一种乳白色莲藕汁的防褐变方法

摘要

一种乳白色莲藕汁的防褐变方法，属于果蔬食品加工技术领域。本发明的主要过程为：将莲藕清洗、去皮、去节、切片，再经复合护色剂热烫灭酶后加水打浆处理，该处理过程中加入的复合护色剂能够抑制莲藕在高温热烫过程中复杂的褐变反应，同时热烫又能使莲藕中含有的内源性多酚氧化酶失活，抑制藕汁后期加工贮运过程中的酶促褐变(酶促褐变是藕汁褐变的主要因素)，此外热烫也能够将莲藕中的淀粉糊化有利于下一步的酶解工艺，并能够破坏细胞组织结构，促进风味物质的溶出，然后加入真菌淀粉酶，将藕汁中含有的淀粉酶解，经粗滤或超滤后能够得到用于后续加工的莲藕初汁、再将莲藕初汁进行糖酸调配、杀菌、真空罐装后即得到莲藕汁饮料。莲藕汁饮料保持良好的白度值。

说明书

技术领域

一种乳白色莲藕汁的防褐变方法，本发明属于果蔬食品加工技术领域，涉及果蔬汁加工。

背景技术

果蔬汁饮料是由优质的新鲜或冷藏的水果和蔬菜(包括可食的根、茎、叶、花、果实、食用菌、食用藻及蕨类)等为原料，经加工制成的制品。由于果蔬汁能够较好地保持果蔬中最有营养的成分及风味而受到消费者的青睐。果蔬汁在加工及贮运过程中色泽是极易发生变化的。变色的主要原因是酶促褐变和非酶褐变。酶促褐变主要是果蔬汁组织破碎，酶与底物的区域化被打破，在有氧的条件下，果蔬中的氧化酶(如多酚氧化酶)催化酚类物质氧化变色。非酶褐变发生在果蔬汁的贮藏过程中，这类变色主要是由还原糖和氨基酸之间的美拉德反应引起的，而还原糖和氨基酸都是果蔬汁本身所含的成分，因此较难控制。

对于莲藕汁，由于莲藕中富含鞣质和多酚类物质，酶促褐变是引起色泽变化的主要原因。在藕汁加工中抑制酶促褐变是确保产品质量的关键工艺。同时莲藕除酶促褐变外，在加工过程中也存在一些非酶褐变，如在高温加热时糖和氨基酸会发生的美拉德反应，所以漂烫的目的虽是为钝化多酚氧化酶的活性，但漂烫的高热环境在灭活多酚氧化酶前，却也起到了激活褐变因子的作用，反而加速褐变，而在漂烫液中加入护色剂能够有效抑制莲藕热烫过程中的褐变反应，确保莲藕色泽稳定。

对于控制果蔬产品褐变的国内外研究已有很多报道，其中行之有效的大多采用添加护色剂的方法，如Chang-kui Ding等(2001年)研究了硫氢化合物对枇杷酶促褐变的影响，发现L-半胱氨酸能够抑制酶促褐变，且抑制效果随枇杷品种不同所需的抑制浓度不同。N.F.IIyido_gan和A.Bayindirli(2003年)研究发现L-半胱氨酸、曲酸和4-己基间苯二酚的复合使用对苹果汁的护色效果明显。Jinhua Du等(2008年)发现二氧化氯对鲜切莲藕的护色效果明显，且浓度与处理时间是显著影响因素，并确定了100mg/L的二氧化氯溶液处理10min的工艺参数能够较好的抑制鲜切莲藕的褐变。李波等(2008年)对杏鲍菇干制的非硫护色方法进行了研究，其中选用了焦亚硫酸钠、EDTA-2Na、乙酸锌、氯化钠、氯化钙、维生素C和柠檬酸7种护色剂对杏鲍菇进行护色处理，发现非硫护色剂中，以柠檬酸和维生素C护色效果最好，EDTA-2Na和氯化钠的护色效果次之，它们的护色效果都好于焦亚硫酸钠。复合护色剂最优的参数组合为0.25％柠檬酸+0.3％维生素C+1％氯化钠+0.15％EDTA-2Na，且优于单一护色剂的护色效果。Zhu，Li-Qin等(2009年)研究了一氧化氮和抗坏血酸对鲜切桃片褐变的抑制效果，发现0.2％的抗坏血酸与5μM NO联合作用能够很好控制鲜切桃片的褐变反应。

美拉德反应产物也是一类很好的抑制多酚氧化酶防止果蔬褐变的抑制剂。美拉德反应(Maillard Reaction)是食品中的氨基化合物(胺、氨基酸、肽和蛋白质)和羰基化合物(糖类)在食品加工和贮藏过程中自然发生的反应.在复杂的反应过程中会生成一系列的美拉德反应中间体——还原酮类物质及杂环类化合物生成，这类物质具有抗氧化的功能，其中最主要的是美拉德反应的中间体Amadori重排产物，这类氨基还原酮物质具有螯合、还原和消除氧的特性，还可以螯合Fe、Zn和Cu，具有很好的抗氧化特性，以抑制酶促褐变.但并不是任何氨基酸的美拉德反应产物防褐变能力都很好，其中精氨酸、半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸效果较好.Catherine Billaud等(2003年)研究发现D-果糖、D-葡萄糖与L-半胱氨酸的美拉德反应产物对苹果多酚氧化酶的抑制效果明显。Catherine Billaud等(2004年)又研究了谷胱甘肽与果糖、葡萄糖的美拉德反应产物的抑制效果要优于L-半胱氨酸的美拉德反应产物抑制效果，同时也比单一使用谷胱甘肽的效果好。李淑媛等(2005年)研究了速冻红薯预处理过程中应用精氨酸、半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸的美拉德反应产物来控制速冻果蔬贮藏过程中的酶促褐变。美拉德反应产物作为一种天然的护色剂相比通常使用的化学护色剂具有明显的环保、安全优势，但只是处于研究的起步阶段，美拉德反应产物在果蔬制汁过程中的应用以及与一些护色剂的协同使用几乎没有报道，同时美拉德反应产物要先制取再添加，由于要达到效果较好的抑制效果要求产物制取时间较长，生产周期长，操作过程繁琐。

由于莲藕原料、品种和产地的差异，淀粉含量在10％-20％范围内变化，藕原汁中的淀粉在贮藏过程中易老化絮凝形成不可逆沉淀。目前藕汁生产通常采用静置沉淀、离心分离、精滤等工艺脱除淀粉，但由于处理不足常造成饮料在贮藏中产生沉淀，且分离去除过程中营养物质损失较多。

真菌淀粉酶最适温度为50℃左右，作用温度低，水解淀粉的产物主要是高含量的麦芽糖和一些低聚糖及少量的葡萄糖。酶解产物稳定性好。

就关于莲藕汁的相关文献来讲，受莲藕生长的地域性限制，国外研究较少，主要是国内学者研究较多，樊成亮(1999年)研制了藕浊汁，但由于在工艺中未经过热烫灭酶，抑制酶促褐变，致使藕汁外观呈淡黄色，与本发明的藕汁为乳白色，差别很大；张家骊和夏文水(2000年)研制的藕汁外观上为白色略带浅黄色的均一半透明状液体与本发明保持了相似性，但工艺上采用浆渣分离的方法去除淀粉，与本发明中的酶解工艺不同。李学红等(2004年)研究了一种新型藕汁的加工工艺，但在莲藕最易褐变的热烫环节未加护色剂控制，而本发明却在热烫中加入复合护色剂采取了控制措施，且首次利用了含巯基的L-半胱氨酸与其自身的美拉德反应产物的联合抑制作用来控制色泽变化，相比通常使用的化学抑制剂具有天然、安全的特点，且防褐变效果更加明显。

就国内与莲藕汁相关的专利来看，陈锦权等公开了莲藕汁的生产方法(中国发明专利，申请号：93121209)，其主要生产方法是对莲藕原料经过精选、清洗、热烫、破碎、分离提汁，并在提取的莲藕汁中添加甜味剂、稳定剂、抗氧化剂，经高压均质、真空脱气后，将混合液预热、装罐、密封、最后杀菌，即得产品。该方法是采用分离取汁的方法，对藕汁中的淀粉采用物理方法脱除，而本发明主要用酶解转化藕汁中的淀粉，两者工艺不同。本发明能够增加藕汁中营养成分含量。

汪芳安等公开了莲藕饮料的制备方法(中国发明专利，申请号：200410012651).该法是将鲜莲藕或保鲜莲藕捣碎、加水酶法水解其中的淀粉，得到莲藕原汁及淀粉水解物，莲藕原汁和经液化、糖化后的米粉、麦芽粉液同步或分步加转苷酶转化为低聚异麦糖，将转苷莲藕汁与低聚糖糖浆、柠檬酸、蛋白糖混合，过滤，杀菌得产品.该方法虽然也采用了酶解藕汁中淀粉的工艺，但重点是将米粉与藕汁中的淀粉糖化后再加入转苷酶转化为低聚异麦糖来开发一种具有双歧因子的保健饮料，而本发明只是针对莲藕汁中的淀粉先采用热烫糊化藕淀粉再将其用真菌淀粉酶酶解为麦芽三糖、葡萄糖和其它寡聚糖.酶的种类、酶解产物与研究的侧重点不同.该专利对藕汁的护色问题未加详细研究，而本发明的重点是控制藕汁的色泽.

陈葆新、龚蕊芳公开了果肉型莲藕汁复合饮料及其制备方法(中国发明专利，申请号：94115216)。该饮料是通过将莲子和藕加水打浆，然后加入糖等其它组分，混合均匀后加热而制得。该发明的加工原料主要为莲子和藕，而本发明仅仅是针对新鲜莲藕，与之不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乳白色莲藕汁的防褐变方法，一种莲藕制汁预处理的方法来保证藕汁产品的色泽以及后期贮运过程中的质量稳定，从而为藕汁饮料的后续调配、杀菌等工艺奠定基础，生产出优质的产品。

酶促褐变是莲藕色泽变化的最主要原因，抑制果蔬酶促褐变的方法有生物、物理和化学的方法，而生物方法多偏于基因重组，降低原料品种的多酚物质或多酚氧化酶含量，使原料自身加工品质不易褐变。物理方法则是从抑制酶促褐变的所需的条件入手，比如造成无氧、真空或填充惰性气体的方法。而化学方法则是采用加入终止或与反应中间物作用的化学试剂来抑制。由于生物和物理方法的操作可行性以及经济因素考虑，化学抑制方法是最行之有效也是目前应用范围最广的酶促褐变抑制方法，并且单一的护色剂的护色效果不如复合护色剂，且两者之间常表现为协同促进作用而并不是单单的加和效果。

在预实验中发现精氨酸、半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸的美拉德反应产物中，半胱氨酸的反应产物抑制莲藕多酚氧化酶酶活效果最好，所以本发明在热烫工艺中选用L-半胱氨酸和葡萄糖生成的美拉德产物作为一种抑制剂。又因为L-半胱氨酸自身就对多酚氧化酶具有显著的抑制作用，其机理一方面因为它含有一个具有还原性的巯基，与PPO活性中心的铜配位而抑制其活性，同时其自身也能与酶促褐变的反应中间产物醌生成稳定的无色物质，阻止了黑色素的形成。所以本发明将L-半胱氨酸的美拉德反应产物与其本身组成复合护色剂。操作过程将L-半胱氨酸与葡萄糖在90℃下加热，反应一段时间，生成一定量的美拉德反应产物后，再加入只含有L-半胱氨酸的溶液快速加热至100℃，然后将清洗、去皮、切片后的鲜藕热烫灭酶。这一方法具有以下优点：

1、因为美拉德反应存在于许多植物的正常生理生化反应中，也存在于食品加工和贮藏过程中，其反应产物一般具有安全、天然的特点。当其作为一种酶促反应抑制剂添加，安全性要优于普通化学抑制剂。这是一种具有前景的新型抑制酶促褐变方法，在果蔬汁防褐变中的应用还没见报道。

2、单独使用美拉德反应产物来抑制酶促褐变，若达到理想抑制效果，通常需要制取过程很长，有些长达24-48h，且一般做法是制取后再作为一种新的护色剂去添加，而本发明由于在美拉德反应产物制取后加入同样具有抑制褐变作用的L-半胱氨酸与之发生协同作用，这样就可以缩短了制取时间又达到了同样的抑制效果。而且制取后直接与L-半胱氨酸联合进入热烫工艺，相对于已有的一些研究将底物提取出来后再作为护色剂配成溶液后的添加，简化了生产步骤。

由于莲藕的特殊加工特性极易褐变，若采用细菌淀粉酶则作用温度偏高，酶解在70℃以上，且酶解作用时间长，导致藕汁在酶解过程中易褐变。原因在于高温条件下，酶促褐变加快以及伴随糖类物质的增多，发生了美拉德反应。另一方面，细菌淀粉酶的酶解产物主要是一些大分子糊精和少量寡聚糖。糊精在贮藏过程中也存在不同程度的老化絮凝现象，不能从根本上避免沉淀絮凝的发生。真菌淀粉酶最适温度为50-60℃左右，作用温度低，水解淀粉的产物主要是高含量的麦芽糖和一些低聚糖及少量的葡萄糖，酶解产物稳定性好。

酶解过程采用了真菌淀粉酶，作用条件温和(50-60℃)，作用pH值恰好为藕浆自然pH(5.0-6.0)，在本发明中将藕汁中的淀粉酶解一定时间，经碘液指示剂检测不会变蓝，以淀粉的小分子酶解产物存在，由于粒径大小的分布，在光散射、折射下呈现出乳白色。

本发明的技术方案：一种乳白色莲藕汁的防褐变方法，步骤为：

(1)美拉德反应配制复合护色液：先将含质量浓度0.04％的L-半胱氨酸和质量浓度0.04％葡萄糖溶液在90℃加热30min，然后再加入相同体积的质量浓度0.02％的L-半胱氨酸溶液迅速加热至100℃作为复合护色液；

(2)热烫灭活多酚氧化酶：将莲藕清洗、去皮、去节，切成厚度为3-5mm的藕片加入复合护色液中热烫，热烫过程不仅在灭酶的同时还可将藕中的淀粉糊化以利于下一步酶解工艺的进行，藕淀粉的糊化温度为68.0-81.5℃，综合考虑多酚氧化酶PPO及过氧化物酶POD的酶学特性，热烫对营养物质的损失以及工业化生产操作的简便可行性，热烫温度控制为100℃，热烫时间为1.5-3mm

(3)酶解藕汁中的淀粉：将热烫后的藕片迅速取出，在清水中快速冷却到室温，然后以料液比1∶2加水打浆，打浆后加入藕片质量0.2％-0.3％的真菌淀粉酶，在藕浆的自然pH5.0-6.0下、于50-60℃酶解90-120min，制得莲藕初汁；

(4)配制莲藕汁饮料：制得的莲藕初汁用于调配莲藕清汁或用于调配莲藕浊汁；清汁白度值为60-80；浊汁白度值为70-90。

本发明的有益效果：本发明针对莲藕的原料加工特性，在制汁的预处理中采用护色剂热烫的工艺，既使藕中的多酚氧化酶完全失活，杜绝了后期产品中的酶促褐变反应，又在热烫过程中加入L-半胱氨酸与葡萄糖加热制得具有防褐变作用的美拉德反应产物，再加入L-半胱氨酸与之协同抑制褐变发生，根据原料特性的差异，以使多酚氧化酶和过氧化物酶失活为控制条件。重点是美拉德反应产物这种新型酶促褐变抑制剂的使用，在热烫制汁过程中，控制褐变率在20％以内。

同时，热烫又促进风味物质及营养成分的溶出，提高制汁效果。经过热烫后，藕中的淀粉糊化，再加入的真菌淀粉酶能够更好地发挥酶解作用，且在低温(50-60℃)，藕浆的自然pH下，恰好是真菌淀粉酶的适宜作用条件，处理强度低。

与传统工艺相比，许多企业藕汁前处理程度不够，致使藕汁产品颜色大多表现为不同程度的黄色，但本发明的产品表现为乳白色。另外，许多藕汁生产企业都采用脱除、静置分离的方法除去淀粉，再将藕淀粉加工他用，而本发明是将藕汁中淀粉彻底酶解，增加饮料营养物质含量。

目前的酶解研究多采用由细菌α-淀粉酶，酶解工艺作用条件要求高。本发明中采用真菌淀粉酶的作用条件相对温和，有利于抑制酶解过程中藕汁褐变的发生。

本发明在莲藕制汁预处理过程中考虑到了各个环节中褐变因素的影响并采取相应的抑制或降低反应的方法，来确保制汁预处理工艺中的制汁品质。

具体实施方式

实施例1：乳白色莲藕清汁防褐变的预处理方法

先将0.04％的L-半胱氨酸和0.04％葡萄糖溶液在90℃加热30min，然后加入0.02％的L-半胱氨酸溶液迅速加热至100℃。将莲藕清洗后去皮、去节，切成厚度为3-5mm的藕片加入热烫液中热烫90s。将热烫后的藕片在清水中快速冷却到室温，然后以料液比1∶2加水打浆，在藕浆中加入藕片质量0.2％的真菌淀粉酶，在温度55～60℃、藕浆自然pH下酶解90min，粗滤后再经4000r/min离心20-30min，经调配、均质、脱气杀菌后罐装即可得到莲藕清汁，清汁白度值在60-80。

实施例2：乳白色莲藕混浊汁防褐变的预处理方法

先将0.04％的L-半胱氨酸和0.04％葡萄糖溶液在90℃加热30min，然后再加入0.02％的L-半胱氨酸溶液迅速加热至100℃。将莲藕清洗后去皮、去节，切成厚度为3-5mm的藕片加入热烫液中热烫180s。将热烫后的藕片在清水中快速冷却到室温，然后以料液比1∶2加水打浆，在藕浆中加入藕片质量0.3％的真菌淀粉酶，在温度50～55℃、藕浆自然pH下酶解120min，经200目筛网过滤后加入稳定剂、甜味剂和酸味剂调配，经10-20Mpa均质两次、脱气、杀菌后便得到莲藕浊汁，浊汁白度值在70-90。