高压射流磨系统制备全果番茄饮料研究

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番茄(Lycopersicon esculentum Mill)是一种具有丰富营养价值的果蔬,在世界范围内被广泛种植和消费。番茄中高于90%的含水量使其不耐贮藏,因而除鲜食外,大量番茄用来加工成番茄酱和番茄汁类。但是因皮籽中的高纤维含量,番茄汁类饮料易发生分层沉降的不稳定现象,为此在实际生产过程中通常需要滤除皮渣,这会产生大量的副产物,并造成资源浪费和环境污染。动态高压微射流(DHPM)作为一种新型的加工均质设备可有效地改善食品悬浮体系的物理稳定性。然而传统的动态高压微射流腔道窄小,对进料的粒径有限制且处理量低,仅用于含有较少纤维的软性食品体系的实验室规模研究应用中。本文采用基于DHPM技术原理研制的工业级微射流系统——高压射流磨系统(ISMS)制备无需去除皮渣的全果番茄饮料,研究ISMS压力对全果番茄饮料物理稳定性、营养品质及番茄红素生物可接受率的影响,并通过配方优化生产出一款全果番茄果汁饮料。主要的研究结果如下:1.以番茄果实为原料,采用ISMS在不同的压力(0、30、60、90和120 MPa)以料水比1:2(w/w)的比例制备全果番茄饮料。激光衍射粒度分析结果表明ISMS显著减小了全果番茄饮料的颗粒大小,D[4,3]随着压力的增大显著减小,从0 MPa时的151.00μm减小到120 MPa处理后的30.20μm;粒径分布范围由双峰变为3个峰,粒径分布范围变得更窄。通过光学显微镜观察到ISMS处理后细胞簇变小且细胞结构被不同程度地被破坏为细胞碎片,细胞内容物释放。流变学性质结果表明ISMS处理使全果番茄饮料体系表观黏度、稠度系数、粘弹性小幅降低,流动性增加。Zeta电位分析表明ISMS处理对全果番茄饮料的静电稳定性没有显著的影响,稳定在-(24.47-25.50)m V之间。ISMS处理后全果番茄饮料形成了持水力更强的网络结构,离心沉淀重量比增加了将近一倍(从15.83%增加到29.63%)。ISMS 30-120 MPa处理后的样品在28 d内静置状态下未发生分层沉降现象。ISMS120 MPa处理后界面沉降速率降低了21%,浊度随着处理压力的增大显著减小。不同压力ISMS处理对全果番茄饮料的物理稳定性的影响呈渐近行为,即在高压时发生的变化小于低压,大幅变化主要发生在0-30 MPa之间,30-120 MPa处理使之发生的变化相对较小。综上,ISMS可通过破坏全果番茄饮料的组织细胞结构来减小颗粒的大小,促进体系形成持水力更强的网络结构来减少颗粒沉降和浆液分离使物理稳定性提高。2.研究了ISMS不同压力对全果番茄饮料品质及营养成分的影响,结果表明ISMS处理后p H没有显著的变化,总范围在4.34-4.38之间,可溶性固形物含量也没有显著的差异。分光测色计结果表明全果番茄饮料的亮度、红色和黄色小幅增加,颜色变得更加饱和。ISMS 90 MPa处理使全果番茄饮料体系的总酚含量和抗氧化活性都达到最高值,总酚含量达到10.04±0.45 mg GAE/100 m L。ISMS处理使类胡萝卜素变得更分散,高于90 MPa的处理使总类胡萝卜素和番茄红素含量升高。经ISMS处理后番茄红素的生物可接受率显著增加,由初始值9.03%到90 MPa处理增加至11.26%(增幅为24.70%)及120 MPa处理增加至14.08%(增幅为55.92%)。ISMS对全果番茄饮料主要营养成分及番茄红素的生物可接受率的影响变化发生在相对高压处理条件(≥90 MPa),与其对物理稳定性的影响不同。3.综合前文研究结果选择ISMS 90 MPa制备的全果番茄饮料,进行产品的稳定剂和增稠剂、护色剂及糖酸口感配方优化。结果表明仅添加0.1%(w/w)的果胶即可使其达到9个月的稳定状态;在国家标准允许添加范围内,相比于维生素E(VE),维生素C(VC)的护色能力更好,且添加量在0.08%(w/w)时即具有较好的护色效果,可使全果番茄饮料的a*值保留率达96%;通过感官评价得出添加10%(w/w)的白砂糖的全果番茄饮料酸甜口感最好。本研究结论可为ISMS提高番茄资源的利用率及其在全组分果蔬汁产品中的应用提供理论依据。
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