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酶法液化制备澄清型香蕉汁

王素雅  
【摘要】:香蕉是著名的热带水果,其营养丰富,气味芬芳,深受消费者喜爱。到2003年,世界香蕉总产量达68,279,192吨,居世界水果产量的第二位。我国香蕉产量逐年增加,已成为第三大香蕉生产国。香蕉通常以鲜食为主,但因采收、储藏和运输困难,造成大量鲜果腐烂损失,因此,发展香蕉加工产业是减少鲜果损失的重要途径。香蕉汁气味芳香,可用于各种食品与饮料中,产品应具有广阔的发展前景。本课题研究了酶法液化生产澄清型香蕉汁的工艺及果汁的储藏稳定性。主要研究内容和结果如下: 确定了果汁加工用香蕉的成熟度。经成分分析与质构测定,发现完全黄熟的香蕉硬度在600g(最大受力)以下,淀粉含量仅1%左右,而可溶性固形物含量高达20oBrix,适合用于果汁加工,因此,选用硬度在600g以下完全黄熟的香蕉为原料进行澄清型果汁加工与研究。 初步研究了香蕉果肉多酚氧化酶的热稳定性。结果发现香蕉果肉多酚氧化酶热稳定性好,热烫时不宜用过氧化物酶是否失活作为热烫完全的标志。在pH4.0~8.4范围内多酚氧化酶活力较高,去皮后应立即浸入0.05%的柠檬酸(w/v)溶液中以避免发生酶促褐变。 确定了澄清型香蕉汁加工的生产工艺。香蕉果肉经100℃ 8min热烫灭酶、冷却和打浆后,通过两个正交实验优化香蕉浆液化条件,选定的最佳条件为:向香蕉浆中添加0.08%果浆酶(v/w)、0.02%淀粉酶(w/w)和0.1%纤维素酶(w/w),在45℃保温液化2h,香蕉汁得率可以达到76.43%,果汁完全澄清(T67095%)。基本成分分析表明澄清型香蕉果汁保留了鲜果中大部分的营养成分。 探讨了澄清型香蕉汁加工期间发生色泽劣变的原因。结果发现,当热烫不彻底时,酶促褐变是造成香蕉汁色泽变化的主要原因。当热烫彻底时,非酶促褐变是引起香蕉汁色泽变化的主要原因。在保温液化时酚类化合物的氧化聚合是香蕉汁褐变的主要原因;杀菌时,糖类的焦糖化反应及Maillard反应是造成香蕉汁色泽变化的主要原因。 探讨了复合酶制剂液化香蕉浆的机理。研究发现复合酶能促使香蕉浆粘度下降,从而利于果浆的固液分离。经Sepharose CL-6B凝胶过滤色谱分析,发现液化过程中香蕉浆醇不溶性多糖的相对分子质量不断减小,液化前主要由相对分子质量为537kDa左右的组分组成,而液化120min后主要由相对分子质量9kDa左右的分子组成,复合酶对果浆多糖具明显的降解作用。成分分析结果表明,液化后香蕉浆中果胶、淀粉和醇不溶物含量均明显减少,醇不溶物中构成果胶与阿拉伯半乳聚糖和半乳聚糖的中性糖——半乳 WP=9 糖也明显减少,说明复合酶可降解香蕉细胞壁中果胶质和半纤维素及细胞内的淀粉。不同加工阶段香蕉果肉显微结构的比较,揭示液化处理可彻底降解香蕉浆中多糖组分,使香蕉细胞壁完全破碎,细胞间粘连消失,果汁得率大大提高。 研究了香蕉混浊汁悬浮颗粒的基本特性。成分分析表明香蕉汁悬浮颗粒是由多种化合物组成的复杂体系,其中蛋白质与碳水化合物是颗粒的主要组分。颗粒中蛋白质的相对分子质量在31kDa左右,氨基酸分析表明蛋白质中碱性氨基酸含量占18.79%,在酸性条件下蛋白质带正电荷( pHpI ),分子小而带正电的蛋白质被带负电荷的果胶包裹形成稳定的混浊体系。经Zeta电位测定和粒径分析,发现香蕉汁中悬浮颗粒在pH4.76时表面带负电荷,颗粒平均粒径为0.236μm,体系属于胶体分散体系,悬浮颗粒间因静电相互排斥而使果汁处于混浊状态。 研究了果浆酶Pectinex SMASH澄清香蕉汁的机理。果浆酶澄清处理使果汁中高分子多糖降解而粘度下降,同时,还原糖含量增加。聚合度测定结果表明,酶解使香蕉汁悬浮颗粒中果胶质聚合度降低,悬浮颗粒因外围果胶减少而暴露出内部带正电荷的蛋白质,颗粒间排斥作用减小,从而使悬浮颗粒Zeta电位降低。同时,表面被部分降解而暴露正电荷的颗粒与周围带负电荷的颗粒通过静电吸引而聚集,粒径不断增加,澄清处理80min后悬浮颗粒平均粒径为17.283μm,果汁属于不稳定的粗分散体系而容易出现悬浮颗粒凝沉。透射电镜观察发现,香蕉汁悬浮颗粒在澄清前彼此分散且粒径小,澄清后颗粒相互聚集,通过网络结构成为交联聚集体,果浆酶使香蕉汁中悬浮颗粒聚集凝沉而澄清。综合分析认为果浆酶澄清香蕉汁的过程分为三个阶段:首先,悬浮颗粒中高分子多糖被部分降解,香蕉汁粘度快速下降;然后,表面被部分降解的悬浮颗粒相互聚集并出现絮凝;最后,颗粒逐渐长大并沉淀,果汁得以彻底澄清。 探讨了澄清型香蕉汁储藏期间非酶褐变的原因。分析4、30和40℃下储藏香蕉汁(11oBrix)中还原糖、游离氨基酸、总糖、总酚含量的变化,结果表明香蕉汁中总糖含量与游离氨基酸含量均随储藏温度升高与储藏时间延长而减少,同时Maillard反应中间产物5-羟甲基糠醛(HMF)含量增加,表明还原糖与氨基化合物间发生的Maillard反应是造成香蕉汁储藏期间非酶褐变的主要原因。 建立了香蕉汁储藏褐变动力学模型。经与动力学模型拟合,发现香蕉汁褐变指数与零级动力学模型相关系数较高,推测香蕉汁的非酶褐变符合零级动力学方程,但不能判断游离氨基酸含量与总糖含量的变化更符合哪种动力学模型。香蕉汁发生非酶褐变的活化能较低为80.46kJ/mol。 研究了香蕉汁储藏期间发生二次沉淀的原因。成分分析发现香蕉汁二次沉淀物中总糖含量占干基的80.25%,气相色谱分析发?


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