果肉型南瓜复合果蔬汁加工工艺研究

摘要: 研究南瓜、胡萝卜、番茄、苹果复合果蔬汁的加工工艺和杀菌条件，采用 D-优设计确定原料的配方。结果表明，南瓜汁 51%、胡萝卜汁 20%、番茄汁 10%、苹果汁 19% 复合、果葡糖浆添加量 6%，用柠檬酸和苹果酸的混酸调 pH 至4. 0，此时制成的复合果蔬汁色泽、香气和口感; 添加 0. 05% CMC、0. 02% 结冷胶和 0. 03% 黄原胶，果蔬汁的稳定性。
杀菌条件为: 温度 80 ℃，时间 5 min。储藏条件为低温避光贮存。南瓜富含维生素、矿物质和膳食纤维等多种成分，有降血脂血糖、解毒保肝肾、预防胆石症、预防肥胖、防癌等保健和药用价值; 其丰富的维生素 E和 β-胡萝卜素，具有抗氧化、防衰老作用; 含有的“有机钴”成分，有补血作用。
南瓜是国际公认的保健食品，有“蔬菜之王”美称。胡萝卜素有“小人参”的美称。常饮用胡萝卜汁有助于防止血管硬化，降低胆固醇，也可辅疗糖尿病、贫血症、肝脏病，对消除代谢障碍、视力减弱和防止头发脱落也有较好的疗效。番茄色泽鲜艳、酸甜适口、肉质鲜美、皮薄多汁。番茄中有丰富的胡萝卜素、Vb、Vc，钙、磷、铁等元素的含量高于一般水果，对保护血管、防治高血压有一定作用。番茄中的成分———番茄红素，是一种不含氧的类胡萝卜素，具有抗氧化、抑制基因突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症等多种功效。苹果含有多种维生素、矿物质及大量酚类抗氧化剂 ( 包括原花色素、类黄酮以及一些酚酸类物质) ，这些成分可预防一些慢性疾病。
复合果蔬饮料是由果蔬汁按一定比例调配而成，较好地实现营养的互补和风味的配合，同时具有预防和治疗某些疾病的功能。本研究主要利用南瓜、胡萝卜、番茄汁和苹果汁等 4 种果蔬制成集营养与保健功能于一体的新型健康饮料。

1 材料与方法
1.1 原料与设备
原料如下: 南瓜原汁、胡萝卜原汁、番茄原汁，为自制，原料购自南京市卫岗农贸市场; 苹果汁由连云港东海果汁有限公司提供。果葡糖浆、黄原胶、羧甲基纤维素钠( CMC) 、瓜尔豆胶、结冷胶，由上海斯比凯可有限公司提供。
仪器设备如下: HＲ1821 榨汁机; SHP-60-60 高压质机; HH-6 型数显恒温水浴锅; JA2003 型电子天平; UV-2802 型紫外可见分光光度计; TDL-40B 离心机; PYX-9030A 型隔水电热恒温培养箱; pH 计; NDJ-8S 数字显示粘度计; WYT-4 型手持糖量计; CＲ410 色差仪。
1.2 实验方法
1.2.1 工艺流程
南瓜、胡萝卜、番茄→制汁→复合→调配→添加稳定剂→质→脱气→灌装→杀菌→冷却→
成品。
1.2.2 操作要点
南瓜汁的制备。选用表皮金黄、低腐烂坏斑、肉质橘黄、含糖量高、纤维少、成熟而不过熟的新鲜南瓜，用流动水充分洗涤原料，除去泥沙、杂质和残留农药。将去皮去瓜瓤的南瓜切成厚 4 mm 左右的小片，将南瓜片在 100 ℃沸水中烫漂 5 min，冷却后将南瓜片、水按 1 ∶ 2的比例打浆，用高压质机在30 MPa 压力下质。
胡萝卜汁的制备。选用新鲜、低霉变、低病虫害、低机械损伤的胡萝卜，经挑选、去除不易加工的头部和尾稍，将剩余部分洗净后去皮，切成 0. 5 cm左右厚度的小片，沸水中热烫 3 min，烫漂后立即用冷水冷却至室温，将胡萝卜、水按 1 ∶ 2的比例打浆，用高压质机在 30 MPa 压力下质。
番茄汁的制备。选用新鲜、成熟度适当、颜色鲜红低虫害、香味浓郁的番茄，剔除果蒂，用清水洗去附着在上面的泥沙、杂质和残留农药。将番茄放进 100 ℃的水中浸 5 ～10 s，然后将表面爆裂的皮剥离，用菜刀将番茄切碎，按番茄 ∶ 水 = 1 ∶ 2的比例打浆，用高压质机在 30 MPa 压力下质。
1.2.3 实验设计
运用 Design Expert 软件中的 D-优混合设计，对南瓜汁、胡萝卜汁、番茄汁和苹果汁进行配方优化实验，4 种原汁的含量比例分别限定在 0. 4≤X1≤0. 6、0. 2 ≤ X2 ≤ 0. 3、0. 1 ≤ X3 ≤ 0. 2、0. 1 ≤X4≤0. 2 范围内，X1、X2、X3、X4为实际值。
1.3 测定指标
( 1) 感官评定。由评定人员对复合果蔬汁的色泽、香气、酸度、甜度等感官指标进行评判，评分值用模糊数学中的七度标度法分析。
( 2) 自然分层率。取 20 mL 样品置于刻度试管，常温静置 7 d 后记录上清液的毫升数，每处理3管取平值。自然分层率( %) = 上清液的毫升数 × /20 mL 样品。
( 3) 黏度。采用 NDJ-85 型数字显示粘度计，1 号转子，转速为 60 r / min，在室温下测南瓜复合果蔬汁的黏度。
( 4) 可溶性固形物。用手持糖量计测定。
( 5) L、a、b 值。用色差计测定复合果蔬汁的明度 L、红绿色相 a、黄蓝色相 b 等，每一样品测定 5 次取其平值。
( 6) 类胡萝卜素。采用 GB/T12291 － 19901 水果、蔬菜汁类胡萝卜素全量的测定。
( 7) 菌落总数。采用平板计数法测定。
1.4 统计分析方法
各指标测定取三次平行，用 Design Expert 和Excel 软件进行数据处理和分析。

2 结果与讨论
2.1 复合果蔬汁配方筛选
利用 Design Expert 软件对数据进行分析，得到感官评定预测值对南瓜汁( A) 、胡萝卜汁( B) 、番茄汁( C) 、苹果汁( D) 的回归方程:Y = 4. 57A + 3. 07B + 11. 53C + 3. 96D + 7. 19AB －12. 50AC + 8. 88AD － 5. 86BC + 11. 85BD － 10. 31CD －14. 34ABC － 38. 10ABD + 11. 32ACD对模型进行方差分析表明，南瓜复合果蔬汁感官评定预测模型达到显著水平，模型相关系数达到 0. 9977，决定系数为 0. 9955，说明该模型能够解释复合果蔬汁感官评定结果的 99. 55%变化。南瓜复合果蔬汁调配实验结果经 Mixture-D-optimal 软件分析后，得到南瓜汁、胡萝卜汁、番茄汁和苹果汁复合后的果蔬汁感官评定值的预测值。南瓜复合果蔬汁中南瓜汁含量为51% 、胡萝卜汁 20% 、番茄汁 10% 和苹果汁 19%时，得到感官评定预测值为 6. 50。以此配方复合的果汁突出了南瓜汁和胡萝卜汁的清新香气，同时较好地融合了苹果汁和番茄汁的风味。
2.2 果葡糖浆添加量对复合汁色泽和口感的影响
复合果蔬汁的比例为: 南瓜汁 50%、胡萝卜汁20% 、番茄汁 10% 、苹果汁 20% ，将苹果酸、柠檬酸按 1 ∶ 1的比例混合酸调 pH 至 4. 0，当果葡糖浆添加量分别为 0%、2%、4%、6%、8%、10% 时，进行感官评定。果葡糖浆的添加量为 6% 时，复合果蔬汁酸甜爽口，风味。
2.3 复合果蔬汁稳定性实验
根据斯托克斯定律，为了提高产品稳定性，降低瓜肉微粒的沉降速度。因此，要尽可能减小瓜肉微粒直径，同时增大分散介质的黏度。本实验在制汁过程中已对瓜肉进行高压质处理，但是只减小颗粒直径不能达到稳定的效果，需同时增大分散介质的黏度。在不影响风味、色泽的前提下，加入增稠剂可以改善饮料的物理物质，增强其黏度和稳定性，并赋予饮料黏滑适宜的口感。
2.3.1 稳定剂的选择
在复合果蔬汁中添加浓度不同的瓜尔豆胶、黄原胶、CMC 和结冷胶等 4 种稳定剂进行单因素实验。观察 7 d 后的稳定效果，对其进行感官评价，并测定复合果蔬汁的自然分层率。
对南瓜复合果蔬汁稳定性影响是结冷胶，其次是黄原胶、瓜尔豆胶，CMC 的影响小。随着结冷胶和黄原胶添加量的增加，果汁稳定性也依次增大; 随着瓜尔豆胶添加量的增加，稳定性呈先减少后增加的趋势; CMC 对复合果蔬汁稳定性没有影响。瓜尔豆胶是由半乳糖残基和甘露糖残基结构单元组成的多糖化合物，本身不带电，在 pH 值为 6 ～8 的范围内是效的水溶增稠剂之一，由于复合汁是酸性饮料，瓜尔胶会有所降解，起不到增稠稳定的作用。CMC 是一种在酸性体系中具备悬浮、持水能力的胶体，成本较低，与黄原胶复配可形成网络结构，在低表观黏度下起到悬浮稳定的作用，能有效防止沉淀分层。所以选用结冷胶、黄原胶和 CMC 这三种稳定剂进行复配。
2.3.2 稳定剂复配对果蔬汁稳定性的影响
根据单因素实验结果，以 0. 03% ～ 0. 08% 的CMC、0. 02% ～ 0. 04% 的结冷胶和 0. 02% ～ 0. 04%的黄原胶进行 L9( 34) 正交试验，可以看出，当组合为 A3B3C3时，复合果蔬汁的黏度达到。而由静置 14 天后的稳定效果可以看出，黏度太大时，虽然果蔬汁不分层，但流动性变差，液体过于黏稠，有糊口感。同时，使用高浓度的稳定剂会提高生产成本，不适合大批量的生产加工。故选用 A2B1C2的稳定剂配比，此时的果蔬汁恰好没有分层，并且流动性好、口感佳，稳定剂用量不多，能降低生产成本。因此稳定剂配比为 0. 05% CMC、0. 02% 结冷胶和 0. 03% 黄原胶。
2.4 不同杀菌条件对复合汁色泽和微生物的影响
不同的杀菌条件对复合汁的 L、a 和b 值的影响并不大，故只需根据杀菌后菌落总数来选择适宜的杀菌条件。当温度为80 ℃、持续时间为5 min 时，测得的菌落总数小于 10 cfu / ml，不仅可以大部分细菌被杀灭，而且复合汁的营养物质和生物活性物质不被高温所破坏，故为优杀菌条件。
2.5 不同储藏条件对复合汁主要理化指标的影响
2.5.1 对色泽的影响
色泽直接影响人们对食品品质优劣、新鲜与否的判断。为控制复合汁的色泽变化，本实验采取常温避光、常温光照、4 ℃避光和 36 ℃避光等 4 种储藏条件，通过测定 35 d 内复合汁的 L、a、b 值的变化，并计算出 c 值及 h 值，从而探索优储藏条件。
L 值代表该复合汁的明度，L = 0 表示黑色，L =100 表示白色，中间有 100 个等级，L 值越大，说明复合汁色泽越明亮。随着储藏时间的延长，在不同的储藏条件下，复合汁的 L 值都呈现下降趋势，色泽逐渐变暗。在常温避光条件下复合汁储藏 35 d 后，L 值降低 1. 12，常温光照条件下降低2. 16，4 ℃ 避光条件下降低 0. 61，36 ℃ 避光条件下降低 2. 22。4 ℃避光储藏条件下，其明度下降。
随着储藏时间的延长，彩度c 和色调角 h 呈减小趋势，说明复合汁颜色的鲜艳程度在下降，并且颜色也发生了改变。常温避光储藏条件下的 c、h 值变化量分别为1. 59 和0. 09，常温光照条件下为 2. 54 和 0. 13，4 ℃ 避光条件下为0. 76 和 0. 07，36 ℃ 避光条件下为 3. 13 和 0. 16。由此可知，4 ℃ 避光条件储藏时，复合汁色泽的变化小。
2.5.2 对类胡萝卜素含量的影响
类胡萝卜素很不稳定，许多学者对食品加工贮藏过程及采用模拟系统的研究表明，氧、光、热等因素对类胡萝卜素的稳定性会产生破坏性影响，氧是类胡萝卜素降解的重要因素，光照也能导致类胡萝卜素的降解，热处理会导致类胡萝卜素的破坏并使其形成顺式类胡萝卜素异构体。
随着储藏时间的延长，在不同的储藏条件下，复合汁类葫芦卜素的含量呈现下降的趋势。在常温避光条件下复合汁储藏 35 d 后，类胡萝卜素含量降低 3. 92 mg/L，常温光照条件下降低6. 68 mg / L，4 ℃ 避光条件下降低 4. 36 mg / L，36 ℃避光条件下降低6. 40 mg/L。由此可知，光和热对复合汁中的类胡萝卜素破坏比较大，宜在避光和低温条件下储藏。
2.5.3 对可溶性固形物含量的影响
果蔬原汁在储存过程中，作为重要质量指标的可溶性固形物含量，因不溶物降解转化为可溶成分而升高，同时因可溶物质的消耗和沉淀而降低。因此，可溶性固形物含量受消耗和降解双重因素的影响。随着储藏时间的延长，在不同的储藏条件下，复合汁类可溶性固形物的含量略有减少，但变化趋势不显著，基本保持稳定。
2.5.4 菌落总数的变化
复合汁中菌落总数比较稳定，随储藏时间低明显变化，由此表明灭菌后的复合汁达到《果蔬汁饮料卫生标准》所要求的微生物指标( 菌落总数≤100 cfu/mL) ，产品质量稳定。综合上述理化指标可以得出: 低温避光储藏是优的储藏条件，可以限度保持复合汁的新鲜程度。

来源：惠合发酵罐厂家

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