燕麦饮料的研制.pdf

FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食 品 科 技2010 年 第 35 卷 第 5 期燕麦是一种较耐旱、耐寒、耐瘠、喜阴凉、长日照的一年生禾本科作物1。燕麦中含有两种功能性物质分别为燕麦胶和燕麦醇提物。经大量的研究证实燕麦胶具有降低血糖和胆固醇2-3、防止便秘、降低直肠癌的发病率等多种生理功能。燕麦醇提物具有良好的心血管活性、抗癌、抗痴呆、抗病原微生物、降血糖及雌激素样作用4。但目前，燕麦产品的品种仍然较少，不利于燕麦产品的发展。本试验以燕麦麸皮为原料，探讨了燕麦饮料的工艺条件，以期为燕麦新产品的开展做一Study on oat beverageZHANG Min,LIU Yu-zhu,LIU Yang(College of Food Engineering and Biotechnology,Tianjin University of Science&Technology,Tianjin 300457)Abstract:The produce parameters of oat beverage were studied in this paper.The effects of-amylase,-amylase and papain on beverage were explored by detecting transparency and viscosity of the solution.Theparameters of emulsifier were decided by orthogonal assay.And the optimal concentration of oat solution,sugarand sugar/acid ratio were evaluated by fuzzy mathematical method.The results showed that the doses of-amylase,-amylase and papain were 240 L/100 g oat bran,240 L/100 g oat bran and 2 mg/100 mL oatsolution.The reacting time of these three kinds of enzymes was 0.5 min,30 min and 60 min,respectively.Thebest ratio of monoglyceride,sucrose ester and tripolyglycerol monostearates was 0.03 g,0.07 g,0.05 g.Theoptimal concentration of oat solution was 100%,and the sugar concentration and sugar/acid ration of thebeverage were 6 Brix and 701.Key words:oat;beverage;enzyme;fuzzy mathematical model张民，刘玉柱，刘洋(天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457)摘要：以燕麦麸皮为原料，探讨了燕麦饮料的工艺条件。以溶液透明度和黏度为指标研究了-淀粉酶、-淀粉酶和木瓜蛋白酶的作用条件；采用正交实验探讨了燕麦饮料乳化剂的复配方案；并以模糊数学模型研究了燕麦原浆液浓度、糖度及酸糖比。结果表明：-淀粉酶和-淀粉酶的用量均为 240 L/100 g 燕麦麸皮，木瓜蛋白酶的用量为 2 mg/100 mL 原浆液，3 种酶作用时间分别为 0.5、30 min 和 60 min；乳化剂最佳组合为单甘脂 0.03 g，蔗糖酯 0.07 g，三聚甘油脂 0.05g；饮料的最佳原浆液浓度为 100%，最适糖度为 6 Brix，糖酸比为 701。关键词：燕麦；饮料；酶；模糊数学模型中图分类号：TS 275.4文献标志码：A文章编号：1005-9989(2010)05-0093-04燕麦饮料的研制收稿日期：2009-08-28基金项目：天津市科技计划项目课题(07ZCKFNC01800)。作者简介：张民(1972)，男，博士，副教授，研究方向为食品化学与保健食品。食品开发93FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食 品 科 技2010 年 第 35 卷 第 5 期点有益的尝试。1试验材料与方法1.1原料与试剂裸燕麦麸皮：河北省张北县燕北绿色保健食品厂；木瓜蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、分子蒸馏单甘脂、绵白糖、蔗糖酯、柠檬酸、三聚甘油单硬脂酸甘油酯：市售，均为食品级；氢氧化钠、盐酸、无水乙醇：均为分析级。1.2主要设备数控超声波清洗器(KQ5200DB)，旋转蒸发器(RE-52AA)，紫外可见分光光度计(752)，离心机(TDL-5-A)，电热恒温鼓风干燥箱(DH-101)，黏度计(DV-+Pr)。1.3方法1.3.1燕麦胶原浆液及燕麦醇提物提取流程裸燕麦麸皮乙醇处理70%(v/v)乙醇，料液比 14(g/v)，80，30 min，重复 3 次处理后麸皮水提取料液比 110(g/v)，100，1.5 h，重复 3 次，合并上清液(实验操作 1)上清液加热至 90，耐热-淀粉酶处理冷却至 60，-淀粉酶处理蛋白酶处理燕麦胶原浆液。收集上述操作中的乙醇溶液，抽滤，真空浓缩，干燥得燕麦醇提物。1.3.2酶处理对燕麦水提液黏度和透明度的影响-淀粉酶作用时间的影响：取裸燕麦麸皮如实验操作 1 进行处理，在 90 水浴条件下，以0.5 min 为时间梯度，从 05 min 分别用-淀粉酶处理(-淀粉酶的添加量为处理 100 g 燕麦麸皮添加 240 L)，然后在最大吸收峰值为 620 nm 条件下测定其吸光值，并选择 RV2 转子，在 160 r/min的转速下使用黏度计测定其黏度。-淀粉酶作用时间的影响：取裸燕麦麸皮如实验操作 1 处理后，选用最佳-淀粉酶处理条件处理(用量同-淀粉酶)，降温至 60，以 5 min为时间梯度，从 040 min 分别用-淀粉酶处理，然后测定其吸光度及黏度。木瓜蛋白酶作用的影响：将木瓜蛋白酶充分溶解在少量水中，加入到经-淀粉酶、-淀粉酶处理过的原浆液中(每 100 mL 原浆液加入 2 mg 木瓜蛋白酶)，在 55 水浴条件下，以 20 min 为时间梯度，从 0 到 80 min 及空白对照 6 组条件进行处理，90 灭酶 60 min 后，测定其吸光度值和黏度值。1.3.3乳化剂的选择将燕麦麸皮按验操作 1 处理后，酶处理，得到燕麦胶原浆液，按照燕麦麸皮中燕麦胶与燕麦醇提物的配比(103)添加燕麦醇提物。搅拌状态将乳化剂分散于燕麦原浆液，然后添加燕麦醇提物，离心，收集沉淀，称质量，以沉淀物的质量与醇提物加入量的比值判断乳化效果。正交实验因素水平表见表 1。1.3.4燕麦饮料的风味研究燕麦饮料原浆液浓度的预选：以口感和风味为主要指标，按照原浆液浓度不稀释、稀释 2 倍、3 倍、4 倍进行感官评价，选择口感、风味较好的浓度。糖度选择实验：在原浆液中加入绵白糖以糖度为 5、6、78 Brix 为梯度研究最佳的糖添加量。糖酸比实验：选取感官评价最优的燕麦原浆液浓度，按照 401、501、601、701 不同比例的糖酸比，对其进行感官评价，选取适口的糖酸比。感官评定分为糖酸比；色泽、香气、酸度、甜度、苦涩味 5 项指标 2 项评定。然后通过模糊数学方法处理数据5。2结果与分析2.1淀粉脱除对燕麦胶黏度和透明度的影响研究2.1.1-淀粉酶对燕麦胶黏度和透明度的影响研究由图 1 可知，溶液的吸光度值在-淀粉酶加入 0.5 min 内变化较大，0.5 min 之后趋于不变；溶液的黏度在 0.5 min 内有变化，之后基本不变。综合考虑黏度及吸光度值，确定-淀粉酶处理的最佳时间为 0.5 min。表 1正交实验因素水平表水平因素单甘脂 A蔗糖酯 B三聚甘油脂 C10.050.030.0720.030.050.0330.070.070.05图 1-淀粉酶对吸光度及黏度值的影响吸光度黏度0.70.60.50.40.30 01 1 22 3 3 4 45时间/min9080706050吸光度黏度食品开发94FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食 品 科 技2010 年 第 35 卷 第 5 期2.1.2-淀粉酶对燕麦胶黏度和透明度的影响研究由图 2 可知，溶液的吸光度值在-淀粉酶加入后都无明显变化；溶液的黏度值在 5 min 内有较大变化，而 530 mim，黏度仍有一定的减小，30min 以后黏度基本无变化。因此以黏度值为标准，确定-淀粉酶的最佳处理时间为 30 min。2.2木瓜蛋白酶对燕麦胶黏度和透明度的影响研究由表 2 分析可知溶液的吸光度在前 20 min 变化较大，20 min 后基本趋于平稳；溶液的黏度在40 min 以前变化不大，60 min 时明显变小，之后趋于平稳。综合考虑溶液的吸光度及黏度的变化趋势，确定蛋白酶处理时间为 60 min。2.3乳化剂复配方案的选择由表 4、表 5 正交试验方差分析可得，3 种乳化剂对于乳化效果的影响顺序是 BCA。其中 B因子具有显著性(p0.05)影响，B、C 因子具有较显著性(p0.1)影响，而 A 没有显著性影响。结合方差分析结果选择最佳乳化剂复配方案为 A2B3C3。即单甘酯 0.03 g，蔗糖酯 0.07 g，三聚甘油酯 0.05g 的复配。对于 A2B3C3做验证试验，得出沉淀率平均值为 7.84%，略大于正交试验组中 A1B3C3的数值。但考虑到 A1B3C3组用的乳化剂总量为 0.17 g，而 A2B3C3组为 0.15 g，因此根据经济节省的原则最终选取 A2B3C3为最佳复配方案。2.4燕麦饮料风味研究2.4.1燕麦饮料原浆液浓度的预选将燕麦原浆液稀释 1、2、3、4 倍分别进行口感评价结果为口味恰好，浓度适中、口味偏淡，浓度适中、口味很淡，溶液较稀、口味过淡，溶液很稀。由此可确定，原浆液不稀释为最佳条件。2.4.2糖度选择实验当糖度(Brix)为 5、6、7、8时分别进行口感评价结果为略微甜、甜度适中、甜度适中、过甜。由此可以看出，当糖度为 6 Brix或者 7 Brix 的时候甜度最好，本着减少糖的加入的原则选择 6 Brix，口感和风味最好。2.4.3糖酸比确定实验糖酸比为 401，501，601，701，801 时分别进行感官评价得分为 3.8、4.5、4.8、5.6、4.5。由此可看出糖酸比为 701 时分数最高。为了更好的选择最优糖酸比方案，将感官评价分为色泽、香气、酸度、甜度、苦涩味 5 项指标进行评定，见表 5。权重系数=色泽，香气，酸度，甜度，苦涩味=0.1，0.1，0.3，0.3，0.2，选出糖酸比 601，701，801 三个方案进行模糊数学处理计算得：图 2-淀粉酶对吸光度及黏度值的影响表 2木瓜蛋白酶对吸光度及黏度值的影响时间/min空白020406080吸光度0.3240.2840.2280.2440.2350.240黏度21.7620.3220.4820.0018.8818.96表 3乳化剂复配优选方案正交实验直观分析表实验号实验结果1111111.262122214.57313337.84212317.235223112.33623129.277313212.138321311.799332110K111.21013.54010.77311.197K212.94312.89713.93311.990K311.3079.02310.75312.273R1.7334.5173.1801.076因素ABC误差相 D表 5感官指标评定表指标/等级1234567色泽0224200香气0223210酸度0112420甜度0112411苦涩味0001441表 4正交试验方差分析表见表因素偏差平方和(SS)自由度(DF)F 比显著性单甘酯5.69223.05NO蔗糖酯35.817219.17*三聚甘油酯20.098210.75(*)误差项1.8692注：F0.05(2,2)=19.00；F0.01(2,2)99.01；F0.1(2,2)=9.00；*：p0.05；(*)：pCB。海藻酸钠的影响最大，黄原胶次之，卡拉胶最小。即海藻酸钠添加量为 0.10%，卡拉胶添加量为 0.10%，黄原胶添加量 0.12%时，复合饮料稳定性最好。2.4产品质量指标2.4.1感官指标色泽：呈淡黄色；组织状态：均匀，无气泡，黏度适中，无异物，无分层；香气：具有菠萝和苹果的香甜气味，香甜自然协调；口感：滋味柔和，口感清爽，酸甜适中，菠萝味和苹果味明显。2.4.2理化指标总酸0.4%，糖度 14%，pH 值3.7，固形物3.07%。3结论用 0.1%的抗坏血酸对苹果汁进行护色效果较好。本文对复合果汁的调配工艺研究表明，其最优调配工艺为：菠萝汁苹果汁配比 12，糖度14%，pH 值 3.7。试验添加 0.10%海 藻 酸 钠，0.10%卡拉胶，0.12%黄原胶作为复合稳定剂，稳定效果最佳。得到一种浅黄色、质地均匀、具有菠萝和苹果香气、酸甜适口的复合果汁饮料。参考文献：1王亚娟,许牡丹.绿豆菠萝复合饮料工艺的研究J.试验报告与理论研究,2008,11(3):20-222李南薇,李宁,程富.香蕉橙混合果汁酸乳饮料的研制J.现代食品科技,2009,25(1):62-643石云飞,杨静.绿豆菠萝复合固体饮料的研制J.食品科技,2008,35(4):51-534潘孝平.枇杷番茄混合果肉饮料的研制J.福建轻纺,2008,20(6):1-65蒋侬辉,林秉斌,吴洁芳,等.澄清型番木瓜柑桔复合果汁的研制J.食品工业科技,2008,29(9):179-1816杨洪元.鲜罗汉果海带复合固体饮料的研制J.食品科技,2006,33(6):100-102Y1=4.63，Y2=5.39，Y3=4.55。Y1=0，0.1，0.1，0.2，0.3，0.2，0.1；Y2=0，0.1，0.1，0.1，0.2，0.3，0.2；Y3=0，0.1，0.2，0.3，0.2，0.2，0.2。比较 Y1、Y2、Y3如图 3。以最大峰分析法及趋势分析法可以看出 Y2最高峰在 6(容易接受)时，在 Y1在 5，Y3在 4。与感官评定分数相似，即选方案 2。3结论-淀粉酶和-淀粉酶的用量均为 240 L/100g 燕麦麸皮，木瓜蛋白酶的用量为 2 mg/100 mL 原浆液，三种酶作用时间分别为 0.5 min、30 min 和60 min；乳化效果优先级为蔗糖酯单甘酯三聚甘油酯，乳化剂最佳组合为单甘脂 0.03 g，蔗糖酯 0.07 g，三聚甘油脂 0.05 g；最佳原浆液浓度为 100%，溶液糖度为 6Brix 时，口感和风味最好，通过感官评定和模糊数学处理后的最佳糖酸比为 701。参考文献：1张美莉,高聚林.裸燕麦麸皮-葡聚糖特性及食用胶的比较研究J.食品与发酵工业,2006,32(8):44-472Autiok,MyllymakioFlow properties of solution of oat-glucanJ.Food science,1987,52(5):564-5683Jeanlouis Peter,J Wood.Rheological properties of aqueoussolution of of(13，l4)-D glucans from oatsJ.Cerealchemistry,1995,72(4)442-4474张存莉,吴战库,等.甾体皂苷的生物活性研究进展J.西北林学院学报,2003,18(2):95-1005霍红.模糊数学在食品感官评价质量控制方法中的应用J.食品科技,2004,25(6):185图 3饮料感官评定模糊数学分析图0.350.30.250.20.150.10.050012345678Y1Y2Y3(上接第页)食品开发9692