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南瓜浓缩汁的流变性质

发布日期:2015-05-10 14:02:51
南瓜浓缩汁
南瓜是一种常见的蔬菜,世界上都有栽培,在我 国的分布很广,各地都普遍栽种。南瓜营养丰富,含 有多种维生素、矿物质、膳食纤维、类胡萝卜素等, 还具有一定的生理功能和很大的药用价值。中医认为南 瓜“味甘、性温、咯寒、入脾、胃经”,有健身 益气、消炎止痛、解毒杀虫之功效。现代医学研究发 现,南瓜中的一些有效成分能促进胰岛素的分泌*对 糖尿病、高血压及肝、肾疾病有一定疗效。南瓜浓缩汁中的类胡萝卜素,以P-胡萝卜素居多。作为维生素A元, 0 -胡萝卜素除了能预防眼病外,还具有养颜和促进儿 童生长发育,预防紫外线对机体造成的损伤,防癌,增强机体免疫力的功能[|~51。
 
近年来,人们对新鲜果蔬加工产品的需求量日益增 加,果蔬汁是果蔬加工的重要产品,因营养丰富,味 道鲜美,易于吸收而备受青睐,果汁、蔬菜汁、复 合果蔬汁已成为国内外发展最快的饮料。通过食品流 变性质的研究,可以了解食品的组成、内部结构、分 子形态等,为产品配方、工艺设计、设备选型、质 量评定等提供参数。随着食品工业的发展,食品流变 学的研究愈来愈广泛,国内外对果汁、蜂蜜,乳制品 流变特性的研究比较多,有关蔬菜汁流变特性的研究报 道很少,而且大多是研究澄清汁的粘度随温度和浓度的变化【6叫4]。
 
为了便于贮存与运输,常常将果蔬汁进行浓缩, 而且国际市场上交易的果蔬汁多为果蔬浓缩汁。浓缩汁 的流变性质,直接与产品贮存稳定性和产品质量有关, 也为工艺设计和设备选型提供参数,因此研究南瓜混汁 经浓缩后的品质、流变性质及其与贮存稳定性间关系具 有十分重要的意义。本文主要研究了混浊型南瓜浓缩汁 的流变性质,浓缩至不同浓度和添加不同亲水胶体对南 瓜浓缩汁流变性质的影响,同时也研究南瓜浓缩汁流变 性质与其贮存稳定性的关系。
 
1材料与方法1.1材料与设备南瓜:购自本地市场;瓜尔胶:上海凯惠(SK)食 品添加剂公司;黄原胶:山东济南中轩生物制品公司; CMC: FH9,上海励诚添加剂公司。
 
浓缩设备:ZX98-1型真空旋转蒸发器;RNLG 01- 1000型单效外循环列管式真空蒸发器。
 
1.2南瓜混汁的品质的测定pH:用320-S型pH计测定。'可溶性固形物含量(Soluble Solid content, SS):用 WZS- I型阿贝折光仪测定。
 
总固形物含量(Total Solid, TS):用重量法测定。 褐变指数:5ml样品,加等量95%乙醇,振荡, 800g离心20min,经滤纸过滤得到上清液,在420nm处 测OD值。
 
色泽:用WSC-S型测色色差计测定。其中:L* 表示明度,L*值越大明度越大;a*表示有色物质的红 绿偏向,正值越大偏向红色的程度越大,负值越大偏 向绿色的程度越大;b*表示有色物质的黄蓝偏向,正 值越大偏向黄色的程度越大,负值越大偏向蓝色的程度 越大;Hue为色调角(Huewan-^t^/a*)),其值越低颜色 越佳;Chroma为彩度(Chroma=(a*W2)1/2),其值越大颜 色越佳[151。
 
1.3南瓜浓缩汁的流变性质的测定采用AR1000型流变仪(英国TA公司),选择直径为 40mm、不锈钢平行板测量系统。
 
1.3.1静态流变性质触变性的测定:平行板间距为1mm, 20°C下测定 南瓜浓缩汁的剪切应力随剪切速率的变化,剪切速率从 1/s增大到200/s,再从200/s减小到1/s,完成一次循环。
 
假塑性的测定:平行板间距为1mm, 20°C、剪切 速率为1?200/s,测定南瓜浓缩汁的剪切应力随剪切速 率的变化,并进行Power Law模型拟合。
 
1.3.2动态流变性质平行板间距为1mm, 20°C下在线性粘弹区范围内, 固定一振荡应力,测定南瓜浓缩汁的贮能模量G’和损耗 模量G"随振荡频率的变化,振荡频率的变化范围为0.1? 10Hz〇
 
1.3.3静态屈服应力平行板间距为0.5mm, 20°C下,固定剪切速率为 0.04/s,测定南瓜浓缩汁的剪切应力随时间的变化。
 
1.4南瓜浓缩汁的制备南瓜一去皮去籽一切片一浸泡一清洗一热烫一磨碎 —酶解一灭酶一离心一南瓜原汁一调配一均质一脱气一 浓缩一南瓜浓缩汁一加水调配一均质一脱气一南瓜还原 汁新鲜南瓜经前处理后制成南瓜浆,采用复合酶系液 化技术从南瓜浆制得南瓜混汁[16],将亲水胶体与糖拌匀 后缓慢加入南瓜混汁中,可得到稳定的产品。直接由 酶解得到的南瓜混汁称为南瓜原汁。其中样品a是不添 加亲水胶体的南瓜混汁;样品b是添加0.03%瓜尔胶和 0.02%黄原胶的南瓜混汁;样品c是添加0.05%CMC的 南瓜混汁;样品d是添加0.07%CMC的南瓜混汁;样 品e是添加0.06%CMC的南瓜混汁。样品a、b、c采 用真空旋转蒸发器在45°C下,浓缩至不同浓度(如SS为 47° Brix的样品a表示为a47);样品d先采用单效外循 环列管式真空蒸发器在70°C浓缩至42° Brk,再用真空 旋转蒸发器在70°C下浓缩至约60° Brix;样品e用单效外 循环列管式真空蒸发器在60°C浓缩至约60° Brix。将由 南瓜浓缩汁加水调配至原汁浓度的南瓜混汁称为南瓜还 原汁。
 
2结果与讨论2.1不同浓度和浓缩条件对南瓜浓缩汁品质的影响 表1的结果表明,南瓜混汁经浓缩至不同的浓度, 其pH基本保持不变,但是添加不同的亲水胶体对pH略 有影响。复配胶(瓜尔胶和黄原胶)的添加使pH略微上 升,而添加阴离子多糖CMC使pH略微下降。对色泽 而言,不同亲水胶体的影响趋势基本相同,随着浓度 的增加,南瓜浓缩汁的明度值下降较多,即南瓜浓缩 汁的色泽随浓度的增加而变暗,红度值、黄度值、色 调角值和彩度值均随浓度的上升而略有下降。色泽的变 化可能是因为浓缩效应使南瓜浓缩汁中的有色物质浓度、 增加,并在浓缩过程中有色物质发生了一些变化,如 发生类胡萝卜素的氧化分解,褐变反应等。
 
表2的结果表明,浓缩后南瓜混汁的褐变指数有所 增加,这可能是因为在浓缩过程中,南瓜混汁中的糖 类物质和蛋白质发生了美拉德反应使得褐变指数增加。 这说明不同的浓缩条件对南瓜混汁的色泽也有一定的影表1不同浓度的南瓜浓缩汁的品质Table 1 The qualities of pumpkin juice concentrate with different SSSS(° Brix)浓缩汁的色泽The color of juice concentrate忏口Sample原汁Original juice浓缩汁Juice concentrateTS(%)pH明度L*红度a*黄度b*色调角Hue彩度Chromaa478.748.04.7334.4827.1538.0854.5246.77a558.756.0—4.7130.1526.9135.9553.2044.91a638.763.469.324.6927,9026.8436.2153.4645.08b478.846.6—5.1032.7427.4038.1454.4047.04b558.856.0-5.0729.8326.8636.2653.4645.14b638.863.569,865.0928,2326.5735.3253.0744.20c478.847.5-4.6131.9927.0038.6455.0747.14c558.855.3—4.6329.4327.2439.1055.1647.65c638.863.870.614.64294226.2034.8853.1143.63表2不同浓缩条件对南瓜浓缩汁色泽的影响Table 2The effect of concentrated conditions on the color of pumpkin juice concentrateSS(° Brix)褐变指数Browning index浓缩汁的色泽The color of juice concentrate样口口原汁浓缩汁原汁还原汁明度红度 黄度色调角.彩度Original juice Juice concentrate Original juiceSingle strength juiceL*a* b*HueChromad606.059.80.5760.66831.1829.00 36.0751.2246.29e606.158.70.5550.61129.5629.72 35.2049.8446.071200 1000 800 ^ 600?400 200 i 0? a55,1-200 l/s *a55,200-1 1/s ob55,l-200 1/s ■ b55,200-1 1/s ? c55,1-200 1/s x c55,200-1 1/s02550 75 100 125 150 175 200Shear rate( 1/s)
 
图147°Brix南瓜浓缩汁的剪切应力随剪切速率的变化Fig.1 The shear stress change of 47° Brix pumpkin juice concentrate with shear rateShear rate( 1/s)
 
图255° Brix的南瓜浓缩汁的剪切应力随剪切速率的变化Fig.2 The shear stress change of 55° Brix pumpkin juice concentrate with shear rate响。比较样品d60和样品e60的浓缩条件,前者的浓缩 温度比后者高,但是前者采用了两步浓缩,虽然第一 步耗费时间很短但第二步耗费时间较长,使得总的浓缩 时间比后者长,所以褐变指数增大的幅度比后者大。可图363° Brix南瓜浓缩汁的剪切应力随剪切速率的变化Fig.3 The shear stress change of 63° Brix pumpkin juice concentrate with shear rate见,浓缩时间越长,浓缩温度越高对南瓜混汁的色泽 越不利。
 
2.2南瓜浓缩汁的流变性质2.2.1 南瓜浓缩汁的静态流变性质由图4?6可以看出,不添加胶和添加复配胶的样 品在SS为47° Brix和55° Brix时,都没有触变环,而当 浓度增加到63° Brix时则出现了较'小的触变环。加CMC 的样品在SS为47°Brix时,无触变环,随着浓度的 增加,触变环面积逐渐变大。触变环的出现说明样 品的粘度不能瞬间恢复,即有一定的时间依赖性, 南瓜浓缩汁从与时间无关的流体转变成与时间有关的 流体。
 
静态流变性质(图1?3)表明,南瓜浓缩汁是一种非 牛顿流体,它的流变性质与浓度和所加亲水胶体的性质表3不同浓度南瓜浓缩汁的Power Law模型参数Table 3 The Power Law model of pumpkin juice concentrate with different concentrations样品Sample稠度指数 K(Pa. sn)The consistency index流动指数(n) The flow behaviour indexr2 The correlative coefficienta470.41190.88210.9996b470.59090.86161c472.2170.76031a551.2990.86880.9998b552.7700.79930.9997有关。随着剪切速率的增加,南瓜浓缩汁的粘度在一 定浓度范围内逐渐降低,表现出剪切变稀的假塑性,并 且流动曲线符合Power Law模型〇 =K( Y)°各样品的 稠度指数K、流动指数n值如表3所示,相关系数r2值 表明实验数据与模型拟合地很好。当南瓜混汁浓缩到一 定的浓度时,南瓜浓缩汁的流变性质会发生变化,由 与时间无关转变成与时间有关,由假塑体系转变为触变 体系。
 
这种变化与南瓜浓缩汁的微观结构有关。南瓜浓缩 汁是一种悬浮分散体系,体系中含有很多小颗粒如细 胞、细胞团、细胞碎片等以及很多大分子物质如果胶、 蛋白质等。当体系的浓度较低时,小颗粒和大分子物 质作为分散相悬浮在含有糖等小分子的水溶液(分散介质) 中,在较小的剪切速率时,由于布郎运动分散相颗粒 和大分子物质随机分布,因此产生较大的流动阻力,体 系呈现出较高的粘度;而当剪切速率增大时,分散的颗 粒和大分子物质趋向于定向排列,使得流动阻力减小, 粘度显着降低;一旦剪切停止,分散相的颗粒和大分子 物质的运动立即又恢复随机分布。但当南瓜混汁浓缩到 一定浓度时,体系产生了滞后环,这是因为随着浓度 的增加,分散相所占的体积分数增大了,而分散介质 的体积分数减少了,体系中的颗粒间会相互聚集,大 分子间相互作用,体系中形成了松散聚集的结构,因 此当剪切速率从小变大时,这松散聚集的结构被打破, 而当剪切速率停止时,由剪切作用破坏的结构重新恢复 需要一定的时间,从而产生触变环。
 
2.2.2 南瓜浓缩汁的动态流变性质图2的结果表明,在所采用的振荡频率下,无论 是添加胶或不添加胶,样品的损耗模量G”和贮能模量 G’都随浓度的增加而增加,并且损耗模量G"都大于贮 能模量G',这说明南瓜浓缩汁属于粘性流体。
 
2.2.3南瓜浓缩汁的静态屈服应力和贮存稳定性SS为47° Brix的南瓜浓缩汁不存在屈服应力,而SS 增加至55°Brix和63°Brix都存在屈服应力,而且浓度越 大,其屈服应力值越大(图7?9与表4)。屈服应力的存 在意味着南瓜浓缩汁的大分子物质相互作用和颗粒相互 聚集形成了一种弱的三维网状结构,破坏这种结构需要35 7863534So w o o 5^32(sssausJBMISSo Q o o 5^32〇
 
表4南瓜浓缩汁的静态屈服应力和时间Table 4 The static yield stress and time of pumpkin juice concentrate样品Sample时间(s) Time静态屈服应力(Pa) Static yield stressa5545.03.571a63105.051.93b5575.022.78b63105.164.13c5560,036.30c63135.187.330100200300400500600Time(s)
 
图8 添加0. 03%瓜尔胶和0. 02%黄原胶的南瓜浓缩汁的静 态屈服应力Fig.8 The static yield stress of pumpkin juices concen?trate with 0.03% guar and 0.02% xanthan gums克服屈服应力,而且随着浓度的增加,物质间的相互 作用越强,破坏网状结构所需克服的屈服应力也就越 大,而且打破结构所需的时间越长。由于测定屈服应 力的剪切速率只有0.04/s,这意味着样品基本上接近于 静态,可以模拟贮存过程中静止放置的条件,正因为 浓度大于55° Brix的南瓜浓缩汁存在三维网状结构,使 得南瓜浓缩汁中的颗粒不仅相互间有聚集作用,而且颗 粒还与大分子相互作用无法自由运动,因而在贮存期间 具有良好的混浊稳定性。
 
3 小结南瓜浓缩汁的流变性质与浓度(47?63° Brix)和添加不同亲水胶体(CMC、黄原胶和瓜尔胶)的性质有关。较 低浓度的南瓜浓缩汁是假塑性流体,具有剪切变稀的特 性,流动曲线符合Power Law模型;而较高浓度的南 瓜浓缩汁转变为触变性流体。动态流变性质的测定结果 进一步表明,不同浓度和添加不同亲水胶体的南瓜浓缩 汁的损耗模量G"都大于贮能模量G’,粘度很大的南瓜 浓缩汁仍是一种典型的粘性流体。浓度大于55° Brix的 南瓜浓缩汁都具有静态屈服应力且随浓度的增加而增 大。南瓜浓缩汁具有良好的贮存稳定性归因于两个因 素,一是南瓜浓缩汁具有高的粘度,增加了体系中物 质的运动阻力:二是体系中的大分子物质间和悬浮颗粒 间形成了弱的三维网状结构,这两个因素都使南瓜浓缩 汁在贮存期间内具有良好的混浊稳定性。
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