生物技术与饮料工业.doc

摘要：乳酸菌饮料以蛋白质、有益活菌及口味独特吸引了众多消费者。近年来,添加各种果蔬汁的乳酸菌饮料更是受到研究者和消费者的关注。将胡萝卜汁和乳酸菌饮料合理配伍,可以制造经济实惠、营养更为全面的饮品。本文重点研究以胡萝卜为原料，乳酸菌为菌种，采用正交实验设计优化胡萝卜汁饮料的发酵工艺，为发酵胡萝卜汁的工业化生产提供理论依据。
关键词：正交实验 乳酸菌 发酵胡萝卜汁 优化
1本课题的研究目的和意义
1.1目的和意义
有史以来，蔬菜就是人类食品的一个不可缺少的重要组成部分。由于食品化学家和营养学家们的不懈努力，目前人们已经基本认识了蔬菜果汁的化学成分，并根据化学成分研究了蔬菜汁饮料的营养生理意义。蔬菜汁饮料特有的营养生理和健康方面的意义表现在3方面：首先，蔬菜汁饮料内一些重要营养物质含量相当高；其次，它含有一些其他食品比较缺乏甚至非常缺乏的对人体组成有利的化学成分；再有就是一些食品所含有的不利于人体健康的化学成分，在蔬菜汁饮料中的含量相当少，甚至不含有。例如各类酒、咖啡或有些茶，均含有数量不等的乙醇或咖啡因，而蔬菜汁饮料不含。
蔬菜汁饮料含有许多对人体营养非常重要和有价值的化学成分，例如碳水化合物、植物酸、矿物质、维生素和微量元素等等，所以他们往往具有一些治疗疾病的能力。例如，在古代，人们把甜菜原汁当作治疗肾脏或肝脏功能失调的药物，或者当作利尿药物。人民还发现萝卜和萝卜原汁可以用来治疗食欲不振；后来，人们又发现甘蓝能治疗坏血病等等。从热量的标准来衡量，蔬菜汁饮料的营养生理意义在于他的营养成分能够迅速被人体吸收，因此对运动员，病后恢复健康的人和脑力劳动者具有特殊意义。现在人们进一步发现，许多蔬菜以及用它们制成的饮料都有保健作用。尽管目前还不能完全解释它们的保健机理，但是它们大部分的保健机理已经被现代科学所证实。
1.2 生物技术与饮料工业
饮料做为食品工业的支柱产业，具有市场广阔、经济效益显著等特点。在个中传统饮料产品继续得到发展的同时，多种各具特色的新型饮料产品不断问世，极大的促进了饮料工业的发展。传统的饮料生产工艺各具特色，产品丰富多样。生物技术的采用，给现代饮料工业注入了新的活力。
生物技术应用与饮料生产，可以在资源、开发产品、改进生产工艺以及提高产品质量等方面发挥巨大的作用。
1.2.1 乳酸菌及其发酵制品
近年来，乳酸菌发酵食品日益受到消费者青睐，特别适宜作婴儿辅助食品和老年食品。乳酸菌是一类可发酵利用碳水化合物而产生大量乳酸的细菌。人们应用乳酸菌的历史非常悠久，保加利亚酸奶、马奶酒及酱腌菜等均是传统的乳酸菌发酵制品。近年来，随着乳酸菌尤其是双歧杆菌、嗜酸乳杆菌的肠道有益菌的许多重要生理功能的确认，各种乳酸菌发酵制品更是风行全世界。
通过对乳酸菌及其代谢产物的大量研究，目前认为乳酸菌之所以有益于人体健康是由于它具有如下一些主要生理功能。
（1）对肠道菌群的改善作用；乳酸菌可抑制肠道内病原菌和有害于人体健康的细菌的成长繁殖，增加人体诶有益菌的数量，维持肠道菌群的平衡，对保持人体健康、预防疾病具有十分重要的作用。
（2）与普通乳相比，发酵乳制品的消化吸收性和营养价值及其风味都已大大提高。
（3）乳酸菌能降低血清胆固醇水平，可以预防由冠状动脉硬化所引起的心脏病。
（4）乳酸菌具有防癌、抗癌作用。
（5）乳酸菌对常见至病菌有拮抗作用。
所以，乳酸菌是一类对人体健康非常有益的功能因子，很有必要通过食品途径补充这一活性成分。
2 本课题在国内外研究现状和发展前景
2.1 本课题在国内外研究现状
2.1国内(外)胡萝卜加工研究现状
胡萝卜含有丰富的胡萝卜素。属常见水果蔬菜之首。但胡萝卜的工业开发水平和市场占有率都落后于水果加工食品和番茄加工食品。影响胡萝卜加工食品发展的原因主要有三个方面：
2.1.1胡萝卜不具有水果的良好风味，也不具有番茄的适口酸味．单独食用味不甚佳。因此，胡萝卜自身存在的异味是影响胡萝卜加工食品发展的首要原因。
2.1.2尽管有优质的原料，但缺少相应的加工技术和设备。如目前胡萝卜的榨汁工艺大都延用水果榨汁工艺和设备，这种 设备适应于薄壁细胞的水果果肉和以提取水溶性成分为工艺目标的果汁加工。而胡萝卜属于根类蔬菜，细胞间质发达细胞壁坚实。胡萝卜素属于脂溶性，不是水溶性。因此，采用水果加工工艺和设备加工胡萝卜，其胡萝卜素的提取率均较低。
2.1.3胡萝卜与人体健康的现代医学研究还不够深入和全面。高胡萝卜素含量浓缩汁是医药保健食品的重要原料。长期食用胡萝卜加工品有养粘膜、不易感冒、健美、抗癌作用，而且对眼睛特别好。中国科学院石家庄农业现代化研究所采用非酶法充分破坏细胞间质，采用物理法分离细胞间隙并最终完全打破细胞壁，采用物理法将细胞壁与胡萝卜素和核酸物质充分分离等工艺，是提高胡萝卜素提取率和提高胡萝卜素含量的关键工艺。其胡萝卜素提取率可达70％左右，居国际领先。
发酵饮料生产中常用的乳酸菌大多是乳杆菌属、片球菌属、链球菌属、明串珠菌属。其中链球菌属和链球菌属中的部分菌种是同型乳酸菌，乳杆菌属和明串珠菌属的部分菌种为异型乳酸菌。同型乳酸菌和异型乳酸菌的代谢途径、中间产物和最终产物是不同的，因此回影响到发酵的内在质量和产品风味，所以在饮料生产中应根据不同产品，合理的选用不同的乳酸菌。
近年来，果汁、菜汁生产的先进技术已达到很高的水平。如超滤澄清技术、冷冻、反渗透浓缩技、混浊态汁稳定技术、高压提取芳香物质技术、电渗析水处理技术、无菌包装技术、为提高出汁率的带式榨汁技术等。这些先进技术对果汁、菜汁生产的发展起着重要的作用。生产工艺中的关键工序已经进入膜技术的研究水平，苹果澄清汁技术已经在美国、联邦德国苹果澄清汁生产中的到应用。最近几年，我国从先进国家引进了工业化自动化果汁、果酱、饮料生产线，正在改变着我国饮料生产的落后状况。
2.2本课题发展前景
随着国民收入水平的提高,人们对饮料的花色品种、质量要求越来越高,消费趋向于营养、健康。蔬菜汁、蔬菜饮料作为方便营养食品,越来越受到消费者的欢迎。发达国家的蔬菜汁饮料发展很快,例如日本2000年番茄汁产量41.4万t,蔬菜混合汁5万t,其它蔬菜汁7万t。我国蔬菜汁饮料起步较晚,但其产业化发展前景和市场前景被业内普遍看好,被认为是21世纪最具潜力的饮料。但总体来说,我国蔬菜汁发展缓慢,其主要原因是蔬菜经过传统加工处理,特别是高温热处理后,色泽变差,风味变劣,难为消费者接受。长期以来,科研工作者进行了大量的研究,采用中、低温加工、生物技术等新方法加工果蔬汁,取得了较好的效果。其中乳酸发酵蔬菜汁是一种采用生物发酵和冷杀菌技术生产的新型饮料,它兼有乳酸发酵和蔬菜汁的优点胡萝卜是当前流行的保健蔬菜之一,它不仅含有显著高于其它蔬菜的重要营养素,如类胡萝卜素含量400μg/100 g、硒2.8μg/100 g,具有提高人体免疫力和防治多种疾病的功效,如防治VA缺乏症、肺结核、营养不良、贫血、小儿软骨病、食欲不振、眼干燥症、呼吸道和胃肠道疾病,还有降压、强心、抗过敏、防癌抗癌等功效
3本课题研究方向
本研究的方向是乳酸菌对胡萝卜汁进行发酵,达到了增强营养、改善风味、提高饮料稳定性的目的。
4本课题进展情况