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果脯行业的市场规模于2018年已达1258.83亿元,且整体增速超20%,其中樱桃番茄果脯是主要的产品之一,其作为我国传统食品,酸甜可口,风味独特,还富含番茄红素和多酚类物质等保健成分,深受大众喜爱。但樱桃番茄果脯加工的渗糖工序会产生大量粘稠浑浊的糖煮液,因高粘度、无法继续渗糖而被废弃,以年产500吨的果脯厂为例,每年至少产生50-150吨高粘度渗糖废液,不仅造成资源的浪费,还给环境带来沉重负担。因此糖煮液废液的降粘再利用成为果脯产业亟待解决的关键问题之一。
针对此问题,本论文首先对樱桃番茄果脯加工中糖煮液废液的理化指标进行分析,进而系统地探究了糖煮液粘度形成机理;以此为理论依据,建立了樱桃番茄果脯糖煮液废液的降粘回用工艺并验证了其回用的可行性,并分析了糖煮液回用液对加工果脯营养成分、抗氧化性、挥发性风味物质和感官等的影响。主要结论如下:
(1)樱桃番茄果脯加工糖煮液及其粘度形成机理的分析
探究了糖煮液中果胶、微颗粒及其水提物等对糖煮液粘度的影响,研究发现糖煮液的粘度主要取决于其中的微颗粒,且微颗粒中果胶、蛋白等水提物对糖煮液的粘度具有重要影响。糖煮液废液上清液中的可溶性果胶含量为0.005‰,对粘度贡献仅为2%,而糖煮液废液及其浓缩液中的微颗粒对所在糖煮液的粘度贡献分别达33%和58%,且去除微颗粒可使糖煮液变成牛顿流体。进一步研究发现,去除微颗粒中的水提物后,微颗粒对糖煮液的粘度贡献降低了约50%。同时经测定发现,糖煮液废液富含果胶(0.005‰)、蛋白质(0.17mg/mL)和游离氨基酸(29.44mg/mL)等物质,其中游离氨基酸以谷氨酸为主(6.42mg/mL),是一种较好的氨基酸(尤其是谷氨酸)来源。
(2)糖煮液废液降粘工艺的建立及其回用可行性验证
研究了皂土和壳聚糖对糖煮液废液降粘的效果及其回用渗糖的可行性,发现用皂土或壳聚糖进行降粘处理,均可实现糖煮液废液的循环再利用。经降粘剂初筛及降粘条件确定后,建立的樱桃番茄果脯糖煮液降粘工艺如下:糖煮液废液经初筛后与0.008%质量浓度的壳聚糖或0.12%质量浓度的皂土混合,于20℃条件下静置沉降8h后进行过滤处理,最后经70℃真空浓缩后得到糖煮液回用液。通过回用可行性研究发现,与糖煮液废浓缩液相比,用皂土或壳聚糖降粘处理后,糖煮液回用液的粘度(降低了50%)、浊度、a*值和挥发性气味成分(包括1,2-二甲基肼等不好的气味物质)均显著降低,其透光率、L*值、渗糖速率(达到与纯糖水相同的渗糖效果)均显著增加,而其可溶性固形物值和pH值无显著性变化(P>0.05)。同时皂土处理组与壳聚糖处理组无显著性差异(P>0.05)。
(3)糖煮液回用液对加工果脯品质的影响
探究了糖煮液回用液对腌渍果脯的水溶性和脂溶性营养成分、抗氧化能力、风味物质和感官的影响,发现经皂土处理的糖煮液回用液腌渍果脯的品质比新鲜糖水组、壳聚糖处理组和糖煮液废浓缩液组均高,而糖煮液废浓缩液组的品质最差。与新鲜糖水组的果脯相比,皂土处理组的果脯,其水溶性营养物质、综合抗氧化能力、总游离氨基酸含量(3.499%)、挥发性风味物质总含量(1463.737μg/kg)、樱桃番茄特征挥发性物质总含量(265.349μg/kg)和整体感官评价值(77.00)更高,且脂溶性营养物质间无显著性差异。而壳聚糖处理组的果脯,其水溶性营养物质和总氨基酸含量(3.406%)与新鲜糖水组相比更高,但其脂溶性营养物质、综合抗氧化能力、挥发性物质总含量、樱桃番茄特征挥发性物质总含量和整体感官评价值(73.75)略低。同时,皂土处理组和壳聚糖处理组的果脯在感官评价、番茄红素等类胡萝卜素和总游离氨基酸含量上无显著性差异(P>0.05)。
针对此问题,本论文首先对樱桃番茄果脯加工中糖煮液废液的理化指标进行分析,进而系统地探究了糖煮液粘度形成机理;以此为理论依据,建立了樱桃番茄果脯糖煮液废液的降粘回用工艺并验证了其回用的可行性,并分析了糖煮液回用液对加工果脯营养成分、抗氧化性、挥发性风味物质和感官等的影响。主要结论如下:
(1)樱桃番茄果脯加工糖煮液及其粘度形成机理的分析
探究了糖煮液中果胶、微颗粒及其水提物等对糖煮液粘度的影响,研究发现糖煮液的粘度主要取决于其中的微颗粒,且微颗粒中果胶、蛋白等水提物对糖煮液的粘度具有重要影响。糖煮液废液上清液中的可溶性果胶含量为0.005‰,对粘度贡献仅为2%,而糖煮液废液及其浓缩液中的微颗粒对所在糖煮液的粘度贡献分别达33%和58%,且去除微颗粒可使糖煮液变成牛顿流体。进一步研究发现,去除微颗粒中的水提物后,微颗粒对糖煮液的粘度贡献降低了约50%。同时经测定发现,糖煮液废液富含果胶(0.005‰)、蛋白质(0.17mg/mL)和游离氨基酸(29.44mg/mL)等物质,其中游离氨基酸以谷氨酸为主(6.42mg/mL),是一种较好的氨基酸(尤其是谷氨酸)来源。
(2)糖煮液废液降粘工艺的建立及其回用可行性验证
研究了皂土和壳聚糖对糖煮液废液降粘的效果及其回用渗糖的可行性,发现用皂土或壳聚糖进行降粘处理,均可实现糖煮液废液的循环再利用。经降粘剂初筛及降粘条件确定后,建立的樱桃番茄果脯糖煮液降粘工艺如下:糖煮液废液经初筛后与0.008%质量浓度的壳聚糖或0.12%质量浓度的皂土混合,于20℃条件下静置沉降8h后进行过滤处理,最后经70℃真空浓缩后得到糖煮液回用液。通过回用可行性研究发现,与糖煮液废浓缩液相比,用皂土或壳聚糖降粘处理后,糖煮液回用液的粘度(降低了50%)、浊度、a*值和挥发性气味成分(包括1,2-二甲基肼等不好的气味物质)均显著降低,其透光率、L*值、渗糖速率(达到与纯糖水相同的渗糖效果)均显著增加,而其可溶性固形物值和pH值无显著性变化(P>0.05)。同时皂土处理组与壳聚糖处理组无显著性差异(P>0.05)。
(3)糖煮液回用液对加工果脯品质的影响
探究了糖煮液回用液对腌渍果脯的水溶性和脂溶性营养成分、抗氧化能力、风味物质和感官的影响,发现经皂土处理的糖煮液回用液腌渍果脯的品质比新鲜糖水组、壳聚糖处理组和糖煮液废浓缩液组均高,而糖煮液废浓缩液组的品质最差。与新鲜糖水组的果脯相比,皂土处理组的果脯,其水溶性营养物质、综合抗氧化能力、总游离氨基酸含量(3.499%)、挥发性风味物质总含量(1463.737μg/kg)、樱桃番茄特征挥发性物质总含量(265.349μg/kg)和整体感官评价值(77.00)更高,且脂溶性营养物质间无显著性差异。而壳聚糖处理组的果脯,其水溶性营养物质和总氨基酸含量(3.406%)与新鲜糖水组相比更高,但其脂溶性营养物质、综合抗氧化能力、挥发性物质总含量、樱桃番茄特征挥发性物质总含量和整体感官评价值(73.75)略低。同时,皂土处理组和壳聚糖处理组的果脯在感官评价、番茄红素等类胡萝卜素和总游离氨基酸含量上无显著性差异(P>0.05)。