姜汁澄清工艺的研究及姜汁饮料的研制
目 录
1 引言1
1.1 生姜的主要功效成分和作用1
1.2 生姜汁的澄清工艺2
1.3 凹凸棒粘土3
1.4 果蔬汁饮料的发展现状4
1.5 本课题研究目的及意义5
2 实验材料与方法5
2.1 实验原料与试剂5
2.2 实验仪器6
2.3 实验方法6
3 结果与分析9
3.1 香草醛回归方程的确定9
3.2 姜汁澄清的工艺优化10
3.3 姜汁饮料的单因素试验结果14
3.4 姜汁饮料的最佳工艺参数确定16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
生姜为蘘荷科多年生宿根草本植物姜的根茎，原产印度、马来西亚，作为一种全球范围内长期种植和大量食用的园艺作物，资源丰富，广泛种植于世界的热带和亚热带地区。我国自古栽培，周朝开始食用，目前在我国南方广东、浙江栽培较为普遍，其次是江西、安徽、四川、云南、湖南、湖北等；在北方则以山东为主要产地，还有河南、陕西等。近20年来中国的生姜种植业发展迅速，据不完全统计，2006 年世界生姜的种植面积约为50万公顷，其中我国生姜种植面积约为24万公顷，占世界生姜种植面积的48.0%左右，同年，我国的生姜出口量达15万吨，占世界生姜出口贸易量68.2% 。中国已经取代了传统的生姜出口国印度、巴西、尼日利亚等，成为最主要的生姜出口国 [1]。
生姜根茎营养丰富，干物质含量为13.2%～15.5%，总脂类5.7%～14.5%，总可溶性糖2.02%～5.345 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
%，纤维素5.23%～5.95%，粗蛋白7.98%～10.04%，淀粉5.78%～8.88%，每500g鲜姜含维生素C9.18～16.7mg。生姜由于其独特的保健功能，在工业上应用广泛，被普遍用于烹调和食品的加香。生姜还一直作为抗氧化香料而被广泛应用于肉类保鲜、防止油脂酸败等[2]。
1.1 生姜的主要功效成分与作用
1.1.1 姜辣素
姜辣素是生姜中一些具有辣味物质的总称，为多种物质组成的混合物。关于姜辣素成分的研究迄今已有100 多年的历史[3]。1879 年， Thrsh 首次从姜中分离出辣味成分， 并命名为姜醇。其组成结构中都含有32甲氧基242羟基苯基官能团;它们在常温下为黏稠液体，受生长环境、气候条件的影响，不同产地的生姜中姜辣素含量也有所不同；但是，它们所含的主要成分基本一致，主要为姜酚、姜醇、姜酮、62姜烯酚。生姜中的姜辣素进入体内后，能产生一种抗氧化本酶，它有很强的对付氧自由基的本领，比维生素E还要强得多。所以，吃姜能抗衰老，老年人常吃生姜可除“老年斑”。
1.1.2 姜的挥发油
生姜挥发油是一种具有生物活性的天然香料，不仅广泛用于糖果、糕点、饮料等食品工业及化妆品、香皂香精工业，而且在医学上也具有较高的药用价值，可作为健胃剂、杀菌剂等。姜油的主要香味成分是姜酮和姜醇，此外还有少量的姜烯、芳姜黄烯、香叶醇、龙脑及具有辣味的生姜素等。姜的挥发油能增强胃液的分泌和肠壁的蠕动，从而帮助消化[4]。
1.1.3 姜油树脂
姜油树脂是一种比较粘稠的半流体物质，主要包含挥发性成分和可溶于提取溶剂的不挥发成分，其含有的姜辣素决定了姜的辛辣风味[5]。姜油树脂主要来自溶剂提取法提取，姜油提取的溶剂主要有乙醇、丙酮、三氯乙烷和二氯乙烷，而其中后两种溶剂为致癌物质。
1.1.4 生姜蛋白酶
生姜蛋白酶是一种新型蛋白质水解酶，属于硫醇类蛋白酶。鲜姜贮藏茎中蛋白酶的活力是最高的。生姜蛋白酶不仅可作为肉类嫩化剂、酒类澄清剂、凝乳剂，还可用来水解特定的肽键，未来很有可能成为一种用于蛋白质测序和蛋白质稳定结构域识别的工具酶。目前，生姜蛋白酶的提取方法主要有沉淀法、超滤法两种。其中沉淀法又可分为有机溶剂沉淀法、硫酸铵沉淀法、单宁沉淀法[6]。
1.1.5 其他
生姜中还含有大量的生姜淀粉和黄酮类物质，具有显著的抗菌、抗突变、抗氧化、抗癌、防癌、消炎、降压、防衰老、镇静、利尿、清热解毒、抗溃疡、治疗心脑血管疾病、降血糖等功能[7]，是一类具有广泛开发前景的天然抗氧化剂，生姜中的黄酮类化合物的抗氧化性能强于柠檬酸和抗坏血酸[8]。
1.2 生姜汁的澄清工艺
1.2.1 单宁、明胶法
果蔬汁中含有带负电荷的果胶、纤维素、单宁及多缩戊糖，与带正电荷的明胶相互作用，凝结沉淀，而且明胶与单宁形成明胶单宁络合物，随着络合物的沉淀，果蔬汁中悬浮颗粒被吸附随之沉淀，从而使果蔬汁达到澄清。王继红、孔繁东等[9]通过单宁、明胶对姜汁澄清实验表明，单宁、明胶对姜汁澄清有一定作用。当单宁添加量为0.07‰，明胶添加量为0.04 ‰，常温下作用1h，透光率为98.6 %，但是颜色与稳定性相对较差，对感官造成较大影响。
1.2.2 壳聚糖澄清法
壳聚糖主要是通过电荷 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
中和澄清果蔬汁，即在酸性条件下的壳聚糖带正电荷，可与果蔬汁中带负电荷的果胶、纤维素、单宁等物结合。在充分搅拌的条件下，正负电荷的中和作用，打破果蔬汁的稳定性，而使果蔬汁中悬浮物吸附于壳聚糖表面，凝结沉淀，通过过滤即可得澄清原汁并且壳聚糖具有防腐抑菌作用能有效延长果蔬汁的贮藏期。关洪全[10]壳聚糖对姜汁澄清也有较大影响，结果表明:壳聚糖添加量0.4 ‰，40℃下作用时间40min ，透光率为96.8%。
1.2.3 壳聚糖与硅藻土结合法
硅藻土粉制品可以滤除液体中的固体颗粒、悬浮物质、胶体粒子、细菌、低聚糖物质、淀粉、纤维素以及蛋白质等，起到滤清和净化液体作用，付丽等[11]通过壳聚糖和硅藻土结合法处理姜汁，姜汁透光率达99.2 %，冷却过程中出现雾状浑浊现象。
1.2.4 淀粉酶澄清法
姜汁中的淀粉酶解的程度取决于淀粉糊化的程度，淀粉糊化的愈充分其被酶解的愈完全，淀粉只有经过充分糊化后才能被淀粉酶充分的酶解。因此，为使澄清姜汁中的淀粉能被α-淀粉酶充分酶解，能有效地解除因淀粉存在而导致的浑浊及沉淀问题，在酶解前应对姜原浆进行充分的糊化处理。α-淀粉酶酶解淀粉的最佳工艺条件是：先调整经糊化后的姜原汁的PH为4，再按0.2mL/L的量，在60℃温度下保温处理30min[12]。
1.3 凹凸棒粘土
1.3.1 特点及作用
凹凸棒粘土是一种水合镁铝硅酸盐矿物质，具有特殊纤维链状结构特征以及较大比表面积，使其可通过范德华力和正负电荷吸吸附饮料、酒类等中的蛋白质、色素、单宁等悬浮颗粒，继而出现沉淀，通过沉降过滤或离心达到澄清的目的。凹凸棒粘土的独特晶格结构，因不同于寻常的胶体性质、吸附性能，以及化学稳定性好等性能被广泛应用于轻工、化工、农业、纺织、原子能工业、硅酸盐工业、制药及环保等行业之中[13]。据文献报道，凹凸棒粘土能够与粉末活性炭、硅藻土等一样作为一种新型的安全性较高的天然吸附剂、食品加工助剂、饲料添加剂，供食品、饲料加工业选用。
1.3.2凹凸棒粘土作为澄清剂的应用发展
1 引言1
1.1 生姜的主要功效成分和作用1
1.2 生姜汁的澄清工艺2
1.3 凹凸棒粘土3
1.4 果蔬汁饮料的发展现状4
1.5 本课题研究目的及意义5
2 实验材料与方法5
2.1 实验原料与试剂5
2.2 实验仪器6
2.3 实验方法6
3 结果与分析9
3.1 香草醛回归方程的确定9
3.2 姜汁澄清的工艺优化10
3.3 姜汁饮料的单因素试验结果14
3.4 姜汁饮料的最佳工艺参数确定16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
生姜为蘘荷科多年生宿根草本植物姜的根茎，原产印度、马来西亚，作为一种全球范围内长期种植和大量食用的园艺作物，资源丰富，广泛种植于世界的热带和亚热带地区。我国自古栽培，周朝开始食用，目前在我国南方广东、浙江栽培较为普遍，其次是江西、安徽、四川、云南、湖南、湖北等；在北方则以山东为主要产地，还有河南、陕西等。近20年来中国的生姜种植业发展迅速，据不完全统计，2006 年世界生姜的种植面积约为50万公顷，其中我国生姜种植面积约为24万公顷，占世界生姜种植面积的48.0%左右，同年，我国的生姜出口量达15万吨，占世界生姜出口贸易量68.2% 。中国已经取代了传统的生姜出口国印度、巴西、尼日利亚等，成为最主要的生姜出口国 [1]。
生姜根茎营养丰富，干物质含量为13.2%～15.5%，总脂类5.7%～14.5%，总可溶性糖2.02%～5.345 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
%，纤维素5.23%～5.95%，粗蛋白7.98%～10.04%，淀粉5.78%～8.88%，每500g鲜姜含维生素C9.18～16.7mg。生姜由于其独特的保健功能，在工业上应用广泛，被普遍用于烹调和食品的加香。生姜还一直作为抗氧化香料而被广泛应用于肉类保鲜、防止油脂酸败等[2]。
1.1 生姜的主要功效成分与作用
1.1.1 姜辣素
姜辣素是生姜中一些具有辣味物质的总称，为多种物质组成的混合物。关于姜辣素成分的研究迄今已有100 多年的历史[3]。1879 年， Thrsh 首次从姜中分离出辣味成分， 并命名为姜醇。其组成结构中都含有32甲氧基242羟基苯基官能团;它们在常温下为黏稠液体，受生长环境、气候条件的影响，不同产地的生姜中姜辣素含量也有所不同；但是，它们所含的主要成分基本一致，主要为姜酚、姜醇、姜酮、62姜烯酚。生姜中的姜辣素进入体内后，能产生一种抗氧化本酶，它有很强的对付氧自由基的本领，比维生素E还要强得多。所以，吃姜能抗衰老，老年人常吃生姜可除“老年斑”。
1.1.2 姜的挥发油
生姜挥发油是一种具有生物活性的天然香料，不仅广泛用于糖果、糕点、饮料等食品工业及化妆品、香皂香精工业，而且在医学上也具有较高的药用价值，可作为健胃剂、杀菌剂等。姜油的主要香味成分是姜酮和姜醇，此外还有少量的姜烯、芳姜黄烯、香叶醇、龙脑及具有辣味的生姜素等。姜的挥发油能增强胃液的分泌和肠壁的蠕动，从而帮助消化[4]。
1.1.3 姜油树脂
姜油树脂是一种比较粘稠的半流体物质，主要包含挥发性成分和可溶于提取溶剂的不挥发成分，其含有的姜辣素决定了姜的辛辣风味[5]。姜油树脂主要来自溶剂提取法提取，姜油提取的溶剂主要有乙醇、丙酮、三氯乙烷和二氯乙烷，而其中后两种溶剂为致癌物质。
1.1.4 生姜蛋白酶
生姜蛋白酶是一种新型蛋白质水解酶，属于硫醇类蛋白酶。鲜姜贮藏茎中蛋白酶的活力是最高的。生姜蛋白酶不仅可作为肉类嫩化剂、酒类澄清剂、凝乳剂，还可用来水解特定的肽键，未来很有可能成为一种用于蛋白质测序和蛋白质稳定结构域识别的工具酶。目前，生姜蛋白酶的提取方法主要有沉淀法、超滤法两种。其中沉淀法又可分为有机溶剂沉淀法、硫酸铵沉淀法、单宁沉淀法[6]。
1.1.5 其他
生姜中还含有大量的生姜淀粉和黄酮类物质，具有显著的抗菌、抗突变、抗氧化、抗癌、防癌、消炎、降压、防衰老、镇静、利尿、清热解毒、抗溃疡、治疗心脑血管疾病、降血糖等功能[7]，是一类具有广泛开发前景的天然抗氧化剂，生姜中的黄酮类化合物的抗氧化性能强于柠檬酸和抗坏血酸[8]。
1.2 生姜汁的澄清工艺
1.2.1 单宁、明胶法
果蔬汁中含有带负电荷的果胶、纤维素、单宁及多缩戊糖，与带正电荷的明胶相互作用，凝结沉淀，而且明胶与单宁形成明胶单宁络合物，随着络合物的沉淀，果蔬汁中悬浮颗粒被吸附随之沉淀，从而使果蔬汁达到澄清。王继红、孔繁东等[9]通过单宁、明胶对姜汁澄清实验表明，单宁、明胶对姜汁澄清有一定作用。当单宁添加量为0.07‰，明胶添加量为0.04 ‰，常温下作用1h，透光率为98.6 %，但是颜色与稳定性相对较差，对感官造成较大影响。
1.2.2 壳聚糖澄清法
壳聚糖主要是通过电荷 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
中和澄清果蔬汁，即在酸性条件下的壳聚糖带正电荷，可与果蔬汁中带负电荷的果胶、纤维素、单宁等物结合。在充分搅拌的条件下，正负电荷的中和作用，打破果蔬汁的稳定性，而使果蔬汁中悬浮物吸附于壳聚糖表面，凝结沉淀，通过过滤即可得澄清原汁并且壳聚糖具有防腐抑菌作用能有效延长果蔬汁的贮藏期。关洪全[10]壳聚糖对姜汁澄清也有较大影响，结果表明:壳聚糖添加量0.4 ‰，40℃下作用时间40min ，透光率为96.8%。
1.2.3 壳聚糖与硅藻土结合法
硅藻土粉制品可以滤除液体中的固体颗粒、悬浮物质、胶体粒子、细菌、低聚糖物质、淀粉、纤维素以及蛋白质等，起到滤清和净化液体作用，付丽等[11]通过壳聚糖和硅藻土结合法处理姜汁，姜汁透光率达99.2 %，冷却过程中出现雾状浑浊现象。
1.2.4 淀粉酶澄清法
姜汁中的淀粉酶解的程度取决于淀粉糊化的程度，淀粉糊化的愈充分其被酶解的愈完全，淀粉只有经过充分糊化后才能被淀粉酶充分的酶解。因此，为使澄清姜汁中的淀粉能被α-淀粉酶充分酶解，能有效地解除因淀粉存在而导致的浑浊及沉淀问题，在酶解前应对姜原浆进行充分的糊化处理。α-淀粉酶酶解淀粉的最佳工艺条件是：先调整经糊化后的姜原汁的PH为4，再按0.2mL/L的量，在60℃温度下保温处理30min[12]。
1.3 凹凸棒粘土
1.3.1 特点及作用
凹凸棒粘土是一种水合镁铝硅酸盐矿物质，具有特殊纤维链状结构特征以及较大比表面积，使其可通过范德华力和正负电荷吸吸附饮料、酒类等中的蛋白质、色素、单宁等悬浮颗粒，继而出现沉淀，通过沉降过滤或离心达到澄清的目的。凹凸棒粘土的独特晶格结构，因不同于寻常的胶体性质、吸附性能，以及化学稳定性好等性能被广泛应用于轻工、化工、农业、纺织、原子能工业、硅酸盐工业、制药及环保等行业之中[13]。据文献报道，凹凸棒粘土能够与粉末活性炭、硅藻土等一样作为一种新型的安全性较高的天然吸附剂、食品加工助剂、饲料添加剂，供食品、饲料加工业选用。
1.3.2凹凸棒粘土作为澄清剂的应用发展
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