CN105918741B - 一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法 - Google Patents

一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法。本发明通过萃取、浓缩、浸提、混合的工艺制得黑米复合保健饮料，然后在黑米复合保健饮料中添加酸味剂至pH值为2～5、添加甜味剂、并于4～40℃下贮藏，从而有效确保了黑米复合保健饮料中花色苷的结构稳定性，进而显著提高了黑米复合保健饮料的稳定性。

Description

一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法
技术领域
本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法。
背景技术
黑米是由禾本科植物稻经长期培育形成的一类特色品种，粒型有籼、粳两种，粒质分糯性和非糯性两类。黑米外表墨黑，营养丰富，具有“黑珍珠”和“世界米中之王”的称号。黑米食用价值高，除煮粥外，还可以制作各种营养食品和酿酒。
黑米所含锰、锌、铜等无机盐大都比大米高1到3倍，更含有大米所缺乏的vitaminC、chlorophyll、胡萝卜素及强心甙等特殊成分。用黑米熬制的米粥清香油亮，软糯适口，营养丰富，具有很好的滋补作用，因此经常被称为“补血米”、“长寿米”等。除此之外，黑米的外皮含有花色苷，花色苷类物质除了赋予植物丰富的色彩外，还具有抗氧化、抗炎、降血脂以及抑制肿瘤生成等生理功能，同时花色苷也是一种较为安全的天然色素。另外花色苷还具有养肝明目的作用,对预防近视和视力的维护具有积极良好的作用。
黑米富含花色苷，而且产量多，价格便宜，一年四季都可以买到，但目前尚未见以清肝明目为主要功效的黑米花色苷饮料。这款饮料除了加入花色苷，更添加了决明子和菊花浸提液，决明子、菊花具有清肝明目的功效，属药食同源植物，可与黑米花色苷相得益彰。黑米花色苷主要成分是矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷，其性质很不稳定。黑米花色苷饮料在储藏时会受到光、温度、糖类、pH、添加剂的外界因素的影响，花色苷含量会发生变化。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，旨在解决现有黑米复合保健饮料在储藏时会受到光、温度、糖类、pH、添加剂的外界因素的影响，性质很不稳定的问题。
本发明的技术方案如下：
一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，包括步骤：
(1)、萃取：将体积比为1:1的柠檬酸与乙醇、质量浓度为0.05g/mL的黑米加入至烧杯中，然后将烧杯放进60～80℃的水浴锅中水浴1.5～2.5h后萃取花色苷，得到花色苷萃取液；
(2)、浓缩：将花色苷萃取液进行过滤，将过滤后得到的花色苷过滤液放进80～100℃水浴锅中进行水浴浓缩2.5～3.5h，得到花色苷浓缩液；
(3)、浸提：将决明子和菊花按质量比1:2的比例进行混合，然后加入温度为80～120℃的水浸提20～40min后进行过滤，得到决明子菊花浸提液；
(4)、混合：将花色苷浓缩液和决明子菊花浸提液按1:50～70混合，然后将混合后溶液装罐、脱气、灭菌，得到黑米复合保健饮料；
(5)、最后，在黑米复合保健饮料中添加酸味剂至pH值为2～5、添加甜味剂、并于4～40℃下贮藏，以确保黑米复合保健饮料的稳定性。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，所述步骤(1)之前包括：对黑米进行筛选，选取颗粒完整、颜色正常的黑米；对决明子进行炒制并搅碎处理，对菊花进行干燥并搅碎处理。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，所述步骤(1)中，所述柠檬酸为质量浓度0.07％柠檬酸，所述乙醇为体积分数50％乙醇。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，所述步骤(4)中，采用水浴加热脱气法对混合后溶液进行脱气。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，在温度为110～130℃，时间为1～2min的条件下，对脱气后溶液进行高压灭菌。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，所述步骤(5)中，所述酸味剂为柠檬酸或苹果酸。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，所述步骤(5)中，所述甜味剂为蔗糖。
所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其中，所述步骤(5)中，在黑米复合保健饮料中添加柠檬酸至pH值为5、添加蔗糖作为甜味剂、并于4℃下贮藏。
有益效果：本发明通过在黑米复合保健饮料中添加酸味剂调节pH值至2～5，添加甜味剂、并于4～40℃下贮藏，从而使得黑米复合保健饮料中的花色苷更加稳定，显著提高黑米复合保健饮料的稳定性。
附图说明
图1为抗坏血酸、柠檬酸和苹果酸对黑米复合保健饮料吸光值的影响关系示意图。
图2为pH值对黑米复合保健饮料吸光值的影响关系示意图。
图3为温度对黑米复合保健饮料吸光值的影响关系示意图。
图4为光照黑米复合保健饮料吸光值的影响关系示意图。
具体实施方式
本发明提供一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其包括步骤：
(1)、萃取：将体积比为1:1的柠檬酸与乙醇、质量浓度为0.05g/mL的黑米加入至烧杯中，然后将烧杯放进60～80℃的水浴锅中水浴1.5～2.5h后萃取花色苷，得到花色苷萃取液；
所述步骤(1)中，所述柠檬酸为质量浓度0.07％柠檬酸，所述乙醇为体积分数50％乙醇。
(2)、浓缩：将花色苷萃取液进行过滤，将过滤后得到的花色苷过滤液放进80～100℃水浴锅中进行水浴浓缩2.5～3.5h，得到花色苷浓缩液；
(3)、浸提：将决明子和菊花按质量比1:2的比例进行混合，然后加入温度为80～120℃的水浸提20～40min后进行过滤，得到决明子菊花浸提液；
(4)、混合：将花色苷浓缩液和决明子菊花浸提液按1:50～70混合，然后将混合后溶液装罐、脱气、高压灭菌，得到黑米复合保健饮料；
所述步骤(4)中，采用水浴加热脱气法对混合后溶液进行脱气，其中，水浴加热时的温度为80～90℃。然后在温度为110～130℃，时间为1～2min的条件下，对脱气后溶液进行高压灭菌。其中，高压灭菌的压力在0.1Mpa左右。
(5)、最后，在黑米复合保健饮料中添加酸味剂至pH值为2～5、添加甜味剂、并于4～40℃下避光贮藏，以确保黑米复合保健饮料的稳定性。
所述步骤(5)中，所述酸味剂为柠檬酸或苹果酸，所述甜味剂为蔗糖，所述甜味剂在黑米复合保健饮料中的质量占比为4％～10％。
本发明的原材料：黑米、决明子和菊花。本发明所述步骤(1)之前包括：对黑米进行筛选，选取颗粒完整、颜色正常的黑米；对决明子进行炒制并搅碎处理，对菊花进行干燥并搅碎处理。
现有的黑米花色苷饮料中，花色苷具有抗氧化，促进视红素再合成等多种生理活性功能，但由于黑米花色苷自身结构的原因，其稳定性不好，性质很不稳定，在贮存时会受到光、温度、糖类、添加剂等外界因素的影响。因此，本发明对现有的黑米花色苷饮料进行了改进。本发明在制得的黑米复合保健饮料中添加酸味剂，甜味剂，并调制黑米复合保健饮料的pH值为2～5，在4～40℃下避光贮藏，从而大大提高了黑米复合保健饮料的稳定性。
本发明的一种黑米复合保健饮料，其采用如上任一所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法制备而成。在本发明上述方案下，黑米复合保健饮料中的花色苷结构能保持不被破坏，性质较稳定，从而使得黑米复合保健饮料的稳定性得到显著的提高。
本发明的最大改进之处在于：本发明研究了黑米复合保健饮料在酸味剂、光、温度、甜味剂、pH值的影响下，花色苷含量的变化，以解决现有黑米复合保健饮料稳定性较低的问题。下面通过具体实施例分别研究酸味剂、pH值、温度、光、甜味剂对黑米复合保健饮料稳定性的影响。
黑米复合保健饮料的制备
(1)、萃取：将100mL的质量浓度0.07％的柠檬酸与100mL体积分数50％的乙醇、质量为10g的黑米(颗粒完整、颜色正常的黑米)加入至烧杯中，然后将烧杯放进70℃的水浴锅中水浴2h后萃取花色苷，得到花色苷萃取液；
(2)、浓缩：用纱布将花色苷萃取液进行过滤，将过滤后得到的花色苷过滤液放进90℃水浴锅中进行水浴浓缩3h，以蒸发食用酒精和浓缩花色苷溶液，得到花色苷浓缩液体积约为100mL；
(3)、浸提：将2.5g决明子(经炒制并搅碎后的决明子)和5g菊花(经干燥并搅碎后的菊花)进行混合，然后加入温度为100℃的热水浸提30min后进行过滤，得到决明子菊花浸提液；
(4)、混合：将花色苷浓缩液和决明子菊花浸提液按1:59混合，然后将混合后溶液装罐、用水浴加热脱气法对混合后溶液进行脱气、在温度为120℃，时间为1min的条件下，对脱气后溶液进行高压灭菌，得到黑米复合保健饮料。
以下实施例中，黑米复合保健饮料均由上述方法制得。
实施例1、
酸味剂对黑米复合保健饮料贮藏稳定性的影响。
添加酸味剂是当今饮料制作的重要工序之一，因为酸味剂能使饮料产生特定的酸味，改进饮料的风味和促进蔗糖的转化，同时通过刺激产生唾液加强饮料的解渴效果，而且使pH值下降，细菌难以成长，提高饮料的贮藏性。常见饮料酸味剂有抗坏血酸(Vc)，柠檬酸等。为确定哪种酸味剂为最佳，分别取10mL黑米复合保健饮料，在黑米复合保健饮料中分别添加2mL浓度为0.02％、0.04％、0.06％、0.08％、0.10％、0.12％、0.14％、0.18％、0.2％的抗坏血酸、苹果酸、柠檬酸溶液，用蒸馏水定容到25mL；再设一个对照样品(取10mL黑米复合保健饮料)直接用蒸馏水定容至25mL，然后将上述溶液在室温下摇匀，静置2小时，在722可见分光光度计的520nm中测其吸光值变化。
结果如图1所示，抗坏血酸不利于黑米复合保健饮料贮藏的稳定，苹果酸和柠檬酸对黑米复合保健饮料的稳定性影响不大，适量的苹果酸或柠檬酸能降低溶液pH，使黑米复合保健饮料的稳定性略有提高。因为抗坏血酸极易被氧化，被氧化后能产生H2O2，H2O2直接亲核进攻黑米花色苷的C2位，使花色苷开环生成查尔酮，引起花色苷的降解。
因此，本发明选取苹果酸或柠檬酸作为黑米复合保健饮料制作的酸味剂，但两者还是有区别的。优选地，本发明选取柠檬酸作为黑米复合保健饮料制作的酸味剂。这是因为柠檬酸爽快可口，酸味上比苹果酸要温和，苹果酸呈味缓慢，且持久性长，但微有苦涩感。且生产成本相比，苹果酸的价格比柠檬酸要高一些，从企业大量生产的角度看，柠檬酸比苹果酸更占优势。
实施例2
pH值对黑米复合保健饮料贮藏稳定性的影响
于黑米复合保健饮料中添加柠檬酸。先用柠檬酸缓冲液调成pH值分别为2、3、4、5、6、7的缓冲液，分别取1mL黑米复合保健饮料加入1mL的上述不同pH值的缓冲液，室温下摇匀，静置2小时后，在722可见分光光度计的520nm中测其吸光值变化。
结果如图2所示，黑米复合保健饮料在酸性条件下520nm处吸光度增加，但在碱性条件下吸光度降低，证明花色苷在碱性条件下是不稳定的。而且在表1中可以看出，黑米复合保健饮料的颜色处于不同pH中，颜色是变化的，这是由于花色苷会随着pH的变化而发生结构上的变化，这几种结构分别为：离子化醌式碱(溶液呈蓝色)、中性醌式碱(溶液呈紫色或浅紫色)、花色烊阳离子(溶液呈红色)、甲醇假碱(溶液呈无色)及查尔酮(溶液呈无色)，在结构之间它们还存在着一定的平衡。花色苷在较低的pH时(pH＜2)，花色苷主要以红色的花色烊阳离子形式存在，当pH上升为3至6时，花色苷主要以无色的甲醇假碱和查尔酮假碱的形式存在，而在中性环境中花色苷以紫色或浅紫色中性的醌式碱的形式存在，当pH上升到8～10时，主要以蓝色离子化的醌式碱形式存在。
因此，本发明在黑米复合保健饮料中添加柠檬酸等酸味剂，以降低黑米复合保健饮料中的pH值，pH值降低后不但没有降低饮料中花色苷的含量，反而提高了花色苷的贮藏稳定性。日常生活中的大多数食品pH在5.0到6.5，一般没有酸味感觉，如果小于3.0时，则酸味感较强。所以添加酸味剂的量对饮料的口感是十分重要的，在制作饮料中也应该考虑到这个问题。
表1、黑米复合保健饮料处不同pH中颜色
pH值 2 3 4 5 6 7 8 9 10
颜色 红色 淡红 无色 无色 无色 浅紫 浅蓝 浅蓝 蓝色
实施例3
贮藏温度对黑米复合保健饮料贮藏稳定性的影响
黑米复合保健饮料的贮藏温度直接影响到黑米复合保健饮料的质量，温度太高会使黑米复合保健饮料中的营养成分损失。取2mL黑米复合保健饮料置于温度分别为4℃、10℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃的水浴锅中水浴1小时，冷却到室温后在722可见分光光度计的520nm中测其吸光度变化。
结果如图3所示，黑米复合保健饮料在低温中贮藏，吸光度比较稳定，说明黑米复合保健饮料较稳定，当贮藏温度高于40℃时，吸光度开始急促下降，黑米复合保健饮料变得不稳定。这是因为黑米复合保健饮料中的花色苷的二苯基苯并吡喃阳离子AH+的失电子过程(AH+→A)，它是一个放热反应，而水解反应(AH+→B)和开环反应(B→C)都是吸热反应，并且在反应期间伴随熵的增大，因此当温度升高时，平衡向无色的查尔酮和甲醇假碱形式转化，但当溶液冷却和酸化时，醌式碱和甲醇假碱还有可能转变成红色的花色烊阳离子形式，而查尔酮则很难再转化为花色烊阳离子形式。
实施例4
甜味剂对黑米复合保健饮料贮藏稳定性的影响
甜味剂是饮料生产中最常见的食品添加剂，顾名思义，在饮料中添加甜味剂就是让饮料有甜味，口感好，非常受消费者的欢迎。现有常见的甜味剂有蔗糖、葡萄糖、淀粉溶液等。为了确定这三种甜味剂是否对黑米复合保健饮料贮藏稳定性有影响，本发明设置以下实验。利用葡萄糖，蔗糖和小麦淀粉分别配成质量浓度为1％的溶液，取5mL黑米复合保健饮料，分别加入2mL的5％的蒸馏水、质量浓度为1％的葡萄糖溶液、质量浓度为1％的蔗糖溶液和质量浓度为1％的小麦淀粉溶液，室温下摇匀，2分钟后在722可见分光光度计的520nm中测其吸光值变化。
结果见下表2可知，糖类对黑米复合保健饮料中色素没有不良影响，色素可以与各种糖类配伍，以增强营养性。从企业的节省成本上来看，蔗糖的具有优势，而且甜味剂不宜添加的太多，因为这样不但增加黑米复合保健饮料的制作的成本，太甜口感也不好，更重要的是不利于消费者的健康。
表2、甜味剂对黑米花色苷贮藏稳定性的影响结果
实施例5
光照对黑米复合保健饮料贮藏稳定性的影响
黑米复合保健饮料从制作到包装，然后到运输，最后到市场上销售难免会受到光照。为了确定光照对黑米复合保健饮料中花色苷贮藏稳定性是否有影响，本发明设置此实验。取4mL的黑米复合保健饮料分别处于避光、灯光、日光照射中，分别在1天、3天、5天后在722可见分光光度计的520nm中测其吸光值变化。
结果如图4所示，黑米复合保健饮料在避光条件下经过5天吸光度基本上保持不变；但在灯光照射下变化较大,吸光度大幅度下降；而在日光照射下5天后吸光度为0.01,说明黑米复合保健饮料中花色苷大部分被破坏。这是因为，光照对黑米复合保健饮料中花色苷的影响是两方面的，首先光是花色苷生物合成的重要因子，但同时光又会加速花色苷的降解。光引起花色苷降解可能的途径为：花色苷首先降解生成C4羟基的中间产物，该中间产物在C2位上水解开环，最后生成查尔酮，查尔酮快速降解成苯甲酸及2,4,6-三羟基苯甲醛等产物。
因此，光会引起花色苷降解，选择适合的饮料包装瓶尤为重要。本发明选择能够遮光避光的黑米复合保健饮料包装瓶，例如深色的塑料瓶或玻璃瓶，降低光的透射率，减少黑米复合保健饮料受到光的照射，从而提高黑米复合保健饮料的贮藏稳定性。
进一步地，本发明还对黑米复合保健饮料的贮藏稳定性工艺参数进行优化
通过上述试验，基本可以确定影响黑米复合保健饮料贮藏稳定性的各因素水平，为进一步优化黑米复合保健饮料的工艺，选用正交表L934进行4因素3水平正交试验，正交试验因素和水平设计见表4。
表3、黑米花色苷饮料贮藏稳定性优化试验(L93)4因素水平表
按极差大小，上述pH值、贮藏温度、甜味剂类别、光照四种因素中对黑米复合保健饮料的吸光度影响大小顺序是：光照>贮藏温度>pH值>甜味剂类别，最优组合为：调和饮料的pH值为5，添加蔗糖，于4℃下避光贮藏可最大化提高黑米复合保健饮料的贮藏稳定性，即A2B1C1D2，详细见下表4所示。
表4、黑米复合保健饮料工艺正交试验结果及分析
调节上述制得的黑米复合保健饮料的pH值为5，添加蔗糖，然后于4℃下避光贮藏。然后对该条件下的黑米复合保健饮料的理化指标进行检测。
(1)、感官指标
(1)色泽:：呈紫红色。
(2)滋味：有浓浓的菊花香，略有一点酸苦味。
(3)组织形态:：组织颜色均匀,流动性好,无杂质,稳定,久置无分层，有少许沉淀现象，均属于正常现象。
(2)、卫生指标
细菌总数≤1cfu/mL；
大肠杆菌≤10个/100mL；
酵母菌≤1cfu/mL
致病菌不得检出；
铅≤0.1mg/L；
砷≤0.1mg/L；
汞≤0.01mg/L；
产品未添加人工色素、食用香精及人工合成甜味剂。
综上所述，本发明提供的一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，本发明通过将制得的黑米复合保健饮料的pH值至5，并在黑米复合保健饮料中添加蔗糖，然后于4℃下避光贮藏，从而大大提高了黑米复合保健饮料的稳定性，延长了黑米复合保健饮料的稳定期。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，包括步骤：
（1）、萃取：将体积比为1:1的柠檬酸与乙醇、质量浓度为0.05g/mL的黑米加入至烧杯中，然后将烧杯放进60~80℃的水浴锅中水浴1.5~2.5h后萃取花色苷，得到花色苷萃取液；
（2）、浓缩：将花色苷萃取液进行过滤，将过滤后得到的花色苷过滤液放进80~100℃水浴锅中进行水浴浓缩2.5~3.5h，得到花色苷浓缩液；
（3）、浸提：将决明子和菊花按质量比1:2的比例进行混合，然后加入温度为80~120℃的水浸提20~40min后进行过滤，得到决明子菊花浸提液；
（4）、混合：将花色苷浓缩液和决明子菊花浸提液按1:50~70混合，然后将混合后溶液装罐、脱气、灭菌，得到黑米复合保健饮料；
（5）、最后，在黑米复合保健饮料中添加酸味剂至pH值为2~5、添加甜味剂、并于4~40℃下贮藏，以确保黑米复合保健饮料的稳定性；
所述步骤（5）中，所述酸味剂为柠檬酸或苹果酸；
所述甜味剂在黑米复合保健饮料中的质量占比为4%~10%。
2.根据权利要求1所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（1）之前包括：对黑米进行筛选，选取颗粒完整、颜色正常的黑米；对决明子进行炒制并搅碎处理，对菊花进行干燥并搅碎处理。
3.根据权利要求1所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述柠檬酸为质量浓度0.07%柠檬酸，所述乙醇为体积分数50%乙醇。
4.根据权利要求1所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，采用水浴加热脱气法对混合后溶液进行脱气。
5.根据权利要求1或4所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，在温度为110~130℃，时间为1~2min的条件下，对脱气后溶液进行灭菌。
6.根据权利要求1所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述甜味剂为蔗糖。
7.根据权利要求1所述的提高黑米复合保健饮料稳定性的方法，其特征在于，所述步骤（5）中，在黑米复合保健饮料中添加柠檬酸至pH值为5、添加蔗糖作为甜味剂、并于4℃下贮藏。
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