀菌方法对混合果蔬汁饮料的影响,对杀菌后的饮料不仅需要进行感官评定,还应进行微生物的测定。
2.3产品质量指标检测方法
2.3.1.离心率的检测
取待测混合果蔬汁饮料5ml置于离心管中,记录样品重量W1,放入离心机中,以4000r/min离心10min后,静置15min,分离出上清液,记录残留质量W2,离心率的计算公式为
(公式2-1)
离心率越低说明饮料的稳定性越强。
2.3.2Vc含量的测定
(1)实验原理
染料2,6-二氯靛酚的颜色反应表现两种特性,一是取决于其氧化还原状态,氧化态为深蓝色,还原态变为无色;二是受其介质的酸度影响,在碱性溶液中呈深蓝色,在酸性介质中呈浅红色。
用蓝色的碱性染料标准溶液,对含维生素C的酸性浸出液进行氧化还原滴定,染料被还原为无色,当到达滴定终点时,多余的染料在酸性介质中则表现为浅红色,由染料用量计算样品中还原型抗坏血酸的含量。
(2)待测样本的制备
吸取混合果蔬汁饮料100g,加100ml浸提剂,迅速搅匀。
称10-40g液体样品,用浸提剂将样品移入100ml容量瓶,并稀释至刻度,摇匀过滤。
若滤液有色,可按每克样品加0.4g白陶土脱色后再过滤。
(3)标定2,6-二氯靛酚溶液
吸取1ml抗坏血酸标准溶液于50ml锥形瓶中,加入10ml浸提剂,摇匀,用2,6-二氯靛酚溶液滴定至溶液呈粉红色15s不褪色为止。
同时,另取10ml浸提剂做空白试验。
(4)滴定
吸取10ml滤液放入50ml锥形瓶中,用标定好的2,6-二氯靛酚溶液滴定,直至溶液呈粉红色15s不褪色为止。
同时做空白试验。
(5)数据处理
滴定度按下式计算:
公式(2-2)
式中:
T—─每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数;
C—─抗坏血酸的浓度,mg/ml;
V—─吸取抗坏血酸的体积,ml;
V1—─滴定抗坏血酸溶液所用2,6-二氯靛酚溶液的体积,ml;
V2—─滴定空白所用2,6-二氯靛酚溶液的体积,ml。
维生素C按下式计算:
(公式2-3)
式中:
V——滴定样液时消耗染料溶液体积,ml;
V0——滴定空白时消耗染料溶液的体积,ml;
T——2,6-二氯靛酚染料滴定度,mg/ml;
A——稀释倍数;
W——样品重量,g。
2.3.3总酸的测定
(1)原理:
食品中的酒石酸、苹果酸、柠檬酸、草酸、乙酸等其电离常数均大于10-8,可以用强碱标准溶液直接滴定,用酚酞作指示剂,当滴定至终点(溶液呈浅红色,30s不褪色)时,根据所消耗的标准碱溶液的浓度和体积,可计算出样品中的总酸含量。
(2)样品的制备:
将制得的混合果蔬汁饮料混匀后过滤取样。
(3)测定:
准确吸取上法制备滤液50ml,加酚酞指示剂3~4滴,用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定至微红色30s不褪色,就消耗0.1mol/LNaOH标准溶液的体积(ml)。
(4)计算
(公式2-4)
式中:
c──标准NaOH溶液的浓度,mol/L;
V──滴定消耗标准NaOH溶液体积,mL;
m──样品质量或体积,g或mL;
V0──样品稀释液总体积,mL;
V1──滴定时吸取的样液体积,mL;
K──换算系数,即1mmolNaOH相当于主要酸的质量(g)。
因本试验中的酸主要为添加剂中的柠檬酸,因此选用柠檬酸作为总酸的检测结果。
2.3.4微生物指标的测定
(1)选择大肠菌群作为测定指标进行检测,对每个样品选择适宜的三个连续稀释度的样品稀释液。
每个稀释度接种三管月桂基硫酸盐胰蛋白(月示)(LST)肉汤,每管接种1mL。
(2)将接种管置于36±1℃培养48±2h。
观察试管的产气情况:
检查倒管内是否有气泡产生,记录在24h和48h内产气的LST肉汤管数。
如所有LST肉汤管均未产气,则可报告为大肠菌群阴性;如有产气者,则进一步作证实试验。
(3)大肠菌群的证实试验将所有产气管用直径为3mm的接种环移种到煌绿乳糖胆盐(BGLB)肉汤管中。
置BGLB肉汤管于36±1℃培养48±2h。
记录所有BGLB肉汤管的产气管数。
(4)结果报告:
按BGLB肉汤产气管数,查最大或然数技术表(MPN)表,报告每克(毫升)样品中的大肠菌群的MPN值。
第3章结果与分析
3.1混合果蔬原汁预处理工艺的确定
3.1.1苹果原汁中添加Vc含量的确定
表3-1Vc添加量苹果原汁混合果蔬汁饮料感官的影响
添加量
0
0.05%
0.1%
0.15%
0.2%
感官评价
4.4
21.7
22.3
21.9
22.4
从表3-1的结果可以看出,0.05%-0.2%的Vc添加量都可以有效抑制苹果原汁的褐变,因此从节约成本角度考虑,选择在榨取苹果原汁时的Vc添加量为0.05%。
3.1.2穿心莲叶片漂烫时间的确定
表3-2漂烫时间对穿心莲原汁感官的影响
添加量
0s
30s
60s
120s
300s
感官评价
17.6
18.5
20.2
22.0
10.1
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