紫薯復合飲料的研制

紫薯復合飲料的研制

紫甘薯是一種具有紫黑色皮膚和紫色果肉深度的甘薯新品種。因含有十分豐富的花青素類色素、硒、多糖、植物蛋白、維生素和礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分而成為當前研究和開發(fā)的熱點?；ㄇ嗨厥撬幱脙r值很高的天然強效自由基清除劑,具有清除自由基、抗氧化、抗腫瘤、預防和治療心血管疾病、抑菌等多種藥用功能。采用紫薯為原料制得的飲料,顏色鮮艷、香氣濃厚、口感甘甜且具有很高的營養(yǎng)價值。目前國內(nèi)外針對紫薯飲料的研究主要集中在產(chǎn)品的工藝開發(fā)方面,而對紫薯飲料營養(yǎng)價值分析和抗氧化性的研究則相對較少。本實驗對實驗室自制紫薯復合飲料的主要成分進行系統(tǒng)地檢測分析與評價,并將其與市售相關飲料的抗氧化性進行比較,旨在為紫薯原料的高值化利用和紫薯飲料的規(guī)模化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。1材料和方法1.1不添加其它試劑紫薯、100%蘋果汁、桑果緣桑果汁飲料、紫薯漿復合果蔬汁飲料市購。其中,100%蘋果汁不添加白砂糖,購買的飲料均不添加任何防腐劑,且與實驗室自制的紫薯復合飲料生產(chǎn)日期相近。氨基酸標準品(色譜純)、DPPH自由基美國Sigma公司;TRIONE茚三酮(色譜純)、TBST洗滌緩沖液(色譜純)美國Pickering公司;乙腈(色譜純)美國Tedia天地試劑公司;TrisBase美國Promega公司;其他試劑均為分析純。1.2儀器和檢測方法高效液相色譜儀美國Waters公司;AR1140/C型電子天平澳豪斯(上海)公司;S7130AminoAcidReagentOrganizer氨基酸全自動分析儀德國Sykam公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋常州國華電器有限公司;PHS-2C型精密pH計上海勝磁儀器有限公司;UV-2102PC型紫外-可見分光光度計龍尼柯(上海)儀器有限公司;臺式高速冷凍離心機美國Beckman公司。UDK152自動凱氏定氮儀意大利Velp公司;N-1000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上海愛朗儀器有限公司;3-550PD可控高溫爐美國Vulcan公司。1.3方法1.3.1紫甘薯基本營養(yǎng)成分的測定、紫甘薯復合飲料的制備工藝條件1.3.1.理化指標的測定水分:按GB/T5009.3—2010《食品中水分的測定》規(guī)定的方法進行測定;灰分:按GB/T5009.4—2010《食品中灰分的測定》規(guī)定的方法進行測定;粗脂肪:按GB/T14772—2008《食品中粗脂肪的測定》規(guī)定的方法進行測定;蛋白質(zhì):按GB/T5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》規(guī)定的方法進行測定;淀粉:按GB/T5009.9—2008《食品中淀粉的測定》規(guī)定的方法進行測定;膳食纖維按GB/T5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》規(guī)定的方法進行測定。1.3.1.花青素含量的測定1)標準曲線的繪制:配制0.5mg/mL的原花青素標準溶液(稱取原花青素標準品5.00mg溶于甲醇中,定容至10mL),吸取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL分別置于6支10mL具塞比色管中,各加入甲醇溶液至1.0mL,然后加入6.0mL正丁醇-鹽酸溶液(95:5,V/V),和0.2mL2%硫酸鐵銨溶液(臨用時配,用濃度為2mol/L鹽酸配成2%的溶液,2.0gNH4Fe(SO4)2·12H2O溶于鹽酸中,定容至100mL),搖勻后,置沸水浴中加熱40min,然后置于冰水浴中冷卻15min,以正丁醇-鹽酸:硫酸鐵銨:0.1%鹽酸=30:1:5(V/V)的混合試劑空白作參比,于最大吸收波長處測定吸光度。2)樣品中花青素含量的測定:將樣品中提取的花青素濃縮液定容,取1.0mL按標準曲線繪制方法測定其吸光度,根據(jù)回歸方程計算樣品中花青素的質(zhì)量濃度,樣品中原花青素含量的計算見式(1):式中:ρ為樣品花青素的質(zhì)量濃度/(mg/mL);V為溶液體積/mL;m為樣品質(zhì)量/g。1.3.1.調(diào)節(jié)ph值紫薯→清洗去皮→蒸汽滅酶5min→破碎→高溫糊化40min→加3倍水打漿→調(diào)節(jié)pH值至6.0,α-淀粉酶的加入量為70U/100mL(酶活為2000U/g)、酶解溫度70℃、酶解50min→調(diào)節(jié)pH值至4.2;再加入葡萄糖糖化酶進行酶解,葡萄糖糖化酶的加入量為8500U/100mL(酶活為75000U/g)、酶解溫度65℃、酶解時間120min→滅酶后冷卻→過濾→硅藻土精濾→紫薯原汁60mL、蘋果汁25mL、水15mL調(diào)配→80℃條件下滅菌40min→成品1.3.2紫甘薯復合飲料的質(zhì)量指數(shù)為1.3.2.1.感官指數(shù)的測量參照NY82.2—1988《果汁測定方法:感官檢驗》規(guī)定的方法檢驗。1.3.2.2.微生物指數(shù)的測量參照GB/T4789.21—2003《食品衛(wèi)生微生物學檢驗:冷凍飲品、飲料》規(guī)定的方法檢驗。1.3.2.總酸含量的測定可溶性固形物:按GB/T12143—2008《飲料通用分析方法》規(guī)定的方法測定;總酸:按GB/T12456—2008《食品中總酸的測定》規(guī)定的方法測定;總砷及無機砷:按GB/T5009.11—2003《食品中總砷及無機砷的測定》規(guī)定的方法測定;鉛:按GB5009.12—2010《食品中鉛的測定》規(guī)定的方法測定;銅:按GB/T5009.13—2003《食品中銅的測定》規(guī)定的方法測定;花青素參照1.3.1.2節(jié)的方法測定。1.3.3紫甘薯復合飲料中糖組分的測定1.3.3.高效液相色譜分析方法將葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖烘干,配制成2.5mg/mL的混合標品,過0.22μm水系濾膜,再進行高效液相色譜(highperformanceliquidchromatography,HPLC)分析。1.3.3.2.紫甘薯原果汁和紫甘薯復合飲料的處理將紫薯原汁和成品紫薯復合飲料分別離心,過0.22μm水系濾膜,再進行HPLC分析。1.3.3.3-鉻條件色譜柱:氨基柱;流動相:乙腈:水=80:20(V/V);流速:0.6mL/min;進樣量:15μL;柱溫:80℃。1.3.4濃縮緩沖液過濾機體取0.5mL試樣加入10mL80%乙醇溶液混合均勻后,靜置過夜,10000r/min離心5min,取1mL上清液濃縮后加入1mL緩沖液過濾上機。參考GB/T5009.124—2003《食品中氨基酸的測定》進行測定。1.3.5抗氧化能力的測定1.3.5.制備有利于干燥的水溶液取1mL0.75mmol/L鄰二氮菲的無水乙醇溶液于試管中,依次加入2mL0.15mol/L磷酸鹽緩沖溶液(PBS,pH7.40)和1mL蒸餾水,混勻;加入1mL0.75mmol/LFeSO4?7H2O溶液,混勻,加入1mL0.01%的H2O2,于37℃水浴反應60min,在536nm波長處測定吸光度A損,未損傷管以蒸餾水代替損傷管中H2O2,同等操作條件下測吸光度A未,樣品管分別以4種樣品代替損傷管中的蒸餾水,同等操作條件下測吸光度A,每個樣品做3個平行取平均值,清除率計算見式(2):1.3.5.鄰苯三酚用量的影響在試管中加4.5mL0.05mol/L、pH8.2的Tris-HCl緩沖液,分別加入待測樣品50μL,空白組加入同體積的蒸餾水,再加入25μL的0.045mol/L鄰苯三酚(以0.01mol/L鹽酸配制),振蕩計時3min,加入50μL10%抗壞血酸中止反應,立即于325nm波長處測定吸光度,樣品本身顏色有影響,用50μL樣品加4.5mL0.05mol/L、pH8.2的Tris-HCl緩沖液作為參比。清除自由基活力(scavengingactivity,SA)計算見式(3):1.3.5.無水乙醇混合溶液樣品的測定取待測樣品各2mL,分別與2×10-4mol/L的DPPH自由基無水乙醇溶液混合,搖勻后放置30min。以相對應的溶劑(2mL蒸餾水與2mL無水乙醇的混合溶液)為對照,分別測定上述溶液在517nm波長處的吸光度A1。取待測樣品各2mL,分別與2mL蒸餾水混合均勻后,以蒸餾水為對照,分別測定各混合液于波長517nm波長處的吸光度A2。取2×10-4mol/L的DPPH自由基無水乙醇溶液2mL與水混合均勻后,以相對應的溶劑(2mL蒸餾水與2mL無水乙醇的混合溶液)為對照,測定上述溶液于517nm波長處的吸光度A0,清除率(Ⅰ,%)按式(4)計算:2結果與分析2.1甘薯的基本營養(yǎng)成分2.2紫甘薯復合飲料的質(zhì)量指數(shù)2.2.1香辛料、甜酸、組織狀態(tài)色澤:呈亮紫色液體,均勻一致;滋味和氣味:具有紫薯的氣味,香氣協(xié)調(diào)、滋味柔和,甜酸適度、無異味;組織狀態(tài):均勻一致的透明液體,有極少量沉淀,但搖勻后仍成均勻狀態(tài),無肉眼可見外來雜質(zhì)。飲料放置6個月后,色澤、滋味、氣味以及組織狀態(tài)均無改變。2.2.2菌、酵母計數(shù)菌落總數(shù)≤100CFU/mL;大腸桿菌數(shù)≤3MPN/100mL;霉菌、酵母數(shù)≤20CFU/mL;致病菌(沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌)未檢出。2.2.3物理和化學指標2.3紫甘薯復合飲料中糖組分分析2.3.1糖種類的檢測結果按高效液相色譜分析條件測定,4種糖的混合標品見圖1。出峰時間8.426、9.293、12.438、13.408min依次為果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖,4種糖在給定檢測條件下,分離效果較好,峰形標準,基線穩(wěn)定,說明儀器條件合適。2.3.2紫薯飲料的調(diào)配糖類化合物是維持生命活動的主要能源,能夠改善飲料的口味并起到增加熱能的目的。目前國家標準對部分飲料中糖類物質(zhì)種類、含量沒有明確規(guī)定。飲料中的糖主要包括果糖、葡萄糖和蔗糖。由表3可以看出,紫薯復合飲料雖未添加食用糖類,但由于加工過程中采用酶解淀粉的方法處理紫薯原料,并且在調(diào)配得過程中加入了蘋果汁,所以飲料中含有一定數(shù)量的單糖和雙糖。飲料中葡萄糖含量最多,為38.94mg/mL,紫薯中含有大量淀粉,經(jīng)過液化和糖化后,紫薯中的淀粉轉(zhuǎn)化成麥芽糖并最終轉(zhuǎn)換為葡萄糖(圖2、3),同時由于調(diào)配工藝中添加了蘋果汁,蘋果汁中也含有一定量的葡萄糖,因此,最終的成品中含有較多的葡萄糖。飲料中果糖含量為7.59mg/mL,由于紫薯的加工工藝中未采用果膠酶進行水解,所以只產(chǎn)生了很少的果糖(圖2),果糖的主要來源是蘋果汁,蘋果原汁中果糖含量居所有糖類之首,約為10%。飲料中蔗糖含量為0.84mg/mL,由圖3可知,酶解后的紫薯原汁中不含有蔗糖,且飲料的調(diào)配過程中未添加蔗糖,所以推測蔗糖也主要來源自蘋果汁。2.4紫甘薯復合飲料中的氨基酸組成和含量2.4.1紫薯氨基酸營養(yǎng)評價人體必需氨基酸共有8種——亮氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸(其中兒童還包括組氨酸)。從表4中可以看出,紫薯復合飲料中含有5種必需氨基酸,必需氨基酸含量為9.15mg/100mL,占氨基酸總量27.16%。必需氨基酸中纈氨酸含量高達5.6mg/100mL,其他必需氨基酸含量為:苯丙氨酸1.01mg/100mL、賴氨酸0.88mg/100mL、亮氨酸0.85mg/100mL、異亮氨酸0.81mg/100mL。從表4可以看出,實驗室自制的紫薯復合飲料中必需氨基酸配比較適宜,可以作為日常生活的必需氨基酸補充來源。我國居民習慣于食用含賴氨酸較少的谷物類食,因此賴氨酸攝入量不足,而實驗室自制的紫薯復合飲料賴氨酸的含量較高,可以起到平衡我國居民膳食中氨基酸比例的作用。2.4.2絲氨酸和精氨酸從表4可以看出,紫薯復合飲料中至少含有12種游離氨基酸,氨基酸總量達33.68mg/100mL,其中絲氨酸含量達9.92mg/100mL,占氨基酸總量的29.45%,絲氨酸是腦等組織中的絲氨酸磷脂的組成部分,有降低血液中的膽固醇濃度、防治高血壓的作用。此外,組氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、酪氨酸、精氨酸、甘氨酸的含量分別為6.46、4.66、2.18、0.72、0.39、0.21mg/100mL。由此可以看出,實驗室自制的紫薯復合飲料中氨基酸種類豐富,含量較多,具有一定的營養(yǎng)價值。2.4.3來源一：一種來源紫薯復合飲料中,天冬氨酸、精氨酸、丙氨酸和甘氨酸呈現(xiàn)一定的鮮味,是構成飲料鮮味的主要來源之一。其中天冬氨酸與味覺中鮮味的形成有關,甘氨酸、丙氨酸與味覺中甜味的形成有關,這幾種呈甜、鮮味的氨基酸同其他呈味物質(zhì)共同構成復雜的味感,呈味氨基酸在飲料中含量相對較高,占氨基酸總量的22.08%,這也是飲料呈現(xiàn)特殊的紫薯香甜味的原因之一。2.5對抗氧化能力的測定是有局限性將實驗室自制的紫薯復合飲料與選擇的3種相關市售飲料進行抗氧化性對比實驗。選擇的3種相市售飲料分別為紫薯漿復合果蔬汁飲料、100%蘋果汁和桑果緣桑果汁飲料。3次平行實驗結果如圖4所示。由圖4可以看出,3種抗氧化評價方法的評價結果是有一定差異的。每種抗氧化能力的測定方法都是有其局限性的,有的甚至還會得到趨勢完全不同的結果。在對·OH清除率的測定中,抗氧化能力強弱順序為自制紫薯飲料>市購紫薯飲料>蘋果汁>桑果汁飲料;在對DPPH自由基清除率的測定中,抗氧化能力