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。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

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。

1.2 工艺流程

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 测试方法

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)。

2 结果与分析

2.1 温度对红薯汁饮料出汁率的影响

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。

2.2 复合护色剂的护色效果

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。

2.3 酶解澄清

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

2.4 饮料稳定性试验

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

3 产品质量标准

3.1 感官指标

感官指标应符合表8的规定。

3.2 理化指标

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

3.3 卫生指标

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

4 结 论

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。

[1] TIAN C,WANG G.Study on the anti-tumor effect of polysaccharides from sweet potato[J].JBiotech,2008,136(S):345-355.

[2] BOVELL-BENJAMIN A C.Sweet Potato:A Review of its Past,Present,and Future Role in Human Nutrition[J].Advances in Food and Nutrition Research,2007,52:1-59.

[3] 伍军.红薯营养保健价值及综合利用[J].粮食与油脂,2004(1):18-19.

[4] 曹凯光.红薯综合加工利用研究及其保健食品开发[J].食品工业科技,2004(2):110-112.

[5] 崔德山.红薯饮料的开发及其特征[J].食品文摘,1999(2):9-11.

[6] 佑稷,杨谷良,顾仁勇.红薯饮料的工艺研究[J].食品工业科技,2002(10):59-61.

[7] 何胜生.甘薯饮料加工工艺研究及综合利用[J].福建轻纺,2005(10):5-8.

[8] TEOW C C,TRUONG V D,MCFEETERS R F,et al.Antioxidant activities,phenolic andβ-carotene contents of sweet potato genotypes with varying flesh colours[J].Food Chemistry,2007,103(3):829-838.

[9] TAMAKIA K,TAMAKIB T,SUZUKIC Y.Deodorisation of off-odour during sweet potato juice production by employing physical and chemical deodorants[J].Food Chemistry,2007,105(2):454-461.

[10] BURRIW.Applied Statistical Methods[M].London:Academic Press,Inc,1979:37-42.

[11] REKHA M R,PADMAJA G.Alpha-amylase inhibitor changes during processing of sweet potato and taro tubers[J].Plant Foods for Human Nutrition,2002,57(3/4):285-294.

[12] 伍军,孙囝,朱明丽.红薯饮料澄清工艺条件及模型的研究[J].粮油加工与食品机械,2004(8):58-60.

[13] 聂幼华.高淀粉植物饮料的稳定性研究[J].食品与机械,1997(2):9-11,20.

[14] 周丽艳,康维民,刘绍军.提高甘薯饮料稳定性的研究[J].食品工业科技,2003(8):35-37.