CN103734816A

CN103734816A - 一种佛手果汁饮料的制备方法

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Publication number: CN103734816A
Application number: CN201310469294.8A
Authority: CN
Inventors: 周爱梅; 杨慧; 林日高; 刘欣; 曹庸; 陈永泉
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-10
Also published as: CN103734816B

Abstract

本发明涉及以农产品为原料的食品加工技术领域，具体公开了一种佛手果汁饮料的制备方法。所述方法综合考虑了限制佛手果汁饮料制备过程中的各项因素，针对性地研究出一项针对佛手果果实营养组成特点的果汁饮料制备工艺。所述工艺通过综合研究护色技术、复合酶解技术、脱苦技术、调配技术、超高压灭菌技术对果汁饮料色泽、风味、口感和营养的影响，最后，得到一套操作步骤简单，工艺条件温和，设备简单，成本低廉，适合工业性推广和大规模生产的佛手果汁饮料制备方法。而且，本发明通过配方和关键工艺的综合优化，能够制备得到色泽天然、香气浓郁、营养保健的高品质佛手果汁。

Description

一种佛手果汁饮料的制备方法

技术领域

本发明涉及以农产品为原料的食品加工技术领域，更具体地，涉及一种佛手果汁饮料的制备方法。

背景技术

佛手又名佛手柑，为芸香科柑橘属植物佛手的果实，在我国主要分布于广东、四川、浙江、福建、云南等地。佛手按产地主要分为广佛手、川佛手、金佛手和建佛手。其中广佛手果味甜，微苦，性甘温，含有柠檬油素、香叶木甙橙皮醇、香豆素、黄酮和多糖等多种药用成分，具有和胃健脾、舒肝理气、止咳化痰、抗肿瘤等多种生理功效，深受广大种植户和消费者的青睐。数据表明，目前广东省佛手果农产品种植面积达到2000 hm²左右，佛手果年产量为24000吨左右，且佛手果的种植面积在逐年增大。

目前，国内外关于佛手果资源的综合利用技术和产品开发方面研究报道有限。在资源的综合利用方面，国内外研究主要集中在佛手的栽培与管理、佛手营养功能成分分析、挥发油及醇提取液的化学成分测定及佛手的药理作用研究等方面。研究表明，广佛手果皮中含有大量挥发油，其中具有生理活性的药效成分主要有: 柠檬烯、萜品油烯、β-月桂烯、顺式-牡牛儿醇、β-蒎烯、邻-散花烃等。其中柠檬烯对肝炎双球菌、金黄色葡萄球菌有抑制作用；萜品油烯、β-月桂烯、β-蒎烯等萜烯类成分有显著的抗炎、祛痰、镇咳作用，并已在临床上证实；牡牛儿醇临床上应用于治疗慢性气管炎，并能提高身体的免疫功能。广佛手的果肉含橙皮甙、挥发油和少量香叶木甙。果味甜、微苦、性甘温，具有和胃健脾、舒肝理气、止咳化痰之功效。可治肝胃气痛、胃腹胀满、食必呕吐等症，对防治胃癌、肝癌、肺癌等癌症也具有一定的功效。广佛手中的Ca、Mg元素含量特别高，Fe、Zn、Mn元素含量也比较高，而Cd、Co、As等有害元素含量都很低。此外，广佛手还含有人体所需的7种必须氨基酸及丰富的维生素如维生素C。除药用外，在食品开发研究方面，目前已开发出的产品主要包括佛手酒、佛手果脯、佛手蜜饯、佛手酸奶、保健型佛手香橼含片等。此外，用佛手果、皮、花和叶提取的芳香油，已被国际上作为高级烟用香精的重要原料。

我国果汁加工是从20世纪80年代开始缓慢发展起来的。目前我国是果汁生产大国，国内生产的浓缩果汁90%以上出口国外，尤其是年产量超过80万吨的浓缩苹果汁，占到全球产量的60%以上。随着我国消费者消费意识和购买能力的提升，果汁消费逐年增长，几乎以年平均14.5%的速度快速增长。发展至今，果汁饮料已成为大众生活中的必备饮品之一。而作为相对高端、售价较高的浓缩果汁，既可作为一种补品饮料，丰富我国的饮料食品市场，同时又可作为其他食品的原辅料，开发其他新型特色食品。因此，充分利用我国丰富的水果资源，开发生产新型天然营养果汁饮料，既充分利用了我国量大质优的水果资源，又能满足现代消费者对饮料的需求发展，目前国内很多水果都开发了相应的果汁饮料。佛手果中含有丰富的维生素、矿物质、氨基酸、多糖等营养功能成分，如果将佛手果深加工成佛手果汁饮料，必定成为深受消费者欢迎的有益饮品。但迄今为止，以广东省特色佛手果资源为原料，开发生产的佛手果汁饮料则尚未见报道。因此，以广东省佛手果为原料开发一种新型的果汁制品具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中缺乏佛手果汁饮料的制备技术的缺陷，提供一种佛手果汁饮料的制备方法。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述制备方法制备得到的佛手果汁饮料。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种佛手果汁饮料的制备方法，包括如下步骤：

S1.佛手果原料选择与预处理；

S2.将经S1预处理后的佛手果原料用护色液护色3～9min，然后打浆得果浆；所述护色液含有如下重量百分数的各组分：0.2～0.8%柠檬酸、0.2～0.8%抗坏血酸和0.2～0.8%氯化锌；所述重量百分数都是以经S1预处理后的佛手果原料重量计。

S3.向S2所得果浆中加入果胶复合酶酶解得酶解液，酶解液过滤得佛手果汁；

S4.脱苦：向S3所得佛手果汁中加入占所述佛手果汁重量百分数为0.2～1.0%的β-环糊精于15～75 ℃下水浴作用60～90min；

S5.复配：向S4脱苦处理后得到的佛手果汁中加入柠檬酸和白砂糖进行调味复配，加入羧甲基纤维素钠；

S6.将S5复配所得佛手果汁高压均质；均质后的佛手果汁装罐后超高压灭菌即得所述佛手果汁饮料。

本发明所述的原料选择包括挑选出成熟完好的佛手果；所述的原料预处理包括将佛手果清洗、切片（厚薄适宜即可）。

优选地，S2所述护色液含有如下重量百分数的各组分：0.6%柠檬酸、0.4%抗坏血酸和0.4%氯化锌。

S2所述护色的处理时间优选为4min。

优选地，S3所述酶解具体步骤为按液料比1:1～3向果浆中加入396～1980U/g果胶复合酶，于30～60℃、pH4～6条件下酶解60～120min。

更优选地，S3所述酶解具体步骤为按液料比1:2向果浆中加入1980U/g果胶复合酶，于52℃、pH5条件下酶解90min。

优选地，S4所述脱苦步骤中β-环糊精的添加量为0.8%，水浴时间为90min，水浴温度为45℃。

在脱苦处理步骤，现有技术脱除果汁中苦味物质的主要方法有：代谢脱苦、屏蔽脱苦、吸附脱苦、酶法脱苦、固定化细胞脱苦、超临界CO₂脱苦、膜分离脱苦、基因工程脱苦等。佛手果中含有的苦味物质主要为柚皮苷及柠檬苦素，本发明通过不断分析和大量创造性的试验总结发现使用β-环状糊精（β-环糊精）包埋法，即利用β-环糊精分子空腔与柚皮苷及柠檬苦素分子形成包嵌物，避免苦味物质直接与味蕾接触，在不破坏佛手果汁营养成份和保持其天然风味的前提下达到脱苦的目的。将β-环糊精包埋法用于佛手果汁脱苦技术目前未见相关报道。

优选地，S5所述白砂糖的添加量为6～14%，柠檬酸加入量以加入柠檬酸调节果汁pH为3.0～5.0来确定，所述重量百分数是按照S4脱苦处理后得到的佛手果汁重量计。

S5加入羧甲基纤维素钠增大果汁稳定性。优选地，加入所述羧甲基纤维素钠的量为0.05～0.25%，所述重量百分数是按照S4脱苦处理后得到的佛手果汁重量计。

更优选地，所述白砂糖的添加量为8%，柠檬酸加入量以加入柠檬酸调节果汁pH值为5.0来确定。

高压均质后采用超高压灭菌技术对佛手果汁进行杀菌处理。优选地，是在350～450MPa下、47～57℃低温加热，对佛手果汁处理5～10min。更优选地，在400MPa下，47～57℃低温加热，对佛手果汁处理5～10min。

本发明同时提供所述制备方法制备得到的佛手果汁饮料，饮料呈黄绿色，溶液透明，无分层，有微量沉淀，无杂质。具有佛手果独特的风味，口感细腻，酸甜适度，无异味。可溶性固形物≥10%、总酸 0.484×10^-3g/mL、总糖≥8%、多糖≥0.3×10^-3g/mL、黄酮≥0.04×10^-3g/mL、Vc≥0.04×10^-3g/mL。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

现有技术一直未见佛手果相关饮料产品。本申请人经过长期大量的实验总结分析，佛手果一直没有被开发生产为果汁制品原因在于：（1）佛手果由于富含多酚类物质、多酚氧化酶（PPO）以及叶绿素，导致其果汁在加工过程中易出现褐变等问题，褐变不仅对果汁的颜色和香味产生不利影响，而且降低了营养品质；（2）佛手果含有丰富的果胶、纤维素、淀粉、蛋白质等成分，使得其果汁加工存在压榨困难、出汁率低、浑浊、易褐变、产生苦味、稳定性差等问题；（3）佛手果汁中含有苦味物质，主要以柚皮苷和柠檬苦素为代表，果汁产品出现苦味现象会严重影响其在市场中的推广。理论上，加入合适的物质并提供针对性的工艺条件可以解决上述某一个问题，但实际上，上述问题的解决手段并不能孤立实施，加入任何一种物质所产生的效果势必造成对解决另一问题的影响和制约，所以要想制备得到色泽天然、香气浓郁、营养保健的高品质佛手果汁非常困难，现有技术缺乏综合合理、成功开发佛手果果汁的技术方案。

本发明综合考虑了限制佛手果汁饮料制备过程中的各项因素，针对性地研究出一项针对佛手果果实营养组成特点的果汁饮料制备工艺，所述工艺通过综合研究护色技术、复合酶解技术、脱苦技术、调配技术、超高压灭菌技术对果汁饮料色泽、风味、口感和营养的影响，获得一套操作步骤简单、工艺条件温和、设备简单、成本低廉、适合工业性推广和大规模生产的佛手果汁饮料制备方法。本发明通过配方和关键工艺的综合优化，能够制备得到色泽天然、香气浓郁、营养保健的高品质佛手果汁。

本发明采用柠檬酸、抗坏血酸和氯化锌按照合理的比例混合后对佛手果进行成功护色，然后将佛手果打成果浆，再添加果胶复合酶进行酶解，有效提高果汁出汁率；在成功完成上述步骤基础上进一步采用β-环糊精包埋法进行脱苦，改善了果汁口感，最后通过酸甜比的调配、稳定剂的添加得到口感、稳定性好的佛手果汁。

本发明制备得到的新型佛手果汁饮料感官品质好，色泽天然、香气浓郁，溶液透明，无分层，有微量沉淀，无杂质。具有佛手果独特的风味，口感细腻，酸甜适度，无异味。营养保健，多糖≥0.3×10^-3g/mL、黄酮≥0.04×10^-3g/mL、Vc≥0.04×10^-3g/mL。本发明以广东省特色佛手果为原料，采用先进的果汁加工技术制备色泽天然、香气浓郁、营养保健的高品质佛手果汁，迎合现代消费者的需求，市场前景看好，经济效益显著。

本发明操作步骤简单，工艺条件温和，设备简单，成本低廉，适合工业性推广和大规模生产，为广东省特色佛手果资源的利用提供有力支持。

附图说明

图1. 复合护色法对营养成分的影响。

图2. 复合护色法对多酚氧化酶的影响。

图3. 复合护色法对色差的影响。

图4. 果胶复合酶不同添加量对出汁率和可溶性固形物的影响。

图5. 果胶复合酶不同添加量对营养成分的影响。

图6. 果胶复合酶不同酶解温度对出汁率和可溶性固形物的影响。

图7. 果胶复合酶不同酶解温度对营养成分的影响。

图8. 果胶复合酶不同酶解pH对出汁率和可溶性固形物的影响。

图9. 果胶复合酶不同酶解pH对营养成分的影响。

图10. 果胶复合酶不同酶解时间对出汁率和可溶性固形物的影响。

图11. 果胶复合酶不同酶解时间对营养成分的影响。

图12. 果胶复合酶不同酶解底物浓度对出汁率和可溶性固形物的影响。

图13. 果胶复合酶不同酶解底物浓度对营养成分的影响。

图14. 果胶复合酶酶解温度比与料液比对出汁率的交互作用曲面。

图15. 果胶复合酶酶解温度与酶量对出汁率的交互作用曲面。

图16. 果胶复合酶料液比与酶量对出汁率的交互作用曲面。

图17. β-环糊精添加量对佛手果汁柚皮苷和柠檬苦素脱苦率的影响。

图18. β-环糊精添加量对黄酮、多糖和Vc含量的影响。

图19. β-环糊精作用温度对佛手果汁柚皮苷和柠檬苦素脱苦率的影响。

图20. β-环糊精作用温度对黄酮、多糖和Vc含量的影响。

图21. β-环糊精作用时间对佛手果汁柚皮苷和柠檬苦素脱苦率的影响。

图22. β-环糊精作用时间对黄酮、多糖和Vc含量的影响。

图23. β-环糊精用量与作用温度对柚皮苷脱苦率的交互作用曲面。

图24. β-环糊精用量与作用时间对柚皮苷脱苦率的交互作用曲面。

图25. β-环糊精作用温度与作用时间对柚皮苷脱苦率的交互作用曲面。

图26. β-环糊精用量与作用温度对柠檬苦素脱苦率的交互作用曲面。

图27. β-环糊精用量与作用时间对柠檬苦素脱苦率的交互作用曲面。

图28. β-环糊精作用温度与作用时间对柠檬苦素脱苦率的交互作用曲面。

图29. 不同灭菌压力对黄酮、多糖和Vc的含量的影响。

图30. 不同灭菌压力对菌落总数的影响。

图31.本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备为本技术领域常规试剂和设备。

实施例1 佛手果汁护色工艺研究

本实施例同时研究了热烫法、调节pH法、绿色再生法等不同方法对佛手果汁进行护色的护色效果，并结合后续处理步骤反复验证护色用试剂组成和比例，大量实验总结得到：只有采用调节pH法结合绿色再生法，合理使用柠檬酸、抗坏血酸和氯化锌才能有效防止佛手果汁褐变和叶绿素丢失，并且不会造成营养物质的流失和变性。

由于佛手果组织中含有多酚氧化酶（PPO），其能催化各种酚类底物发生氧化，聚合成黑色素。果实在破碎和打浆过程中，其表面面积急剧增大，大量吸收氧气，由于多酚氧化酶催化多酚氧化物质发生氧化反应，造成果汁制品发生褐变，给产品带来令人不愉快的感观。所以，本发明采取添加护色剂对原料进行处理，能有效抑制佛手果汁褐变；同时加入氯化锌，氯化锌的加入除了对PPO有影响，其重要作用主要是对叶绿素有保护作用，因此本发明护色处理对酚酶和叶绿素起到有效作用。

本申请人总结得到只有采用调节pH法结合绿色再生法才能获得较好的护色效果，即采用柠檬酸、抗坏血酸、氯化锌作为护色剂，首先分别对三种护色剂的护色浓度和护色时间进行单因素试验，然后在单因素试验的基础上选取较佳的护色剂进行正交试验，得出适宜的以及最佳的护色剂组合。在单因素试验中，确定柠檬酸、抗坏血酸、氯化锌护色最佳浓度的选择为：0.6% 、0.4% 、0.4%，护色时间都为4min。由方差分析可知，三个因素对实验结果有显著性的影响(P＜0.01)。通过单因素实验得出最佳的护色剂浓度与最佳时间结合，对其进行优化研究，通过测定多酚氧化酶（PPO）活性、Vc、多糖、黄酮含量来得出最佳的组合方案。复合护色优化表设计如下表1。

表1 复合护色优化

附图1～3提供了护色优化实验的实验结果。附图1中，每一组方框中由左至右分别为复合护色对黄酮、多糖和维生素C（Vc）的影响结果；附图3中曲线1为复合护色法对L值的影响结果，曲线2为复合护色法对b值的影响结果、曲线3为复合护色法对a值的影响结果。综合Vc、多糖、黄酮、酶活在各护色剂的影响下，选择黄酮、多糖、抗坏血酸的含量相对较高，酶活相对较低，色差值a值相对较低的复合护色方法。因此选择柠檬酸、抗坏血酸、氯化锌护色浓度为：0.6% 、0.4% 、0.4%，护色时间为4min时，护色效果最佳。

实施例2 佛手果汁酶解工艺研究

本实施例同时研究了大量不同酶对提高佛手果汁的出汁率效果，结果发现：只有采用果胶复合酶才能有效提高佛手果汁出汁率，并且不会造成营养物质的流失和变性。

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。为了解决这个问题，尝试了很多办法，如自然澄清、明胶单宁法、冷冻法、酶法及添加膨润土等。研究发现，酶催化反应用量少而催化效率高，能降低反应活化能，有高度的专一性，因此酶法澄清具有耗时短、澄清效果好等优点。但是使用不同的酶其技术效果显著不同。经过对佛手果的研究结合大量实验，本发明采用果胶酶水解佛手果。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，生成相对分子质量较小的寡聚半乳糖醛酸，使其黏度迅速下降，能提高果浆的出汁率，改善果汁的澄清效果。酶解提高出汁率的效果与酶的添加量、酶解时间、酶解温度、pH等因素密切相关，这些因素之间存在交互的影响作用，作用机制比较复杂，需要科学地综合考虑。

本申请人基于对佛手果组成成分的针对性研究，并比较了果胶酶、纤维素酶、果胶复合酶等不同酶的实验效果，确定采用果胶复合酶水解佛手果中的果胶，结合本发明护色处理步骤所得的基础果汁，获得理想的效果。进一步地，确定果胶复合酶的添加量为396U/g、792U/g、1188U/g、1585U/g、1980U/g。附图4提供了本发明果胶复合酶不同添加量提高果汁出汁率的结果，以果汁出汁率为指标，同时测定佛手果汁中Vc、多糖、黄酮和可溶性固形物含量（见附图4～5所示）。其中附图5中，曲线1、2、3分别为加酶量对多糖浓度、Vc和黄酮的影响结果。

由方差分析可知，加酶量对佛手果汁出汁率及营养物质含量有显著性的影响（P＜0.01）。其中，随着加酶量增加，佛手果汁出汁率的变化趋势是先增加后减少，多糖和抗坏血酸含量变化趋势也是先增加后减少，而黄酮的总体趋势变化不大，可溶性固形物的总体趋势变化是增加的。综合加酶量对多糖、黄酮、抗坏血酸、可溶性固形物的影响，选择最优加酶量为0.04%。因为当加酶量为0.04%，出汁率能高达50%，多糖含量为0.05 ug/L、抗坏血酸含量为0.047 ug/L、黄酮含量为0.02 ug/L，故综合以上各种指标，最终选择酶解加酶量为0.04% 。

确定果胶复合酶的酶解温度分别为30℃，40℃，50℃，60℃。附图6提供了本发明果胶复合酶不同酶解温度提高果汁出汁率的结果，以果汁出汁率为指标，同时测定佛手果汁中Vc、多糖、黄酮和可溶性固形物含量（见附图6～7所示），附图7中，曲线1、2、3分别表示温度对果汁中Vc、多糖浓度、黄酮浓度的影响结果。由方差分析可知，酶解温度对佛手果汁出汁率及营养物质含量有显著性的影响(P＜0.01)。其中，随着酶解的温度增大，佛手的出汁率的变化趋势是先增后减，多糖总体的变化趋势是下降的，黄酮的总体趋势变化是上升，抗坏血酸和可溶性固形物的总体趋势变化是先上升然后下降的。综合温度对多糖、黄酮、抗坏血酸、可溶性固形物的影响，选择最优酶解温度为50℃。因为当酶解温度为50℃，出汁率高达54%，多糖含量为0.018 ug/L、抗坏血酸含量为0.021 ug/L、黄酮含量为0.013 ug/L、可溶性固形物在测定指标时维持在相对最佳的水平。故综合以上各种指标，最终选择酶解温度为50℃。

确定果胶复合酶的酶解pH分别为4、4.5、5、5.5、6。附图8提供了本发明果胶复合酶不同酶解pH提高果汁出汁率的结果，以果汁出汁率为指标，同时测定佛手果汁中维生素C、多糖、黄酮和可溶性固形物含量（见附图8～9所示），附图9中曲线1、2、3分别代表pH对果汁黄酮浓度、Vc浓度和多糖浓度的影响结果。经方差分析可知，pH对佛手果汁出汁率及营养物质含量有显著性的影响（P＜0.01）。其中，随着酶解的pH增大，佛手果的出汁率变化趋势是先增后减，多糖、黄酮和抗坏血酸的总体趋势变化是下降的，可溶性固形物的总体趋势变化是先上升然后下降。综合pH对多糖、黄酮、抗坏血酸、可溶性固形物的影响，选择最优酶解pH为5。因为当酶解pH为5时，出汁率高达45%，多糖含量为0.072 ug/L、抗坏血酸含量为0.043 ug/L、黄酮含量为0.014 ug/L。故综合以上各种指标，最终选择酶解pH为5。

确定果胶复合酶的酶解时间分别为30min，60min，90min，120min，150min。附图10提供了本发明果胶复合酶不同酶解时间提高果汁出汁率的结果，以果汁出汁率为指标，同时测定佛手果汁中维生素C、多糖、黄酮和可溶性固形物含量（见附图10～11所示），附图11中，曲线1、2、3分别为酶解时间对果汁黄酮浓度、Vc、多糖浓度的影响结果，纵坐标为浓度mg/L，横坐标为时间（小时）。由方差分析可知，酶解时间对佛手果汁出汁率及营养物质含量有显著性的影响(P＜0.01)。其中，随着酶解的时间延长，佛手的出汁率的变化趋势是先增后减，多糖、黄酮和抗坏血酸的总体趋势变化是先升后降的，可溶性固形物的总体趋势变化是上升的。综合酶解时间对多糖、黄酮、抗坏血酸、可溶性固形物的影响，选择最优酶解时间为90min。因为当酶解时间为90min，出汁率高达47%，多糖含量为0.059 μg/L、抗坏血酸含量为0.013 μg/L、黄酮含量为0.016 μg/L。综合以上各种指标进行分析，最终选择最佳酶解时间为90min。

确定果胶复合酶酶解的底物浓度分别为1:1、1:2、1:3。附图12提供了本发明果胶复合酶不同酶解底物浓度提高果汁出汁率的结果，以果汁出汁率为指标，同时测定佛手果汁中Vc、多糖、黄酮和可溶性固形物含量（见附图12～13所示），附图13中，曲线1、2、3分别为底物浓度对果汁果糖、Vc、黄酮浓度的影响结果。由方差分析可知，酶解底物浓度对佛手果汁出汁率及营养物质含量有显著性的影响(P＜0.01)。其中，随着酶解的时间延长，佛手的出汁率和多糖的变化趋势是上升的，黄酮和抗坏血酸的总体趋势变化是先升后降的，可溶性固形物的总体趋势变化是下降的。综合酶解底物浓度对多糖、黄酮、抗坏血酸、可溶性固形物的影响，选择最优酶解底物浓度为1:2。因为当酶解底物浓度为1:2时，出汁率高达46%，多糖含量为0.011 μg/L、抗坏血酸含量为0.034 μg/L、黄酮含量为0.028 μg/L。故综合以上各种指标，最终选择酶解底物最佳浓度为1：2。

在单因素实验的基础上对佛手果汁酶解工艺进行响应面优化设计研究，并通过测定出汁率、Vc、多糖、黄酮和可溶性固形物含量来得出最佳的组合方案。酶解优化表设计如下表2。

表2 响应面实验因素与水平

表3 酶解响应面回归分析结果

回归方程中各变量对指标（响应值）影响的显著性，由F 检验来判定，概率p（F ＞ Fα）的值越小，则相应变量的显著程度越高。由表3可以看出，各因素中一次项X₁、X₂ 、X₃是极显著的，二次项X₁ 、X₂ 、X₃ 也是极显的，其次是交互项X_2X 3、X_1X 3 也是极显著的，由此可见，各具体试验因素对响应值的影响不是简单的线性关系。由表可以看出，回归方程也是极显著的，相关系数R²=0.0825/0.0827=0.9976，说明响应值（出汁率）的变化有99.76% 来源于所选变量，即提取温度、提取时间和料水比。因此，回归方程可以较好地描述各因素与响应值之间的真实关系，可以利用该回归方程确定最佳酶解工艺条件。因此可得知：酶解的回归方程 Y=-0.40354+4.99521E-003* 50+0.026515* 2+4.36917*0.0004+0.051029*5+0.064375* 90-7.50000E-005* 50* 2+1.00000E-003 *50*0.0004+3.50000E-005*50*5-3.50000E-005*50*90-0.045000*2*0.0004+1.50000E-004*2*ph-6.50000E-004*2*90-5.00000E-003*0.004*ph-0.070000*0.0004*90-3.00000E-004*ph*90-4.89583E-005*50^2-5.24583E-003*2^2-52.20833*0.0004^2-5.20417E-003 * ph^2-0.019083 * 90^2

由响应面分析可得知（见附图14～16所示），预测酶解温度为52.46℃，底物浓度比为1:2，酶量为0.05%，pH为4.99，酶解时间为95 min，出汁率达到38.89%，多糖含量为0.012 ug/L，黄酮含量为0.04 ug/L，抗坏血酸含量为0.029μg/L，可溶性固形物含量为4.16%。通过实际调整实验条件，酶解温度为52℃，底物浓度比为1:2,酶量为1980U/g，pH为5，时间为90 min，测得出汁率为42%，多糖含量为0.015 μg/L，黄酮含量为0.03 μg/L，抗坏血酸含量为0.026 μg/L，可溶性固形物含量为4.5。与理论值相差0.87%。同时确认响应面法对酶解条件的优化是可行的，得到的酶解条件具有实际应用价值。反复试验分析总结确定，佛手果汁果胶酶酶解的最佳工艺条件为料液比1:2，酶解温度52 ℃，酶解时间1.5 h，加酶量为1980U/g，pH为5。

实施例3 佛手果汁脱苦工艺研究

本实施例同时研究了活性炭吸附法、β-葡萄糖苷酶酶解法和β-环糊精包埋法等不同方法对佛手果汁中的苦味物质的脱除效果，结果发现：只有采用β-环糊精包埋法才能有效脱除佛手果汁中的苦味物质，并且不会造成营养物质的流失和变性。另外本发明对采用β-环糊精包埋法对佛手果汁的脱苦工艺参数进行了优化，并对脱苦后的佛手果汁进行初调配，获得简单可行的佛手果汁加工工艺方案。

本实施例中对β-环糊精对佛手果汁脱苦率的影响进行了单因素试验。确定β-环糊精的添加量为0.2%、0.4 %、0.6 %、0.8 %、1.0 % ，45 ℃恒温水浴60 min 后，测定β-环糊精处理前后佛手果汁中柠檬苦素、柚皮苷、维生素C、多糖、黄酮含量变化（见附图18所示），附图18中，曲线1、2、3分别是不同环糊精用量对黄酮、多糖和Vc的影响结果。并计算柠檬苦素和柚皮苷脱苦率。附图17提供了β-环糊精添加量对佛手果汁中柚皮苷脱苦率影响的结果。当β-环糊精的添加量小于0.4 %时，柚皮苷脱除率上升不明显；但当β-环糊精的添加量为0.4～0.8%时，柚皮苷脱除率明显增大。而当β-环糊精的添加量超过0.80 %，柚皮苷脱除率开始呈现下降趋势，当β-环糊精添加量增至1.0 %时，柚皮苷含量又有回升，脱苦率有所下降，估计苦味成分重新析出。附图17提供了β-环糊精添加量对佛手果汁中柠檬苦素脱苦率影响的结果，当β-环糊精的添加量小于0.6 %时，柠檬苦素脱除率上升不明显；但当β-环糊精的添加量为0.6～0.8 %时，柠檬苦素脱除率明显增大。而当β-环糊精的添加量超过0.80 %，柠檬苦素脱除率开始呈现下降趋势，柠檬苦素含量又开始增高，分析柠檬苦素重新析出。由附图22可明显看出β-环糊精的添加量为0.8 %时为最佳。

确定β-环糊精的作用温度为15、30、45、60、75℃，测定添加了β-环糊精的果汁在不同温度处理前后，果汁中柠檬苦素、柚皮苷、Vc、多糖、黄酮含量变化（见附图20），附图20中，曲线1、2、3分别表示温度对黄酮、多糖和Vc

的影响结果。并计算柠檬苦素和柚皮苷脱苦率。附图19提供了β-环糊精作用温度对佛手果汁中柚皮苷和柠檬苦素脱苦率影响的结果。由方差分析可知，温度对β-环状糊精包埋效果有显著性的影响(P＜0.01)。温度过低或过高，β-环糊精均发挥不了应有的作用，会降低对果汁的脱苦效果。从附图19可看出，当果汁温度低于45℃时，柚皮苷和柠檬苦素脱除率随着温度的升高而升高；当温度达到45℃时，柚皮苷和柠檬苦素脱除率达到最大值；当温度在45℃～60℃时，柚皮苷和柠檬苦素脱苦率缓慢下降；而温度超过60℃后，脱苦率又明显下降。综上所述，选择最适温度为45℃。

确定β-环糊精的作用时间为20、40、60、80、100 min，测定β-环糊精处理前后佛手果汁中柠檬苦素、柚皮苷、Vc、多糖、黄酮含量变化（见附图22所示），附图22中，曲线1、2、3分别表示β-环糊精的作用时间对黄酮、多糖和Vc的影响结果。并计算柠檬苦素和柚皮苷脱苦率。附图24提供了β-环糊精作用时间对佛手果汁中柚皮苷和柠檬苦素脱苦率影响的结果。由附图知，作用时间对苦味物质的脱除有一定的影响。由附图21可以看出，当作用时间少于40 min时，β-环状糊精开始对柚皮苷进行包埋，柚皮苷含量迅速减少，脱苦率不断增大；当作用时间为40 min时，脱苦率达到最大；作用时间在40～60 min期间，脱苦率变化不大而略有下降。随着作用时间延长，在60～80 min期间，脱苦率明显下降，可能出现后苦现象，柚皮苷在加热情况下含量增多；而在80～100 min之间，柚皮苷脱除率基本稳定。由图21看以看出，在作用时间少于40 min时，柠檬苦素的脱苦率逐渐增大，并且在40 min时达到最大值；当作用时间在40～60 min时，柠檬苦素含量增多，脱苦率下降；当作用时间在60～100 min期间，柠檬苦素含量逐渐减少，脱苦率缓慢上升，并且趋于稳定。综上所述，考虑到成本以及佛手果汁的品质，脱苦最佳作用时间定为40 min。

综合单因素试验结果，选择β-环糊精用量、作用温度、作用时间3个因素所确定的水平范围，使用Design-Expert710软件设计响应面试验，选用中心复合模型，以柚皮苷脱苦率、柠檬苦素脱苦率、黄酮含量、多糖含量和维生素C含量为响应值，进行3因素、3水平共17个实验点的响应面分析实验，各因素的编码值与真实值见表4。试验以随机次序进行，实验结果与分析见表5～7。

表4 响应面实验因素与水平

表5 响应面分析方案及实验结果

表6 柚皮苷回归方程方程分析表

表7 柠檬苦素回归方程方差分析表

回归方程（模型）中各变量对指标（响应值）影响的显著性，由F检验来判定，概率P（Prob>F）越小，则相应变量的显著程度越高。由表6、7可知，柚皮苷脱苦率和柠檬苦素脱苦率的回归方程的回归效果显著。模型失拟项表示模型预测值与实际值不拟合的概率。表6、7中模型失拟项的P值分别为0.0522，0.2404均大于0.05，表明模型失拟项不显著，模型建立的回归方程能较好地解释响应结果并预测最佳提取工艺条件。通过响应面分析可得到关于Y₁（柚皮苷）Y₂（柠檬苦素）两个回归方程，式中X_1、X_2、X₃为实际值：

由表6可知，对响应值柚皮苷脱苦率作用显著的是X₁、X₁ ²、X₂ ²、X₃ ²、X₄ ²;对响应值柠檬苦素作用显著的是X₁、X₁ ²、X₂ ²、X₃ ²。在各影响因素中，β-环糊精用量对柚皮苷脱苦率的影响最大，其次是温度；对柠檬苦素脱苦率影响最大的因素是β-环糊精用量。从柚皮苷和柠檬苦素的脱苦率综合考虑，平方项的影响较大，说明影响值与试验因素之间并不是简单的线性关系。

响应曲面的下延速度快慢能直观反映两因素的相互影响。附图23～28表明，各因素之间相互作用并不显著。

从附图23可以看出，当β-环糊精用量一定时，随着温度的增大，柚皮苷脱苦率呈现先增加后下降的趋势；当温度一定时，随着β-环糊精用量的增加，柚皮苷脱苦率也呈现先增加后下降的趋势，且下降幅度较大，趋势与单因素试验相同。由此可知，β-环糊精用量和温度对柚皮苷脱苦率的交互作用不明显。

从附图24可以看出，当β-环糊精用量一定时，随着时间的增大，柚皮苷脱苦率呈现先增加后下降的趋势；当时间一定时，随着β-环糊精用量的增加，柚皮苷脱苦率也呈现先增加后下降的趋势，下降幅度较大，趋势与单因素试验相差不大。由此可知，β-环糊精用量和时间对柚皮苷脱苦率的交互作用不显著。

从图25可以看出，当作用温度一定时，随着时间的增大，柚皮苷脱苦率呈现先增加后下降的趋势；当时间一定时，随着温度的增加，柚皮苷脱苦率也呈现先增加后下降的趋势，但是曲面相对较平缓，与单因素试验的结果稍有不同，说明温度与时间对柚皮苷脱苦率时有一定交互作用的，但是其交互作用不显著。

从图26可以看出，当β-环糊精用量一定时，随着温度的增大，柠檬苦素脱苦率呈现先增加后下降的趋势；当温度一定时，随着β-环糊精用量的增加，柠檬苦素脱苦率也呈现先增加后下降的趋势，且坡度较缓下，趋势与单因素试验相似。由此可知，β-环糊精用量和温度对柠檬苦素脱苦率的交互作用不显著。从图27可以看出，当β-环糊精用量一定时，随着时间的增大，柠檬苦素脱苦率呈现先增加后下降的趋势；当时间一定时，随着β-环糊精用量的增加，柠檬苦素脱苦率也呈现先增加后下降的趋势，但是下降幅度不大，趋势与单因素试验相似而略有不同，说明两者有一定的交互作用，但是其交互作用不显著。从图28可以看出，当温度一定时，随着时间的增大，柠檬苦素脱苦率呈现明显的先增加后下降的趋势，曲面坡度大；当时间一定时，随着β-环糊精作用温度的升高，柠檬苦素脱苦率也呈现先增加后下降的趋势，且坡度较缓下，趋势与单因素试验相似。由此可知，β-环糊精作用温度和时间对柠檬苦素脱苦率的交互作用不显著。

响应面分析中（见附图23～28所示），以柚皮苷和柠檬苦素的脱苦率作为主要响应值，则β-环糊精对佛手果汁脱苦的最佳工艺条件为：β-环糊精添加量为0.78 %，温度44.29℃，时间为42.19 min，预测可得到柚皮苷脱苦率为22.89%，柠檬苦素脱苦率为19.17%。结合试验条件,将最优条件修正为：β-环糊精添加量0.78 g/100 mL，温度44℃，时间为42 min。

为了检测响应面法（RSM）的试验结果可靠性，根据以上试验结果进行了验证试验。本发明采用上述最优提取条件取整数即：在100 mL佛手果汁中添加β-环糊精 0.78 g，在温度44℃的水浴锅中作用42 min，进行3次重复脱苦验证试验；同时与表5中的试验结果较好的5号试验，在相同的试验环境下作对比验证。在最佳工艺条件下柚皮苷平均脱苦率为22.12%，柠檬苦素脱苦率为19.32%，同时，测得营养物质维生素C含量为0.0701 mg/mL，黄酮含量为0.0674 mg/mL，多糖含量为0.4971 mg/mL，脱苦率结果与模型预测的很接近；而在 15 号试验工艺条件下柚皮苷平均脱苦率为21.04%，柠檬苦素脱苦率为18.78%，测得的营养物质维生素C含量为0.0688 mg/mL，黄酮含量为0.0682 mg/mL，多糖含量为0.4843 mg/mL。本实施例结论：利用响应面方案设计分析及优化其工艺条件，最终确定佛手果汁脱苦技术的工艺参数：β-环糊精的最佳用量为0.78 %，作用温度为44℃，作用时间为40min。

实施例4 佛手果汁调配方案研究

本发明选择果汁加糖量和pH两个因素、三个水平进行全面实验，由经过基本专业培训的12名评定人员对佛手保健果汁饮料进行感官评分，感官评分因素有3项，色泽、香气与滋味和体态，每项各有5等分级，分别为优、良、中、较差、差，对应分数分别为5、4、3、2、1。具体评分标准见表 8。

表8 佛手果汁感官评分标准

表9 果汁感官评定实验结果记录

表10 实验结果方差分析

每项总分为180分，分数最高的是6号试验，得到146分。由表9试验结果方差分析可知，影响感官评分的因素主要是加糖量，其次是pH，最佳调配条件为8%加糖量和pH=5，与综合评分得到的最佳配料组合相同。按此组合进行验证试验。

本发明采用模糊数学法对全面实验得到的复合果汁进行感官评价验证。由12名评价员按照制定的评定方法和标准对调配后的佛手果汁进行感官评价，填写评分表，对结果汇总（表11），每一分数级用选择的人数来表示。由表10可知，以色泽为例，5人给了5分，7人给了4分，给3分、2分和1分的人数都为0。

表11 果汁产品最优条件评分表

结论：由于佛手果本身香气清新，滋味淡雅，通过实验发现，加入太多种的配料会对佛手本身的香气滋味有一定的掩盖，使其失去了独有的果香，所以最后选定了白砂糖和柠檬酸两种配料，调节加糖量为8%和pH=5，使得佛手果汁酸甜适宜，清爽可口，而独特的果香又能得到很好的保持。比较其他柑橘类果汁的调配，加糖量大致相同，均为8%左右，证明此糖含量下甜度较适宜大众的口味，既能较好地掩盖了佛手果汁本身的苦涩味，又不至于过分甜腻，盖过了佛手的独特滋味。通常的柑橘类果汁pH在3.5～4.0，本发明佛手果汁最优pH为5，是结合佛手果的果味较清、苦涩味较重等特点总结和实验得到，有效避免了佛手果汁饮料酸味过多，产生酸涩的口感，让人饮后有不愉悦感等问题。

实施例5 佛手果汁超高压灭菌研究

在获得了味道可口的基础果汁后，本实施例进一步研究了果汁的超高压灭菌工艺，以求得最优的制备效果。本实施例最初研究了超高温瞬时杀菌法、辐射杀菌、超高压灭菌等不同灭菌方法对佛手果汁杀菌处理的影响，结果发现：采用超高压灭菌能有效杀死果汁中的微生物，达到食用安全的级别，同时，不会影响果汁中黄酮类和多糖类营养成分的含量，而采用超高温瞬时杀菌法、辐射杀菌虽然能有效杀死果汁中的微生物，但是，会大大降低果汁中黄酮类和多糖类营养成分的含量。本发明采用超高压设备对佛手果汁进行杀菌处理。在350～450MPa下，47～57℃低温加热，对佛手果汁处理5～10min。检测不同灭菌条件下佛手果汁中黄酮类和多糖含量的变化。将其放置15天后检测果汁中的微生物，检测结果如表12。

表12 不同灭菌压力对灭菌效果的影响

从附图29可以看出，佛手果汁中黄酮的含量随着灭菌压力的增大而缓慢减小，当压力由350MPa上升到400MPa时，黄酮含量保持不变；当压力上升至450MPa时，黄酮含量降低。可能原因为压力升高，黄酮在高压的作用下分解而使含量降低。由附图29可以看出，随着压力的上升，多糖的含量呈先下降后上升趋势。当压力由350MPa上升到400MPa时，多糖的含量下降；当压力由400MPa上升到450MPa时，多糖含量升高。由附图29可以看出，随着压力的上升，Vc的含量基本保持不变。所以，最优地，选用400MPa压力下对进行超高压瞬时灭菌即可。

常温下放置15天后，对佛手果汁中微生物（细菌总数、大肠杆菌、霉菌、致病菌、酵母菌）进行测定。结果附图30所示，从图可以看出，经15d放置后，未经杀菌的果汁中含有较多的微生物，因为果汁中含大量的营养物质，为细菌的繁衍做充足的准备，利于微生物的生长，说明未经灭菌的果汁保质期时间短。经过超高压灭菌的果汁室温下放置15d，当压力=400 MPa时，菌落总数、大肠杆菌、霉菌、酵母菌数目均已达到商业灭菌标准；压力为350～400 MPa时，随着压力的升高，灭菌效果呈直线上升趋势。这说明超高压瞬时灭菌能延长佛手果汁的保质期，使果汁的质量保持良好水平。所得到的产品呈淡黄色，溶液透明，无分层，可有微量沉淀，无杂质。具有佛手果独特的风味，口感细腻，酸甜适度，无异味。可溶性固形物≥10%、总酸 0.484×10^-3g/mL、总糖≥8%、菌落总数、大肠杆菌、霉菌、酵母菌数目均已达到商业灭菌标准。

实施例6 制备佛手果果汁饮料

本发明方法各步骤关键的工艺条件均经过单因素试验和大量实施例总结，得到了适宜的工艺条件实施范围，在此范围内可成功制备得到本发明果汁饮料，其他实施例不能一一在此赘述，本实施例提供采用最佳工艺制备本发明佛手果果汁饮料以作进一步说明。工艺流程图如附图31所示。制备工艺包括以下步骤：

S1.原料选择与预处理：挑选出成熟完好的佛手果，将佛手果清洗、切片。

S2.将经S1预处理后的原料用护色液护色4min，然后打浆得果浆；所述护色液含有如下重量百分数的各组分：0.6%柠檬酸、0.4%抗坏血酸和0.4%氯化锌；所述重量百分数都是以经S1预处理后的原料重量计。

S3. 按液料比1:2向S2所得果浆中加入1980U/g果胶复合酶，于52℃、pH5条件下酶解90min得酶解液，酶解液过滤得佛手果汁；

S4.脱苦：向S3所得佛手果汁中加入占所述佛手果汁重量百分数为0.8%的β-环糊精，于45 ℃下水浴作用90min；

S5.复配：向S4脱苦处理后得到的佛手果汁中加入柠檬酸调节pH为5左右，加入白砂糖（添加量8%）进行调味复配，并且加入适量羧甲基纤维素钠增大果汁稳定性；

S6.将S5复配所得佛手果汁于400MPa下，47～57℃低温加热，对佛手果汁高压均质处理5～10min；均质后的佛手果汁装罐后超高压灭菌即得所述佛手果汁饮料。

本实施例以及其他工艺条件范围内实施例所述制备方法制备得到的佛手果汁饮料，呈黄绿色，溶液透明，无分层，有微量沉淀，无杂质。具有佛手果独特的风味，口感细腻，酸甜适度，无异味。可溶性固形物≥10%、总酸 0.484×10^-3g/mL、总糖≥8%、多糖≥0.3×10^-3g/mL、黄酮≥0.04×10^-3g/mL、Vc≥0.04×10^-3g/mL。

实施例7 制备佛手果果汁饮料

S1.原料选择与预处理：挑选出成熟完好的佛手果；将佛手果清洗、切片。

S2.将经S1预处理后的原料用护色液护色6min，然后打浆得果浆；所述护色液含有如下重量百分数的各组分：0.4%柠檬酸、0.3%抗坏血酸和0.3%氯化锌；所述重量百分数都是以经S1预处理后的原料重量计。

S3. 按液料比1:3向S2所得果浆中加入1980U/g果胶复合酶，于50℃、pH4条件下酶解120min得酶解液，酶解液过滤得佛手果汁；

S4.脱苦：向S3所得佛手果汁中加入占所述佛手果汁重量百分数为1.0%的β-环糊精，于50℃下水浴作用90min；

本实施例制备得到的佛手果汁饮料，呈黄绿色，溶液透明，无分层，有微量沉淀，无杂质。具有佛手果独特的风味，口感细腻，酸甜适度，无异味。可溶性固形物≥10%、总酸 0.484×10^-3g/mL、总糖≥8%、多糖≥0.3×10^-3g/mL、黄酮≥0.04×10^-3g/mL、Vc≥0.04×10^-3g/mL。

Claims

1.一种佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.佛手果原料选择与预处理；

S2.将经S1预处理后的佛手果原料用护色液护色3～9min，然后打浆得果浆；所述护色液含有如下重量百分数的各组分：0.2～0.8%柠檬酸、0.2～0.8%抗坏血酸和0.2～0.8%氯化锌；

S3.向果浆中加入果胶复合酶酶解得酶解液，酶解液过滤得佛手果汁；

S4.脱苦：向佛手果汁中加入重量百分数为0.2～1.0%β-环糊精于15～75 ℃下水浴作用60～90min；

S5.向S4脱苦得到的佛手果汁中加入柠檬酸和蔗糖进行调味复配，加入羧甲基纤维素钠；

S6.将S5复配所得佛手果汁高压均质；均质后的佛手果汁装罐后超高压灭菌。

2.根据权利要求1所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，S2所述护色液含有如下重量百分数的各组分：0.6%柠檬酸、0.4%抗坏血酸和0.4%氯化锌；护色液护色4min。

3. 根据权利要求1所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，S3所述酶解具体步骤为按液料比1:1～3向果浆中加入396～1980U/g果胶复合酶，于30～60℃、pH4～6条件下酶解60～120min。

4. 根据权利要求3所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，S3所述酶解具体步骤为按液料比1:2向果浆中加入1980U/g果胶复合酶，于52℃、pH值为5的条件下酶解90min。

5. 根据权利要求1所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，S4所述脱苦步骤β-环糊精的添加量为0.8%，水浴时间为90min，水浴温度为45℃。

6. 根据权利要求1所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，S5所述白砂糖的添加量为6～14%，柠檬酸加入量以加入柠檬酸调节果汁pH为3.0～5.0来确定。

7. 根据权利要求6所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，所述白砂糖的添加量为8%，柠檬酸加入量以加入柠檬酸调节果汁pH为5.0来确定。

8. 根据权利要求1所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠添加量为0.05～0.25%。

9. 根据权利要求1所述佛手果汁饮料的制备方法，其特征在于，S6所述超高压灭菌的条件为350～450MPa、47～57℃下低温加热，对佛手果汁处理5～10min。

10. 权利要求1至9任一项所述制备方法制备得到的佛手果汁饮料。