构树果汁饮料加工及保鲜工艺研究.DOC

1、1构树果汁饮料加工及保鲜工艺研究 覃勇荣，刘宗琼，覃兴家，李秋明，黄振球（河池学院化学与生命科学系，广西宜州 546300）摘要：为了进一步开发利用桂西北丰富的构树资源，为喀斯特地区经济可持续发展提供理论支持，采集了广西宜州市城区及其周围野生的构树果实样品，用物理方法压榨果汁，得到 52.21%的出汁率， 测定了构树果实及其果汁的主要 营养成分含量， 结果发现，构树果实营养丰富，构树果 实原汁的可溶性总糖、可溶性蛋白、 总氨基酸、维生素 C 和脂肪的平均含量分别为 18.31%、8.52mg/g、13.81%、50.89mg/100g、0.45%，利用构树果实加工的天然果汁，绿色、环保、健康、

2、营养，具有较大的开发潜力。为了探讨简便易行的构树果汁饮料杀菌保鲜方法，用热杀菌法对构树果汁进行了处理，通过正交实验检测处理过的构树果汁中的微生物总菌菌落数，得到的构树果汁杀菌处理最佳工艺条件为：料液比 1:2，加热温度 100，灭菌时间 15min。关键词：构树果汁；饮料加工；保鲜工艺 中图分类号：TS275.5 文献标识码：A0 前言 构树（Broussonetia Papyrifera）为桑科构树属多年生落叶乔木，其分布范围广，萌芽力强、喜钙、速生，耐盐碱、耐干旱，多生于石灰岩山地，在广西俗称沙皮树或沙纸树，是石山绿化和环境保护的优良树种。构树叶片表面粗糙，对 SO2、Cl 2等有毒气体具

3、有极强的吸附能力。构树的乳汁可以入药，茎皮纤维发达，可以造纸，果实营养丰富,富含可溶性糖类、氨基酸、维生素、蛋白质及对人体有益的微量元素，可生食和酿酒，有补肾、壮筋骨、健胃消肿之功效，是一种值得开发利用的野生水果资源，叶片经科学加工后是很好的全价畜禽饲料 1-3。果汁饮料是以水果为原料经过物理方法如压榨、离心、萃取等得到的汁液产品， 基金项目：广西自然科学基金（桂科自 0832273） ，广西教育厅科研项目（桂教科研20106 号） 。作者简介：覃勇荣（1963-） ，男，广西平南人，教授。研究方向：高校生物学教学及桂西北地区资源开发利用和环境生态。Tell：0778-3141892 ，E-m

4、ail： 。2一般是纯果汁。果汁按形态可分为澄清果汁和混浊果汁。构树果汁具有丰富的营养成分，爽心的口感及悦目的橘红色，可制成天然有机饮料，这种天然野果制成的多功能饮料通常被称为第 4代功能性饮料 4。目前，国内外对构树的研究主要集中在系统分类、生物学特性、环境保护、栽培管理、育苗技术、化学成分分析、天然药物提取、药理作用、禽畜饲料开发、纤维素利用、逆境生理等方面 5-14，但关于构树果汁饮料加工及保鲜工艺的研究报道较少。构树资源丰富，生长快，挂果早，果期长，产量高，果汁加工成本低，附加值较高，如能合理利用，不失为贫困山区群众脱贫致富的一条新路子。1 材料与方法1.1 材料采集及处理本研究的材料

5、为野生构树的新鲜果实。2010年6月至8月，在地处桂西北广西宜州市的河池学院校园及其周围采集成熟的野生构树果实（为了不影响构树果汁饮料的色、香、味, 防止微生物的污染, 尽量选择无病虫害的正常果实）。因为构树果实不耐贮存，所以，应立刻将采集的构树果实（聚花果）用纯净水洗涤干净，放于阴凉处1-2h，待其自然晾干后，将部分聚花果榨汁，榨出的果汁用干净的纱布过滤，4000rpm离心20min,弃去沉淀，上清液用于测定果汁中的可溶性总糖、氨基酸和可溶性蛋白等营养成分。多余的果实置-86冰箱中保存。构树种子由成熟的聚花果中获得，将其洗涤干净后，置于60-70的电热恒温干燥箱中烘干，备用。1.2 仪器与试

6、剂仪器 722N型可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司） ；AL204 型电子分析天平（梅特勒-托科多仪器上海有限公司） ；4426 型台式电动离心机（常州国华电器有限公司） ；CFA-160 型康宝 KANGSHI 微电脑（光波）电热炉（茂名市恒声电器有限公司） ；HH-6 数显恒温水浴锅（国华电器有限公司） ；JJ-2 组织捣碎匀浆机（金坛市精达仪器制造厂） ；SHA-C 水浴恒温振荡器（江苏金坛中大仪器厂） ；YXQ-LS-S全自动立式电热压力蒸汽灭菌器（上海博迅实业有限公司医疗设备厂） ；SW-CJ-C 洁净工作台（苏州安泰空气技术有限公司） ；HPX-9052MBE 数显电热培养

7、箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂） ；1 01-2-BS 电 热 恒 温 鼓 风 干 燥 箱 （ 上 海 跃 进 医 疗 器 械 厂 ） ； SXL-1313 型 程 控 箱 式 电 炉 （ 上 海 精 宏 实 验 设 备 有 限 公 司 ） ； FCD-217SEN 卧 式 双 层 门冷 藏 冷 冻 柜 （ 青 岛 海 尔 特 种 电 冰 柜 有 限 公 司 ） ； TH-86-340-LA -86 超 低 温 冰 箱（ 北 京 天 地 精 仪 科 技 有 限 公 司 ） 。3试剂 考马斯亮蓝 G-250（国药集团化学试剂有限公司） ；牛血清清蛋白（BSA） （上海川翔生物科技有限公司，G

8、R） ；茚三酮（国药集团化学试剂有限公司） ；异亮氨酸（国药集团化学试剂有限公司） ；2,4-二硝基苯肼（国药集团化学试剂有限公司） ；抗坏血酸（国药集团化学试剂有限公司） ；石油醚（西陇化工股份有限公司） ；蒽酮（国药集团化学试剂有限公司） ；浓硫酸（西陇化工股份有限公司） ；磷酸（汕头市西陇化工股份有限公司） ；盐酸（汕头市西陇化工股份有限公司） ；乙醇（天津市光复科技发展有限公司） ；硫酸锌（东莞东江化学试剂有限公司） ；琼脂粉（广东环凯微生物科技有限公司，BR） ；蛋白胨（广东环凯微生物科技有限公司，BR） ；牛肉浸膏（北京鸿润宝顺科技有限公司，BR） ；氯化钠（广州新建精细化工厂）

9、。除特别说明外，所有实验药品均为分析纯（AR）,实 验 用 水 均 为 去 离 子 水 。1.3 实验方法1.3.1 果实出汁率的测定果实出汁率的测定用重量法。取部分新鲜的构树果实，称其质量，然后放入组织捣碎匀浆机中搅碎，待完全搅碎后，用干净纱布过滤，然后将过滤好的果汁在4000r/min的离心机中离心 20min,弃去沉淀，称量离心后的果汁和剩余果渣的质量，再量取离心后的果汁的体积，以便于测定果汁营养成分时果实质量和果汁体积的换算。1.3.2 果实原汁主要营养成分的测定构树果汁可溶性总糖含量的测定用蒽酮比色法 15，粗脂肪含量的测定用索氏脂肪抽提法或酸水解法（GB/T5009.6-2003）

10、,氨基酸含量的测定用茚三酮比色法，可溶性蛋白含量的测定用考马斯亮蓝 G-250法 16，维生素 C含量的测定用 2,4-二硝基苯肼法17。灰分含量的测定用干灰化法。构树果实和果汁主要营养成分测定的标准曲线绘制按常规方法进行：（1）可溶性总糖含量测定的标准曲线：y=1.1294x+0.0011, R 2=0.9998；（2）氨基酸含量测定的标准曲线：y=0.0007x+0.0093, R 2=0.9992；（3）可溶性蛋白含量测定的标准曲线：y=0.006x+0.002, R 2=0.9977；（4）维生素 C含量测定的标准曲线：y=0.0166x0.0006, R 2=0.9997；式中 y

11、为测量时吸光度的 OD 值，x 为标准样品的含量，R 2为相关系数。1.3.3 果汁保鲜的微生物数量检测构树果汁保鲜时，其微生物数量（菌落总数）的检测按 GB/T4789.2-2003 进行 19。41.3.4 构树果汁加工的工艺流程构树果汁加工及其副产品综合开发利用的工艺流程见图 1。因为构树果实压榨出汁之后，果渣的再利用不是本研究关注的主要问题，故文中只是提出了利用的途径而不对其进行过多的讨论。由于构树果汁加工涉及到产品的品质（果汁的营养价值及质量保证）等相关问题，所以，有必要通过对构树果汁营养成分的分析以及常规的保鲜工艺的讨论，说明果树果汁饮料开发的价值及可行性。洗涤果渣 果实原汁废料再

12、利用 理化性质检测 营养成分分析保鲜灭菌处理果实采集及预处理压榨、过滤灌装食品安全检测果汁产品质量检验酒精发酵沼气生产禽畜饲料有机肥料药物提取食用菌栽培图 1 构树果汁加工及保鲜工艺流程图1.3.5 数据处理数据处理用 Microsoft Excel 2003和 SPSS18.0软件进行，试验设 3个平行，结果取平均值。 2 结果与分析2.1 构树果实的主要营养成分5通过对构树果实主要营养成分的分析发现，构树果实中的维生素 C含量和可溶性糖含量都比较高，果肉（食用）部分的脂肪含量远比整个聚花果的高，这可能是因为构树果实中的脂肪类物质主要集中在可食部分（见表 1） 。根据构树果实结构的特点，其聚

13、花果是由整个花序发育而成，种子都集中在聚花果的可食部分，种子中通常都含有较多的脂肪。据报道，构树种子的脂肪类物质主要为不饱和脂肪酸,其总量可达90.69% , 其中，人体必需的脂肪酸（亚油酸）含量为 85.42% , 明显高于其它常见食用油 4。表 1 构树果实主要营养成分的测定结果脂肪（%） 灰分（%）营养成分 可溶性总糖*(%)维生素 C* (mg/100g)可溶性蛋白*（%）氨基酸 * （%） 聚花果 果肉 聚花果 果肉样品 1 33.861.28 47.489.25 3.580.25 23.201.03 2.000.14 15.210.18 1.250.17 1.050.00样品 2

14、29.911.85 40.084.07 3.120.39 12.970.40 2.140.00 15.310.18 1.130.07 0.960.00样品 3 32.581.73 42.276.70 3.700.13 21.332.17 2.140.00 15.300.14 1.150.00 0.910.00平均值 32.122.02 42.612.72 3.470.30 19.165.44 2.090.08 15.260.05 1.190.12 0.970.06说明：表中加“*”部分的数据均用新鲜果肉进行测定，其单位以鲜重计；脂肪含量的测定以干重进行计算。2.2 构树果汁的主要营养成分构树果

15、汁主要营养成分的测定结果见表2。从表2数据的分析中发现，构树果实原汁营养丰富，其可溶性总糖、可溶性蛋白质、氨基酸和维生素C含量都比较高，极具开发潜力。但是，不同样品之间的数据有一定的差异，其原因有待进一步分析。表 2 构树果实原汁主要营养成分的测定结果营养成分 样品 1 样品 2 样品 3 样品 4 样品 5 平均值可溶性总糖（%） 13.880.40 19.700.31 14.081.39 25.511.96 18.381.65 18.314.78维生素 C (mg/100g) 33.841.97 52.361.32 52.060.90 50.114.19 66.109.13 50.8911

16、.47可溶性蛋白(mg/g) 6.080.45 8.820.92 6.970.34 7.140.47 13.580.90 8.523.00氨基酸（%） 18.770.16 15.331.98 9.771.85 14,312.69 10.850.25 13.813.61脂肪（%） 0.460.18 0.450.02 0.590.01 0.400.11 0.340.01 0.450.13灰分（%） 0.530.02 0.360.01 0.470.06 0.760.16 0.580.02 0.540.15说明：表中数据均由新鲜的构树聚花果原汁测定所得，单位以鲜重计。2.3 构树果实的出汁率分别将 5

17、个不同的构树果实样品压榨、离心后，得到的果实出汁率分别为：56.25%、54.87%、49.78%、49.98%、50.18%,平均值为 52.21%。由此可见，构树果实的出汁率为 4957%。据文献报道，果实的成熟度会影响果汁的产量 20。因此，不同成熟程度的构树果实，其出汁率是否有明显差异有待进一步研究。62.4 构树果汁的保鲜本实验采用正交试验方法，通过检测不同保鲜处理的构树果汁的微生物菌落总数，筛选杀菌效果较好的构树果汁保鲜工艺条件。2.4.1 正交试验用热杀菌法对构树果汁进行灭菌保鲜处理，考虑到各因素之间的相互关系，本研究选用3因素3水平进行L 9(34)正交试验，以进一步确定构树果

18、汁保鲜的最佳工艺条件。选用的因素和水平见表3，实验结果及分析见表4、表5。表3 正交试验的因素水平表因素水平 A（料液比） B(温度/) C（时间/min）1 1:0 60 52 1:1 80 103 1:2 100 15表4 构树果汁保鲜正交试验菌落总数的检测结果稀释度及平均菌落数实验编号10-2 10-3 10-4两个稀释度菌落数之比菌落总数（cfu/ml）1 多不可计 42 6 420002 176 23 0 176003 0 0 0 104 45 2 0 45005 73 3 1 73006 1 1 0 1007 95 0 0 95008 2 1 0 2009 0 0 0 10说明：“

19、-”表示本组数据中没有两个稀释度的平均菌落数都在30300之间，无需计算两个稀释度菌落数之比。表5 正交试验设计及结果因素 实验编号 A B C 菌落总数（cfu/ml） 1 1 1 1 4200072 1 2 2 176003 1 3 3 04 2 1 2 45005 2 2 3 73006 2 3 1 1007 3 1 3 95008 3 2 1 2009 3 3 2 0K1 19866.667 18666.667 14100.000 K2 3966.667 8366.667 7366.667K3 3233.333 33.333 5600.000R 16633.334 18633.334

20、8500.000按照我国的食品卫生标准，微生物指标的检测通常包括菌落总数、大肠菌群、致病菌以及霉菌和酵母菌的检测。食品中微生物菌落总数一般是指食品检样经过处理，在一定条件下培养后，所得1ml或1mg检样中所含菌落总数。根据国家强制执行的果、蔬汁饮料的菌落总数标准（见GB191972003），果（蔬）汁及果（蔬）汁饮料产品的菌落总数不得超过100cfu/ml，酵母不得超过20cfu/ml。超过国家标准规定的，可判断为不合格果、蔬汁饮料。从表5中的正交试验结果可知，实验3（即在料液比1：0，温度为100，时间为15min）和实验9（即在料液比1:2，温度为100，时间为10min）的微生物菌落总数

21、最少，均为0（10），符合我国的卫生食品标准。但再通过比较极差值R和方差，可以得出加热温度是影响构树果汁杀菌保鲜处理的最主要因素，而时间对杀菌效果的影响最小。通过对正交试验表以及方差的分析，可得到构树果汁杀菌保鲜处理的最佳工艺条件，即料液比为1:2，加热温度为100，加热时间为15min。5 讨论与结论一些相关的研究结果表明，构树果实营养丰富，其原汁中的类黄酮含量可达到1340.2g/100ml4，超氧化物歧化酶和过氧化物酶含量可分别达到15137U/minmg protein和2290 U/ minmg protein,所以，构树果实原汁具有一定的抗脂质氧化能力 21。林文群等人在分析构树果

22、汁中的氨基酸种类及各种氨基酸的含量时发现，构树果实原汁中含有18种氨基酸，人体必需的氨基酸有7种，约占总氨基酸的20.91% 4。本研究的结果也表明，构树果汁低脂肪、高蛋白、氨基酸和维生素C含量高的特点均适合于作为天然果汁饮料开发，非常符合当今人们倡导的“绿色、环保、健康、营养”的潮流。野生构树资源丰富，果实富含对人体健康有益的生物活性物质，具有抗氧化、美容、8健身、缓解疲劳、提高人体免疫力等功效，可加工成天然保健果汁饮料和功能性食品。从构树果实中提取的红色素，安全、无毒，并且在中性和酸性介质中对光、热、多数金属离子以及蔗糖、葡萄糖等食品添加剂比较稳定，因此，有望作为饮料、糕点和糖果的色素添加

23、剂 22。由此可见，构树果实开发具有良好的发展前景。果汁是果实的精华，具有果实固有的色泽、风味和香气。因为果实成熟度对其营养物质含量影响比较大，未成熟果实的营养物质含量比较低。所以，为了保证构树果汁饮料质量的稳定，果实采收时一定要选择完全成熟的果实。另外，由于大部分果品不耐贮藏，所以，榨出的果汁如何妥善保存，使原果汁饮料持续不断生产、提高产品质量，这对于生产厂家来说非常重要。保存果汁就是采用适当的方法，最大限度的保持果汁原有的色、香、味和营养成分。目前，果汁保存的主要方法有：热杀菌法、冷藏法、防腐剂保存法、放射线照射法等。因为果汁的热敏性较强，一般杀菌温度不宜超过100，且时间不宜过长。温度过

24、高或时间过长，易促进果汁内各种成分的化学反应。比如，氨基酸和还原糖的作用会使果汁色泽加深，高温易使果汁出现煮熟味，甚至产生焦糖气。一些研究者发现，果汁中的维生素C与杀菌加热温度呈负相关，高温的杀菌效果虽好，但维生素C易受热分解，保持营养的效果较差 23。所以，为减少果汁中营养成分的破坏，加热杀菌应控制在适宜的温度范围。由于果汁富含营养，极易受微生物的污染而引起变质，所以，本实验采用热杀菌法对构树果汁进行保鲜，通过正交试验筛选出来的构树果汁保鲜最佳工艺条件为料液比1:2，温度100，加热时间15min。此法成本低廉，简单易行，效果显著，便于推广。参考文献：1杨祖静，陈华，叶要妹,等.构树叶资源利

25、用潜力的初步研究J.湖北林业科技，2002,(1):1-3.2孙建昌，杨艳，方小平，等.贵州木本饲料植物资源及开发利用研究J.贵州林业科技，2006,34(3):1-4,44.3周峰.构树叶、花序及果实的氨基酸分析J.药学实践杂志，2005，23（3）：154-156.4林文群，陈忠，李萍.构树聚花果及其果实原汁营养成分的研究J.天然产物研究与开发，2001,13（3）：45-47,42.5郑汉臣，黄宝康，秦路平，等.构树属植物的分布及其生物学特性J.中国野生植物资源，21,(6):11-136黎磊，夏玉芳，王珲.构树生长特性研究J.贵州科学，2010,28（1）:62-66.97张倩，渠桂荣

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32、Yizhou, Guangxi 546300 China)Abstract: In order to develop and utilize the rich resource of Broussonetia paparifera in the northwest of Guangxi province, so as to provide theoretical support for economic sustainable development of the karst areas, different samples of wild B. paparifera fruit in Yiz

33、hou city and surroundings were collected. The fruit juice of B. paparifera was squeezed by physical method and the juice rate was 52.21%. Main nutrient composition of the fruits and its juice were determined by the authors. The results showed that there is rich nutrition in the fruits of B. paparife

34、ra, the soluble sugar, soluble protein, total amino acids, vitamin c and fat is 18.31%, 8.52mg/g, 13.81%, 50.89mg/100g and 0.45% respectively. The natural fruit juice made use of B. paparifera fruits is green, environmental protection, health and nutrition, and it has great potential to develop. In

35、order to study the simple and easy way of fresh fruit juice beverage sterilization, thermal sterilization method was used for B. paparifera fruit juice treatment, orthogonal test was used to detect the total microbial colonies of B. paparifera fruit juice treated. It was showed that the best processing conditions of B. paparifera fruit juice sterilization are as follow: liquid ratio is 1:2, sterilization temperature is 100 , sterilization time is 15 minutes. Key words: Broussonetia paparifera fruit juice; beverage processing; fresh-keeping technology