CN109105858A - 一种菠萝键合态香味剂提取与香气释放工艺及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种菠萝键合态香味剂提取与香气释放工艺及其应用，提取工艺包括以下步骤：果汁制备→第一次酶解→微波杀菌→冷阱浓缩，得到菠萝键合态香味剂。本发明的提取工艺通过选择合适的酶及水解条件，获取高含量的菠萝键合态香味剂。香气释放工艺通过特定蛋白酶的水解菠萝键合态香味剂，促进风味前体物质的释放，产生浓郁的香气，适宜开发天然来源的菠萝风味增强剂用于特膳食品。

Description

一种菠萝键合态香味剂提取与香气释放工艺及其应用
技术领域
本发明涉及一种香味剂提取与释放技术，尤其涉及一种菠萝键合态香味剂提取与香气释放工艺及其在特膳食品中的应用。
背景技术
菠萝，凤梨科凤梨属凤梨Ananas comosus(Linn.)Merr.果实。其性平，味甘、微酸、微涩，归肾、胃经。含有大量的果糖，葡萄糖，柠檬酸，多种维生素和蛋白酶等物质。具有清暑解渴、消食止泻、补脾胃、固元气、益气血、消食、祛湿、养颜瘦身等功效。
其中菠萝蛋白酶能有效分解食物中的蛋白质，增加肠胃蠕动，帮助消化，溶解阻塞于组织中的纤维蛋白和血凝块，改善局部的血液循环，稀释血脂，消除炎症和水肿，能够促进血循环，预防血管内脂肪沉积。长期食用菠萝皮，心脑血管，糖尿病发病率显著降低，并有一定的抗癌效果。菠萝蛋白酶主要富藏在菠萝皮中。此外，菠萝中所含的糖、酶有一定的利尿作用，对肾炎和高血压者有益，对支气管炎也有辅助疗效。由于纤维素的作用，对便秘治疗也有一定的疗效。菠萝还富含维生素B1，能促进新陈代谢，消除疲劳感。
所谓特膳食品，是特殊膳食用食品(Foods for special dietary uses)的简称，是针对特殊人群的定向性营养食品。国家2005年10月l日正式执行的《预包装特殊膳食用食品标签通则》(国标13432-2004)中定义为：“为满足某些特殊人群的生理需要，或某些疾病患者的营养需要，按特殊配方专门加工的食品”。标准规定，该类食品应在外包装上明确标示其有别于普通食品的特殊适用人群、针对性的特殊配方、特殊的生理和营养成分及明确的含量。特膳食品，专业上称之为特殊适应性食品。
特殊人群饮食调控的科学本质是：控制常规饮食，补充特殊膳食，强化针对营养，减少代谢负担，促进身体健康。其特征：特膳食品是一种智能化的定向性食品，具有“多元、天然、活性、安全、益生、营养”的客观属性。
特膳食品其配方针对、配伍多样、配比定量，能够为特定人群系统定量地提供特殊或针对性的生理物质与营养成份。从而改善营养基础代谢，减少不必要的代谢负担，使人体能够更安全、更确切、更完整地消化、吸收和利用所需生理营养。即在保证高水准和安全的生物利用价值的前提下，获得丰富而具特殊指向性的营养价值和生理功能价值。特膳食品在全球日益受到人们的青睐，被誉为“循证的治疗营养”、“当代科技的食补食疗”。
键合态香气前体物在提升水果及其加工制品的香气品质，在增香保香领域将会显示出巨大的开发价值。由于在加工过程中，容易造成菠萝等水果的风味成分和营养成分大量流失，产品质量下降，因此通过选择合适的酶及水解条件，促进风味前体物质的释放，产生浓郁的香气，并根据水果种类和水解条件的不同，针对不同的产品，开发适宜的天然来源的风味增强剂用于特膳食品。
因此，选择菠萝安全的原料及其生产工艺制备有效、无毒副作用、有助于改善消化及降低血脂的特膳食品具有极大的需求市场。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种菠萝键合态香味剂提取工艺。本发明的提取工艺通过选择合适的酶及水解条件，获取高含量的菠萝键合态香味剂。
本发明的目的之二在于提供一种菠萝键合态香味剂香气释放工艺。香气释放工艺通过特定蛋白酶的水解菠萝键合态香味剂，促进风味前体物质的释放，产生浓郁的香气，适宜开发天然来源的菠萝风味增强剂用于特膳食品。
本发明的目的之三在于提供一种菠萝键合态香味剂在特膳食品中的应用。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：提供一种菠萝键合态香味剂提取工艺，包括以下步骤：
果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入复合酶进行酶解，得到酶解液；
微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；
冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，得到菠萝键合态香味剂。
进一步地，在第一次酶解的步骤中，所述复合酶由质量浓度为0.2～0.8％果胶酶和质量浓度为0.01～0.02％的淀粉酶的复合酶组成。
进一步地，在第一次酶解的步骤中，酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h。
进一步地，在微波杀菌的步骤中，所述微波条件如下：微波功率400-800W，1～3min/L。
进一步地，在冷阱浓缩的步骤中，冷阱浓缩的条件如下：在真空度100兆帕，温度-46℃～-52℃下，冷阱浓缩至65°Brix。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：一种菠萝键合态香味剂香气释放工艺，在如上所述的菠萝键合态香味剂中加入β-D-葡萄糖苷酶进行酶解，使香味完全释放。
进一步地，所述酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h或在常温下酶解48h。
进一步地，所述β-D-葡萄糖苷酶的质量浓度为0.1～0.3％。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：一种菠萝键合态香味剂在特膳食品中的应用，所述菠萝键合态香味剂由如上所述的菠萝键合态香味剂提取工艺中获得。
进一步地，所述特膳食品包括菠萝风味的乳制品、菠萝风味的饮料、菠萝风味的饼干、菠萝风味的调味剂、菠萝风味的粮食加工品、菠萝风味的糕点。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明菠萝，天然的促消化剂和降血脂剂，增加胃肠蠕动、改善局部血液循环效果特佳。由于在现有的加工过程中，容易造成菠萝等水果的风味成分和营养成分大量流失，产品质量下降，因此本发明通过选择合适的酶及水解条件，获取高含量的菠萝键合态香味剂。本发明的制备方法过程安全、质量可控，便于推广。
(2)本发明的香气释放工艺通过特定蛋白酶的水解菠萝键合态香味剂，促进风味前体物质的释放，产生浓郁的香气，并根据水果种类和水解条件的不同，针对不同的产品，开发适宜的天然来源的菠萝风味增强剂用于特膳食品。
(3)选择菠萝安全的原料及其生产工艺，制备有效、无毒副作用、有助于改善消化及降低血脂的特膳食品，具有极大的需求市场。
附图说明
图1为本发明实施例1经步骤(1)处理后的菠萝果汁的GC-MS离子流图；
图2为本发明实施例1经一次酶解、杀菌、浓缩工艺后的菠萝果汁GC-MS离子流图；
图3为本发明实施例1经二次酶解后的菠萝果汁GC-MS离子流图。
其中，图1-3标号如下：1.辛酸甲酯；2.辛酸乙酯；3.癸二酸甲酯；4.己酸甲酯；5.辛酸；6.癸酸乙酯。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
一种菠萝键合态香味剂提取工艺，包括以下步骤：
(1)果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
(2)第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入复合酶进行酶解，得到酶解液；第一次酶解为了增加细胞破裂，促进营养成分溶出。优选地，所述复合酶由质量浓度为0.2～0.8％果胶酶和质量浓度为0.01～0.02％的淀粉酶的复合酶组成。第一次酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h。
(3)微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；利用微波杀菌，杀菌速度快，有助于减少对营养物质和风味物质的破坏。优选地，所述微波条件如下：微波功率400-800W，1～3min/L。
(4)冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，得到菠萝键合态香味浓缩液；利用冷阱浓缩，在一定真空度与低温环境下，有助于减少营养物质和风味物质的破坏。优选地，冷阱浓缩的条件如下：在真空度100兆帕，温度-46℃～-52℃下，冷阱浓缩至65°Brix。
一种菠萝键合态香味剂香气释放工艺，包括以下步骤：
(1)果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
(2)第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入复合酶进行酶解，得到酶解液；优选地，所述复合酶由质量浓度为0.2～0.8％果胶酶和质量浓度为0.01～0.02％的淀粉酶的复合酶组成。第一次酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h。第一次酶解为了增加细胞破裂，促进营养成分溶出。
(3)微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；利用微波杀菌，杀菌速度快，有助于减少对营养物质和风味物质的破坏。
(4)冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，得到菠萝键合态香味剂；利用冷阱浓缩，在一定真空度与低温环境下，有助于减少营养物质和风味物质的破坏。
(5)第二次酶解：向冷阱浓缩步骤得到的菠萝键合态香味剂中加入β-D-葡萄糖苷酶，使香气完全释放出来。
作为进一步的实施方式，在第二次酶解的步骤中，所述β-D-葡萄糖苷酶的质量浓度为0.1～0.3％。
作为进一步的实施方式，在第二次酶解的步骤中，酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h或在常温下酶解48h。
在菠萝键合态香味剂香气释放工艺中，步骤(1)-(4)为非必要步骤，菠萝键合态香味剂作为菠萝风味剂添加到特膳食品中应用，用于释放菠萝香气。本发明的菠萝键合态香味剂含有大量的键合态香气前体物，键合态香气前体物在提升水果及其加工制品的香气品质，在增香保香领域将会显示出巨大的开发价值。由于在现有的加工过程中，容易造成菠萝等水果的风味成分和营养成分大量流失，产品质量下降，因此本发明通过选择合适的酶及水解条件，获取高含量的菠萝键合态香味剂。然后通过特定蛋白酶的水解，促进风味前体物质的释放，产生浓郁的香气，并根据水果种类和水解条件的不同，针对不同的产品，开发适宜的天然来源的菠萝风味增强剂用于特膳食品。进一步地，所述特膳食品包括菠萝风味的乳制品、菠萝风味的饮料、菠萝风味的饼干、菠萝风味的调味剂、菠萝风味的粮食加工品、菠萝风味的糕点。因此，选择菠萝安全的原料及其生产工艺，制备有效、无毒副作用、有助于改善消化及降低血脂的特膳食品具有极大的需求市场。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：
一种菠萝键合态香味剂提取与释放工艺，包括以下步骤：
(1)果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
(2)第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入质量浓度为0.2％果胶酶与质量浓度为0.01％的淀粉酶的复合酶，40℃下酶解2h，得到酶解液；
(3)微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；条件为600W，1min/L。
(4)冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，在真空度100兆帕，温度-49℃下，冷阱浓缩至65°Brix，得到菠萝键合态香味剂。
(5)第二次酶解：向菠萝键合态香味剂中加入质量浓度为0.3％的β-D-葡萄糖苷酶，在35℃下酶解2.5h。
实施例2：
一种菠萝键合态香味剂提取与释放工艺，包括以下步骤：
(1)果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
(2)第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入质量浓度为0.8％果胶酶与质量浓度为0.02％的淀粉酶的复合酶，30℃下酶解3h，得到酶解液；
(3)微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；条件为300W，3min/L。
(4)冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，在真空度100兆帕，温度-52℃下，冷阱浓缩至65°Brix，得到菠萝键合态香味剂。
(5)第二次酶解：向菠萝键合态香味剂中加入质量浓度为0.3％的β-D-葡萄糖苷酶，在35℃下酶解2.5h。
实施例3：
一种菠萝键合态香味剂提取与释放工艺，包括以下步骤：
(1)果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
(2)第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入质量浓度为0.5％果胶酶与质量浓度为0.015％的淀粉酶的复合酶，35℃下酶解2.5h，得到酶解液；
(3)微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；条件为450W，2min/L。
(4)冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，在真空度100兆帕，温度-46℃下，冷阱浓缩至65°Brix，得到菠萝键合态香味剂。
(5)第二次酶解：向菠萝键合态香味剂中加入质量浓度为0.3％的β-D-葡萄糖苷酶，在35℃下酶解2.5h。
对比例1：
一种菠萝键合态香味剂提取与释放工艺，包括以下工艺：去肉菠萝皮渣原果汁→果胶酶+淀粉酶组合物一次酶解→微波杀菌→冷阱浓缩，提取方法同实施例1，差异在于缺少步骤(5)第二次酶解。
对比例2：
一种菠萝键合态香味剂提取与释放工艺，包括以下工艺：去肉菠萝皮渣原果汁→微波杀菌→冷阱浓缩→β‐D‐葡萄糖苷酶酶解，提取方法同实施例1，差异在于缺少步骤(2)第一次酶解。
对比例3：
一种菠萝提取工艺，去菠萝皮取果肉，利用果肉榨汁，取果汁。
效果评价及性能检测
1.风味成分检测
实施例1-3以及对比例1-2获得的菠萝键合态香气释放工艺，取0.5mL处理后的第二次酶解液与内标2-辛醇混合，使用瑞士CTC公司三合一进样器串联日本岛津公司的SHIMADZU QP-2010Plus气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行定性及定量分析：
1.1 SPME萃取条件如下：
萃取头：Divinylbenzene/Polydimethylsiloxane,DVB/PDMS，65μm。
萃取条件：取各例第二次酶解液少量，分别移取0.5mL和内标2-辛醇(2μg/mL)100μL于20mL顶空进样瓶中。将进样瓶放置在40℃温度控制搅拌器中以250rpm转速动态平衡5min；再在上述条件下将萃取头插入进样瓶动态萃取20min；然后GC-MS进样，解吸温度250℃，解吸时间5min。
1.2 GC-MS分析条件如下：
色谱柱：VF-wax毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm，美国安捷伦公司)；
程序升温：起始温度45℃，保持2min，以5℃/min的速度升至180℃，以20℃/min的速度升至240℃，保持5min；载气(He)流速1mL/min；压力57.6kPa；不分流进样；进样口温度250℃；质谱采用电子轰击(EI)离子源，离子源温度230℃；接口温度250℃；数据采集方式：全扫描，质量扫描范围30-350m/z。
1.3风味定性定量方法
采用质谱法定性，气相色谱进行相对定量(内标法)。质谱检索采用NIST ChemicalStructures 14(美国国家标准研究所，第十四版)库和Wiley Library 9(威廉图谱库，第九版)库，结合相关资料进行组分定性，结果见图1-3以及表1。
其中，图1为本发明实施例1经步骤(1)处理后的菠萝果汁的GC-MS离子流图；图2为本发明实施例1经一次酶解、杀菌、浓缩工艺后的菠萝果汁GC-MS离子流图；图3为本发明实施例1经二次酶解后的菠萝果汁GC-MS离子流图；如图1所示，未经加工的果汁游离型香气成分丰富多样。如图2所示，经过一次酶解、杀菌、浓缩深加工处理后，香气成分多以键合态的形式存在，游离型香气基本散失，所以GC-MS离子流图上的香气成分基本不显示。即由图1、2可见，菠萝果汁中的主要香味成分，在经过深加工后键合态香味成分以糖苷键方式结合的大量被保留，少量的游离态香气成分流失；而经过第二次酶解释放键合态香气后，香气风味成分断链游离，以酯类、萜类、酸类等风味小分子物质存在，能补充和完善缺失的香气，如图3所示。
表1菠萝果汁在加工过程中主要风味成分的变化(μg/mL)
由表1可见，酯类、萜类、酸类等风味成分随着加热时间增长，含量有所下降；酮类、醇类等风味成分加热温度过高，时间过长均对其产生负影响；
随着加热时间增长，其它成分含量增加。第一次酶解致使细胞破裂，能提高萜类和酸类等挥发性成分的释放；第二次酶解致使糖苷类断链，再次释放香味物质，对酯类、酮类、醇类等风味成分影响较大。两次酶解产生新风味能力较弱。
2.营养成分检测
实施例1-3以及对比例1-2获得的菠萝中维生素C、总酸、多酚、总黄酮、抗氧化能力等营养和功能性成分检测，各例所得果汁经前处理后使用日本岛津公司的SHIMADZU UV-1780紫外可见分光光度计(UV)进行定性及定量分析：
2.1维生素C检测条件如下：
根据GB/T 5009.159-2003食品中还原型抗坏血酸的测定方法，以抗坏血酸为标准对照品，质量浓度为纵坐标，吸光度为横坐标回归标准曲线，得到回归方程为：y＝0.0829x+0.0147(R2＝0.9992)。
2.2总酸检测条件如下：
根据果汁行业标准SB/T 10203-1994规定进行总酸测定，使用直接滴定法。
2.3多酚检测条件如下：
以没食子酸为标准对照品，质量浓度为纵坐标，吸光度为横坐标回归标准曲线，得到回归方程为：y＝5.0455x+0.0306(R2＝0.9999)
2.4总黄酮检测条件如下：
以芦丁为标准对照品，，质量浓度为纵坐标，吸光度为横坐标回归标准曲线，得到回归方程为：y＝1.085x-0.0172(R2＝0.9982)
2.5抗氧化能力检测条件如下：
将不同实施例和对比例的菠萝果汁2mL与2mL DPPH乙醇溶液混匀，与暗处反应30min，于517nm下测定吸光度值为A1；2mL水与2mL DPPH乙醇溶液混匀，测定吸光度值为A2；2mL不同实施例和对比例的果汁与2mL水混匀，测定吸光度值为A3。抗氧化清除自由基能力用半抑制浓度(IC50)表示，IC50越小，自由基清除能力越强。
所得各项结果见表2：
表2菠萝果汁在加工过程中主要营养成分和功能成分的变化
注：不同字母表示组之间有显著差异(P＜0.05)
由表2可见，维生素C含量随微波加热时间增加而遭到破坏，第一次酶解所致细胞破裂能提高维生素C含量；总酸含量随微波加热时间增加呈下降趋势，第一次酶解与否影响不大；多酚含量随微波加热时间增加也呈下降趋势，第一次酶解所致细胞破裂能提高多酚含量；总黄酮含量受到加热频率过高和加热时间过长的影响，第一次酶解与否影响不大；DPPH抗氧化能力受到微波加热频率和加热时间及酶解的影响。
2.6菠萝蛋白酶的检测：
在37℃、pH7.0的条件下，每克(每毫升)样品反应时间10min，每分钟水解酪蛋白产生的1μg酪氨酸，为一个蛋白酶活力单位U/g。菠萝蛋白酶活力按式(1)计算：菠萝蛋白酶活力(U/100g)。
式中，W3为对照品溶液每1mL中含酪氨酸的量，μg；W为供试品的取样量，mg；11为测定总体积；n为供试品的稀释倍数；1000为毫克与克的转换倍数。
表3菠萝果汁在加工过程中主要营养成分和功能成分的变化
由表3可见，本发明的工艺能够保留更多的菠萝蛋白酶，较常规用果肉制备果汁(4712.2U/100g)的酶活力更高。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种菠萝键合态香味剂提取工艺，其特征在于，包括以下步骤：
果汁制备：取菠萝用水清洗后，取肉后所得皮渣经榨取得到原果汁；
第一次酶解：向经过果汁制备步骤得到的果汁中加入复合酶进行酶解，得到酶解液；
微波杀菌：将第一次酶解步骤中得到的酶解液利用微波进行杀菌，得到杀菌液；
冷阱浓缩：将微波杀菌步骤中得到的杀菌液在冷阱中进行低温浓缩，得到菠萝键合态香味剂。
2.如权利要求1所述的菠萝键合态香味剂提取工艺，其特征在于，在第一次酶解的步骤中，所述复合酶由质量浓度为0.2～0.8％果胶酶和质量浓度为0.01～0.02％的淀粉酶的复合酶组成。
3.如权利要求1所述的菠萝键合态香味剂提取工艺，其特征在于，在第一次酶解的步骤中，酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h。
4.如权利要求1所述的菠萝键合态香味剂提取工艺，其特征在于，在微波杀菌的步骤中，所述微波条件如下：微波功率400-800W，1～3min/L。
5.如权利要求1所述的菠萝键合态香味剂提取工艺，其特征在于，在冷阱浓缩的步骤中，冷阱浓缩的条件如下：在真空度100兆帕，温度-46℃～-52℃下，冷阱浓缩至65°Brix。
6.一种菠萝键合态香味剂香气释放工艺，其特征在于，在如权利要求1-5任一项所述的菠萝键合态香味剂中加入β-D-葡萄糖苷酶进行酶解，使香味完全释放。
7.如权利要求6所述的菠萝键合态香味剂香气释放工艺，其特征在于，所述酶解的条件如下：在30～40℃下酶解2～3h或在常温下酶解48h。
8.如权利要求6所述的菠萝键合态香味剂香气释放工艺，其特征在于，所述β-D-葡萄糖苷酶的质量浓度为0.1～0.3％。
9.一种菠萝键合态香味剂在特膳食品中的应用，其特征在于，所述菠萝键合态香味剂由如权利要求1-5任一项所述的菠萝键合态香味剂提取工艺中获得。
10.如权利要求9所述的菠萝键合态香味剂在特膳食品中的应用，其特征在于，所述特膳食品包括菠萝风味的乳制品、菠萝风味的饮料、菠萝风味的饼干、菠萝风味的调味剂、菠萝风味的粮食加工品、菠萝风味的糕点。
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