胡萝卜汁乳酸菌饮料的加工工艺
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胡萝卜汁乳酸菌饮料的加工工艺
Processing of carrot juice-Lactobacillus fermented beverage 卢蓉蓉 1,2 LU Rong-rong1, 2 杨毅 2 YANG Yi2 杨瑞金 1,2 YANG Rui-jing1,2
（1. 江南大学食品科学与安全教育部重点实验室，江苏 无锡 214036；2. 江南大学食品 学院， 江苏 无锡 214036） (1. Key Laboratory of Food Science and Safety Ministry of Education, Southern Yangtze University, Wuxi，Jiangsu 214036, China；2. School of Food Science and Technology, Southern Yangtze University, Wuxi，Jiangsu 214036, China) 摘要：对胡萝卜汁的酶法榨汁工艺、胡萝卜汁与酸奶的配比及改善最终产品的稳定性等方 面进行了研究。胡萝卜汁的最佳酶解条件为：45 ℃下加入 0.04%的果胶酶，酶解 1.5 h。 产品中最适的胡萝卜汁、酸奶、糖的含量分别为 20%、5%、14%（W/W） 。选用 CMC 和黄原胶 作为复配稳定剂，最佳比例为 1：4，添加量为 0.25%（W/W） 。 关键词：胡萝卜汁；酶解；乳酸菌饮料 Abstract: The extraction of carrot juice by enzyme, ratio of the yoghurt to carrot juice and the stability of the beverage were investigated in the paper. The optimum enzymatic hydrolysis conditions were: 0.04% Pectin Ultra SP-L at 45ºC for 1.5 h. The content of juice, water and sugar were 20%, 5% and 14%（W/W）. CMC and xanthan gum with the ratio 1:4 and the dosage of 0.25% (W/W) were used as the combined stabilizers. Keywords: Carrot juice；Enzymatic hydrolysis；Lactobacillus beverage
表4 样品风味排序（嗜好性排序）结果
依据鉴定人员数和样品数m，查表得各显著水平下的临界值n=6、m=6的临界值为：
6
表5 显著水平 5% 1%
Kramer检验 上段 11～31 9～23 下段 14～28 12～30
由于Rmax=33=RF，Rmin=9=RA，所以说明在1%显著水平，6个样品有显著性差异。由于 Rimax=30，Rimin=12，所以ABCDEF可以划分为3组：A 酵乳为5%、果汁为20%、糖量14%、水量60%。 2.6 稳定性研究 通过单因素试验（数据未显示）发现CMC和黄原胶的稳定效果较好；而且CMC和黄原胶 在加入量为0.25%时均有最大稳定系数。试对CMC和黄原胶进行复配，总加入量为0.25%，不 同配比时的稳定系数见图5。 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
66.6 76.1
由表2可知，最佳组合为A3B3C3，即温度45 ℃，加酶量0.04%，酶解时间1.5 h。按此最 佳条件，进行验证实验，果汁得率为78.3%。对比温度、加酶量、酶解时间三项极差R发现， 加酶量的极差R最大，温度的极差R次之，酶解时间的极差R最小。由此说明，加酶量是影响 果汁得率的主要因素，温度其次，酶解时间对果汁得率的影响最小。 2.5 配方研究 参考果汁型乳酸菌饮料的配方[4]，设计6组配比，结果见表3。风味排序结果见表4。 表3 组别 A B C D E F 评定员 1 2 3 4 5 6 每样品的位级和 Rn 5 5 1同配方的胡萝卜汁乳酸菌饮料 糖 14 9 14 9 14 9 B 2 2 2 1 1 4 12 C 3 3 3 5 4 2 20 胡萝卜汁量 20 20 20 20 20 20 D 4 4 4 2 3 3 20 水量 60 65 55 60 50 55 E 5 5 5 6 6 5 32 F 6 6 6 4 5 6 33 /% 柠檬酸量 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 位级和 21 21 21 21 21 21 126 酸奶量
L9（34）正交试验及试验结果
5
8 9 K1 K2 K3 k1 k2 k3 R
3 3 199.9 177.1 207.8 66.63 59.03 69.27 10.24
2 3 171.0 200.9 212.9 57.00 66.97 70.97 13.97
1 2 191.6 192.2 201.0 63.87 64.07 67.00 3.13
70 65 果汁得率（％） 60 55 50 45 40 35 40 45 50 55 60 65 酶解温度（℃）
图3 酶解温度对果汁得率的影响 从图3可以看出， 温度从40 ℃变化到60 ℃时， 果汁得率先升高后降低。45， 50，55 ℃ 时果汁得率均高于40 ℃和60 ℃的情况， 其中60 ℃时酶解效果最差。 酶具备蛋白质的特性。 酶解温度低，酶的活性没有得到发挥，达不到最佳活力；酶解温度过高，又会使酶变性而 失去活力。因此，选择温度为45，50，55 ℃作为正交实验的水平值。 2.3 酶解时间对果汁得率的影响 加酶量为 0.02%、 温度为 45 ℃时，分别酶解 0，0.5 ，1，1.5，2 h，测定果汁得率，
—————————— 作者简介：卢蓉蓉（1970-） ，女，江南大学食品学院副教授。 E-mail：lurr@ 收稿日期：2006-04-11
[1]
1
主要营养物质。近代医学的研究还发现，胡萝卜素在防癌、抗癌方面及预防心血管疾病方 面有明显作用[2,3]。 将胡萝卜汁和乳酸菌饮料合理配伍，可以制造经济实惠、营养更为全面的饮品。本研 究着重于胡萝卜的酶法榨汁工艺、配方和稳定性研究。
1
1.1
材料与方法
实验材料 胡萝卜、白砂糖：市售； 奶粉：市售光明全脂奶粉； 保加利亚乳杆菌、嗜热乳酸链球菌：由本研究室提供； Pectin Ultra SP-L果胶酶：Novo公司； CMC：上海励成食品有限公司； 黄原胶、海藻酸钠：温州助剂厂； 其余：均为分析纯或化学纯试剂。
1.2 实验仪器 Hl922打浆机：上海海凌制机； WSC-S测色色差计：上海精密科学仪器有限公司； JB-90-2型恒温磁力搅拌器：上海天平仪器厂； 800型离心沉淀机：上海手术机械厂； JHG-Q-54-P50高压均质机：上海标本模型厂； HHBII420-BS恒温培养箱：上海跃进医疗器械厂； 阿贝折光仪：上海光学仪器厂； 721型分光光度仪：上海第三分析仪器厂； CRDX-280不锈钢电热手提消毒器：上海中安医疗器械厂。 1.3 实验方法
1:4 1:1 3:2 4:1 CMC：黄原胶
BCD
EF。其中A的风味最好，即发
稳定系数R
图5
不同复配比例时的稳定性
图5表明稳定效果因复配比不同有明显区别。第一组的稳定系数最大，为0.830；第二 组的稳定系数明显下降，说明稳定效果不好；因此，第三组的稳定性比第二组好，但比起 第一组，还不能达到如此效果；第四组的稳定系数最低，为0.368。所以，最后选择第一组 复配比例，即复合稳定剂CMC和黄原胶的含量分别为0.05%和0.20%。
M——鲜胡萝卜净重，g； ºBx——鲜胡萝卜中可溶性固形物含量，%； m——酶解后汁液重，g； ºBx′——酶解后汁液中可溶性固形物含量，%。 1.3.4 感官评定法[7] 本实验采用 Kramer 鉴定法。针对样品的风味，特性强度是从强到 弱检验。感官评定员得到全部样品后，按规定要求将样品进行大概分类并记下样品号码， 然后整理比较，找出最强和最弱者，类推次强和次弱者，最后确定整个系列的强弱顺序。 设计 A～F 共 6 个样品，按风味好坏排序，依次获得 1～6 分。 1.3.5 稳定性的评价方法 利用分光光度计测量样品离心（3000 r/min，10 min）前后 600 nm 处的吸光值，以稳定系数 R 值大小评价稳定性。稳定系数越大，说明稳定性越好。
↓ 接种发酵 ↓
→ 胡萝卜汁―→ 调配←――――――――― 酸奶
果胶是存在于胡萝卜中的不溶大分子物质。 若不经过酶解使
其分解成小分子物质而直接离心，会使果胶变成沉淀，从而降低果汁得率。所以，打浆之 后应进行酶解。酶解的好坏由果汁得率来衡量。计算方法为： 果汁得率 = 式中：
m Bx ×100% M Bx
稳定系数 R＝ 离心后的吸光值 离心前的吸光值
2 结果与讨论
2.1 加酶量对果汁得率的影响 温度为 45 ℃时，分别加入占浆液量 0.01%～0.05%（W/W）的果胶酶，酶解 0.5 h 后， 测定果汁得率，结果见图 2。
3
70 65
果汁得率（％）
60 55 50 45 40 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 加酶量（％）
4
结果见图 4。
75 70 65 果汁得率（％） 60 55 50 45 40 35 30 0 0.5 1 酶解时间（h） 1.5 2
图4
酶解时间对果汁得率的影响
从图4可以发现，随酶解时间的增加，果汁得率开始升高。酶解0.5～2 h内果汁得率都 比对照有明显增加。但时间到达2 h时，果汁得率有所下降。因此，酶解时间为0.5，1，1.5 h时果汁得率较好，所以，选择此三组进行正交实验。 2.4 工艺优化 根据单因素实验选取三个加酶量、酶解温度、反应时间水平值，设计正交实验见表 1， 实验结果见表 2。 表1 水平 1 2 3 表2 试验号 1 2 3 4 5 6 7 A温度 1 1 1 2 2 2 3 胡萝卜酶解因素水平设计表 A温度/℃ 55 50 45 B加酶量 1 2 3 1 2 3 1 B加酶量/% 0.02 0.03 0.04 C时间 1 2 3 2 3 1 3 C时间/h 0.5 1 1.5 果汁得率/% 59.3 69.5 71.1 46.6 64.8 65.7 65.1
图2 加酶量对果汁得率的影响 从图2可以看出，随着加酶量从0.01%变化到0.05%，果汁得率先升高后降低。在加酶量 为0.02%、0.03%、0.04%三个数值时，果汁得率较高。 2.2 酶解温度对果汁得率的影响 加酶量为 0.02%，分别在 40～60 ℃下酶解 0.5 h，测定果汁得率，结果见图 3。
乳酸菌饮料以蛋白质、有益活菌及口味独特吸引了众多消费者。近年来，添加各种果 蔬汁的乳酸菌饮料更是受到研究者和消费者的关注 。 胡萝卜价格低廉，营养丰富。中医认为，其性味甘、平、微温，有补中气、调理肠胃、 安五脏等功能。胡萝卜每100 g可食部分中含蛋白质1.0～1.4 g，脂肪 0.4 g，碳水化合物 7～9 g，钙32 mg，磷16～27 mg，铁0.5～1.0 mg，钾193 mg，钠25～71 mg以及多种维生 素和酸类。胡萝卜含有大量的β-胡萝卜素，即VA原，它是一种脂溶性的抗氧化剂，可清除 自由基，抑制自由基的产生。胡萝卜素经水解后可变为VA，是防止夜盲症与呼吸道疾病的
[4,5]
1.3.1 工艺流程 新鲜胡萝卜 ↓ 筛选清洗 ↓ 去皮切片 ↓ 预煮 ↓ 打浆
奶粉、白砂糖 ↓ 溶解 ↓ 均质 ↓ 杀菌 ↓ 冷却
2
↓ 酶解、灭酶 ↓ 离心 （稳定剂、白砂糖、柠檬酸、水） ↓ ↓ 均质 ↓ 冷却 ↓ 成品 图1 1.3.2 1.3.3 胡萝卜乳酸菌饮料的工艺流程图 可溶性固形物含量的测定 阿贝折光仪法[6] 。 果汁得率的计算方法
Processing of carrot juice-Lactobacillus fermented beverage 卢蓉蓉 1,2 LU Rong-rong1, 2 杨毅 2 YANG Yi2 杨瑞金 1,2 YANG Rui-jing1,2
（1. 江南大学食品科学与安全教育部重点实验室，江苏 无锡 214036；2. 江南大学食品 学院， 江苏 无锡 214036） (1. Key Laboratory of Food Science and Safety Ministry of Education, Southern Yangtze University, Wuxi，Jiangsu 214036, China；2. School of Food Science and Technology, Southern Yangtze University, Wuxi，Jiangsu 214036, China) 摘要：对胡萝卜汁的酶法榨汁工艺、胡萝卜汁与酸奶的配比及改善最终产品的稳定性等方 面进行了研究。胡萝卜汁的最佳酶解条件为：45 ℃下加入 0.04%的果胶酶，酶解 1.5 h。 产品中最适的胡萝卜汁、酸奶、糖的含量分别为 20%、5%、14%（W/W） 。选用 CMC 和黄原胶 作为复配稳定剂，最佳比例为 1：4，添加量为 0.25%（W/W） 。 关键词：胡萝卜汁；酶解；乳酸菌饮料 Abstract: The extraction of carrot juice by enzyme, ratio of the yoghurt to carrot juice and the stability of the beverage were investigated in the paper. The optimum enzymatic hydrolysis conditions were: 0.04% Pectin Ultra SP-L at 45ºC for 1.5 h. The content of juice, water and sugar were 20%, 5% and 14%（W/W）. CMC and xanthan gum with the ratio 1:4 and the dosage of 0.25% (W/W) were used as the combined stabilizers. Keywords: Carrot juice；Enzymatic hydrolysis；Lactobacillus beverage
表4 样品风味排序（嗜好性排序）结果
依据鉴定人员数和样品数m，查表得各显著水平下的临界值n=6、m=6的临界值为：
6
表5 显著水平 5% 1%
Kramer检验 上段 11～31 9～23 下段 14～28 12～30
由于Rmax=33=RF，Rmin=9=RA，所以说明在1%显著水平，6个样品有显著性差异。由于 Rimax=30，Rimin=12，所以ABCDEF可以划分为3组：A 酵乳为5%、果汁为20%、糖量14%、水量60%。 2.6 稳定性研究 通过单因素试验（数据未显示）发现CMC和黄原胶的稳定效果较好；而且CMC和黄原胶 在加入量为0.25%时均有最大稳定系数。试对CMC和黄原胶进行复配，总加入量为0.25%，不 同配比时的稳定系数见图5。 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
66.6 76.1
由表2可知，最佳组合为A3B3C3，即温度45 ℃，加酶量0.04%，酶解时间1.5 h。按此最 佳条件，进行验证实验，果汁得率为78.3%。对比温度、加酶量、酶解时间三项极差R发现， 加酶量的极差R最大，温度的极差R次之，酶解时间的极差R最小。由此说明，加酶量是影响 果汁得率的主要因素，温度其次，酶解时间对果汁得率的影响最小。 2.5 配方研究 参考果汁型乳酸菌饮料的配方[4]，设计6组配比，结果见表3。风味排序结果见表4。 表3 组别 A B C D E F 评定员 1 2 3 4 5 6 每样品的位级和 Rn 5 5 1同配方的胡萝卜汁乳酸菌饮料 糖 14 9 14 9 14 9 B 2 2 2 1 1 4 12 C 3 3 3 5 4 2 20 胡萝卜汁量 20 20 20 20 20 20 D 4 4 4 2 3 3 20 水量 60 65 55 60 50 55 E 5 5 5 6 6 5 32 F 6 6 6 4 5 6 33 /% 柠檬酸量 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 位级和 21 21 21 21 21 21 126 酸奶量
L9（34）正交试验及试验结果
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8 9 K1 K2 K3 k1 k2 k3 R
3 3 199.9 177.1 207.8 66.63 59.03 69.27 10.24
2 3 171.0 200.9 212.9 57.00 66.97 70.97 13.97
1 2 191.6 192.2 201.0 63.87 64.07 67.00 3.13
70 65 果汁得率（％） 60 55 50 45 40 35 40 45 50 55 60 65 酶解温度（℃）
图3 酶解温度对果汁得率的影响 从图3可以看出， 温度从40 ℃变化到60 ℃时， 果汁得率先升高后降低。45， 50，55 ℃ 时果汁得率均高于40 ℃和60 ℃的情况， 其中60 ℃时酶解效果最差。 酶具备蛋白质的特性。 酶解温度低，酶的活性没有得到发挥，达不到最佳活力；酶解温度过高，又会使酶变性而 失去活力。因此，选择温度为45，50，55 ℃作为正交实验的水平值。 2.3 酶解时间对果汁得率的影响 加酶量为 0.02%、 温度为 45 ℃时，分别酶解 0，0.5 ，1，1.5，2 h，测定果汁得率，
—————————— 作者简介：卢蓉蓉（1970-） ，女，江南大学食品学院副教授。 E-mail：lurr@ 收稿日期：2006-04-11
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主要营养物质。近代医学的研究还发现，胡萝卜素在防癌、抗癌方面及预防心血管疾病方 面有明显作用[2,3]。 将胡萝卜汁和乳酸菌饮料合理配伍，可以制造经济实惠、营养更为全面的饮品。本研 究着重于胡萝卜的酶法榨汁工艺、配方和稳定性研究。
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1.1
材料与方法
实验材料 胡萝卜、白砂糖：市售； 奶粉：市售光明全脂奶粉； 保加利亚乳杆菌、嗜热乳酸链球菌：由本研究室提供； Pectin Ultra SP-L果胶酶：Novo公司； CMC：上海励成食品有限公司； 黄原胶、海藻酸钠：温州助剂厂； 其余：均为分析纯或化学纯试剂。
1.2 实验仪器 Hl922打浆机：上海海凌制机； WSC-S测色色差计：上海精密科学仪器有限公司； JB-90-2型恒温磁力搅拌器：上海天平仪器厂； 800型离心沉淀机：上海手术机械厂； JHG-Q-54-P50高压均质机：上海标本模型厂； HHBII420-BS恒温培养箱：上海跃进医疗器械厂； 阿贝折光仪：上海光学仪器厂； 721型分光光度仪：上海第三分析仪器厂； CRDX-280不锈钢电热手提消毒器：上海中安医疗器械厂。 1.3 实验方法
1:4 1:1 3:2 4:1 CMC：黄原胶
BCD
EF。其中A的风味最好，即发
稳定系数R
图5
不同复配比例时的稳定性
图5表明稳定效果因复配比不同有明显区别。第一组的稳定系数最大，为0.830；第二 组的稳定系数明显下降，说明稳定效果不好；因此，第三组的稳定性比第二组好，但比起 第一组，还不能达到如此效果；第四组的稳定系数最低，为0.368。所以，最后选择第一组 复配比例，即复合稳定剂CMC和黄原胶的含量分别为0.05%和0.20%。
M——鲜胡萝卜净重，g； ºBx——鲜胡萝卜中可溶性固形物含量，%； m——酶解后汁液重，g； ºBx′——酶解后汁液中可溶性固形物含量，%。 1.3.4 感官评定法[7] 本实验采用 Kramer 鉴定法。针对样品的风味，特性强度是从强到 弱检验。感官评定员得到全部样品后，按规定要求将样品进行大概分类并记下样品号码， 然后整理比较，找出最强和最弱者，类推次强和次弱者，最后确定整个系列的强弱顺序。 设计 A～F 共 6 个样品，按风味好坏排序，依次获得 1～6 分。 1.3.5 稳定性的评价方法 利用分光光度计测量样品离心（3000 r/min，10 min）前后 600 nm 处的吸光值，以稳定系数 R 值大小评价稳定性。稳定系数越大，说明稳定性越好。
↓ 接种发酵 ↓
→ 胡萝卜汁―→ 调配←――――――――― 酸奶
果胶是存在于胡萝卜中的不溶大分子物质。 若不经过酶解使
其分解成小分子物质而直接离心，会使果胶变成沉淀，从而降低果汁得率。所以，打浆之 后应进行酶解。酶解的好坏由果汁得率来衡量。计算方法为： 果汁得率 = 式中：
m Bx ×100% M Bx
稳定系数 R＝ 离心后的吸光值 离心前的吸光值
2 结果与讨论
2.1 加酶量对果汁得率的影响 温度为 45 ℃时，分别加入占浆液量 0.01%～0.05%（W/W）的果胶酶，酶解 0.5 h 后， 测定果汁得率，结果见图 2。
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70 65
果汁得率（％）
60 55 50 45 40 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 加酶量（％）
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结果见图 4。
75 70 65 果汁得率（％） 60 55 50 45 40 35 30 0 0.5 1 酶解时间（h） 1.5 2
图4
酶解时间对果汁得率的影响
从图4可以发现，随酶解时间的增加，果汁得率开始升高。酶解0.5～2 h内果汁得率都 比对照有明显增加。但时间到达2 h时，果汁得率有所下降。因此，酶解时间为0.5，1，1.5 h时果汁得率较好，所以，选择此三组进行正交实验。 2.4 工艺优化 根据单因素实验选取三个加酶量、酶解温度、反应时间水平值，设计正交实验见表 1， 实验结果见表 2。 表1 水平 1 2 3 表2 试验号 1 2 3 4 5 6 7 A温度 1 1 1 2 2 2 3 胡萝卜酶解因素水平设计表 A温度/℃ 55 50 45 B加酶量 1 2 3 1 2 3 1 B加酶量/% 0.02 0.03 0.04 C时间 1 2 3 2 3 1 3 C时间/h 0.5 1 1.5 果汁得率/% 59.3 69.5 71.1 46.6 64.8 65.7 65.1
图2 加酶量对果汁得率的影响 从图2可以看出，随着加酶量从0.01%变化到0.05%，果汁得率先升高后降低。在加酶量 为0.02%、0.03%、0.04%三个数值时，果汁得率较高。 2.2 酶解温度对果汁得率的影响 加酶量为 0.02%，分别在 40～60 ℃下酶解 0.5 h，测定果汁得率，结果见图 3。
乳酸菌饮料以蛋白质、有益活菌及口味独特吸引了众多消费者。近年来，添加各种果 蔬汁的乳酸菌饮料更是受到研究者和消费者的关注 。 胡萝卜价格低廉，营养丰富。中医认为，其性味甘、平、微温，有补中气、调理肠胃、 安五脏等功能。胡萝卜每100 g可食部分中含蛋白质1.0～1.4 g，脂肪 0.4 g，碳水化合物 7～9 g，钙32 mg，磷16～27 mg，铁0.5～1.0 mg，钾193 mg，钠25～71 mg以及多种维生 素和酸类。胡萝卜含有大量的β-胡萝卜素，即VA原，它是一种脂溶性的抗氧化剂，可清除 自由基，抑制自由基的产生。胡萝卜素经水解后可变为VA，是防止夜盲症与呼吸道疾病的
[4,5]
1.3.1 工艺流程 新鲜胡萝卜 ↓ 筛选清洗 ↓ 去皮切片 ↓ 预煮 ↓ 打浆
奶粉、白砂糖 ↓ 溶解 ↓ 均质 ↓ 杀菌 ↓ 冷却
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↓ 酶解、灭酶 ↓ 离心 （稳定剂、白砂糖、柠檬酸、水） ↓ ↓ 均质 ↓ 冷却 ↓ 成品 图1 1.3.2 1.3.3 胡萝卜乳酸菌饮料的工艺流程图 可溶性固形物含量的测定 阿贝折光仪法[6] 。 果汁得率的计算方法