CN101558902B

CN101558902B - 玉米饮料稳定剂以及用该稳定剂制成的角质玉米饮料

Info

Publication number: CN101558902B
Application number: CN2009100720139A
Authority: CN
Inventors: 郭成宇
Original assignee: Qiqihar University
Current assignee: Qiqihar University
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2029-05-04
Also published as: CN101558902A

Abstract

本发明公开了一种玉米饮料稳定剂以及利用该稳定剂制备的角质玉米饮料，其中的稳定剂由海藻酸钠、卡拉胶、柠檬酸钠、蔗糖酯组成；角质玉米饮料是以玉米、混合酶、包埋剂、蔗糖、稳定剂和水为原料；经磨浆、糊化、酶解、包埋、分子破壁、高速剪切、灌装、杀菌工序制备而成；本发明的优点利用该玉米饮料稳定剂具有优良的稳定性能，用其制备的玉米饮料具有极好的稳定性，大量实验证实采用这种海藻酸钠、卡拉胶和蔗糖酯的复配效果是最好的；加入乳化剂后产品体系变得更为均一，放置90天未发生明显感官变化，且黏度η＝13.8mpa·s。

Description

玉米饮料稳定剂以及用该稳定剂制成的角质玉米饮料

技术领域

本发明涉及一种玉米饮料稳定剂，本发明还涉及一种利用该稳定剂制备的角质玉米饮料。

背景技术

在传统的谷物食品原料中，玉米不仅营养丰富，而且其风味和适口性也都特别好，因此用其加工出来的食品清香浓郁，深受人们的喜爱。近年来有很多人都在尝试以玉米为原料制作谷物饮料，从现已公开的专利文献来，看相关的报导也有一些，但是由于这些设计的方案都比较简单，所采取的工艺也很通俗，据此要想达到较高的食用品质和商业价值难度还是很大的。虽然消费者的期待和生产者的热情都很高涨，但是这中间有许多技术难题确实还是需要很好地加以解决的。首先，这种玉米饮料产品通常都是一种淀粉和蛋白质含量都很高的微悬浮颗粒型饮料，其中的淀粉和蛋白质都是大分子物质，其分散在水介质中制得的饮料属悬浮液水溶胶，是一种典型的热力学不稳定体系。产品在生产过程中和货架存放期内极易发生胶凝结块和沉淀分层现象，这就严重地制约了该类产品的开发和推广应用。第二，玉米饮料虽然具有独特的香气，但是这些香气成分特别容易陈化，因此在加工中要想很好地保留这些特征风味成分显然公具有很大的难度。第三，玉米原料中可溶性成分不多，将其直接用于加工要想达到很好的形态和外观是无法实现的。在上述三个问题中，最为突出的当属产品形态稳定性的保持，即避免产品在贮存中出现沉淀现象。而从胶体动力学、胶体电性质及胶体溶剂化等方面进行研究，设计一种理想的稳定剂以解决影响玉米饮料稳定性问题应该是一种很有效的方法。有关这一问题的解决方案在目前国内的相关研究报导中还未曾发现。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种玉米饮料稳定剂，将该稳定剂用于加工玉米饮料可以很好地保证玉米饮料的稳定性。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种利用该稳定剂制备的角质玉米饮料。本发明要解决的第三个技术问题是提供一种该角质玉米饮料的制备方法。

本发明所设计的玉米饮料稳定剂的原料和重量百分比如下：

海藻酸钠50～70％卡拉胶4～10％

柠檬酸钠10～25％蔗糖酯8～15％

上述原料中的海藻酸钠是一种多功能稳定剂，在本设计中主要是起增稠剂的作用。此外，该原料还兼备乳化剂、分散剂等多重功能。首先，这种稳定剂可以分散玉米饮料中的淀粉和蛋白质等大分子物质，使大分子也能稳定地悬浮在饮料中，使产品在生产过程中和货贺存放期内不会发生胶凝结块和沉淀分层现象，从而解决了玉米饮料稳定性问题。另外，海藻酸钠还具有一个很突出的特点就是能够形成纤维和薄膜，而这种薄膜能使水汽透过而不渗透植物油、脂肪和多种有机溶剂，容易与蛋白质、淀粉、蔗糖共溶，将其用于玉米饮料中对于保持饮料中玉米特有的风味及营养成分十分有利，因而特别适合于在玉米饮料中使用。

卡拉胶是一种线性多糖化合物，由于残基上有半硫酸盐基，因此卡拉胶成为一种离子型分子电解质，也具有增稠和乳化双重功能，特点是胶性特别稳定，通常人们喜欢将其与CMC组合使用，但是这种组合在饮料稳定体系、饮料黏润、口感、稳定性等方面明显不如本发明的海藻酸钠组合，通过对卡拉胶与海藻酸钠协同作用的性质和机理的大量研究发现，卡拉胶与海藻酸钠配合使用最突出的特点是能够产生相互增效的协同效应。混合溶液经过一定时间后，体系的黏度大于体系中各组分黏度的总和，很好地改善和控制了饮料的结构和质构，为饮料加工提供了便利条件。另外，该组合还有助于增强饮料的流变学性质，可以改善饮料质量，并可降低生产成本。

在食品乳化剂中蔗糖脂肪酸酯亲水性是最大的。蔗糖脂肪酸酯具有表面活性，溶于水则可提高黏度，有湿润性，对油的乳化作用良好，具有稳定乳脂肪和防止乳蛋白的凝聚沉降等作用，从而使饮料不致发生分层。在本发明中其除了显现出稳定的乳化作用外，还考虑到了其对淀粉还具有特殊的防老化作用，这一点对于原料中固有香气的持久保存是十分重要的。

玉米原料中的许多成分在光、氧及一些金属离子的作用下很容易发生氧化，对产品的外观和风味产生影响。在本发明的稳定剂中，柠檬酸钠主要是起到螯合剂作用，其可以与金属离子螯合，起到抗氧化增效剂和护色剂的作用。此外其还有一定的调味和抑菌作用。

上述玉米饮料稳定剂的制备方法是将上述组分按所述的比例混合均匀即可。该稳定剂在饮料中的添加量是：在中性玉米饮料中为0.15～0.35％，在酸性玉米饮料中为0.35～0.55％。

本发明利用上述稳定剂制备的角质玉米饮料是使用下列组分及其重量配比的原料：

玉米3～5％混合酶1.5～2.5％包埋剂0.015～0.025％

蔗糖5～8％稳定剂0.15～0.35％余量的水；

经磨浆、糊化、酶解、包埋、分子破壁、高速剪切、灌装、杀菌工序制备而成。上述原料中的，蔗糖可以部分或全部由等甜度的其它甜味剂代替。糊精可以用植脂末代替。

上述角质玉米饮料的具体制备方法是：

(1)将角质玉米进行预处理，包括脱皮、除芽，然后将玉米与水放入胶体磨进行磨浆。

(2)将以上所得的玉米浆液在90～95℃糊化30min，糊化后将料液降温至65～70℃。

(3)酶解处理，酶品种为混合酶，其中蛋白酶与纤维素酶比例为1∶1。取上述糊化后的玉米浆液酶解，加酶量1.8％，酶解时间4.0h，酶解温度68～70℃，pH值6.0。

(4)采用包埋剂对玉米饮料香味物质进行微胶囊化，工艺条件是：温度为68～70℃，搅拌速度1200～1500r/min，包埋剂糊精用量为0.015～0.025％，微胶囊粒径小于1μm。

(5)将蔗糖与稳定剂按上述配比称好干拌混匀，用80～85℃净化水溶解，加水量占饮料30～50％，1200～1500r/min高速剪切15～20min使其充分溶解，泵入调配罐中，待配。

(6)将上述的稳定剂糖液和微胶囊化后的玉米料液混合定容到100％，搅拌均匀，调香。

(7)分子破壁工艺参数为温度75～85℃，压力分二次进行，第一次为25MPa，第二次为40MPa。

(8)灌装、杀菌、贴标、装箱、入库。

饮料调配系统、UHT杀菌及PET热灌装系统、水处理系统、CIP清洗系统等部分组成一个加工系统。该生产线充分考虑和计算了整条生产线和各分系统的物料平衡关系，并考虑和计算了各分系统部分的正常运转、进出料输送、故障排除所需要的时间和各工序间的合理缓冲系数。所以该生产线投入生产后，能够连续、稳定地生产出质量稳定的玉米饮料。

本发明的优点利用该玉米饮料稳定剂具有优良的稳定性能，用其制备的玉米饮料具有极好的稳定性，大量实验证实采用这种海藻酸钠、卡拉胶和蔗糖酯的复配效果是最好的。加入乳化剂后产品体系变得更为均一，放置90天未发生明显感官变化，且黏度η＝13.8mpa·s。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明加以详细说明

图1是本发明玉米角质饮料的工艺流程图

具体实施例

例1

本发明所设计的玉米饮料稳定剂的主要原料和重量百分比如下：

海藻酸钠66％卡拉胶6.6％

柠檬酸钠16.4％蔗糖酯11％

例2

海藻酸钠60％卡拉胶10％

柠檬酸钠20％蔗糖酯10％

例3

海藻酸钠50％卡拉胶10％

柠檬酸钠25％蔗糖酯15％

例4

玉米5％混合酶2.5％包埋剂糊精0.025％

蔗糖6％稳定剂0.30％余量的水；

经磨浆、糊化、酶解、包埋、分子破壁、高速剪切、灌装、杀菌工序制备而成。

例5

玉米4％混合酶3％包埋剂植脂末0.02％

蔗糖5～8％稳定剂0.15～0.35％余量的水；

例6

本发明中利用上述稳定剂制备角质玉米饮料的具体生产工艺过程如下：

该工艺包括磨浆、糊化、酶解、包埋、分子破壁、高速剪切、灌装、杀菌等工序。

(1)将角质玉米进行预处理，包括脱皮、除芽，然后将占饮料的5％的玉米与占饮料30％的水进入胶体磨进行磨浆。

(3)酶解处理，酶品种为混合酶，其中蛋白酶与纤维素酶比例为1∶1，将上述糊化后的玉米浆液酶解，加酶量1.8％，酶解时间4.0h，酶解温度68～70℃，pH值6.0。

(4)采用包埋剂对玉米饮料香味物质进行微胶囊化，工艺条件是：温度为68～70℃，搅拌速度1500r/min，包埋剂糊精用量为0.15～0.25‰，微胶囊粒径小于1μm。

(5)将占饮料8％的蔗糖与占饮料0.35％的稳定剂称好干拌混匀，用80～85℃处理水溶解，加水量占饮料50％，1200～1500r/min高速剪切15～20min使其充分溶解，泵入调配罐中，待配。

(8)灌装、杀菌、贴标、装箱、入库。

1、以上生产工艺技术指标的确定依据

(1)角质玉米用量的确定

以下表1是角质玉米和蔗糖不同配比时的口感比较

表1

根据产品的甜度和口感测试确定玉米饮料中玉米和砂糖的添加量比例为角质玉米∶砂糖＝3∶3～5。

(2)复合稳定剂的确定

由于单一的稳定剂不能起到很好的效果，采用复合稳定剂效果较好，但是稳定剂用量过大，使产品流动性下降，有糊口的不良感觉，稳定剂用量过小，达不到效果。因此对单因素实验中效果比较好的稳定剂减量进行复配实验，卡拉胶和海藻酸钠不同比例复配效果比较如下：

表2

由表2可以看出海藻酸钠和卡拉胶复配的结果都比较好，其中海藻酸钠40～70％、卡拉胶4～8％配比流动性和口感最好。

经过大量的实验海藻酸钠、卡拉胶和蔗糖酯的复配效果是最好的，加入乳化剂后体系变得更加均一，放置90天未发生感官变化，且黏度η＝13.8mpa·s。

(3)糊化温度和时间的确定

玉米中淀粉含量72.2％，其中约27％是直链淀粉，73％是支链淀粉，淀粉不溶于冷水，若不经糊化，就容易产生沉淀。实验证明糊化后的玉米浆色浅黄，黏度上升，风味良好，从而达到增稠，防止沉淀的目的，以下是不同糊化温度对产品稳定性的影响。

表3

由表3可以看出，玉米饮料的糊化温度条件在90±5℃，其沉淀量最少，且糊化液的稳定性也最好。

(4)酶解工艺的确定

通过单因素和正交实验得到了最佳工艺条件，即酶品种为混合酶(蛋白酶加纤维素酶比例为1∶1)，玉米粒度100目，占饮料的3％的玉米与占饮料的20％的水磨浆，所得的玉米浆液加酶酶解，加酶量1.8％，酶解时间4.0h，酶解温度68～70℃，pH值6.0，玉米膳食纤维得率为86.7％。在此条件下得到的玉米膳食纤维，无特殊气味，是理想的膳食纤维。

(5)包埋工艺的确定

环糊精由七个吡喃葡萄糖单位通过α-1，4糖苷键连接所构成的环状分子，其可分为α-环糊精，γ-环糊精和β-环糊精。环糊精的分子构型较为特殊，其内腔疏水，而外腔亲水，具有“内疏水，外亲水”的特殊分子结构，根据空腔大小，利用疏水作用力、氢键和范德华力等进行分子识别，环糊精能作为“宿主”包络不同“客体”化合物，形成结构特殊的包络物，因此具有较强的吸附能力，是一种性能优良的吸附材料。利用环糊精的特殊结构，将玉米饮料物质的分子包入其特殊的环状结构之中，采用环糊精对玉米饮料香味物质进行微胶囊化，可对玉米饮料起到很好的保护和缓释作用。通过选择合适的分散剂以及温度、均化速度、搅拌速度、溶剂配比等工艺条件，可以得到粒径小于1μm的微胶囊。通过正交实验确定包埋剂用量为0.2‰。

(6)杀菌条件的确定

有资料表明杀菌温度和时间对于玉米饮料有影响，一般杀菌温度在50～130℃之间，实验对于80℃，40min；90℃，30min；121℃，20min三种条件下玉米饮料的稳定性的影响作了如下分析：

表4

由表4可以看出，杀菌温度和时间为90～125℃，20～30min时玉米饮料有较好的稳定性。

(7)高剪切时间和强度的确定

由于饮料含有微小颗粒，为了产品亲和性好，产品口感细腻，不产生沉淀，通过高剪切机产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。高剪切强度对玉米饮料稳定性的影响。

表5

由上述的表4不难发现在一定范围内剪切时间长，体系越稳定，在“13400r/min，20min”条件下效果比其它两种好。以下是高剪切强度对玉米饮料稳定性的影响。

表6

由表6可以看出，并不是剪切强度越大稳定性越好，在转速为13500r/min左右时效果较好。所以高剪切的较好工艺参数为：13400r/min，20min。

2、玉米饮料稳定剂稳定效果的测定

A、稳定系数的测定

根据相关资料，样品在3500r/min离心力下离心15min，取上清液稀释50倍后，用分光光度计在720nm测定离心后吸光度A₁，与离心前的样品吸光度A₂的比值即为稳定系数。

其公式如下：

R = \frac{A_{1}}{A_{2}} \times 100 %

若R＞95％表明产品稳定性良好。

本发明产品稳定系数R＝99％

B、沉淀率的测定

精确称取离心管质量M₂以及经杀菌处理的离心管与样品质量之和为M₁，在3500r/min离心力下离心15min，弃取上清液后称重为M₂。

其公式如下：

沉淀率越低，体系稳定性越好。

若沉淀率＜2％表明产品稳定性良好。

本发明饮料的沉淀率为1％。

C、黏度的测定

用L-90流变仪测量产品黏度，温度要求在25℃左右。其公式为：

剪切应力τ＝0.355N/m²

本发明产品测定黏度为13.8Mpa·s。

D、固形物含量的测定

用阿贝折光仪测量，本发明产品固形物＞6％。

3、玉米汁饮料质量指标

玉米汁饮料尚无国家和行业标准，产品质量标准拟参照国家相关标准制定企业标准执行。主要指标要求如下：

感官指标

项目	指标
		色泽	淡黄色、澄清透明
口感	玉米所固有的新鲜谷物味道和香气，微甜不腻
		组织状态	澄清、透亮
杂质	不允许有肉眼可见外来杂质

理化指标

项目	指标
		可溶性固形物(以20℃折光计)，％≥	6.0
总酸(以柠檬酸计)，g/100ml	0.15～0.35
		铅(以Pb计)，mg/kg≤	0.3
砷(以As计)，mg/kg≤	0.2
		铜(以Cu计)，mg/kg≤	5.0
食品添加剂	符合GB2760规定

卫生指标

项目	指标
		细菌总数，个/ml≤	100
大肠杆菌群，个/100ml≤	3
		致病菌(系指肠道致病菌和致病性球菌)	不得检出

Claims

1.玉米饮料稳定剂，其特征是：该稳定剂的原料和重量百分比如下：

海藻酸钠50～70% 卡拉胶4～10%

柠檬酸钠10～25% 蔗糖酯8～15%。

2.一种由权利要求1所述玉米饮料稳定剂制备的角质玉米饮料，其特征是：

该角质玉米饮料是使用下列组分及其重量配比的原料：

角质玉米 3～5% 混合酶 1.5～2.5％包埋剂0.15～0.25‰

蔗糖5～8% 稳定剂0.15～0.35% 余量的水，经以下工序制备而成；

(1)将角质玉米进行预处理，包括脱皮、除芽，然后将角质玉米和水放入胶体磨进行磨浆；

（2）将以上所得的玉米浆液在90～95℃糊化30min，糊化后将料液降温至65～70℃；

（3）酶解处理，酶品种为混合酶，其中蛋白酶与纤维素酶比例为1:1，将上述糊化后的玉米浆液酶解，加酶量1.8％，酶解时间４.0ｈ，酶解温度68～70℃，pＨ值6.0；

（4）采用包埋剂对角质玉米饮料香味物质进行微胶囊化，工艺条件是：温度为68～70℃，搅拌速度1500r/min，包埋剂糊精用量为0.15～0.25‰，微胶囊粒径小于１μｍ；

（5）将蔗糖与稳定剂按上述比例称好干拌混匀，用80～85℃处理水溶解，加水量占饮料30～50%，1200～1500r/min高速剪切15～20min使其充分溶解，泵入调配罐中，待配；

（6）将上述的稳定剂糖液和微胶囊化后的玉米料液混合定容到100%，搅拌均匀，调香；

（7）分子破壁工艺参数为温度75～85℃，压力分二次进行，第一次为25MPa，第二次为40MPa；

（8）灌装、杀菌、贴标、装箱、入库。

3.根据权利要求2所述的角质玉米饮料，其特征是：所述的蔗糖部分或全部由等甜度量的其它甜味剂代替。

4.根据权利要求2所述的角质玉米饮料，其特征是：所述的糊精用植脂末代替。