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叶黄素蓝莓功能性饮料乳化性能和稳定性研究

发布日期:2015-06-14 12:37:39
叶黄素一种天然食用色素,可用作着色剂 来调节食品和饮料色泽,含叶黄素食品进人人食 物链后对人体有良好的营养、抗病和保健作用, 因此叶黄素被认为是理想的“营养型”着色剂m。叶 黄素是人类视网膜的主要类胡萝卜素[2-3],占视网 膜中总类胡萝卜素的54%[4],可以降低心脑血管疾 病[5],几种类型的癌症,白内障[6]和与年龄有关的 黄斑退化(AMD)[4]的风险。研究表明,叶黄素不能 通过人工合成,必须从饮食中获得[7]。
蓝莓广泛分布于美国、日本以及欧洲诸国, 在我国大小兴安岭及海南也有种植。蓝莓中含丰 富的花色苷(825~4 200 mg*kg-1),具有良好的营养 保健抗氧化作用,联合国粮农组织将其列为人类 五大健康食品之一' 将叶黄素与蓝莓果汁结合, 研制成叶黄素一蓝莓饮料,具有叶黄素和蓝莓的 协同营养作用,丰富果汁饮料的花色品种,为叶 黄素、蓝莓果的资源利用提供途径,具有很高的 推广价值。
要使叶黄素均勻分散在果汁内并保持混合体 系的稳定性,需采取适当乳化工艺,乳化不当将 会导致叶黄素与果汁两相分离、叶黄素上浮,并 引起叶黄素的氧化,严重影响叶黄素一蓝莓果汁 的质地和市场价值。因此,本文旨在研究叶黄素 一蓝莓果汁的乳化工艺和乳化稳定性,并合理选 择乳化剂、增稠剂和乳化剂及其配比,为生产叶 黄素一蓝莓果汁饮料提供理论基础。
1材料与方法
1.1蓝莓汁的制备
鲜蓝莓汁的制备过程:选料一清洗一破碎一 没处理一榨汁一粗滤一精滤。
1.1.1原料选择
选用新鲜、充分成熟的大兴安岭地区蓝莓果 实,剔除不成熟果、霉变果、腐烂果及其他杂 物。
1.1.2酶处理试验
采用果胶酶加人量0.2%、0.3%、0.4%,酶反 应温度40、50、60丈,酶解时间3、4、5 h和误差 四因素三水平正交试验,根据出汁率的多少确定 酶处理的最佳条件。
1丄3榨汁过滤
用榨汁机榨汁,并用双层纱布过滤果渣(粗 滤),真空抽滤(精滤)得到清汁。
1.2供药试剂
90%叶黄素,由郑州茄诺生物科技有限公司生 产;蔗糖脂肪酸单酷、双乙酰酒石酸单甘油酷、 辛奎酸甘油酷、硬脂酰乳酸钠、三聚甘油单硬脂酸 酷,由郑州大河食品科技有限公司生产;Span80、 Tween80、黄原胶瓜尔胶、海藻酸钠等,市售。 1.3方法
1.3.1混合乳化剂的HLB值计算
HLB (Hydrophilic-lipophilic balance)为乳化剂 的亲水亲油平衡值,是测定体系乳化程度的重要 指标。选取HLB值差为5以内的乳化剂进行复配, 混合乳化剂的HLB值(HLBMIX )可由组成它的各种乳 化剂的HLB值按重量平均加和得到[9]。
HLBM,X=HLBAWA%+HLBBWB%
其中,WA%和WB%分别为A、B两种乳化剂的 重量百分数,HLBA和HLBB分别为A、B两种乳化 剂亲水亲油平衡值。
1.3.2HLB值的确定
油溶性的叶黄素分散于蓝莓汁表面,为使均 质过程中叶黄素被充分乳化,得到具有良好贮藏 稳定性的叶黄素一蓝莓饮料,体系中应添加一定 量乳化剂。本试验采用浊度法筛选乳化剂。浊度 法测定原理是乳状液稳定性正比于总油水界面面 积,界面积越大表明,体系的浊度越高,且浊度 大小正比于乳状液在500 nm的吸光度。因此,可 通过吸光度的测定反映乳化剂的乳化能力[10]。
将5 mg叶黄素加人到40%蓝莓果汁中,选择 两种标准乳化剂Span80和Tween80,按最大吸光度 条件下HLB值设计一系列不同配比混合乳化剂, 再将各种HLB值的混合乳化剂分别加到上述叶黄 素一蓝莓果汁两相体系中,用试验室小型高压均 质机在20 MPa下均质乳化,3 000 rmin-1下离心 15 min(瑞江RJ-TDL-40C台式离心机),取下层液 体,用722型分光光度计于500 nm处测定吸光 值。以横坐标表示HLB值,纵坐标表示吸光值 (OD value)作图,求得吸光值最大的HLB值为该乳 浊液所需HLB值。
1.3.3叶黄素一蓝莓果汁乳化效果的测定
浓度为40%100 mL蓝莓果汁中添加10 mg叶 黄素和质量分数为0.10%~0.20%乳化剂,在20 MPa下均质乳化,于3 000 r*min-1离心10 min,取 下层液体,在分光光度计500 nm处测定吸光值, 吸光值越大,表明果汁乳化效果越好。
1.3.4叶黄素一蓝莓果汁稳定性的测定
将加人不同配比复合乳化剂叶黄素一蓝莓果汁 于4 000 r*min-1离心10 min,用分光光度计在500 nm处测定果汁吸光值来表示离心后果汁浑浊度, 将离心后与离心前果汁的浊度相比,评价果汁贮 藏稳定性,比值越接近1,表明果汁稳定性越好[11]。
当HLB值在10~11范围,乳化效 果较好;其中在HLB=10.9时,吸光值最大,乳化 效果最好,因此确定10.90为叶黄素一蓝莓果汁所 需最佳HLB值,同时图1用复合乳化剂亲水亲油平 衡值为横坐标,以添加此复合乳化剂叶黄素一蓝 莓果汁在500 nm处吸光值为纵坐标做柱状图可以 直接得出复合乳化剂HLB值在10~11范围内乳化 效果最好。
2.2复合乳化剂和稳定剂的筛选
根据已确定的叶黄素一蓝莓果汁所需HLB 值,从我国允许使用的30种食品乳化剂筛选出双 乙酰酒石酸单甘油酷、辛奎酸甘油酷、硬脂酰乳 酸钠、蔗糖脂肪酸单酷、三聚甘油单硬脂酸酷等5 种亲水型食品乳化剂,按一定质量比分别将其复 配为HLB值为10.90不同复合乳化剂,并根据浊度 法测定其乳化效果,结果见表2。
由表2可见,尽管复合乳化剂HLB值相同,但 不同乳化剂复配后,乳化效果却不同;即使相同 的乳化剂,若以不同量复配,乳化效果也有不 同。试验表明,随着乳化剂用量增大吸光值增 加,大于0.20%吸光值下降明显,表明乳化效果变 差,乳化剂已过量。考虑到乳化剂的用量过多会 影响蓝莓果汁的风味、质地、流体性质,因此取 乳化剂用量在0.10%~0.20%范围内。从表2可知, 第1组乳化后的乳浊液在乳化剂的添加量为0.10% 时吸光值最大,乳化效果最好。因此,确定复合 乳化剂配方为:48%双乙酰酒石酸单甘油酷+52% 三聚甘油单硬脂酸酷,同时复合乳化剂的添加量 为 0.10%。
叶黄素一蓝莓果汁是不稳定的系统,在产品 储藏和销售过程中会出现叶黄素上浮及蓝莓果肉 沉淀现象,严重影响果汁饮料品质。根据斯托克 斯公式从= 2r2g(p,, -p0)/9n,颗粒沉降速度与介质 的黏度成反比,与粒径大小、两相密度差成正 比,因此适当提高体系黏度和缩小两相的密度 差,可减少叶黄素上浮及蓝莓果渣和乳化剂下沉 现象,达到更好的乳化效果。目前,普遍采用添 加稳定剂方法改善体系稳定性。试验选择常见的 稳定剂黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠与上述试验的 复合乳化剂一起作为考查因素。
2.3.1响应面优化试验
选取上述试验的乳化剂、黄原胶、瓜尔胶、 海藻酸钠4个因素,以X1、X2、X3、X4为自变 量,以稳定性为响应值(Y)根据中心组合设计原 理,设计响应面分析试验,其因素与水平编码表 见表3。根据Box-Behnken试验设计及单因素试验 结果确定响应面因素水平,见表3。进行响应面试 验优化叶黄素一蓝莓功能性饮料配方。 
其中乳化剂与黄原胶添加量、乳化剂与瓜尔 胶添加量、乳化剂与海藻酸钠添加量、黄原胶与 瓜尔胶添加量、黄原胶与海藻酸钠添加量、瓜尔 胶与海藻酸钠添加量具体交互作用如图2~7所示。
具有椭圆形的等高线说明两者之间的交互作 用对叶黄素一蓝莓果汁稳定性的影响较大。如图 两两因素相互作用所得响应面图均呈现出椭圆 形,说明四个因素两两之间交互作用对叶黄素一 蓝莓果汁稳定性影响均显著。由回归方程显著系 数显著性检验结果可知,乳化剂与黄原胶、乳化 剂与海藻酸钠、黄原胶与瓜尔胶、瓜尔胶与海藻 酸钠之间的交互效应更为显著。
除本试验方法外,还有应用皂化和在蓝莓果 汁中添加微胶囊化叶黄素等方法。应用皂化方法 是向蓝莓饮料中添加叶黄素会改变溶液pH,由于 蓝莓花色苷在酸性条件下较稳定且生物活性较 高,故在蓝莓系列饮料生产中不适合应用皂化方 式加人叶黄素。目前应用的广泛是在蓝莓果汁中 添加微胶囊化叶黄素,稳定性较好,但相比较添 加复合乳化剂和稳定剂的方法而言生产成本较高 且工艺条件复杂。试验证明,添加复合乳化剂和 稳定剂可将叶黄素包裹于蓝莓饮料中,为在天然 浆果饮料中加人类胡萝卜素类物质提供新方法。
结果表明,最适HLB值为10.90; 42%双乙酰 酒石酸单甘油酷+58%辛奎酸甘油酷作为复合乳化 剂时乳化效果最好;乳化剂0.12%,黄原胶 0.15%,瓜尔胶0.05%,海藻酸钠0.15%,此条件下叶黄素一蓝莓饮料稳定性最好。
 
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