山药饮料生产工艺研究进展和影响稳定性因素的分析

2015-04-14符德学

焦作大学学报 2015年1期

关键词：护色增稠剂均质

符德学

（焦作大学，河南焦作 454003）

山药饮料生产工艺研究进展和影响稳定性因素的分析

符德学

（焦作大学，河南焦作 454003）

文章综述了国内对不同山药饮品的研究情况，论述了在制作工艺、防褐变、稳定性等问题的解决方案和优缺点，提出了山药饮料的发展趋势，以利研究者参考。

山药；饮料；褐变；稳定性

1. 概述

山药作为药食两用农产品，在我国至少已有3000多年的种植食用历史。传统医学认为，山药“主伤中补虚，除寒热邪气，补中益气力，长肌肉，久服耳目聪明”。山药含有淀粉、蛋白质、多糖类、维生素、皂苷、脂肪、胆碱、淀粉酶、多酚氧化酶、尿囊素等成分，还含有碘、钙、铁、磷等人体不可缺少的微量元素。山药开发的主要产品之一是山药饮料，这是一种使用方便、营养价值高、便于大规模生产的山药深加工产品。本文对山药饮料的研究进展和存在的问题作一论述。

2. 山药饮料的制备工艺

（1）全浆型。该工艺以生鲜山药为原料，通过蒸煮熟化、打浆调配而成，具体工艺路线为：山药→清洗→去皮→（切片）→护色→蒸（煮）→打浆→过滤→调配→精滤→均质→灭菌→脱气→灌装→（灭菌→冷却）→成品。该工艺能保留山药的营养和香味，稳定性差、易高温褐变。张驰等[1]以湖北省利川市团堡镇红皮山药为原料，对生产工艺条件等进行探讨。饮料的悬浮状况影响产品的外观、口感等。观察结果，淀粉本身即为稳定剂，在其中能起一定的稳定作用。符德学[2]用河北小白嘴山药为原料研制成全浆型白山药饮料。

（2）酶解型。山药中含有大量的淀粉，全浆型饮料存在淀粉返生问题、容易造成饮料成品分层、结块沉淀，影响饮料感官。对山药淀粉进行酶解，使其转化为低分子糖类，从而避免了山药淀粉返生沉淀的问题，从而提高了饮料的稳定性，但也存在山药风味丢失的缺点。汪伦记等[3]研究了酶解法制山药饮料的工艺条件。具体工艺是山药→去皮→护色→蒸煮熟化→打浆→酶解→过滤→调配→精滤→均质→（灭菌）→脱气→灌装→灭菌→冷却→成品。结果表明，经过淀粉酶酶解和不经过酶解处理相比，制成的山药饮料沉淀明显减少，但山药特有的香气明显减弱，且外观色泽发暗。孔瑾等[4]以怀山药为原料，将怀山药浆料加热至80℃保温10min左右进行糊化，升温至90～95℃，加入α-淀粉酶进行酶解，完成后煮沸灭酶，通过配料灌装灭菌制成酶解型怀山药饮料，具有很好的稳定性。兰社益等[5]通过使用耐高温α-淀粉酶水解山药淀粉和食品增稠剂来解决山药饮料易发生分层和沉淀的问题，从而提高山药饮料的稳定性和感官品质。酶解条件为：温度90℃，酶用量0.005%，酶解时间40分钟，配以增稠剂，制得稳定性很好的山药饮料。赵静等[6]以鲜山药为主要原料，用耐高温淀粉酶酶解山药浆中的淀粉，酶添加量为原料的0.005%、酶解时间40分钟、酶解温度为70℃；酶解后离心分离，离心液加入增稠剂，能得到感官较好且几乎没有沉淀的饮料。

（3）提取型。焦作大学符德学等[7]利用提取技术研制清汁型怀山药饮料，该工艺是去除山药的纤维、淀粉，仅保留粘蛋白、粘多糖和山药中的可溶性成分。具体做法是：山药挑选，清洗去皮，切段（粒），护色，粉碎、提取、过滤去渣，离心去淀粉。去除粗纤维和淀粉，可提高饮料的稳定性，利口不黏口。但为保护材料的风味，山药的用量必然增大，粘蛋白的含量必然升高，蛋白质热变性问题又凸显出来，必须配以合适的稳定剂和灭菌温度、时间，以防蛋白质变性。该技术能保留和浓缩山药营养精华部分和香味，稳定性好，不需或少加稳定剂，可获得稳定性好、口感清爽的怀山药饮料，但存在操作复杂、制作成本高的缺点，适应大规模生产。

（4）复合型山药饮料。为丰富山药饮料的风味和营养，也可将山药与其他原料复配成饮料，一般先把山药煮熟打浆、其他原料蒸煮取汁，二者混合后再加入稳定剂均质而成，如山药红枣复合饮料［8］、山药枸杞复合饮料[9]、山药胡萝卜复合饮料[10]、山药菠萝复合饮料[11]、山药银耳复合饮料[12]、山药杏仁复合饮料[13]、山药、葡萄、梨复合运动饮料[14]等。具体做法是：将新鲜山药先制成熟山药浆汁，将其他原料洗净后分别与水混合熬两次，滤液与山药浆汁混合配以稳定剂，通过均质、灌装、灭菌而成[15]。

（5）发酵软饮料。将山药和其他原料熟化后制浆，加入菌种，在一定条件下发酵，再加入稳定剂均质而成，如山药黑豆发酵饮料。将山药浆和黑豆浆混合加入嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳酸杆菌、双歧杆菌，在42℃下发酵5个小时，然后再加辅料进行调配、均质、灌装、杀菌而成，该饮料具有黑豆及山药复合香气，无分层、沉淀，无肉眼可见杂质[16]。山药与南瓜发酵型饮料是将山药和南瓜分别去皮护色后煮沸5～8分钟，用胶体磨制取混合浆液，经糊化后添加0.5%糖化酶在pH4.5时加热至60℃糖化30分钟，再加入6%蔗糖和稳定剂混合均质，经灭菌冷却后再接种双歧杆菌发酵而成。该饮料色泽乳黄鲜亮，质地均匀稳定，具有特殊宜人的风味[17]。

（6）山药固体饮料。山药也可以制成固体饮料，如速溶山药粉、复合山药粉等。速溶山药粉有两种制作工艺，一种是打浆后喷雾干燥法，其工艺流程为：山药去皮护色→（熟化）→打浆→调配→均质→喷雾干燥→包装→灭菌。另一种是干燥粉碎法，其工艺流程为：山药去皮护色→干燥→粉碎→调配→包装灭菌，也可制成山药泡腾片固体饮料[18]。速溶山药粉除主要原料为山药外，还需另加植脂末、白砂糖等辅料。复合山药固体饮料是以山药为主要原料，加入其他天然产物如茯苓、枸杞、葡萄、芡实等，通过制浆、喷雾干燥而成。成品外观呈粉末状，方便保存和携带，冲调方便，开水冲调易分散，呈糊状，不易分层，具有愉快的香甜味和山药味，口感润滑舒爽[19][20]。

3. 生产工艺中需要解决的问题

3.1 山药饮料褐变问题

山药中含有多酚氧化酶和过氧化酶，山药去皮与空气接触后很易发生酶促褐变，从而造成饮料变色，影响外观。赵喜亭等[21]研究了铁棍山药中多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性与褐变度的关系，以及pH和温度对其非酶褐变的影响。研究表明，酚类物质的分布与褐变发生部位相关，PPO、POD和PAL的活性与褐变度呈正相关，相关性为PPO＞POD＞PAL，研究还发现，酸性条件下有利于抑制非酶褐变，低于或高于40℃，非酶褐变均有降低的趋势。苏宇杰等[22]对以怀山药和银耳为主要原料的饮料的护色工艺进行了研究。对怀山药漂烫6分钟后用0.2%柠檬酸、0.25%抗坏血酸和0.5%NaCl组成的护色液浸泡45分钟可以达到理想的护色效果；用0.001%的葡萄糖氧化酶在30℃下对怀山药浆酶解2小时能够显著抑制饮料高温杀菌中的非酶褐变。金苏英等[23]比较了不同护色剂的护色效果，并确定了最佳护色工艺。最佳护色条件为在20℃把山药切片后放进含0.01%氯化钠、0.5%柠檬酸和0.5%抗坏血酸的水溶液中浸泡15分钟，可防止其切片后褐变。原德树[24]通过感官评定和正交试验，对怀山药饮料的护色工艺条件进行优化，得出最佳工艺条件和配方为0.1%EDTA-2Na、0.06%D-异抗坏血酸钠、0.06%植酸和0.07%柠檬酸，护色效果最好。张驰等[1]以湖北省利川市红皮山药为原料，对饮料中的护色工艺条件进行研究，认为用0.1%Vc、0.4%CaCl2和0.5% NaCl混合浸泡45分钟后，褐变指数最小，并发现煮后榨汁比榨汁后煮易发生褐变。张敏等[25]对麻山药为原料饮料加工过程中的防褐变问题进行了研究，表明麻山药去皮切块后及时浸入0．08%亚硫酸氢钠、0．6%柠檬酸和0．6%VC的水溶液中，可防止去皮后麻山药块的褐变。

3.2 稳定性

山药含有大量的淀粉、蛋白，其淀粉颗粒大而不易溶胀，做成饮料后淀粉易返生而引起沉淀和分层问题。淀粉返生凝沉的解决：一是采用高压均质的方法来减少颗粒直径，从而提高成品稳定性；二是人工加入增稠剂，来减少颗粒沉降速度，有效防止淀粉颗粒沉淀；三是可通过酶处理使淀粉分子酶解成可溶性小分子来解决其稳定性问题；四是合适的灭菌温度和时间，由于山药含有蛋白，灭菌温度过高、时间过长也易引起饮料分层；五是适宜的酸度调节，酸度太高也是引起沉淀产生的因素之一，因为蛋白质在酸性环境中易发生变性而产生沉淀。张敏等[25]以麻山药为原料，0.1%海藻酸钠、0.05%CMC的复配稳定剂对麻山药果肉饮料的稳定效果明显，所得麻山药饮料的浆液形态均匀，长时间放置不分层。

陈颖等[26]以怀山药为主要原料，研究不同粒度、不同浓度和均质条件等工艺参数以及稳定剂对山药饮料稳定性的影响。研究表明：山药含量16.7%时、二次均质、粒度15μm，加入0.04%的琼脂、0.04%的黄原胶、0.05%的海藻酸钠和0.06%的羧甲基纤维素钠，可得到稳定性较好的山药饮料。原德树[24]对怀山药饮料稳定剂的研究：先对怀山药浆进行酶解，调配时pH6.0，以0.06%蔗糖酯、0.1%单甘脂、0.08%卡拉胶、0.02%结冷胶、0.06%CMC-Na和全脂乳粉2.0%，稳定期可达一年。李会芬[27]以麻山药为原料，以0.04%果胶、0.05%琼脂和0.02%卡拉胶为稳定剂，能有效地保证产品均匀一致、不分层、不沉淀，稳定效果较好。兰社益等[5]研究耐高温A-淀粉酶水解山药淀粉和用增稠剂来解决山药饮料容易分层和沉淀的问题，研究表明，高温灭菌后增稠剂性质改变是造成山药饮料沉淀的一个重要因素。

金苏英等[23]用0.2%CMC、0.15%卡拉胶和0.15%瓜尔豆胶复配成稳定剂对山药果肉饮料的稳定效果最为明显，所得山药饮料的浆液组织形态均匀，长时间放置不分层。

兰社益等[5]认为增稠剂自身受溶液酸碱性、温度等因素的变化可能引起增稠剂理化性质发生改变，造成其稳定性的降低。对于高淀粉山药饮料，高温灭菌是影响增稠剂特性的重要因素，羧甲基纤维素钠在高于80℃长时间加热的情况下,会降低黏度并形成水不溶物。兰社益等[5]针对高温灭菌后复合增稠剂水溶液的沉淀率及相对沉淀率（增稠剂沉淀量占成品饮料沉淀量的比例）进行了研究，表明高温灭菌后增稠剂沉淀占成品饮料沉淀中很大一部分，最大可达94%，说明复合增稠剂在高温灭菌后产生沉淀是造成饮料沉淀的重要因素。在选用增稠剂时，应先对增稠剂在不同的酸碱度、温度、剪切力大小环境下测定其稳定性，保证其在饮料加工要求条件下，本身性质不发生改变，也不会产生沉淀，增稠剂之间也不会产生负面的相互作用而影响饮料的稳定性和增稠效果。

4. 山药饮料的发展方向

虽然山药营养丰富、药食俱佳，但因山药含有大量淀粉和蛋白，做饮料时易产生凝絮、分层或沉淀，同时山药特征性风味不明显，山药饮料口味平淡，市面上大品牌的山药饮料较少。因此，解决山药饮料的稳定性问题是山药饮料研究的方向之一。合适配方的全浆饮料和不加稳定剂的提取型山药复合饮料将是山药饮料的发展方向；随着消费观念的更新，采用机械乳化新技术不加添加剂的山药全浆饮料具有山药独特的风味、易鉴别，会有明显的市场定位和卖点；减少加工程序尤其是减少加热时间、降低加热强度的无菌灌装是山药饮料生产工艺的发展方向之一。另外，山药复合其他原料制成山药复合饮料可弥补山药香味不足的缺点，同时也丰富了营养，如山药花生露、山药核桃露、山药黑芝麻露、山药牛奶饮料等。速溶山药固体饮料因其食用方便、品质稳定、包装成本低等特点也是山药饮料的发展方向之一。

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