袁秋萍,陈 劼,王燕敏
(浙江科技学院生物与化学工程学院,杭州310023)
红薯是首选的抗癌食品,在20种抗癌蔬菜排行榜中名列榜首。红薯中的活性物质去雄酮,能有效地抑制和预防癌症的发生[1]。红薯含有丰富的淀粉、维生素、纤维素等人体必需的营养成分,还含有丰富的镁、磷、钙等矿物元素和亚油酸等,能保持血管弹性,对防治老年习惯性便秘十分有效。红薯还是一种理想的减肥食品,它的热量只有大米的1/3,富含纤维素和果胶,能够阻止糖分转化为脂肪[2-3]。
中国是世界上最大的红薯生产国,近几年红薯年产量都超过100 Mt,占世界总产量的80%以上。虽然中国红薯的种植面积和产量均居世界首位,但红薯加工业发展却很缓慢[4],红薯的工业加工只占15%,多数仍采用传统的单一加工方法,加工出的产品仅为红薯淀粉,而占红薯重量75%以上的红薯汁、红薯纤维和蛋白等营养成分和活性物质都被当成废水和废渣排弃,既浪费资源,又污染环境,导致利用率低下,产品单一,附加值不大,效率不高[5]。采用综合加工利用方法,除生产红薯淀粉外,为了尽可能多地保留红薯中的营养成分和生物活性物质,可制备新型红薯饮料。如何在加工中使红薯物尽其用,获得高利用率、高附加值和高效益,成为必须研究的课题。
红皮白芯红薯,Na2SO3,抗坏血酸,柠檬酸,α-淀粉酶,黄原胶,CMC-Na,海藻酸钠;电子分析天平,B25型B.R.T高剪切分散乳化机,DK-8A型数显电热恒温水槽,UV-722型紫外可见分光光度计,SPX-250BS-Ⅱ型生化培养箱,YXQ-LS-18SI型全自动手提式灭菌锅,CF15R型离心机,榨汁机,电磁炉等。
红皮白芯红薯→清洗→去皮→切块→护色→榨汁→分离→红薯汁→酶处理→灭酶→调配→均质→杀菌→冷却→成品[6-7]
1.3.1 色度测定
采用比色法,以蒸馏水作参比,在420 nm下测定红薯汁的吸光度A。以A×10表示褐变度(Degree of Browning,DB)。
1.3.2 稳定性测定
采用离心法,10 cm高的离心管中加入10 mL红薯汁饮料,4 000 r/min离心10 min,测量离心沉淀的高度(cm)。
将红薯块根切碎,按1∶1(W∶V)加入冷开水混匀,一定温度下保温2 min后榨汁,榨汁温度分别为20,55,75,95℃,按公式(1)计算出汁率,结果见表1。
表1 不同温度下红薯出汁率Table1 Extraction rate of sweet potato juice under different temperature
表1结果说明,以4种不同温度处理所得的汁液,在20℃时榨汁的出汁率最高,随温度升高,出汁率下降。其原因在于,随着温度的升高,淀粉开始糊化,造成汁液黏稠,使得出汁率降低。生产过程中,榨汁用水无需加热。
榨汁过程中,红薯组织被破碎,在有氧条件下红薯中的多酚氧化酶(PPO)及过氧化物酶(POD)等催化酚类物质引起变色[8-9]。护色剂单因素实验的结果为,Na2SO3质量分数0.5%,抗坏血酸质量分数0.2%,柠檬酸质量分数0.5%。在单因素试验得到的最适浓度附近选取试验点,采用L16(44)正交试验表,通过正交试验确定最佳护色配比和条件[10]。DB值越小,说明护色效果越好。因素水平表见表2,试验结果见表3。
表2 护色试验因素水平表Table 2 Design of orthogonal experiment for color of sweet potato juice
表3 护色L 16(44)正交试验结果Table3 Result of orthogonal experiment for color of sweet potato juice
通过正交试验和极差分析,确定护色最佳方案是A1B4C4D3,即最佳护色条件为抗坏血酸0.3%,柠檬酸0.6%,浸泡时间15 min,不添加亚硫酸钠。与图1的直观分析结果吻合。
该配比不在已进行的试验中,经验证试验,DB值为1.55。
参考厂家提供的酶使用条件,酶解澄清试验以酶解温度、p H值和处理时间为因子进行正交试验[10],以柠檬酸调节体系p H值,与2.2护色结果无冲突。以透光率为指标,透光率越高则澄清效果越好[11-12]。因素水平表见表4,试验结果见表5。
图1 护色L 16(44)正交试验结果直观分析Fig.1 Intuitive Analysis of experiment for color of sweet potato juice
表4 酶解澄清试验因素水平Table4 Design of orthogonal experiment for enzymic hydrolysis of sweet potato
由表5正交试验结果进行极差分析,主次因素顺序为A>B>C,表明对红薯汁生物酶解澄清效果影响最大的是pH值,其次是温度,时间影响最小。最佳组合是 A1B2C1,即p H 4.5,温度60℃,处理时间1 h。
经A1B2C1验证试验,透光率为99.4%。
表5 酶解澄清处理L9(33)正交试验结果Table5 Result of orthogonal experiment for enzymic hydrolysis of sweet potato
采用单一稳定剂很难取得较好的稳定效果,参考相关资料[13-14],选取黄原胶、CMC-Na和海藻酸钠做L9(33)正交试验。沉淀高度值越小,说明饮料稳定性越好。因素水平表见表6,试验结果见表7。
由表6、表7可知,影响饮料稳定性的主次因素顺序为A>B>C,最佳状态组合为A3B2 C2和A3B3C1,考虑到成本因素,最终选择 A3B2C2,即 CMC-Na 0.2%、黄原胶0.12%、海藻酸钠0.15%。
经A3 B2C2验证试验,沉淀高度为0.2 cm。
表6 饮料稳定性实验因素水平Table 6 Design of orthogonal experiment for stability of sweet potato juice
表7 饮料稳定性L 9(33)正交试验结果Table 7 Result of orthogonal experiment for stability of sweet potato juice
感官指标应符合表8的规定。
参考GB 19297—2003《果、蔬汁饮料卫生标准》和GB 2762—2005《食物中污染物限量》制定,理化指标应符合表9的规定。
表8 感官指标Table8 Sensory standards
表9 理化指标Table9 Physical and chemical standards
参考GB 19297—2003《果、蔬汁饮料卫生标准》和GB 2762—2005《食物中污染物限量》制定,卫生指标应符合表10的规定。
表10 微生物指标Table 10 Microbiological standards
1)红薯汁的榨取应在室温下进行。
2)护色的最佳条件为0.3%Vc加0.6%柠檬酸复合使用,护色15 min。
3)酶解澄清处理最佳条件为pH 4.5,温度60℃,处理1 h。
4)稳定剂用量为0.12%黄原胶,0.20%CMC-Na,0.15%海藻酸钠。
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