【doc】玉米秸秆饮料营养成分与生产工艺流程研究

【doc】玉米秸秆饮料营养成分与生产工艺研究 玉米秸秆饮料营养成分与生产工艺流程研 究 --—— 322--——江苏农业科学2011年第1期 范娟,李建龙,李鹤(Cherry),等.玉米秸秆饮料营养成分与生产工艺流程研究[J].江苏农业科学,2011(1):322—324,341 玉米秸秆饮料营养成分与生产工艺流程研究 范娟,李建龙,李鹤(Cherry),沈益新,渠辉 (1.南京大学生命科学学院,江苏南京210093;2.南京农业大学动物科技学院,江苏南京210095) 摘要:为了生产秸秆饮料和开发生产工艺,以渝单8号玉米为试验,分析该玉米品种在拔节期,抽雄期,抽丝 期和乳熟期时的秸秆出汁率,生产量和秸秆汁中的糖类,氨基酸及维生素c等营养成分含量,经比较发现在玉米抽雄 期时利用其秸秆汁生产饮料不仪产量高,而且营养丰富,全价;进而研发了生产玉米秸秆饮料的工艺流程和较佳配方, 并提出了食品指标等. 关键词:玉米秸秆;秸秆饮料;果糖;蔗糖;氨基酸;生产工艺 中图分类号:TS275.5文献标志码:A文章编号:1002—1302(2011)01—0322—03 随着人们生活水平不断提高,市场上对营养丰富且具有 保健功能的农作物秸秆饮料的需求与日俱增.近年来,关于 利用农作物秸秆生产饮料的报道屡见不鲜,而利用玉米秸秆 生产饮料却尚未见报道.随着经济不断发展,玉米的利用已 经从单纯作为人类口粮,牲畜饲料的阶段逐步发展到作为重 要的工业生产原料的阶段,其利用途径多种多样.在有关 报道中,利用对象主要有玉米笋,玉米笋须,玉米花粉和玉米 花丝等.1990年,谭海军等做了玉米笋罐头加工工艺的研 究;1997年,赵雨等做了关于玉米笋的综合加工,澄清玉 米笋汁生产工艺和玉米笋须饮料生产工艺等的研究; 1999年,武杰对玉米笋须饮料的加工技术进行了进一步研 究;2005年,何余堂等进行了玉米花粉营养酸奶的研制工 作;2008年,杜红霞等进行了玉米花粉,苦瓜,芹菜等保健 饮料的生产工艺研究;2009年,农业产业化国家重点龙头 企业吉林天景食品有限公司投资了近3亿元,总生产能力 20万t的玉米花丝饮料项目,一期工程建成投产,同年,该 公司最新推出了天景牌玉米花丝饮料…. 在玉米利用多元化的趋势下,笔者从玉米综合利用的角 度出发,尝试利用新鲜玉米秸秆榨汁制作玉米秸秆工业化饮 料,并对榨汁后的秸秆渣发酵生产燃料乙醇,以期探索出一条 玉米综合利用的新途径.为此,本试验在对玉米不同生育时 期秸秆汁基本营养成分分析的基础上,探究拔节期的玉米秸 秆榨汁生产饮料的可行性及其工艺流程. 1试验材料 1.1材料与试剂 渝单8号玉米采于南京农业大学动物科技学院试验田 中;木糖醇(GB13509--2005),柠檬酸(GB6782--1986),食 用缩甲基纤维素钠(CMC—Na,GB1904--2005),坏血酸(GB 收稿日期:2010—03—19 基金项目:国家"863"计划(编号:2007AA10Z231);江苏省农业三项 工程项目[编号:sx(2008)079]. 作者简介:范娟(1986一),女,河南焦作人,硕士研究生,主要从事 秸秆饮料生产与应用研究.E—mail:xingyuanshu@126.C01][1. 通信作者:李建龙,教授,主要从事秸秆及生物质能源综合利用研究. Tel:(025)83592715;E—mail:j11i2008@nju.edu.cn. 14754--1993)均为市售,食用级…. 1.2不同生育时期玉米秸秆的产量及营养成分分析 (1)秸秆汁的产量分析.秸秆汁的产量用出汁率和秸秆 产量2个方面的指标来衡量.其中,出汁率=(榨出的秸秆 汁重/秸秆的茎鲜重)x100%.(2)秸秆汁中可溶性糖的分 析.将新鲜秸秆榨汁后,采用高效液相色谱法对秸秆汁中的 可溶性糖(包括葡萄糖,果糖,蔗糖,木糖,甘露糖,阿拉伯糖, 乳糖,半乳糖)进行分析".(3)秸秆汁中矿物质元素的 分析.将新鲜秸秆榨汁后,采用ICP原子吸收光谱法测定秸 秆汁中的矿物质元素含量.(4)秸秆汁中氨基酸含量的 分析.将秸秆粉碎,准确称取2.0g,用50mL的80%乙醇分 4次超声波提取30min,离心(15000r/min,15min),合并上 清液,用高效液相色谱法分析.(5)秸秆汁中维生素C 含量的分析.参照文献[17]中的方法. 1.3玉米秸秆饮料的生产工艺流程及其产品质量检验 1.3.1玉米秸秆饮料生产工艺流程玉米秸秆一去叶一清 洗一粉碎一榨汁一过滤一护色一调配一加热(6O?)一装罐 一 杀菌(100?,10min)一冷却一秸秆汁饮料. 1.3.2玉米秸秆汁饮料的风味调配试验以秸秆汁(A),木 糖醇(B),柠檬酸(C)和缩甲基纤维素钠(D)4个因素进行 L(3)正交试验(表1),以确定秸秆饮料的最佳配方. 表1玉米秸秆汁饮料配方的正交试验因素水平 1.3.3玉米秸秆饮料食品质量评价结合秸秆汁自身 的特点,根据产品的色泽,气味和风味等影响因子制定秸秆汁 饮料的评分标准(表2),由5人组成评分小组,对秸秆汁饮料 的色泽,气味,风味进行感官评定. 2结果与分析 2.1不同生育时期玉米秸秆汁生产量及营养成分 2.1.1不同生育时期玉米秸秆汁产量由于秸秆出汁率和 范娟等:玉米秸秆饮料营养成分与生产工艺流程研究--——323--—— 表2饮料感官指标评分标准 产量的大小直接影响到生产的饮料供给和产品成本,因此,笔 者在这里做了秸秆汁产量的分析试验.由图1可见,在拔节 期,抽雄期,抽丝期,乳熟期时玉米秸秆的出汁率分别为 52.33%,44.73%,43.24%,30.62%,随着玉米生育时期的推 进,秸秆出汁率不断下降,这与玉米秸秆的木质化程度不断加 深有关.从图2可见,拔节期,抽雄期,抽丝期,乳熟期时玉米 茎秆的产量分别为618.41,l411.73,l404.74,992.70g/株, 呈先上升后下降的趋势.综合秸秆的出汁率和茎秆产量情 况,得出拔节期,抽雄期,抽丝期和乳熟期时秸秆汁的产量分 别为323.59,631.46,607.41,304.00g/株.从出汁率和茎秆 产量两方面考虑,抽雄期时的玉米秸秆汁产量最高,最适合用 来作为饮料生产的原材料. 一 60 5O 褂4O :30 20 雄10 O 4 6 008 1200 —1000 咖I800 600 40 生育时期 图1不同生育期玉米秸秆的出汁率 生育时期 图2不同生育时期玉米茎秆的产量 2.1.2不同生育时期玉米秸秆汁中可溶性糖含量高效液 相色谱分析结果表明,玉米秸秆汁中的可溶性糖主要是果糖 和蔗糖2大类.由图3可见,从玉米各个生育期获得的秸秆 汁中果糖含量明显高于蔗糖,其中果糖含量随着玉米生育期 推进不断增加,在乳熟期达到最大值,为11.66mg/mL;而蔗 糖含量是先增加后降低,在抽丝期达到最高,即2.8mg/mL, 秸秆汁中果糖最大含量是蔗糖最大含量的4.16倍.因此,通 过玉米秸秆汁可溶性糖分析确定可溶性糖含量最大值出现的 时期,这为玉米秸秆汁生产中的糖分配比提供了依据. g 一 忸 生育时期 图3不同生育时期秸秆汁中糖含量的变化 2.1.3不同生育时期玉米秸秆汁中的矿质元素含量从表 3可见,大量元素K,Na,Ca,Mg等在拔节期的含量较低,在 抽雄期的含量达到最高,在抽丝期和乳熟期含量又不断下降, K,?,Ca,Mg元素的最高含量(1756,82.9,823,604mg/L) 分别是其最低含量(553,6.31,256,372mg/I)的3.2,13.1, 3.2,1.6倍;而大量元素P在拔节期时的含量最高,其含量随 着生育期的进行持续下降,最高含量45.6g/L是最低含量 27.8g/L的1.6倍.微量元素cu和Fe在玉米各个时期的秸 秆汁中的含量均很少,且很不稳定,甚至在有的时期都检测不 到;但微量元素zn和Mn在玉米整个生育期的秸秆汁中的含 量比较稳定,拔节期含量最高,抽雄期含量最低. 2.1.4不同生育时期玉米秸秆汁中的氨基酸含量利用高 效液相色谱仪分析了拔节期,抽雄期,抽丝期和乳熟期玉米秸 秆汁中的游离氨基酸,除了色氨酸是由于分析仪自身原因不 能检测到以外,共检测到了17种氨基酸.其中含有人体必需 的苏氨酸,缬氨酸,蛋氨酸,苯丙氨酸,异亮氨酸,亮氨酸,赖氨 酸等7种氨基酸.由表4可见,秸秆汁中氨基酸的总量先增 后降,不同氨基酸的含量差异较大,除了天门冬氨酸在各个时 期的含量都比较稳定外,其他各种氨基酸在拔节期,抽雄期和 抽丝期的含量差异较小,在乳熟期的含量大幅度下降.秸秆 汁中游离氨基酸以丙氨酸,组氨酸,丝氨酸,缬氨酸,苏氨酸, 甘氨酸的含量较多,这6种氨基酸的含量总和占氨基酸总量 的59.42%,70.06%.7种人体必需氨基酸在各个生育时期 的总量比较稳定,分别占总量的23.52%一27.89%.半胱氨 酸的含量最少,只占氨基酸总量的0.16%,0.80%. 表3不同生育时期玉米秸秆汁中矿质元素的含量 注:"一"表示未检测到. —-—— 324--——江苏农业科学2011年第l期 表4不同生育时期玉米秸秆中的氨基酸含量 2.1.5不同生育时期玉米秸秆汁中维生素C含量由图4可 知,维生素C在玉米各个生育时期秸秆内含量都是比较稳定 的.在拔节期,抽丝期和乳熟期时,玉米秸秆汁中的维生素C 含量变化不大,分别为45.793,44.923,39.709峭/g,在抽雄期 维生素C含量比较高,达到了63.815g/g.因此,就维生素C 在秸秆内的积累来考虑,抽雄期的秸秆比较适合制作饮料. 50 商40 《m30 蚤婚0 生育时期 图4不同生育时期玉米秸秆中维生素C含量的变化 2.2玉米秸秆汁饮料风味调配试验结果 2.2.1玉米秸秆汁饮料配方的正交试验结果从表5可见, 各因素对秸秆汁饮料口味的影响程度为B(木糖醇)>C(柠 檬酸)>A(秸秆汁)>D(缩甲基纤维素钠),秸秆汁饮料的理 想配方为ABc,.由于秸秆汁本身为酸性溶液,而且含有 的主要糖类是果糖,具有甜度高的特点,所以,秸秆汁饮料配 方中添加很少的甜味剂和酸味剂(木糖醇0.085g/mL,柠檬 酸0.16g/mL)就可以调配出口感较好的饮料. 表5秸秆饮料生产配方的正交试验结果 2.2.2玉米秸秆饮料理化指标检验结果由表6可知,本试 验生产的玉米秸秆汁饮料中的铅,铜,砷重金属含量在规定范 围内,且远远低于国家食品安全管理局规定的最大含量. 表6理化指标检验结果 理化指标检测结果 铅(mg/L) 总砷(mg/L) 铜(mg/L) 酸度(以柠檬酸计,%) 可溶性固形物含量(%) 物质元素,氨基酸,维生素C等营养成分含量也最高,其综合 营养价值最高.因此,应在抽雄期采集玉米秸秆生产饮料 比较合理.通过反复试验,确定玉米秸秆饮料生产工艺流程 为玉米秸秆一去叶一清洗一粉碎一榨汁一过滤一护色一调配 一 加热(6O?)一装罐一杀菌(100cc,10min)一冷却一秸秆 汁饮料;并通过正交试验得出玉米秸秆汁饮料的较佳生产配 方(秸秆汁25%,木糖醇0.085g/mL,柠檬酸0.16g/mL,缩 甲基纤维素钠1.2mg/mL),给出了饮料食品评价指标,又对 其食品质量提出了评价指标. 参考文献: 3结论[ 1]蒋立勤,何挺,郭秀峰,等.影响玉米饮料风味的工艺条件研究 从不同生育时期生产的玉米秸秆汁的营养成分分析结果[J].农产品加工:学 刊,2008(7):66—69,72. 来看,抽雄期的玉米不仅秸秆汁生产量最高,而且其糖类,矿(下转第341页) 眦? 来 苏祝成等:浙江山区茶园重金属污染状况研究 表5茶叶不同重金属含量之间的相关系数 注:为0.05显着性水平;为0.O1显着性水平 等重金属的轻度污染.如果这些重金属的污染是由于其土壤 背景值的原因,那么该土壤是否适合茶园生产,有待进一步论 证;相反,如果这种状况是因周边工业企业排放性污染或因不 当施肥等人为因素引起,这需要从源头上加以控制.总之,尽 管浙江山区茶园的污染面很小,但个别茶园的轻度污染状况 仍应引起重视,对其产生的原因需进一步调查取证,并加以有 效的监控. 从本研究结果来看,土壤中很多种类重金属含量和茶叶 中相应重金属含量存在不一致性的问.在浙江山区茶园 中,一些土壤的cd超标,但这并没有导致茶叶中cd的超标; 同样,个别茶样中Ph含量超标,但梅罗污染指数显示,其茶园 重金属Ph含量并未超标.对这种现象可能有两种解释,一是 因茶树对不同重金属吸收能力存在着差异性,茶园中一些重 金属超标未必引起茶叶中相应重金属含量的超标;二是可能 因为茶叶中的重金属除了受土壤因素影响外,还同时受到诸 如大气污染等因素的影响.土壤Ph和茶叶中P}1含量有明显 的相关性,这和已有文献研究结论基本一致.这可用来判断 茶树适栽性的主要依据之一.另外,特别需要指出的是,浙江 LLj区茶叶中Pb和Cr含量存在正相关性或联动性,这是否在 一 定程度上反映浙江山区茶叶污染源的一些特点,这有待进 一 步调查研究. 参考文献 ,马立峰,韩文炎,等.浙江省茶园中铅元素含量现状研究 [1]石元值 [J].茶叶科学,2003,23(2):163—166. 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