猕猴桃果粉生产工艺的探讨毕业论文.doc

湖 南 农 业 大 学全日制普通本科生毕业论文 猕猴桃果粉生产工艺的探讨Study on the Processing of Kiwi Fruit Powder学生姓名：学 号：年级专业及班级：指导老师及职称： 学 院： 湖南·长沙提交日期：年 06月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日目 录 摘要1关键词11前言22材料与方法32.1实验材料与实验试剂32.1.1实验材料32.1.2实验试剂32.2主要仪器与设备32.3研究方法42.3.1原料处理42.3.2提取工艺单因素实验42.3.3正交实验优化提取条件52.3.4提取液理化指标的测定52.3.5干燥工艺参数的确定52.3.6感官评价实验62.3.7HPLC法测定猕猴桃中维生素C的含量63结果与分析63.1提取工艺单因素实验分析63.1.1果胶酶用量对提取率的影响63.1.2料液比对提取率的影响73.1.3提取温度对提取率的影响73.1.4提取时间对提取率的影响83.2正交实验优化提取条件的分析93.3提取液理化指标的测定与分析93.3.1蒽酮比色法测定猕猴桃提取液中总水溶性碳水化合物的含量93.3.2酸碱滴定法测定猕猴桃提取液中总酸的含量103.4不同干燥方法的干燥效果比较103.4.1真空旋转浓缩干燥103.4.2真空冷冻干燥103.4.3喷雾干燥113.5猕猴桃中维生素C含量的HPLC法测定与分析114结论14参考文献：14致谢16猕猴桃果粉生产工艺的探讨学 生：钟俊锋指导老师：陈 凌湖南农业大学园艺园林学院，长沙，410128摘 要：实验以新鲜猕猴桃为原料，用水提取猕猴桃的水溶性物质。单因素实验和正交实验结果表明，影响猕猴桃中水溶性物质浸出的影响因素大小为：提取时间加酶量料液比提取温度。猕猴桃中水溶性物质的最佳提取工艺条件为：加酶量0.002%，料液比1：2.5，提取时间150min，提取温度40。然后通过真空旋转浓缩干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥三种不同干燥方式的干燥效果看出，由于猕猴桃中含有大量的糖类物质，致使猕猴桃提取液黏度过大，导致猕猴桃提取液的干燥后成黏稠物质，很难干燥成粉。因此猕猴桃制粉仍存在困难，如需成功制粉，有待进一步采用改性低分子糖的方法这方面进行探究。关键词：猕猴桃；果粉；生产工艺Study on the Processing of Kiwi Fruit PowderAuthor：Zhong JunfengTutor： Chen Ling(College of Horticulture and Landscape, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: The research took fresh kiwi fruit as raw materials, water-soluble substances in water extract of kiwifruit. Single factor and orthogonal experiments results show that the leaching of water-soluble substances factors affect kiwi size: Extraction time, the amount of enzyme, solid to liquid ratio, extraction temperature. The optimum extraction conditions of the water-soluble substances in the kiwi: 0.002% of the enzyme concentration, the solid-liquid ratio 1:2.5, the extraction time 150 min, extraction temperature 40 . And then concentrated by vacuum rotary drying, vacuum freeze-drying and spray drying the drying effect of three different drying methods seen, kiwi fruit contains large amounts of carbohydrates, resulting in the kiwi fruit extract liquid viscosity is too large, resulting in drying of kiwi extract into a sticky substance, it is difficult to dry into a powder. Kiwi milling there are still difficulties, if successful milling needs to be further modified low molecular weight sugar in this area of inquiry.Key words: Kiwi; fruit powder; production process1 前言猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia Lind1)植物，为落叶、半落叶常绿藤本。全属有54种以上，分布于马来西亚至西伯利亚东部的广阔地带1。我国是猕猴桃的优势主产国，品种资源丰富，全世界猕猴桃约66种，我国就有62种以上，从南到北、由东到西都能种植 2。猕猴桃在我国的分布范围很广，其中以秦岭、巴山山区，河南的伏牛山区，湖南的西部山区分布最多3,4。现今水果市场上的猕猴桃主要是指中华猕猴桃。猕猴桃是营养较为全面的一种水果，根据国内外进行的化学成分研究资料显示，猕猴桃果实维生素C、维生素E、食用纤维、钾、钙、硒等微量元素含量丰富，还含多种无机盐和蛋白质水解酶、猕猴桃碱等，其主要营养成分含量位居其他水果前列5。成熟的猕猴桃果实中含有可溶性固形物10%17%,含磷42.2mg、钠3.3mg、钙56.1mg、铁1.6mg，每100g鲜果中含维生素C为70400mg，约为柑橘的510倍,苹果的2080倍6；还含有17种游离氨基酸，游离氨基酸总量(90.09mg/100g)为营养丰富的王浆蜜(19.99)、蜂蜜(8.07)的4.5和11.2倍7；柠檬酸、奎尼酸、苹果酸是猕猴桃中的主要有机酸，还有草酸、富马酸、对香豆酸和水杨酸8。此外，由于猕猴桃还含有丁酸乙酯、丁酸甲酯、己醛等芳香类成分，由此构成了猕猴桃所具有的独特清香味。猕猴桃果实不仅风味鲜美，而且保健上还具有降低血液中胆固醇及甘油三酯的功能，可防治消化不良、维生素缺失症、肝炎、呼吸道疾病等，对防治坏血病、动脉粥样硬化、冠心病、高血压均有功效9，10，并具有降血脂、抗脂质过氧化、消除活性自由基，预制肿瘤细胞，提高免疫功能等方面的药理活性11，12。此外猕猴桃药用历史悠久，猕猴桃全株均可供药用，中医认为其果性寒，味酸、甘，能调理中气、生津润燥、解热除烦、通淋，用于治疗食欲不振、呕吐、烧烫伤；其根、根皮性寒味苦涩，能清热解毒、活血消肿、祛风利湿，用于治疗肝炎、水肿、风湿性关节炎、跌打损伤、28痢疾、丝虫病、淋巴结核、痈疖肿毒、乳糜尿、带下胃癌、乳腺癌等13，14。猕猴桃属皮薄多汁的浆果，而且对乙烯敏感，采收时期又正值高温季节，果实采后极易变软腐烂，严重影响猕猴桃种植业的发展。若将鲜果及时加工成半成品，便具有良好的耐贮性。因此研究猕猴桃的加工技术，对充分开发利用我国的猕猴桃资源，提高农产品经济价值有着重要的现实意义15。陈红兵等16研究了猕猴桃果肉饮料的加工工艺。丁正国17研究了猕猴桃浓缩果汁的加工工艺，利用果胶酶的作用，生产出了色泽淡黄的猕猴桃浓缩果汁。王声淼、柳必盛等18研究了猕猴桃发酵酒加工工艺，并研究了鲜果后熟度、菌种、发酵时间对猕猴桃酒的影响。罗祖友等19探讨了猕猴桃果脯的加工工艺，对加工过程中的湖色、去皮、硬化、烫漂、糖煮、干燥等工序进行了优化选择。近来我国水果业发展迅速，一些食品加工企业开发生产水果粉。姚瑞祺等20采用真空冷冻干燥技术制得风味和速溶性良好的苹果果粉。郑远斌等21将罐组式动态逆流提取与膜分离、浓缩技术结合，将罗汉果浓缩液，分别采用真空烘干、喷雾干燥、真空冷冻干燥，制成速溶罗汉果粉。杨勇等22选择技术先进的压力喷雾干燥研究出菇娘果粉的生产工艺。然而，国内外对猕猴桃果粉的生产工艺研究还比较少，每年除上市的新鲜猕猴桃果以及其果汁、果酒和果脯加工外，仍有一部分因不耐储存、运输等特点，造成大量浪费。果粉的用途相当广泛，一是可以作为果酒、果汁的原料；二是作为食品添加剂，不但能改善食品的色、香、味，而且能提高食品的营养价值；三是作为原料进行再加工。猕猴桃中含有果胶成分，而且药食同源，含有可观的药用成分，可以通过生化途径取得有价值的副产品。随着食品加工技术的迅速发展，果粉生产既满足了食品加工的需要，又解决了水果卖难的问题，水果粉市场的前景会更广阔。因此，为丰富猕猴桃加工的产品和增加经济效益，本实验将进行猕猴桃果粉生产工艺的探讨，以了解其加工适应性，为进一步加工利用提供参考依据。2 材料与方法2.1 实验材料与实验试剂2.1.1 实验材料2012年3月在湖南农业大学超市购买的新鲜猕猴桃（陕西猕猴桃生产基地）。2.1.2 实验试剂维生素C标准品(北京北纳创联生物技术研究院，纯度95%)、果胶酶（法国LAFFORT OPTIZYM）、-环状糊精和麦芽糊精 DE16-20（西王淀粉集团出品）、蒽酮（国药集团化学试剂有限公司）、磷酸分析纯、氢氧化钠分析纯等。2.2 主要仪器与设备AUW220D精密电子天平（SHIMADZU CORPORATION JAPAN）UV-2100型紫外可见分光光度计（北京莱伯泰科仪器有限公司）手持式糖度计（北京万行吉利经贸有限公司）循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）R1001旋转蒸发仪(郑州长城科工贸有限公司)电热恒温水浴锅（上海浦东物理光学仪器厂）DHG-9146A型电热鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）Thermo Savant冻干机（长沙麓丰仪器设备有限公司）Shimadzu LC-20A 高效液相色谱仪（日本岛津）B-290喷雾干燥机（瑞士BUCHI实验室仪器有限公司）实验室常规玻璃仪器2.3 研究方法猕猴桃果粉生产工艺流程：新鲜猕猴桃挑选清洗去皮破碎浸提过滤浓缩调配干燥检测评价。2.3.1 原料处理本实验的猕猴桃购买后挑选色泽好、无虫害、不干缩的新鲜猕猴桃，然后用水清洗掉附着在果皮表面上的泥土等杂质，使用时去皮并适当捣碎。2.3.2 提汁工艺单因素实验分别用水提取，对果胶酶用量、料液比、提取温度、提取时间进行单因素实验，分别测定阿贝值。阿贝值是通过物质的折射率来测量液态物质中固形物的含量。折射率是物质的一种物理性质，通过测定液态物质的折射率.可以鉴别液态物质的组成，确定液态物质的浓度。当光束从一种介质进入另一种介质时，在分界面上，光线的传播方向发生了改变，一部分光线进入第二种介质，由于速度改变而产生折射，折射角的大小取决于介质的性质，每一种均一物质都有其固有的折射率，对于同一物质的溶液来说，其折射率的大小与其溶液的浓度成正比。 (1)果胶酶用量对提取效果的影响果胶酶可以极大地改进猕猴桃果浆的出汁率和降低果汁的粘度，使果汁的澄清度加大，对冷冻和加热的稳定性加强23。称取50.0g新鲜猕猴桃若干份，加入20mL乙醇浓度为0%、0.001、0.0015、0.002、0.004、0.008的溶剂，浸提温度为45，水浴提取90min后过滤，滤液测定阿贝值，根据阿贝值得出最佳果胶酶用量。(2)料液比对提取效果的影响称取50g新鲜猕猴桃若干份，分别按料液比为1：1.0、1：1.5、1：2.0、1：2.5、1：3.0加入最佳果胶酶用量（为前一步实验确定的最佳用量），45水浴提取90min后过滤，滤液测定阿贝值，根据阿贝值得出最佳料液比。(3)提取温度对提取效果的影响称取50g新鲜猕猴桃若干份，按最适加酶量和最佳料液比分别在35、40、45、50、55 水浴提取90min后过滤，滤液测定阿贝值，根据阿贝值得出最佳提取温度。(4)提取时间对提取效果的影响称取50g新鲜猕猴桃若干份，按最适加酶量和最佳料液比和最佳提取温度分别回流提取60min、90min、120min、150min、180min后过滤，滤液测定阿贝值，根据阿贝值得出最佳提取时间。2.3.3 正交实验优化提取条件选择加酶量（A），料液比（B），提取温度（C），提取时间（D）四个因素，在每个因素的最佳值附近选择三个水平，然后用正交表L9(34)来安排三水平四因素试验，各个提取液抽滤后测定阿贝值，并且滤液在80水浴蒸干，测量固形物的含量，通过对结果的方差分析确定各因素对提取的影响大小，优化提取条件。2.3.4 提取液理化指标的测定(1)蒽酮比色法测定猕猴桃提取液中总水溶性碳水化合物的含量用分析纯的无水葡萄糖配制成每mL含200、150、100、50、25g的标准葡萄糖溶液，分别吸取1mL不同浓度标准葡萄糖液缓慢滴入预先有8mL蒽酮试剂的量瓶中，边滴边摇匀，并与蒸馏水做对照，然后在沸水浴上准确地加热3min，加热后取出立即用冷水冲冷，呈色液用721型小型分光光度计，在620nm波长处比色，记录平均吸光度E，绘制出按微克葡萄糖计算的吸光度标准曲线。取干燥的25mL容量瓶3只，分别准确加入8mL蒽酮试剂，在吸取1mL料液逐滴加入其中两个容量瓶，第三个只滴加1mL蒸馏水做对照，摇匀后，置于沸水浴中准确煮沸3min后，立即用冷水冲冷，测定液用721型分光光度计在620nm处比色。记下平均吸光度E值，查标准曲线得含葡萄糖A（g/mL），(2) 酸碱滴定法测定猕猴桃提取液中总酸的含量准确量取猕猴桃提取液于锥形瓶中，加2滴酚酞指示剂，用0.1mol/L的NaOH标准溶液滴定至溶液由无色变为微红色，30s内不褪色即为终点，记录消耗NaOH的体积。根据NaOH标准溶液的浓度和滴定时消耗的体积，即可计算出猕猴桃提取液中总酸的含量（mol/L）。2.3.5 干燥工艺参数的确定(1)真空旋转浓缩干燥 通过正交实验的优化参数提取，提取液取分别500mL在50、45、40下真空浓缩干燥，观察干燥效果。(2)真空冷冻干燥 通过正交实验的优化参数提取，提取液取1000mL浓缩到一定的浓度，再冷冻干燥24h，观察干燥效果。(3)喷雾干燥通过正交实验的优化参数提取，提取液通过添加不同比例的助干剂-环状糊精和麦芽糊精，在不同喷雾条件下喷雾干燥，观察干燥效果。2.3.6 感官评价实验不同的干燥产物进行感官评价，主要对干燥产物的气味（具有猕猴桃果香味的浓郁程度）、色泽（浅黄绿色为优）和水溶性（在水中溶解度良好）这三个指标进行考察。2.3.7 HPLC法测定猕猴桃中维生素C的含量24（1）流动相、标样和样品溶液的配制称取1.000g的草酸溶于2000mL纯水中，摇匀，用0.45m微孔滤膜真空抽滤，超声脱气，待用。将甲醇与含0.05%草酸的纯水按不同体积比分别混合，超声脱气，待用。 称取维生素C标准品，用0.01%的磷酸溶液溶解，配制成浓度为0.10mg/mL的维生素C标准溶液，用0.45m微孔滤膜真空抽滤，超声脱气，待用。称取一定量猕猴桃榨汁，再将榨后的渣和汁分离开来，然后滤液高速离心，取清液，用0.1%的磷酸溶液溶解，再用纯水稀释定容至500mL，摇匀，用0.45m微孔滤膜真空抽滤，超声脱气，待用。（2）测定方法以甲醇：纯水=1:9为流动相，流动相的流速为1.2mL/min，紫外检测波长为254nm，测定温度在25为测定条件。维生素C标准溶液的进样量分别5mL、10mL、15mL、20mL、25mL，绘制标准曲线。3 结果与分析3.1 提汁工艺单因素实验分析3.1.1 果胶酶用量对提取率的影响不同果胶酶用量对提取效果的影响结果见图1，从图1可见随着加酶量的逐渐增大，对猕猴桃汁的提取率有提高的趋势，但是当加酶量到0.0015%时，猕猴桃的提取率不再提高，此时，果胶酶对猕猴桃出汁率的作用达到饱和，故由加酶量的单因素实验初步确定的最佳加酶量为0.0015%。图1 不同加酶量对提取率的影响Fig 1 The effect of different amount of enzyme on the extraction rate3.1.2 料液比对提取率的影响不同料液比对提取效果的影响结果见图2，由图2可以看出，随着料液比的逐渐增大，对猕猴桃汁的提取率有提高的趋势，但是加大料液比，不利于后期的猕猴桃干燥，此时，应该兼顾提取率和干燥的效率问题，当料液比从1:2.5加到1:3.0时，阿贝值的提高速度渐缓，故由料液比的单因素实验初步确定的最佳料液比为1:2.5。图2 不同料液比对提取率的影响Fig 2 The effect of different ratio of solution to material on the extraction rate3.1.3 提取温度对提取率的影响不同料液比对提取效果的影响结果见图3，由图3可以看出，随着提取温度的逐渐增大，对猕猴桃汁的提取率有越高的趋势，但是当提取温度达到45时，猕猴桃的提取率不再提高，甚至在超过50有递减的趋势，可能是温度太高影响了酶的活性，故由提取温度的单因素实验初步确定的最佳提取温度为45。图3 不同提取温度对提取率的影响Fig 3 The effect of different extraction temperature on the extraction rate3.1.4 提取时间对提取率的影响 不同料液比对提取效果的影响结果见图4,由图4可以看出，随着提取时间的逐渐延长，对猕猴桃汁的提取率有越高的趋势，但是当提取时间达到120min时，猕猴桃的提取率不再提高，甚至在超过150min时有递减的趋势，故由提取时间的单因素实验初步确定的最佳提取时间为120min。图4 不同提取时间对提取率的影响Fig 4 The effect of different extraction time on the extraction rate3.2 正交实验优化提取条件的分析表2 正交实验结果Table 1 The result of orthogonal design序号(A)加酶量/%(B)料液比(C)提取时间/min(D)提取温度/阿贝值10.0011：2.090408.020.00151：2.5150408.530.0021：3.0120409.340.0011：2.5120457.850.00151：3.090459.060.0021：2.0150457.270.0011：3.0150509.480.00151：2.0120508.090.0021：2.590508.5均值18.6008.4007.7338.500均值28.0008.5008.2678.367均值38.6338.3339.2338.367极差0.6330.1671.5000.133从表2的正交试验结果的极差分析可以看出，影响猕猴桃中水溶性物质浸出的影响因素大小为：提取时间加酶量料液比提取温度。从正交试验结果的均值分析可以看出，猕猴桃中水溶性物质的最佳提取工艺条件为：A3B2C3D1，即加酶量0.002%，料液比1：2.5，提取时间150 min，提取温度40。3.3 提取液理化指标的测定与分析3.3.1 蒽酮比色法测定猕猴桃提取液中总水溶性碳水化合物的含量表2 葡萄糖含量与吸光度的关系Table 2 The relationship between glucose content and adsorption浓度（g/mL）吸光度250.070500.1541000.3261500.4912000.671图5 葡萄糖含量-吸光度标准曲线Fig 5 Standard curve of glucose content-adsorption实验测得猕猴桃提取液的碳水化合物的吸光度为0.539，代入标准曲线，得到猕猴桃提取液的碳水化合物的含量为153.5g/mL。3.3.2 酸碱滴定法测定猕猴桃提取液中总酸的含量实验提取猕猴桃提取液350mL,取其中的50mL，消耗了0.1mol/L的NaOH的体积为20.5mL，故猕猴桃提取液中总酸量为：0.041mol/L。3.4 不同干燥方法的干燥效果比较3.4.1 真空旋转浓缩干燥真空旋转浓缩干燥后得到粘稠状的浅黄绿色的物质，该物质具有浓郁的糖类香气，猕猴桃的清新气味微弱甚至散失，水溶性较好。但是得不到猕猴桃果粉。3.4.2 真空冷冻干燥真空冷冻干燥后得到的物质为黄绿色的粘稠状物质，该物质具有淡淡的糖类香气和猕猴桃的清新气味，水溶性较好。但是得不到猕猴桃果粉。3.4.3 喷雾干燥助干剂：麦芽糊精与-环状糊精4:1混合表3 喷雾干燥塔条件Table 3 The conditions of spray drying tower进口温度()出口温度()Aspiration(%)Pump(%)19085875表4 不同助干剂用量对喷雾干燥的影响Table 4 The effect of different amount of help dry dosage on spray drying序号助干剂用量（%）干燥效果10无法喷雾干燥25喷雾不干，严重黏壁310喷雾不干，严重黏壁415喷雾不干，严重黏壁520浓度太大，堵塞喷雾干燥塔 通过三种不同干燥方式的效果可以看出，三种干燥方式后的最终产物均为粘稠状的产品，很难常规干燥制粉，而且猕猴桃的香气和色泽均受到不同程度的影响。因此，要进一步干燥成粉，尽可能保持猕猴桃的香气和色泽，还需在某些方面进一步优化，探讨方法。3.5 猕猴桃中维生素C含量HPLC法的测定与分析表5 维生素C的进样量与峰面积的关系Table 5 The relationship between Vitamin C injection volume and peak area维生素C进样量（mg）峰面积0.56802541.015707791.526142592.034977472.54556625图6 维生素C进样量-峰面积标准曲线图Fig 6 Standard curve of Vitamin C injection volume-peak area图7 猕猴桃原料维生素C的含量峰面积Fig 7 Peak area of content of vitamin C of kiwi fruit raw material 实验用50g猕猴桃压榨出20mL的果汁，取1mL的果汁稀释至25mL，根据2.3.7的方法取 20mL微孔滤液，测得峰面积为56117，通过计算得出猕猴桃原料中维生素C的含量为0.0940mg/g。图8 猕猴桃提取液维生素C含量峰面积Fig 8 Peak area of content of vitamin C of kiwi fruit extraction 根据正交实验， 600g猕猴桃的提取液为2040mL，根据2.3.7的方法取 20mL微孔滤液，测得峰面积为211510，通过计算得出猕猴桃提取液中维生素C的含量为0.0452mg/g。4 总结综合整个实验结果可知，猕猴桃中含有丰富的水溶性成分，通过测定提取液的阿贝值，可以得出相应的水溶性固形物的含量。试验结果表明，影响猕猴桃中水溶性物质浸出的影响因素大小为：提取时间加酶量料液比提取温度。猕猴桃中水溶性物质的最佳提取工艺条件为：加酶量0.002%，料液比1：2.5，提取时间150min，提取温度40。通过真空旋转浓缩干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥三种不同干燥方式的干燥效果可以看出，猕猴桃提取液的干燥后成黏稠物质，很难干燥成粉，这由于猕猴桃中含有大量的糖类物质，致使猕猴桃提取液黏度过大，对干燥产生极大的影响，故猕猴桃水溶性提取物不适于干燥成猕猴桃果粉。但是多糖类物质包含糊精、淀粉、纤维素及一般意义上的多糖及其衍生物的喷雾干燥比较容易，用常规的食品（或药品）类物料的干燥方法即可进行，而单糖及有粘性的低分子糖则比较难喷雾干燥，必须采用一些特殊手段。从这点可以看出猕猴桃中单糖及有粘性的低分子糖含量较多，因此，要使猕猴桃水提液干燥成粉，可以试着采用一些方法去改性低分子糖，例如采用化学法让小分子糖与金属阳离子结合，形成金属阳离子与糖的络合物，使之在喷雾干燥后的产品具有抗吸湿性和流动性；也可以采用物理法使低分子糖的晶形在一定条件下，经过温度、压力等条件变化而发生变化。参考文献：1 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志M.北京：科学出版社，l984：2612632 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