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食品工程论文

哈尔滨商业大学毕业设计（论文）

浑浊型南瓜饮料的研制

学生姓名

指导教师

专业食品科学与工程

学院食品工程学院

201年06月06日

GraduationProject（Thesis）

HarbinUniversityofCommerce

StudyonProcessingTechniqueofTurbid

PumpkinBeverage

Student

Supervisor

Specialty

FoodScienceandEngineering

School

TheCollegeofFoodEngineering

2011-06-06

毕业设计（论文）任务书

姓名：

学院：

食品工程学院

班级：

专业：

食品科学与工程

毕业设计（论文）题目：

浑浊型南瓜饮料的研制

立题目的和意义：

南瓜对环境适应性强，易栽培，在我国种植面积广、品种多，资源极为丰富。

南瓜富含多种营养成分，其中所含的一些药理成分对多种疾病有疗效。

因此南瓜产品的开发也日益受到一些发达国家的重视，作为一种特效保健食品，以其独特的营养价值和药用价值跻身世界流行保健食品行列。

具有广阔的国际和国内市场，其前景十分诱人。

南瓜汁饮料中还含有丰富的维生素，日饮200－300mL即可对膳食起到较好的补充维生素的作用。

南瓜汁的营养生理意义还在于它丰富的矿物质，例如Ca、P、Zn、Mg、Se、Cr、Co等，这些微量元素对维持人体正常的新陈代谢起着极其重要的作用。

因此，研制澄清型南瓜饮料最佳加工工艺，可以促进南瓜的综合利用与深度开发，开发新型保健产品，提高南瓜产品的附加值。

技术要求与工作计划：

1.南瓜浆的制备:

挑选成熟的鲜南瓜，去皮，去籽去瓤，然后切成3×1.5厘米的长条。

将切分后的南瓜条进行热烫，以软化果蔬组织并钝化酶的活性。

本试验选择热水热烫,以料水比1：

2打浆，过滤取汁，比较出汁率、可溶性固形物含量、总糖含量，确定最佳打浆方式。

再将热烫后的南瓜条分别以底物浓度（料水比）1:

1、1:

2、1:

3打浆，以出汁率和可溶性固形物含量、总糖含量为指标确定最佳底物浓度。

将南瓜条以已确定的最佳热烫方式和最佳底物浓度打浆，即得南瓜浆。

2.酶解:

分别采用果胶酶、纤维素酶、糖化酶对南瓜浆进行酶解，通过单因素试验确定出最佳的酶用量、酶解最佳pH值、酶解温度及酶解时间。

3.调配:

进行单因素试验，通过试验确定出南瓜汁、木糖醇、安赛蜜及柠檬酸的添加量，并感官评价，通过评分的高低确定最佳的用量，进而进行正交试验。

4.稳定剂的选择:

由于南瓜汁的不稳定，所以要在调配好的南瓜饮料中加入稳定剂，使之稳定存在，试验采用三种稳定剂，分别为卡拉胶、CMC-Na及黄原胶，两两复配，通过煮沸杀菌后是否能稳定存在来确定稳定剂。

5.杀菌:

制作好的南瓜饮料放入沸水中脱气15min，然后将瓶盖盖严，杀菌15min。

6.灌装:

调配好后，将南瓜饮料灌装、密封后冷藏。

时间安排：

2010年10月18日－2010年11月5日查找资料

2010年11月6日－2010年11月26日进行预实验设计实验方案，准备实验材料及仪器

2010年11月27日－2010年12月17日单因素实验

2010年12月18日－2010年12月25日正交试验

2010年12月26日－2010年12月28日数据处理

2010年12月29日－2011年2月27日撰写论文

2011年5月16日－2011年5月20日提交论文、准备答辩

指导教师要求：

（签字）年月日

教研室主任意见：

（签字）年月日

院长意见：

（签字）年月日

毕业设计（论文）审阅评语

一、指导教师评语：

指导教师签字：

年月日

毕业设计（论文）审阅评语

二、评阅人评语：

评阅人签字：

年月日

毕业设计（论文）答辩评语

三、答辩委员会评语：

四、毕业设计（论文）成绩：

专业答辩组负责人签字：

年月日

五、答辩委员会主任单位：

（签章）

答辩委员会主任职称：

答辩委员会主任签字：

年月日

摘　　要

本试验采用混合酶酶解法提取南瓜汁，研究结果表明：

用热烫法制取的南瓜汁，其出汁率为62.88%，总糖含量为原料重量的4.8%，可溶性固形物含量为3.4%。

在果胶酶、纤维素酶和糖化酶三种酶的单因素基础上，采用L9（34）的正交试验，进行混合酶酶解提取南瓜汁的优化工艺条件为：

果胶酶用量1200U/g底物，纤维素酶用量800U/g底物，糖化酶用量10000U/g底物，酶解温度50℃，酶解时间3h，pH=4.5，混合酶酶解法提取南瓜汁的出汁率为88.9%，总糖含量为原料重量的8.3%，可溶性固形物含量为5.5%。

采用正交试验进行调配，最佳配方为南瓜汁25%，木糖醇7%，安赛蜜0.02%和柠檬酸0.02%。

向调配后的南瓜饮料中加入稳定剂，经过稳定剂复配试验，最佳复配稳定剂种类为卡拉胶与CMC-Na复配，质量比为2:

1，添加量为0.45%。

关键词：

南瓜饮料；复合酶酶解；配方优化

Abstract

Inthispaper,themeasureforextractingpumpkinjuicewithmixedenzymeswasstudied,theexperimentalresultsshowedthattheextractionresultswithblanchingmethodwerethattheproductiverateofjuicewas62.88%,thetotalsugarextractionefficiencyfrompumpkinwas4.8%accountingforpumpkinpulpweight,thesolublesolidmaterialswas3.4%.Theresultsshowedthattheratioofpectinase0.03%，cellulase0.7%andgluconmylase0.04%wereoptimalthroughL9（34）orthogonaltestonthebasisofsinglefactortestsofpectinase,cellulaseandgluconmylase.Theoptimalconditionsofmixedenzymaticliquefactionshouldbeperformedin50℃for3hatpH4.5throughorthogonaltest,theproductiverateofjuicewas88.9%,totalsugarextractionefficiencywas8.3%accountingforpumpkinpulpweight,solublesolidmaterialswas5.5%.Turbidpumpkinbeveragewithdelicatefragrancesmellwasmixedthroughorthogonaltest.Theoptimalformulashouldbepumpkin25%,xylitol7%,acesulfame0.02%andcitricacid0.02%.Pumpkindrinksafterthedeploymentofaddedstabilizers,stabilizercompoundaftertests,thebesttypeofcompoundstabilizeriscarrageenanandCMC-Nacomplex,2:

1,0.45%

Keywords:

pumpkindrinks;enzymehydrolysis;formulaoptimization

1

绪论

1.1南瓜的概况

1.1.1南瓜简介

南瓜，葫芦科南瓜属的一年生蔓生草本植物，该属约有二十五个种，全产自中、南美洲。

根据它的产地和植物学性状，我国园艺学家、浙江大学教授吴耕民先生早在1936年将三大主要栽培种命名为：

中国南瓜（俗称倭瓜、番瓜等），印度南瓜（俗称笋瓜、搅瓜等）和美洲南瓜（俗称西葫芦）[1]。

研究史料发现，元代以前没有任何学者明确提到过南瓜。

十五世纪末期至十六世纪初期，原产美洲的不少植物，其中包括南瓜在内，引入东南亚，再辗转进入中国。

直至明代，李时珍在《本草纲目》中才对南瓜的起源与传播路线作了阐述：

“南瓜种出南番，转入闽浙，今燕京诸处亦有之矣”。

嵇璜等《续通志》卷175《昆虫草木略》提到南瓜因种出南番，转入闽浙，故有南瓜此名。

南瓜具有“四海为家、随遇而安”的独特风格，种植不择水土，适应能力很强。

根据联合国粮农组织（FAO）1994年统计[2]，全世界南瓜种植面积73.5万hm2，总产达840.4万Kg，其中我国的栽培面积为9.4万hm2，约占全球的1/8；总产量达161.6万kg，占全球的1/5，面积和总产量居世界第一。

南瓜产量高，价格低，一般视为粗贱食品。

近几年来，日本却兴起了南瓜热，普遍提倡吃南瓜，东京和大阪城市中的餐馆都供应多种南瓜菜，如南瓜色拉和南瓜汤等，颇受顾客欢迎。

它还用于饼干、蛋糕或雪糕中，因其含热量低，很多妇女以此为美容食品，相当走俏。

1.1.2南瓜的营养价值及保健功能

南瓜由皮（占17%）、肉（占73%）、瓤和种子（占10%）组成。

南瓜果肉营养成分丰富，含有果胶、戊聚糖、甘露糖、19种氨基酸、维生素C、胡萝卜素、矿物质（钙、磷、镁、锌等）及生物碱（南瓜子碱、葫芦巴碱）等。

据测定，果胶为南瓜干物质含量的7%~17%，脂肪含量约占2%，而钠和蛋白质含量较低，新鲜南瓜均含有90%以上的水分，热量很低（约125.4kJ/100g），故南瓜又被认为是低热能食品。

王萍等[3]对南瓜果实的营养成分进行了测定，研究表明，南瓜中含β－胡萝卜素较高，特别是印度南瓜品种红皮南瓜含量达到34.22mg/100g鲜重；果胶含量也较高，最高的绿皮南瓜达到2.03g/100g鲜重；南瓜品种所含矿质元素的特点是钙、磷含量较高，还含有适量的锌和镁。

食用南瓜可补充人体对这些元素的需要，增强对疾病的抵抗能力。

由此可见，以南瓜作为原料开发食品有着资源、营养成分和保健功能上的优势。

1.1.3南瓜食品的现状及开发利用

南瓜营养丰富，并含有大量的生理活性物质，对人体具有多种药用价值，因此可以提取南瓜中的有效药物成分做成保健食品和药品，长期食用具有保健防病治病的功能。

而且南瓜具有较好的加工适应性，国内外已开发出南瓜粉、南瓜茶、南瓜汁、南瓜酱、南瓜口服液等数十种南瓜产品，其中以南瓜粉的生产和销量最大。

上述南瓜系列产品一经面世便大受欢迎，已成为近年国际食品市场上的紧俏商品。

南瓜果实用于生产南瓜粉后的下脚料已被广泛用于饲料产品的加工；在美国和加拿大，利用南瓜籽榨油后，将油渣压缩成高蛋白饲料。

在不少治疗糖尿病的药品、保健品中都有相当比例的南瓜粉。

南瓜产品的开发日益受到世界发达国家的重视，已被公认为特效保健产品，有十分广阔的开发利用前景[4]。

南瓜在我国广泛种植，大部分被直接食用。

我国规模化南瓜加工始于八十年代末期，最初的产品主要是南瓜全粉。

该产品问世以来即以其独特的营养、保健、药用价值受到国内外市场的欢迎，特别是在日本、韩国、香港和北欧市场上倍受青睐，从而使我国由南瓜生产大国成为南瓜粉出口大国。

近年来国内外市场对南瓜产品需求量不断扩大，极大地促进了我国南瓜加工工业的进一步发展。

据统计南瓜粉世界年需求量为2万吨，我国目前年生产能力约为200吨。

经过二十多年的努力，我国南瓜工业的加工工艺和加工设备日趋完善，产品质量及稳定性有了很大提高，产品花色和品种也越来越多。

如南瓜粉、南瓜干、南瓜脯、南瓜泥、南瓜汁、南瓜发酵饮料等。

南瓜制品有很好的市场需求，但我国的南瓜制品由于受南瓜物料特性的制约，原有几种半成品在加工工艺及产品特性等方面差强人意。

因此应在改善产品营养的全面性、提高产品品质、降低成本等方面，探索南瓜利用的新方法和新形式，进一步促进南瓜加工业的发展[5]。

1.2果蔬汁饮料

1.2.1果蔬汁饮料研究概况

早在两千多年以前，我国就有饮料生产，如豆浆、酸梅汤等。

而软饮料的起源可追溯到古希腊的罗马时代，当时天然存在的矿泉水被赞誉具有“疗效”和提神的质量。

直到1767年左右，当英国科学家约瑟夫普里斯特利表明它能人造碳酸水时，碳酸饮料工业随即开始。

为了改善风味，人们逐渐的开始在碳酸水中加入果汁和水果提取物。

但软饮料形成工业化生产只有一百多年的历史，尤其上世纪七十年代以后，软饮料工业得到了迅速发展。

现在软饮料工业在食品工业中处于领先地位，跨入了现代化的生产行列[6]。

二十世纪七十年代以后，随着软饮料工业的发展壮大，果蔬汁饮料由于表现出了自身的特色而发展异常迅速。

所谓果蔬汁是指水果和蔬菜以压榨、浸提所得汁液。

有史以来，水果和蔬菜就是人类食品的一个不可缺少的重要组成部分。

果蔬汁具有天然果蔬的风味，不但能解渴，还含有多种对人体健康有益的维生素、矿物质、微量元素及生命活性物质等，具有很高的营养价值和保健功能[7]。

果蔬汁的功效有：

有效的补给维生素，解除钙质不足症，预防贫血，使血液呈碱性反应，增强体力，消除疲劳，预防皮肤粗糙、雀斑、便秘等。

科学家研究发现，果蔬及其它食品的一些成分具有许多生理生化功能，其中最主要的是清除体内自由基、阻止脂质过氧化。

目前已被阐明具有抗氧化活性的成分有维生素C、维生素E、类胡萝卜素、酚类物质、黄烷酮、萜烯、香豆素、黄酮类及生物杀菌素，这些物质广泛存在于果蔬中，它们进入机体后，清除自由基、过氧化物、延缓由LDL氧化而引起的动脉粥样硬化，从而达到防癌抗癌，延缓衰老之功效。

1.2.2果蔬汁饮料的生产现状

世界软饮料销售量近年来不断增高，就上世纪而言，1995年较1990年相比增长了24%，其中果汁饮料销售量五年内增长了5倍，成了各类软饮料中增长最快的品种之一。

原因主要是果汁饮料具有纯天然、低糖低盐、低热值、营养保健等功效。

但这些增长多集中于欧、美、日三大市场[8]。

从世界果蔬汁贸易品种结构看，目前主要是桔汁、柠檬汁、橙汁、苹果汁、葡萄汁及其它果汁。

蔬菜汁的品种在原以番茄汁为主单一品种状况下有所增加，但销售量仅限于发达国家，许多发展中国家蔬菜汁市场一直处于开发、尝试阶段。

随着人类进入二十一世纪，发展中国家经济条件改善，以纯天然、健康、营养和口味纯真为代表的纯果汁和混合果蔬汁正成为消费的主流。

我国虽然是世界上最大的水果蔬菜生产国，但目前贮运加工仅占5~10％，远低于发达国家的20~60%。

我国的果品加工业较之先进国家还有很大差距，加工技术落后、设备陈旧。

自1978年以来，我国果汁加工企业从美国、瑞典、意大利等国家引进多条果汁、果酱生产线及上百台单机。

其中美国FMC公司的生产线具有当代国际先进水平，其关键设备全果榨汁机和TASTE长管蒸发器在国际上处于领先水平；瑞典alfa-lavla公司的离心薄膜蒸发器也具有当代国际先进水平[9]。

20世纪80年代以来，我国自行研制了一些中小型果蔬汁生产设备，其中果汁浓缩设备以降膜式浓缩器为主，国内目前为止还没有企业能生产TASTE长管蒸发器和离心薄膜蒸发器。

我国果蔬汁饮料还处于起步阶段。

品种上主要是果汁类饮料，蔬菜汁的发展较晚，且发展速度较慢，虽然作了一些研究工作，但真正用于生产的还不多见[10]。

1985年中国农业大学食品系研制的复合蔬菜汁“维乐”通过了鉴定，填补了国内市场复合蔬菜汁的一项空白。

其后，九十年代中期，在市场的大力推动下，各厂家纷纷推出蔬菜汁饮料，如胡萝卜汁、番茄汁、大蒜汁、南瓜汁、芹菜汁、冬瓜汁和黄瓜汁等单汁及多种蔬菜复合汁饮料。

近十年来，我国的果蔬汁市场逐渐开拓了自己的名牌，包括汇源、都乐、大湖、大连真爱、北京牵手等，对蔬菜汁的开发也在进行之中。

据中国经济时报报道，北京牵手果蔬饮品有限责任公司开发出以胡萝卜为主与各种果汁相融的果蔬饮料，以及复合蔬菜汁、南瓜低糖饮料等系统产品；北京汇源也开发了相似产品。

但这些还远不能满足市场需求，需要进口补充不足，可见果汁饮料的发展空间很大[11]。

1.3酶制剂在果蔬汁饮料生产中的应用

1.3.1果胶酶在果汁中的应用

果汁含有丰富的维生素C及其他人体必需的维生素,特别受消费者青睐。

在果汁饮料的生产过程中,出汁率直接影响生产成本,澄清效果又关系到质量好坏。

果汁中有很多物质影响澄清,如纤维素、蛋白质、淀粉、果胶物质等,而果胶物质是造成果汁混浊的主要因素。

果胶酶能随机水解果胶酸和其他聚半乳糖醛酸分子内部的糖苷键，生成相当分子质量较小的寡聚半乳糖醛酸,使其黏度迅速下降,提高了果浆的出汁率,改善了果汁的澄清效果[12]。

1.3.2纤维素酶在果汁中的应用

纤维素酶在食品中主要是用于发酵工业，果蔬加工如制豆馅，用于大豆脱种皮制豆腐，生产淀粉，抽提茶叶，橘子脱囊衣。

在水果加工中的应用：

用纤维素酶进行果蔬的软化处理可避免由于高温加热、酸碱处理引起的香味和维生素的大量损失；在果酱中加入纤维素酶处理可使口感更好；也可用纤维素酶分解蘑菇，制造一种新的调味料[13]。

用纤维素酶处理原料，提高细胞内含物的提取率，改善食品质量，简化生产工艺。

1.3.3糖化酶在果汁中的应用

糖化酶的应用范围日益扩大，特别是在食品生产行业中得到了广泛的应用。

我国传统酿酒生产大多使用淀粉质原料、以曲为糖化剂、采用固态发酵法，但成本高、出酒率低。

糖化酶的应用使粮醅入酵后发酵升温快、幅度大,提高原料的出酒率、缩短发酵周期。

糖化酶在天然产物提取中也有一定的作用。

因为皂素在植物中大多以糖苷的形式存在，游离的甙元极少，为了提高皂素的收率可以在酸水解之前先对黄姜原料进行酶解，这样既可以减少酸用量又能明显地提高皂素的收获率与质量。

山药汁容易沉淀并有令人难以接受的臭味。

针对这个问题有研究人员将山药干片先用水提取、然后再用酶水解，应用此工艺加工出来的山药汁沉淀少、无臭味，且酶用量少、酶解时间短[14]。

1.4本课题研究的意义

南瓜对环境适应性强，易栽培，在我国种植面积广、品种多，资源极为丰富。

南瓜富含多种营养成分，其中所含的一些药理成分对多种疾病有疗效。

因此南瓜产品的开发也日益受到一些发达国家的重视，作为一种特效保健食品，以其独特的营养价值和药用价值跻身世界流行保健食品行列。

具有广阔的国际和国内市场，其前景十分诱人。

目前我国是世界上南瓜生产大国，兼有原料充足、劳动力廉价等诸多优势，具有进军国际市场的能力。

但我国南瓜系列产品的生产规模较小、产量较低，品种较单一，远不能满足市场的需求，因此，研究南瓜加工新技术，开发加工新产品，提高南瓜的附加值是十分重要和迫切的。

本试验即根据这一思路，以南瓜为原料研制澄清型南瓜饮料，既保存了南瓜中的营养成分，又提高了产品的货价期。

南瓜汁饮料化学成分中大部分是水，大约占80~90％。

正由于水的存在，使许多成分以最易为人体吸收的形式存在，水构成其它营养物质的最佳溶剂，起到生津止渴的作用。

固形物中蛋白质和脂肪含量较少，绝大部分是单糖（葡萄糖和果糖）形式的碳水化合物，这两种糖都易被人体吸收，所以从营养学的观点来看，这对人体营养非常有利。

南瓜汁饮料中还含有丰富的维生素，日饮200~300mL即可对膳食起到较好的补充维生素的作用。

南瓜汁的营养生理意义还在于它丰富的矿物质，例如Ca、P、Zn、Mg、Se、Cr、Co等，这些微量元素对维持人体正常的新陈代谢起着极其重要的作用。

因此，研制澄清型南瓜饮料最佳加工工艺，可以促进南瓜的综合利用与深度开发，开发新型保健产品，提高南瓜产品的附加值[15]。

2实验部分

2.1实验仪器

电子天平ALC-210.2型上海医用激光仪器厂

榨汁机G238型上海赛康电器有限公司

手持糖度仪RHB-90型青岛安高机电工程有限公司

电磁炉DUR-845-2型哈尔滨松花医疗机械厂

2.2实验材料

南瓜黑龙江大兴南瓜生态发展科技有限公司

果胶酶（29100U/g）食品级天津市利华酶制剂技术有限公司

纤维素酶（1450U/g）食品级天津市利华酶制剂技术有限公司

糖化酶（357000U/g）食品级天津市利华酶制剂技术有限公司

柠檬酸、柠檬酸钠、木糖醇、安赛蜜市售

2.3实验方法

2.3.1浑浊型南瓜饮料加工工艺流程

南瓜→挑选、清洗→去皮→切分→热烫→打浆→酶解→灭酶→过滤→调配→罐装→杀菌→冷却→成品

2.3.2操作要点

2.3.2.1选料

选用新鲜、质量好、基本上成熟的鲜南瓜。

2.3.2.2预处理

将南瓜洗净，去皮、去籽去瓤，然后切成3×1.5cm的长条。

2.3.2.3软化

切块后的南瓜在温度为80℃下处理10min，并且间隙排气，以排除加工中的加热嗅，此过程以组织充分软化为准。

2.3.2.4打浆

按料水比为1：

2进行打浆，打浆应充分，保证出汁率。

2.3.2.5酶解

向南瓜浆中分别加入果胶酶、纤维素酶及糖化酶，在50℃恒温水浴锅中加热2h，使出汁更高。

2.3.2.6调配

按质量要求和规格，分别将南瓜汁、木糖醇、柠檬酸、安赛蜜等加入且搅拌均匀。

2.3.2.7杀菌、冷却、保温

封口后的饮料置于装有沸水的杀菌锅中，煮沸30min，迅速冷却。

2.3.3指标测定及方法

2.3.3.1出汁率的计算

2.3.3.2可溶性固形物的测定

阿贝折光法，GB12143.1。

2.3.3.3还原糖的测定

吸取5ml碱性酒石酸铜甲液及5ml乙液，置于150ml锥形瓶中，加水10ml,加入玻璃珠2粒，在2min内加热至沸，快速从滴定管中滴加比预计体积少1ml的样品溶液，然后趁沸继续以每两秒1滴的速度滴定至终点。

记录消耗样液的总体积，同平行操作两至三份，得出平均消耗体积。

M1—10ml碱性酒石酸铜溶液相当的葡萄糖质量，mg；

M2—样品质量（或体积），g（ml）；

V—测定时平均消耗样品溶液的体积，ml。

还原糖与总糖的转换：

M1—10ml碱性酒石酸铜溶液相当的转化糖质量，mg；

M2—样品质量，g；

V1—样品处理总体积，ml；

V2—测定时消耗样品水解液体积，ml。

2.3.4南瓜浆酶解工艺参数选择

本试验研究了果胶酶、纤维素酶、糖化酶三种酶制剂单独作用、混合作用对出汁率、总糖含量、可溶性固形物含量的影响，采用正交试验确定本饮料加工的最佳混合酶解工艺。

2.3.4.1果胶酶酶解南瓜浆最佳工艺条件确定

2.3.4.1.1果胶酶用量

称取50g处理好的南瓜，按料水比为1：

2打浆，加酶量分别为600U/g底物、900U/g底物、1200U/g底物、1500U/g底物，反应温度50℃，酶解pH值为4.0（柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液），酶解时间2h，以出汁率、可溶性固形物及总糖含量为指标，确定最佳果胶酶用量。

2.3.4.1.2果胶酶作用pH值

称取50g处理好的南瓜，按料水比为1：

2打浆，酶解pH值分别为pH3.0、pH4.0、pH5.0、pH6.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，加酶量为900U/g底物，反应温度50℃，酶解时间2h，以出汁率、可溶性固形物及总糖含量为指标，确定最