糯玉米饮料工艺研究及不同采收期对其营养成分的影响.docx
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糯玉米饮料工艺研究及不同采收期对其营养成分的影响
糯玉米饮料工艺研究及不同采收期对其营养成分的影响
摘要：
本文通过以速冻中的糯玉米为原料制作玉米饮料，从液化工艺参数、糖化酶用量等生产工艺方面对玉米饮料进行了研究以及测定分析不同采收期下糯玉米饮料中抗氧化活性以及钙镁离子等的含量，来确定糯玉米适宜的采收期。
研究结果表明，糯玉米澄清饮料的最佳液化条件为pH6.0，温度95，时间60min，α—淀粉酶用量1.5mL/L；葡萄糖淀粉酶用量0.5g/L；糯玉米粒与水的比例为1:
10；糯玉米较好采收期为授粉后的第24d—27d，最佳采收期为授粉后第24d。
适宜采收期下的糯玉米，通过温和的酶法处理，能够得到风味纯正、营养丰富的纯天然玉米饮料。
关键词：
采收期,糯玉米,饮料,工艺,营养
前言
糯玉米又称粘玉米，其特征为籽粒干燥后胚乳呈角质不透明无光泽的蜡质状，因此被命名为蜡质玉米。
糯质玉米籽粒的胚乳全由枝链淀粉所组成。
据测定分析，糯玉米籽粒中营养成分含量高于普通玉米，含70～75%的淀粉，10%以上的蛋白质，4～5%的脂肪，2%的多种维生素[1]，籽粒中蛋白质、VA、VB1、VB2均比稻米多，脂肪和VB2的含量最高，黄色玉米还含有稻麦等缺乏的多种维生素（胡萝卜素）。
糯玉米wx基因的遗传功能，是使糯玉米胚乳淀粉类型和性质发生变化，糯玉米淀粉分子量比普通玉米小10多倍，食用消化比普通玉米高20%以上，它还具有较高的粘滞性和良好的适口性，加温处理的糯玉米淀粉具有高度的膨胀力（是普通玉米淀粉的2.7倍）和透明性,糯玉米中的氨基酸、维生素、铁、钙等矿物质元素含量很高，有较高的营养价值和食用价值[2]。
虽然糯玉米的营养成分丰富，但其营养价值变化较快，货架期短，不易耐贮藏。
玉米蛋白主要为醇溶蛋白和谷蛋白，缺乏苏氨酸和赖氨酸，为不完全蛋白，所含的尼克酸常以结合态存在，不易被人体吸收，因此，以玉米类为主食的地区，常易发生赖皮病[3]。
玉米蛋白水溶性差，口感粗糙、风味差，直接食用受到影响，玉米原料丰富，价格低廉，制作玉米淀粉的过程中生产的富含蛋白质的副产物通常直接排放到自然中，不仅造成粮食资源的浪费，还对环境造成污染。
已有研究表明[4]，对玉米进行酶解工艺，可以生产出易溶解于水、易消化吸收，并具有降低血清胆固醇、降低血压和抗氧化等生理功能的玉米肽[3]。
在这些研究中，酶法水解以其作用条件温和、水解彻底，产物具有各种活性，备受人们青睐，成为研究的热点之一。
对于以新鲜糯玉米为原料进行蛋白酶解制作澄清汁研究，尚未见报道。
糯玉米在不同的时期收获,籽粒营养品质存在很大的差异。
许金芳等[5]对糯玉米籽粒的生长发育和品质的变化研究指出，淀粉绝对含量的变化,粗蛋白和赖氨酸在籽粒中的积累符合S型生长曲线,维生素和可溶性糖的变化呈不规则变化。
龙丽萍[6]研究认为，不同品种的糯玉米最佳采收期和成热期籽粒的营养成分有不同变化。
对同一品种而言,成熟期籽粒的蛋白质、粗纤维、可溶性糖的含量较最佳采收期降低，而总淀粉和粗脂肪的含量则提高。
采收期对鲜食糯玉米的食味品质影响甚大，采收过早，籽粒太嫩，水分多而内容物少。
可溶性糖含量较高，而淀粉含量低，口感甜而不糯且味淡；采收过迟,籽粒水分含量减少。
淀粉含量增加，可溶性糖含量下降，果皮增厚，籽粒变老硬化，口感糯而不甜，失去了鲜食的清香味。
因而要适期采收。
翟广谦等[7]采用籽粒含水率、含糖量和风味、食味相结合的方法来确定适采期，结果表明，糯玉米的采收期与含糖量的关系不大，而与籽粒含水率显著相关。
刘正等[8]采用二次通用旋转设计研究糯玉米鲜穗的含糖量与采收期、储藏温度、储藏时间的关系时，发现采收期不是影响鲜穗含糖量的首要因子，二者的关系不是很密切。
范红伟[9]研究认为，糯玉米的采收期与授粉后的天数和吐丝后的有效积温有关。
陈志辉等[10]进行了不同季节不同播种期对糯玉米采收期影响的研究。
结果表明，春玉米提早播种期对调节采收期的能力有限，尤其是2月中旬至3月初播种太早的播期；秋玉米播种期对调节采收期的能力较强，但较迟播期存在不利于玉米正常成熟的风险。
同时指出春玉米和秋玉米鲜穗产量均随播期推迟而呈明显递减趋势。
郭珍[11]在鲜食玉米种植技术中对采收期进行研究得出：
糯玉米的籽粒含水率、含糖量在授粉后18～30d均呈下降趋势，说明灌浆速度快，生产上表现为适采期短。
本实验在结合研究糯玉米的营养价值和药用价值的基础上，应用酶解等工艺，充分利用原材料，最大限度的保留营养成分及抗氧化活性物质的条件下，优化工艺参数、选择适宜的糯玉米采收期，研制出糯玉米饮料。
1材料与方法
1.1实验材料与设备
1.1.1材料
速冻新鲜糯玉米（安徽科技学院农场提供）、DPPH（ARsigma）、无水乙醇、Nacl、
α—淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、中性蛋白酶、硫酸铜、次甲基蓝、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、酚酞均为分析纯。
1.1.2设备
722型分光光度计（上海菁华公司）；
阿贝折光仪（0~32%成都泰华光学公司）；
酸度计（PHS-3D型）；
HH数显恒温水浴锅（金坛市金城国胜实验仪器厂）；
分析天平（AL204梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司）；
电磁炉（广东美的生活电器制造有限公司）；
榨汁机（WF-B5000）。
1.2实验方法
1.2.1工艺流程
速冻中糯玉米原料→解冻→手工脱粒、除杂粒→蒸熟→磨浆→酶解（α—淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、蛋白酶等）→过滤→灌装、杀菌→成品
1.2.2工艺说明
1.2.2.1解冻、脱粒
将经冷冻的糯玉米在流水下解冻半小时后，采用手工脱粒，脱粒中挑出虫蛀粒，腐烂粒等。
1.2.2.2蒸熟
将糯玉米粒平铺与蒸板上，通蒸汽蒸熟约为5分钟，使玉米组织软化，提高出汁率，色素溶出，钝化酶，蒸熟可使玉米粒中淀粉糊化，风味保留较磨浆后糊化好。
1.2.2.3磨浆
确定料液比，采用80℃水磨浆，要求浆汁细腻，无皮渣，取浆液待用。
1.2.2.4液化
将制备好的浆液PH调到5.5～6.5加入α—淀粉酶，用量1.5ml/L及2%的氯化钠溶液（按浆液量计），在90℃水浴中酶解1.5小时。
酶解后，100℃水浴灭酶5min。
1.2.2.5糖化
待上述浆液冷却降温后，调节PH，加入葡萄糖淀粉酶，用量0.5g/L（按浆液量计），在65℃水浴中酶解0.5小时。
酶解后，100℃水浴灭酶5min。
1.2.2.6除蛋白
待上述浆液冷却至55℃继续水浴酶解0.5小时，加入中性蛋白酶，用量0.3g/L（按浆液量计），调节PH值为6.5至7.0。
酶解后，95℃水浴灭酶10min。
1.2.2.7过滤
酶解的到浆液冷却静置，先用150目绢布粗滤，静置再用300目绢布过滤。
1.2.2.8脱苦
加入0.8%β—环糊精，在75℃温度下保温10min[21]。
β—环糊精有包埋疏水肽的能力，对苦味具有掩蔽作用。
1.2.2.9灌装、杀菌
采用实验室玻璃瓶灌装，在灭菌锅中杀菌，采用95℃，杀菌20分钟，杀菌后冷却，待包装。
1.3实验设计
1.3.1料液比工艺参数的确定
可知，料液比影响饮料的风味浓淡，实验中采用1：
5，1：
8，1:
10,1:
12,1：
15，
根据感官评价，感官评分选出最好的配比。
1.3.2液化工艺参数确定
影响液化效果的主要工艺参数有PH值、温度、时间和液化酶用量，随着α—淀粉酶的添加量提高糖度也随着增高,但是酶的添加量越多,酶味也大，影响产品风味设计L9（34）正交实验[12]（表1），根据DE值及液化澄清度确定液化最佳工艺参数。
表1液化正交试验因素水平表
Table1Thelevelofliquefiedformorthogonalfactors
水平
因素
APH
B温度/℃
C时间/min
D酶用量mL/L
1
5.5
85
60
1
2
6
90
90
1.5
3
6.5
95
120
2
1.3.3糖化酶解酶量工艺参数的确定
试验中采用酶的用量为0.1g/L、0.2g/L、0.5g/L、1.0g/L，根据在还原糖生产量最宜条件下，酶用量较少为标准确定葡萄糖淀粉酶最佳用量。
1.3.4最佳采收期确定
实验中，我们采用糯玉米主要营养成分保留程度、工艺制的饮料的抗氧化活性大小来反映确定采收期。
即以钙、镁离子含量为其主要营养成分。
对经工艺处理得到的糯玉米饮料半成品进行钙、镁离子含量检测，以及饮料抗氧化活性的测定。
根据得到数据进行综合判定确定糯玉米最佳采收期。
糯玉米采收期一般为授粉后的第20至28天采收，实验原料糯玉米为2010年9月8-12号每一天采收，符合上述的采收期，将每一天的采收为一个采收期，即对应编号为8号,9号,10号,11号,12号。
1.4感官指标
由十名食品科学与工程的学生对产品的色泽、组织状态、口感、气味的感官指标进行评分，评分过程中采用单独隔离评分。
表2感官评价标准
Table2Thesensoryevaluationstandard
项目
得分
指标
色泽
0
黄色深、或橙黄
（0—25）
25
浅黄、糯玉米原有色泽
口感
0
太酸、太甜、苦涩
（0—25）
25
柔和细腻、清爽润滑、酸甜适中
气味
0
太淡、太浓、略带刺鼻性
（0—25）
25
具有糯玉米特有的香甜味，香味适中、诱人
组织状态
0
不均匀、浑浊、有沉淀、由杂质
（0—25）
25
澄清透明、无沉淀、无杂质
1.5测定方法
PH值：
酸度计；
糖度测定：
阿贝折光仪；
DE值（还原糖）测定：
碱性铜盐法（菲林试剂法）[13]；
钙、镁离子测定：
EDTA络合滴点法；
抗氧化活性测定：
DPPH法。
1.5.1抗氧化活性的测定[14-17]
1.5.1.1DPPH法测定抗氧化活性
DPPH溶液的配制：
准确称量12.80mgDPPH,用乙醇溶解并定容于500mL容量瓶中，DPPH的浓度为6.5×10-5mol/L，避光保存（0—4℃）[14]。
1.5.1.2饮料样液清除DPPH活性的测定
（1）取5ml上述配制所用的乙醇与20ml上述的DPPH溶液混合，摇匀，在黑暗中37℃放置20min，以乙醇为参比液在517nm测量其吸光度AC。
（2）取5ml样液饮料与20ml上述的DPPH溶液混合，摇匀，在黑暗中37℃放置20min，以乙醇为参比液在517nm测量其吸光度A1。
（3）取5ml样液饮料与20ml上述配制所用的乙醇混合，摇匀，在黑暗中37℃放置20min，以乙醇为参比液在517nm测量其吸光度A2。
根据以下公式计算样液糯玉米饮料对DPPH的抑制率，即
抑制率/%=（AC-AS）/AC×100[14]；
其中:
AC为未加入抗氧化剂DPPH溶液的吸光度；AS=A1-A2，为饮料加入抗氧化剂DPPH溶液后的吸光度。
2结果与分析
2.1料液比工艺参数的确定
由表3可知，料液比为1:
10时，感官评分82最高，该比例下的糯玉米饮料浅黄色、澄清透明，具有糯玉米香味，甜味适宜，口感柔和、爽口，确定料液比为1:
10。
表3不同料液比糯玉米饮料对应的感官评价结果
Table3Cornbeverageliquidratioofthedifferentresultsofsensoryevaluation显示对应的拉丁字符
项目
评分
物料（脱粒后）与水的比例
色泽
组织状态
气味
口感
1：
5
深黄（15）
少量沉淀、不均匀（12）
浓烈的糯玉米香味（20）
口感浓厚（18）
65
1：
8
浅黄（20）
均匀、透明（18）
浓厚的糯玉米香味（20）
口感爽口（20）
78
1:
10
浅黄（20）
均匀、透明（20）
适宜的糯玉米香味（22）
柔和、清爽（22）
82
1:
12
淡黄（18）
均匀、透明（22）
糯玉米香味较浅（18）
清爽、润滑（20）
78
1:
15
微黄（12）
均匀、透明（20）
糯玉米香味浅（16）
清爽、糯玉米味较淡（18）
66
2.2液化工艺参数确定
根据表4，由极差R值可以看出，影响液化效果的因素为：
温度>时间>酶用量>PH值，即为温度影响最大，其次为时间、酶用量，PH影响最小。
分析得出最优组合为A3B2C2D2，该组合的DE值最高为19.6。
即液化工艺参数为：
PH6.5，温度90℃，时间90min，酶用量1.5mL/L。
表4液化正交试验结果
Table4Theresultsofliquefiedorthogonal
序号
APH
B温度
C时间
D酶用量
DE值
1
1
1
1
1
14.5
2
1
2
2
2
18.5
3
1
3
3
3
13.2
4
2
1
2
3
14.2
5
2
2
3
1
16.5
6
2
3
1
2
13.2
7
3
1
3
3
16.6
8
3
2
2
2
19.6
9
3
3
1
1
12.2
K1
46.2
45.3
39.9
43.2
K2
43.9
54.6
52.3
51.3
K3
48.4
38.6
46.3
44.0
K1'
15.4
15.1
13.3
14.4
K2'
14.6
18.2
17.4
17.1
K3'
16.1
12.9
15.4
14.7
R
1.5
5.7
4.1
2.7
2.3糖化酶解酶量工艺参数的确定
由表5可以看得出来，在还原糖的达到最大的，酶用量采用0.5g/L为宜。
表5葡萄糖淀粉酶用量与还原糖的关系
Table5Theamountofglucoamylaseandtherelationshipbetweenreducingsugar
酶用量
0.1g/L
0.2g/L
0.5g/L
1.0g/L
还原糖/%
1.2
2.18
4.05
4.1
2.4糯玉米最佳采收期确定
钙、镁元素在植物糯玉米中以二价离子和有机结合物形式存在，由表7、图8及表6抗氧化活性数据综合判断，10号、11号、12号均可为糯玉米较好采收期，为授粉后的24d—27d，选择10号为最佳采收期，即2010年9月10号，为授粉后的24d为最佳采收期。
表6不同采收期糯玉米饮料的抗氧化活性/抑制率数据记录表
Table6Differentharvestmaizebeverageantioxidantactivity/inhibitiondatarecordingsheet
项目
8号
9号
10号
11号
12号
AC
0.357
0.357
0.357
0.357
0.357
A1
0.789
0.448
0.767
0.839
1.465
A2
0.505
0.210
0.553
0.607
1.245
AS=A1-A2
0.284
0.238
0.214
0.232
0.220
抑制率/%
0.2045
0.3333
0.4006
0.3501
0.3838
表7不同采收期糯玉米饮料钙、镁离子含量数据记录表
Table7Differentharvestmaizedrinkcalciumandmagnesiumioncontentdatarecordsheet
项目
8号
9号
10号
11号
12号
钙离子/（mg/ml）
0.287
0.306
0.368
0.379
0.403
镁离子/（mg/ml）
0.158
0.117
0.129
0.133
0.142
图8不同采收期糯玉米饮料钙、镁离子含量
Fig.8Differentharvestmaizedrinkcalciumandmagnesiumioncontent
备注：
实验中，所得的钙镁离子含量均含等量的外界加入蒸馏水的钙镁离子。
且每个采收期饮料经过相同工艺与材料处理。
3讨论
3.1液化条件对液化效果及其饮料营养成分的影响
本实验中采用的液化酶为耐高温的α—淀粉酶，在90℃高温中液化1.5小时，一般的，不同的淀粉酶其最适温度不一，从95℃至105℃高温下酶都能具有一定的活性[18]。
α—淀粉酶是一种内切酶，它作用于淀粉后，以随机的方式水解淀粉内部的α—1,4糖苷键，使分子断裂。
α—淀粉酶不能水解α—1,6糖苷键，但能越过此键继续水解α—1,4糖苷键，但也不能水解麦芽糖中的α—1,4糖苷键，因此最后使淀粉生成麦芽糖、少量葡萄糖与一系列相对分子质量不等的低聚糖和糊精[19]。
液化可增加饮料风味、利于澄清，提高了固形物含量。
当然，影响酶解工艺一般有酶解时间、温度、PH、用量等。
随着α-淀粉酶的添加量提高糖度也随着增高,但是酶的添加量越多,酶味也越大,影响产品风味[22]。
研究表明:
高温对钙镁离子的影响较小，镁主要存在于幼嫩器官和组织中，植物成熟时则集中于种子。
而其他不耐高温的维生素VC，蛋白质，脂类等均受到较大的破坏，造成一定的营养损失[19]。
因此，应尽量选择最适温度不高的液化酶。
3.2不同采收期糯玉米的营养成分
实验中，以钙镁离子为糯玉米的营养成分作为判断最佳采收期指标之一。
钙镁离子在整个糯玉米成长中，植物从氯化钙等盐类中吸收钙离子。
植物类的钙呈离子状态即Ca2+。
钙主要存在于叶子的老的器官和组织中，它是一个比较不易移动的元素。
镁主要存在于幼嫩器官和组织中，植物成熟时则集中于种子，在植物体内以离子或有机物结合的形式存在。
可以看出，糯玉米果穗从成长到成熟过程中，钙离子的含量随植物成长时间推移增多，但增幅较小；镁离子由于属于易移动的元素，开始在幼嫩器官和组织果穗中含量较高，随植物成长，渐渐移动降低，植物继续成长至成熟时，果穗中镁离子含量又移动增加，整个含量变化呈现V字型。
龙丽萍[6]研究认为，不同品种的糯玉米最佳采收期和成热期籽粒的营养成分有不同变化。
对同一品种而言,成熟期籽粒的蛋白质、粗纤维、可溶性糖的含量较最佳采收期降低，而总淀粉和粗脂肪的含量则提高。
只有适时采收，才能保证鲜食糯玉米的糯性、适口性和独特的风味[19]。
结合糯玉米中抗氧化成分变化曲线，以及其他成分如纤维化，淀粉含量，籽粒含水量等，综合判断确定最佳采收期显得很重要。
3.3糯玉米的抗氧化活性
糯玉米营养成分中具有抗氧化活性的物质包括：
类黄酮、VA、VC、VE等，其中类黄酮属于多酚类化合物的一种[20]，为植物的第二次代谢产物，在类黄酮已经知道的功能特性包含有：
很强的抗氧化活性、清除自由基等，此外，类黄酮的抗氧化还可能作用于过氧化脂质上。
例如花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素，属于类黄酮化合物。
维生素VA、VC、VE生育酚均可以作为抗氧剂来清除生成的自由基[23]。
但类黄酮色素在籽粒表皮中居多，可与多种金属离子形成络合物；VC经高温加工处理损失严重。
VA、VE和类黄酮色素耐高温，经过工艺处理可以较好的保留。
因此，糯玉米半成品饮料具有一定的抗氧化活性，为了最大的提高其抗氧化活性应尽量避免使用金属器皿，长时间高温，极端酸碱环境处理。
4结论
（1）糯玉米饮料的料液比：
1:
10。
（2）糯玉米饮料液化工艺参数为：
PH6.5，温度90℃，时间90min，酶用量1.5mL/L。
葡萄糖淀粉酶用量采用0.5g/L为宜。
（3）糯玉米较好采收期为授粉后的第24d—27d，最佳采收期为授粉后第24d。
致谢
这几个月的实验，收获很多。
从开始的茫无头绪的查阅资料，到开始实验阶段都存在许多的问题，陈老师从一开始让我拟定总体方案，时刻提醒我们今天的实验内容及目的，让我渐渐理清了研究思路，如何去研究等，避免了不少的错误。
在这次实验完成之际，要感谢我的指导老师%%%%教授，从论文的选题、查阅资料、试验、开题报告、文献综述及论文最终的撰写定稿，都倾注了陈老师的巨大心血，感谢他对我严格的要求，细心的指导，感谢他无私的感怀与鼓励。
同时，还要感谢给予我巨大帮助的领导、老师和同学们！
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166～167.
[22]姬万里,庞玉艳.玉
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