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植物蛋白咖啡饮料的研制与风味特征分析_图文

天津科技大学 硕士学位论文 植物蛋白咖啡饮料的研制与风味特征分析 姓名:蔡瑞玲 申请学位级别:硕士 专业:食品科学 指导教师:赵晋府 20031201

天津科技大学硕士学位论文

摘要
论文首先研究了两种云南产咖啡豆(2.1-M,2—2一X)的最适焙烤条件, 并对焙烤过程中风味物质前体葫芦巴碱、绿原酸、烟酸、咖啡因等含量的变

化进行了分析。此外,还研制了一种新型饮料——咖啡豆乳饮料,确定其最
佳配比,并研究了咖啡豆乳饮料稳定性的影响因素。

2,1-M的最适焙炒条件可选为温度220一228℃,时间25--28min;2-2-?( 的最适焙炒条件可选为温度220—228℃,时间25—28min。 比较两种咖啡豆的成分,生豆中葫芦巴碱、烟酸、咖啡因含量没有显著 性差别,而绿原酸含量具有显著性差别。可以解释在感观评价中2~l—M比 2—2一x更具有咖啡的特殊苦味。咖啡抽提液中可溶性蛋白质含量随着焙炒 程度的加深而增加。咖啡抽提液的pH值在中度焙炒时达到最低值,然后随着 焙炒程度的上升而逐渐升高。
色度值与绿原酸/咖啡因比率的相关分析中,品种2.1.M根据L+.a++b+

所建立的回归方程的复相关系数最高为O.9783,其回归方程为y=5.7795eo

54”“

品种2—2一x根据p.a++b+所建立的回归方程的复相关系数最高为O.9601,其
回归方程为y=12.459e“””。。因此可以根据色度值来判断咖啡豆是否达到了最 佳焙炒程度。

咖啡豆乳饮料的研制,首先通过感官评价确定咖啡,大豆和糖的最佳配比, 在最佳的焙烤条件下研究NaHC03和NaOH的不同加入量对咖啡豆乳杀菌前、 杀菌后pH值的变化,以及乳化剂、稳定剂、络合剂的种类和用量,不同的均 质温度、压力和杀菌条件对其稳定性的影响,并观察其对成品色泽和口感的
影响,得出咖啡豆乳饮料的最佳工艺条件及配方:生咖啡豆在230℃条件下焙

烤20分钟;咖啡豆:大豆:糖为3.5%:4%:6%;加入NaHC010.03%,NaCl
O.03%;加入乳化剂单甘酯O.3%;稳定剂卡拉胶O.02%;复合络合剂柠檬酸钠

和三聚磷酸钠0.2%;采用二次均质,均质温度80。C,均质压力22Mpa;杀菌 温度121℃,杀菌时间15min。 关键词: 咖啡豆乳高压液相色谱色度值稳定性

垒堕竺! ————————————————_————————————————————●—————————————————————_—————一一


Abstract

This paper optimized the roasting of two kinds of ymman coffee and analyzed file changes of content of trigonelline,nicotinic acid,chlorogenic


acid(CQA)and
in the content of
content

caffeine in the process of roasting.Moreover,a new drink,coffee?soybean milk
was produced,and its optimal proportion The optimum rangefor roasting
at a

and stability was studied.

of2—1—-Mwas shownto beatime of25--28min

temperature of 220—228。C.The optimum


range for roasting of 2-2一X WaS

shown to be

time of25—28min at



temperature of220—228℃.
no

Compare of two kinds of coffee,it is
greed

significant difference
and

coffee,trigonelline,nicotinic

acid

caffeine,but the

of

chlorogenic acid has significant difference.It

Can analyze why 2-1-M is bitter than

2-2-X in the sensory test.The content of soluble protein increase with the degree of roasting.The pH of coffee extract reaches the minimum in medium roasting,

and

increases with the degree ofroasting. To the

2-1一M.me correlation coe瓶cient of the model which is the ratio of
is y=5.7795eo 541h.

CQA/Caffeine and color parameter is 0.9783.and the model
Similarl%to the 2-2一X,the correlation coefficient is
y=1 2.459eo

0.9601,and

the model is

27协.Then

color parameters

Can be

used to control the roasting degree.

Through sensory score,the optimal proportion of coffee,soybean

and

sugar

was determined.Under the best roasting condition this paper studied the influence
of different adding quantity of NaHCOs

and NaOH.Furthermore
On

observed its

influence

on

color

and

flavor

of

the product.The effect

the stability of the

coffee-soybean milk beverage was investigated,including the different kinds of

emulsifiers;thickeners;and
sterilization
beverage was
rate

the

different

homogenization of the

conditions

and

conditions.The
aS

optimal

condition

coffee—soybean

milk

follows:roasting the raw coffee

bean

20 minutes under 230℃;the

of

coffee:soybean:sugar is 3.5%:4%:6%;NaHCOs 0.03%,NaCl O.03%;
time

emulsifiers O|3%;carrgeenan O.02%;sodium citrate and sodium tripolyphoshate

O-2%;homogenization



minutes,homogenization

temperature

80

℃,homogenization pressure 22Mpa;sterilization temperature 121℃.sterilization
time】5 minutes.

Keyword:Coffee

soybean milk

HPLC

color parameter

stability

.2.

墨堡!!垫查堂堡主兰壁兰兰一一——
1.绪论
1.1咖啡概述
在我国,随着人民生活水平的不断提高,日常生活的需求也发生了重大 变化。人们对饮料的需求从单一的汽水型转向更高级和更多样化。浓郁、芳 香的咖啡饮料已为各类型西餐厅和咖啡厅所必备,并已进入普通的家庭,成 为人们自己享受和款待客人的佳品。

咖啡是仅次于石油的世界第二商品【l】。目前世界著名三大饮料(咖啡、可 可、茶叶)之一的咖啡年产量己达559.2万吨,每年世界市场上的咖啡贸易 额也已达二百五十亿美元。虽然世界上有五十多个国家生产咖啡,丽占统治 地位的要属以下三个国了,其中巴西可说是世界“咖啡王围”,它的咖啡产量
占世界产区的三分之一,其次是哥伦比亚和印尼。另外肯尼亚、喀麦隆、象

牙海岸、秘鲁、哥斯达黎加、菲滓宾、泰国等也有相当的生产实力f2]。咖啡 产品在美国最受欢迎,销量也就最大。其次是德国、法国和日本,但如果以
个人消费量来说,饮用最多的则属芬兰、瑞典等北欧国家[1l。 咖啡原产于非洲埃塞俄比亚西南部,十八世纪二十年代引入拉丁美洲,从

此拉丁美洲逐渐取代非洲而成为咖啡主要产地。我国台湾省1884年开始引种 咖啡,以后又相继在海南岛、云南种植,近三十年来己遍及云南、福建、广
西、广东等省‘甜。

我国生产的主要是中、小粒种咖啡豆,云南适栽小粒种,海南岛适栽中 粒种,其中云南产的咖啡,在美国超级市场列为名贵咖啡,其价格高于哥伦 比亚、印尼、土耳其产的咖啡,据世界名焙烤专家品评后认为这种一流咖啡,
具有浓而不苦、香而不烈,并带有少许果味香的气息,这种名为云南潞江一

号的咖啡就是在伦博市场也披评为一级品而受到青睬,据专家称世界上最好
的咖啡产自北纬15度至北回归线之间,而我国云南省的南部,正好处于这黄 金地带上【2】。

咖啡树是热带植物,属阿卡奈科常绿灌木,野生的高达4—7米,人工栽 培的则修剪保持在2米左右。从播种、移植幼苗到长成成木,前后约需4.5 年时间,其经济寿命约在30年左右。而从开花、结果到采收要经历12个月, 所以一株咖啡树一生约可采摘25次。咖啡的果实初生时呈暗绿色,经历黄、 红色,最后成为深红色的成熟果实。正常的果实内含有一对种子,这种子就 是“咖啡豆”。经过烘焙之后研煮,再加入各式调味料,就成为风靡全世界
的多彩多姿的咖啡世界了。 美国、德国、意大利等惯于喝咖啡的传统国家早已形成一套加工咖啡的

:I=业体系:产品有焙炒咖啡豆、速溶咖啡、液体咖啡等。日本自1970年以后 罐装咖啡饮料开始正式生产,到80年代初期,其产量达到了70年代初期的

第一章绪论

3.83倍,罐装咖啡饮料已发展成日本夏冬兼用的罐装饮料的主流。目前,罐 装咖啡饮料在日本已形成了每年销售1亿7千万箱的大市场pl。在关于咖啡 的科学研究方面,西方国家起步比较早,在上世纪中期主要研究各种咖啡产 品的最佳工艺参数(如焙炒、萃取、脱咖啡因等加工过程的最佳工艺参数)。 而到了上世纪末、本世纪初主要集中研究咖啡香气成分的组成与产生机理,
如Fernando M.Nunes等人对绿咖啡豆和焙炒咖啡的抽提物中的高分子量物质

的化学特性及其对形成香气成分的作用作了描述。 在我国由于人们生活习惯的问题,对于咖啡豆极其制品的研究比较少。 近年来云南省政府为充分发挥云南植物王国的资源优势,把咖啡列入产业化 的发展【4】。目前,云南咖啡厂的李云川发表了《咖啡浓缩液的研制和加工技 术》等几篇文章,对咖啡制品的3Wq-过程作了介绍。而对于咖啡香气成分的 组成及产生机理则未发现有此类研究的介绍。 牛奶是用得最广泛的一种咖啡调味品,人们普遍认为牛奶是1685年在格 勒诺布尔(Grenoble)由莫宁首次加入咖啡中的。在20世纪90年代中期,美 国有57%的人喝加牛奶的咖啡,德国有高达8l%在咖啡中加牛奶。随着咖啡
饮料在世界各地的广泛流行,为了适应不同地区人们的口味,出现了各种各

样的花色咖啡。查中国专利网可以看到,有杏仁咖啡饮料、椰汁咖啡饮料。 另外,随着经济的发展,人们的食品消费需求已从“吃饱求生存”向“吃 好求健康”的层次转化,追求营养健康、卫生方便、多种口味的消费已经成 为现代人们的消费观念。豆乳作为一种营养全面、方便、健康的饮品,越来 越受到人们的青睐。大豆是我国七大粮食作物之一,也是我国四大油科作物 之一,我国大豆栽培历史悠久、分布广、种植面积大,全国主要产区有24个 省市,品种资源极为丰富,共有936个品种,产量居世界第二位。其中三分 之一用做人们的主食和副食。 豆乳制品是大豆制品中的一大类,它是70年代以来,世界食品工业中发 展起来的一类蛋白饮料口】。它主要包括豆乳、豆炼乳、酸豆乳及豆乳粉等。 这类产品的生产源于我国传统的豆浆,但质量又优于豆浆,豆浆1:3感粗糙, 具有明显的豆腥味,豆浆营养单一,营养素来源只限于大豆I 61。而豆乳类制 品的营养丰富,营养素组成科学、合理【7】。豆乳是一种营养价值较高的植物 蛋白饮料,含有人体所需的8种必需氨基酸,不饱和脂肪酸含量较高,维生 素E含量丰富,且不含胆固醇和乳糖,不会引起心血管疾病,适宜“乳糖不

耐症”者饮用。此外,豆乳和牛乳相比,资源充足、价格便宜盹
本实验结合我国国情,研制一种咖啡豆乳饮料,确定产于云南的小粒种咖 啡的最佳焙炒工艺,以及这种饮料的原料配比及稳定性问题【9】110】。 1.1.1咖啡的种类和特点

天津科技大学硕上学位论文

咖啡的主要品种有:阿拉伯种(俗称小粒种)、罗伯斯特种(中粒种)、利
比里亚种(大粒种),而我国生产的大多是中粒种和小粒种。

不同产地的咖啡,有不同的味道,主要有酸、苦、甘、醇和香等五种。 主要国家咖啡的特点见表卜1。
表卜1主要围家咖啡的特点‘1]

品名

原产国家
巴西







醇 淡味
浓郁



巴西山度士 盏山
哥伦比亚绿宝山

淡味适中 淡味适中 淡味浓郁 适中浓郁 适中适中 浓郁 浓郁

牙买加

浓郁

哥伦比亚
哥伦比亚

浓郁 浓郁

浓郁 适中 适中
浓郁

哥伦比亚ljxcebo 危地马拉

危地马拉 夏威夷
印尼 印尼

适中
浓郁

夏威夷康娜
印尼EKE

曼特宁
1.1.2生咖啡豆的成分

浓郁浓郁浓郁

咖啡豆中所含成分相当丰富,包括碳水化合物、糖类、胺类、脂肪、生 物碱、酸类等复杂的成分。见表卜2:
表卜2生咖啡豆成分表(单位:%)[1Il
成分 碳水化合物
Arabica Robusta

蔗糖和还原糖 阿拉伯聚糖 甘露聚糖 半乳聚糖

5.3-9.3




o盟



22 lO一12 7-8 12 0.4—1.O n

葡聚糖(如纤维素) 蛋白质 氨基酸 生物碱
咖啡因

纠H他¨



0.6—1.5 l

葫芦巴碱 绿原酸

。笙=童堕笙
咖啡奎宁酸 阿魏奎宁酸

一——
5.2-6.4 O.3—0.5 O。7一1.O 0.1 2.5 5.5-lO
0.7—1.5

双咖啡奎宁酸
其它绿原酸

1.4—2。5 O.2—0。3 2.5

其它酸(苹果酸、柠檬酸、酒石酸等)
脂类 甘油三酸酯
甾醇 双萜 灰分

lO一14 2—3 1—2


}2 舶q







1.1.2.1咖啡豆中的糖类 咖啡豆中碳水化合物的单糖组成有戊糖与己糖,除此以外还有一定的蔗 糖。这些糖在高温下一部分分解,一部分会成环并脱水生成带呋喃环的挥发 性组分,总数近百种,居各类挥发性组分的首位。有代表性的化合物是2一呋 喃醛,2,5一二甲基-3一(2H)一呋喃酮、2,5~二甲基一4一羟基一3一(2H)~呋喃 酮、2~(呋喃)一甲硫醇、(5一甲基一2一呋哺基)一甲硫醇。(2-甲基~3一呋喃基) ~甲硫醚和2~(呋喃)一甲硫醇醋酸酯等。呋哺醛具有明显的烤香,广泛存在 于很多食品中。含硫的呋喃化合物2一(呋哺基)一甲硫醇是咖啡香味的关键成 分[I…。焙烤时咖啡豆里的蛋白质也降解成肽或氨基酸,如精氨酸、丝氨酸和 苏氨酸,其中的含硫氨基酸如半胱氨酸,一部分受热分解,也有一部分经过 复杂的反应生成了噻吩、噻唑化合物。这两类化合物之和有50余种,具有代 表性的化合物有噻吩、3一甲基噻吩、4一乙基一2一甲基噻吩、苯并噻吩、2~噻吩 醛、3~甲基一2一噻吩醛、2~乙酰基噻吩、2一丙酰基噻吩、2,4,5-三甲基噻唑 和5一乙基一2,4一二甲基噻唑等。以上这些化合物分别具有坚果香、清香、花 香、木香、蜜香,使咖啡的香气更加丰满f】m。 1.1.2.2咖啡豆中的胺类 生咖啡豆有3种多胺,即腐胺、精胺和亚精胺。高温焙烤时有~部分腐 胺转化为吡略烷化合物,数目多达60余种,也是过程咖啡香气的重要成分。
代表性的化台物有毗咯、卜甲基毗咯、卜乙基眦咯、碍}哚、3一甲基畔l哚、2一

毗咯醛、卜甲基一2一毗略醛和2一乙酰基吡咯等。其中2一乙酰基蚍略有饼干香

气,稀的烷基毗略具有焦香㈣。
1.1.2.3咖啡豆中的脂肪
咖啡中脂肪约占11%。以亚油酸为主占脂肪酸的47%,软脂酸其次占32%


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油酸和硬脂酸较少各占8%。焙烤时油脂分解,其产物对香气有贡献,但小分

子醛和酸会有另人不快的异味。严格控制咖啡豆焙烤条件是非常重要的【1”。
1.1.2.4咖啡豆中的酸类 咖啡的酚酸种类丰富,主要有绿原酸、咖啡酸、尼克酸、阿魏酸等。生 成的多酚类对咖啡的口感有很重要的贡献。4一乙基酚具有木香、酚香和药草
香。愈疮木酚有甜的焦香,4一甲基愈疮木酚具有辛香和香子兰香、丁子香酚

和异丁子香酚具有康乃馨香气。绿原酸是咖啡涩味的主要来源,咖啡中至少 含有5种绿原酸的异构体:(I)CQA,(2)FQA,
(3)d卜CQA,(4)CoQA,(5)CFQA

等。一般认为阿拉伯种咖啡豆之品质优于罗伯斯特种,而罗伯斯特种咖啡豆 之绿原酸含量显著高于阿拉伯种。目前一般认为罗伯斯特种品质较差的原因
可能是含有较高量的di—CQA及FQA。

1。1.2.5咖啡豆中的生物碱 咖啡豆中的生物碱主要有葫芦巴碱,它本身带有一个吡啶环,加热时可 生成吡啶、毗咯等。除此而外还有甲基吡啶、3~乙基吡啶、3~甲氧甲酰基吡 啶、N一甲基吡啶和N一甲基~2一甲酰基吡咯等。有资料显示葫芦巴碱中近三分之 一的总挥发性成分是烟酸、N-甲基亿烟酰胺和甲基亿烟碱。在咖啡里。来源 于其他物质如碳水化合物的活性部分会与由葫芦巴碱形成的产物发生反应。 这样为了得到咖啡的最适香气成分,焙炒程度就会被充分考虑。 咖啡中比较重要的含氮化学物如咖啡因也是具有代表性的物质之一,咖 啡因的熔点高达236‘C,因此在一般焙炒条件下并不挥发,亦即含量并不会降 低,咖啡因也是咖啡苦昧的主要来源之一。 炒咖啡挥发性物质中亦有萜稀化合物如芳樟醇、n一萜品醇、芳樟醇氧 化物。咖啡中还发现了麦牙酚。麦牙酚不仅本身有甜香,两且还有甜味协同 增效作用。咖啡中的一些小分子硫化物,如硫醇、硫醚、二硫醚、三硫醚等 可以形成咖啡清新头香。 咖啡碱中,多酚及羟氨反应的非酶褐变产物形成了咖啡的苦涩感。在适量 的有机酸(柠檬酸和苹果酸)的陪衬、烘托、调和后,使得咖啡具有独一无
二的风味。

1.1.3咖啡的焙炒 焙炒是一个依赖于时间和温度的加工过程‘14】。在此过程中咖啡豆内部发 生的化学变化。咖啡的气昧、营养和毒理特性受到作为高温降解结果的焙炒 条件的影响,咖啡理想的香气和滋味的成分来源于咖啡豆焙炒过程中成分的 变化,其中蔗糖、绿原酸、蛋自质、葫芦巴碱是焙炒过程中发生显著变化的

第一章绪论

成分。它们可能是咖啡香气的重要前体¨”。 据报道确认的咖啡挥发性成分已有600种[1“。绝大多数是含氧,含氮或 含硫的杂环化合物,如呋喃、噻吩、吡嗪、噻唑、吡咯和吡啶,尚有部分萜 烯、羰基与酚基化合物。生咖啡豆的组成并不复杂,除碳水化合物、糖、蛋 白质等常见成分外还有生物碱、丹宁和绿原酸等。生咖啡豆无香味,几乎所 有的香气都与咖啡的焙烤加工有关。咖啡焙烤温度为180—260。C,在焙炒过程 中不同的处理方法会改变最后产品的成分11”。过度的延长时间和提高温度会 导致不希望发生的化学变化,因而在生产的质量控制过程中需要一个时间和 温度的最适范围,为了控制咖啡的焙炒过程,有文献【18l‘[20i提出了几组参数: 葫芦巴碱/尼克酸比率,绿原酸/咖啡因比率等,其中的一些参数还被认为是 辨别咖啡种类的重要特性。 一般来说,焙烤程度分为以下4类。见表卜3。
表i-3咖啡的4类焙烤程度【jj

1.2豆乳特性 我国传统的豆浆带有豆腥味、苦涩味和焦糊味,风味上有很大的缺陷。 对这一特殊的不良风味,除亚洲地区有食用大豆传统的国家外,其它地区的 人均很厌恶,这就使其它国家发展这种食品受到限制‘2”。近数十年来,由于 食品科学家、营养学家和工程技术专家等共同努力,已将我国传统的小吃豆 浆发展成为工业化的豆乳产品。对大豆不良风味的研究结果,了解其产生的 原因,并进一步找到防止的方法,而成功地解决了这~问题【22】【2”。 1.2.1大豆成分[2411251 表卜4大豆化学成分(每lOOg中含量)



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脱脂脱皮

346

11.9

45.8

2.9

30.8

3.1

5.5

大豆中存在的酶类和抗营养因子影响豆乳质量、营养、加工方法和工艺条 件。大豆中已发现的酶类有近30种,如脂肪氧化酶,豆乳质量的优劣与gnq- 中及时有效地钝化这种酶关系密切。大豆中存在的抗营养因子,以抗胰蛋白
酶(TI)对豆乳的营养价值影响最大【2…。 l_2.1.1脂肪氧化酶

脂肪氧化酶可催化氧分子氧化脂肪中顺一顺1,4戊二烯成氢过氧化物, 大豆中这种酶的活性很高。当大豆的细胞壁破碎后,只需要少量水分存在时, 脂肪氧化酶就可以与脂类底物反应,发生氧化降解,产生豆腥味。用近代的
分析手段,已鉴定出近百种氧化降解产物,其中己醇是造成豆腥味的主要成

分。将脂肪氧化酶与亚油酸或亚麻酸等底物作用也产生明显的豆腥昧。脂肪 氧化酶经轻度的热处理就可达到钝化要求。 1.2.1.2胰蛋白酶抑制物 胰蛋白酶抑制物可抑制胰脏分泌的胰蛋白酶的活性,降低蛋白质的营养 价值,且耐热性强,不易破坏。豆乳中胰蛋白酶抑制物应钝化到什么程度才 算安全,目前还没有章程可循,通常认为至少需钝化80%或90%的活性。经这
样钝化处理后,蛋白质生理效价明显提高。

l_2.1.3胀气因子 胀气因子是指大豆中存在棉子糖和水苏糖而言,由于棉子糖和水苏糖在

人体小肠中不能消化,当经过大肠时,被细菌发酵而产气,会引起胀气、腹
泻等问题。在豆乳生产过程中,胀气因子在浸泡和脱皮工序可部分除去,在 离心分离去豆渣时,渣中可带走少量,其它加工工序对其没有影响,因此主
要部分仍在豆乳中。 1.2.2豆乳制品 豆乳制品是大豆制品的一大类,它是20世纪70年代以来世界食品工业

中迅猛发展起来的一类蛋白饮料。它主要包括豆乳、豆炼乳、酸豆乳及豆乳 精和豆乳粉。这类产品的生产源于我国传统的豆浆,但又与其有着明显的区 别。第一、豆乳类制品是采用现代科学技术和设备实现了工业化生产的产品, 而传统的豆浆实质上是我围传统豆制品生产中的中间产品。第二、豆乳类制 品具有特殊的色、香、味,具有“人造乳”之称,可与牛乳相媲美,而传统 的豆浆口感粗糙,具有明显的豆腥味。第三、豆乳类制品营养丰富,营养素 组成科学合理,工业化生产具有通用的标准,传统豆浆营养单一,营养素来
源只限于大豆。豆乳的营养价值高,消化率也很高。

第一章绪论

表卜6各种大豆食品中蛋白质的消化率(%)

1.2.3豆乳生产的基本原理
豆乳利用了大豆蛋白质的功能特性和磷脂的强乳化性。大豆蛋白质分子中

具有乳化剂的特征结构,即两性结构,在分子中同时含有亲水基团和亲油基 团。在油水混合液中,大豆蛋白质分子亲水性多肽部分展开朝向脂相,极性 部分朝向水相,因此大豆蛋白质用于食品加工是聚集于油水界面使其表面张 力降低,并促进形成油水乳化液。磷脂也是两性物质,其分子一端是极性基
团,另一端是非极性基团。中性油脂是一种非极性的疏水性物质。变性后的

大豆蛋白质分子疏水基团亦大量暴露于分子表面,分子表面的亲水基团相对 减少,水溶性降低。这种变性的大豆蛋白质、磷脂及油脂的混合体系经均质

或超声波处理,相互之间发生作用形成二元及三元缔合体,这种蛋白、磷脂
及油脂的缔合体具有极高的稳定性,在水中形成均匀的乳状分散体系即豆乳。 1.2.3.1豆乳生产的基本工序 大豆一清洗和浸泡一脱皮一磨碎与钝化脂肪氧化酶一分离一调制一加热

杀菌一真空脱臭一均质一杀菌一灌装叫
1.2.3.2豆乳制品生产中的脱腥脱涩 大豆蛋白质是一种很好的营养食品,但如果在豆乳生产工艺过程中缺少 技术控制,则产品中会有一些不良气味,通常认为,豆乳不良风味主要来源 于大豆加工过程中的脂肪氧化酶催化多不饱和脂肪酸氧化的结果。其中主要 的成分有脂肪族羰基化合物中的正己酸酐和正己醛,有明显的臭味;挥发性 脂肪醇类中的正己醇、异戊醇类有臭味;挥发性胺类、氨、甲胺、二甲胺、
嘧啶等,酚酞类,丁香酸、香草酸、龙胆酸、水杨酸等有消毒水味。Arai等

1966年从脱脂豆粕中提取出9种酚酞,其中绿原酸具有酸苦涩味及近似于酚 的气味。Chang等人还发现了黄酮类的雌激素衍生物与苦涩味亦关系密切。

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改进豆乳风味的工艺有很多,包括热处理法、酸碱处理法、添加还原剂和铁

离子络合剂、生物工程法、加风味掩盖剂等‘2引。 1.2.4豆乳的营养和分类 一种蛋白质的质量取决于必需氨基酸的含量。饮用豆乳最主要的目的是
摄取蛋白质。大豆是一种优质的高蛋白高脂肪作物,含蛋白质350'--45%,其

中86%~88%为大豆球蛋白,能溶于水。由表卜7所列豆乳中必需氨基酸的含 量以及联合国粮农组织/世界卫生组织(FAO/WHO)提出的理想蛋白质中必需 氨基酸的模式相比可知,豆乳除了含硫氨基酸(蛋氨酸和胱氨酸)含量上略
逊色外,其它均合乎理想蛋白质的要求。

表卜7豆乳和FAO/WHO提出的理想的蛋白质必须氨基酸含量(g/lOOg蛋白质)

1.3咖啡豆乳饮料的营养价值 1.3.1豆乳的营养保健功能[29j
1.3.1.1豆乳中蛋白质的作用

大豆及大豆制品是高营养的植物性食品。它们均含有丰富的优质蛋白质, 蛋白质是组成人体的主要物质,是人体生命活动的物质基础。豆乳除富含蛋 白质外,还可以为人体提供多种维生素和矿物质,尤其以钙、磷为多。见表 1—8。此外,豆乳中不含胆固醇,并有降低人体血液中胆固醇含量的作用,可 防止动脉粥样硬化。
表卜8豆乳中矿物质及维生索含量(mg/1009豆乳)

第一章绪论

1.3.1.2豆乳中脂肪的功能 大豆油脂中含有大量的亚油酸,它是人体的必需脂肪酸,在人体内起着
重要的生理作用。幼儿缺乏亚油酸皮肤会变得干燥,鳞屑增厚,生长发育迟

缓;老年人缺乏亚油酸会得白内障。大豆油在人体内的消化率高达97.5%,具 有防止胆固醇在血管中沉积.防止动脉粥样硬化的作用。因此它是一种优质 的植物油。大豆油脂不但有较高的营养价值,而且对大豆食品的风味,口感
方面也有很大的影响。豆乳中含有一定量的脂肪同样会赋予其一种滑润感,

否则就会让人感到粗糙、口涩。 1.3.1.3豆乳中碳水化合物的保健功能 大豆中碳水化合物的主要成分为蔗糖、棉籽糖、水苏糖、毛蕊花糖等低 聚糖类,在酸性条件下,对热不稳定。人体内的消化酶不能分解水苏糖,棉
籽糖,因此,不能形成能量,但人体肠道内的双歧杆菌却能利用水苏糖和棉 籽糖。该菌对维持人体健康具有重要作用。据日本《食品工业》报导,成年

健康人每日仅需摄入2-3克的大豆低聚糖,就能使肠道内的双歧杆菌充分增 长,而其它有害菌有所下降。从这方面看,大豆低聚糖的开发意义极大,它 可作为一种新型的保健饮品广泛地应用于饮料、糖果、冷饮制成保健品。 l。3.1。4豆乳中皂甙和异黄酮的保健功能 据日本学者北川等人的研究表明,大豆皂甙有降低过氧化脂类生成的作 用,有显著的抑制过氧化反应的作用,具有较强的抑制由于促肾上腺皮质激 素(ACTH)作用造成的脂类分解作用。大豆皂甙对高血压和肥胖病患者有显
著的疗效,具有抗炎症,抗溃疡,抗过敏等功效。异黄酮具有抗氧化和抗肿
瘤作用。

1.3.2咖啡的保健功能
据检测一杯咖啡含100—150毫克咖啡因,面IO克咖啡因就足以使一个成 人丧命,一般喝咖啡40分钟后,其作用即可达到顶点。

对神经系统,咖啡因有兴奋大脑的作用,可以消除懒惰的感觉,使人感 到轻松愉快,能让人精力集中、思维敏捷和唤起记忆。经研究证明,咖啡因 可使人加快计算速度和打电脑的速度,可使汽车司机行动敏捷。但没有科学 依据能够证明咖啡因对提高工作质量有影响。对心血管,喝咖啡可使心跳加 快,血压升高,促进血液循环,增强一tS,肌收缩。对泌尿系统,咖啡因可使肾 血管扩张,增加肾小球的血流量,因而会增强肾的水渗透和排毒功能。可以
说咖啡有利尿的作用。对呼吸系统,咖啡因可使气管周围的平滑肌放松,因


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而使气管扩张,增加呼吸量,故而不仅消除疲劳、兴奋精神,还有提高人体 对外界的感受力和思维能力的作用。但是咖啡毕竟含有咖啡因较多,贪多会 有害,长期饮用会使血胆固醇和低密度脂蛋白水平升高,容易诱发冠心病‘3们。
1.4咖啡成分的高效液相色谱分析 作为色谱分析法的一个分支,高效液相色谱法是在本世纪60年代末期,

在经典液相色谱法和气相色谱法的基础上,发展起来的新型分离分析技术。 从本世纪初俄国植物学家茨维特(M.S.Tswett)提出经典液相色谱法后,色谱 分析法取得迅速发展,30--40年代发展了柱分配色谱、纸色谱;50年代发展 了气相色谱法,薄层色谱法:60年代发展了凝胶色谱法及高效液相色谱法; 70年代发展了高效毛细管气相色谱法:80年代发展了毛细管电泳贺电色谱; 90年代又出现了光色谱【j11。 从分析原理上讲,高效液相色谱法和经典液相(柱)色谱法没有本质的差 别,但由于它采用了新型高压输液泵、高灵敏度检测器和高效微粒固定相, 而使经典的液相色谱发还发出新的活力。经过近30年的发展,现在高效液相 色谱法在分析速度、分离效能、检测灵敏度和操作自动化方面,都达到了和 气相色谱法相媲美的程度,并保持了经典的液相色谱对样品使用范围广、可 供选择的流动相种类多和便于用作制备色谱等优点。至今,高效液相色谱法 以在生物工程、制药工业、食品工业、环境监测、石油化工等领域获得广泛 的应用。
高效液相色谱(High Performance 相色谱(High Performance
ed Liquid Liquid Liquid

Chromatography)还可成为高压液
Resolution Liquid Chr

Chromatography)、高速液相色谱(Hi曲Spe
Liquid Chromatographyl。

Chromatography)、高分离度液相色谱(High

omatography)或现代液相色谱(Modem 1.4.1高效液相色谱法的特点【32】

1.4.1.1分离效能高由于新型高效微粒固定相填料的使用,液相色谱填充柱 的柱效可达5×103_一3×104块/m理论塔板数,远远高于气相色谱填充柱103
块/m理论塔板数的柱效。

1.4.1.2选择性高由于液相色谱柱具有高柱效,并且流动相可以控制和改善 分离过程的选择性。因此,高效液相色谱法不仅可以分析不同类型的有机化 合物及其同分异构体,还可分析在性质上极为相似的旋光异构体,并已在高
疗效的合成药物和生化药物的生产控制分析中发挥了重要作用。

1.4.1.3检测灵敏度高在高效液相色谱法中使用的检测器大多数都具有较 高的灵敏度。如被广泛使用的紫外吸收检测器,最小检出量可达10 g;用于 痕量分析的荧光检测器,最小检出量可达lO。129。

第一章绪论

1.4.1.4分析速度快由于高压输入泵的使用,相对于经典液相(柱)色谱,
其分析时间大大缩减,当输液压力增大时,流动相流速会加快,完成一个样 品的分析时间仅需几分钟到几十分钟。 高效液相色谱发除具有以上特点外,它的应用范围也曰益扩展。由于它

使用了非破坏性检测器,样品被分析后,在大多数情况下,可出去流动相, 实现对少量珍贵样品的回收,亦可用于样品的纯化制备。 1.4.2高效液相色谱法的分类
高效液相色谱法可依据溶值(样品)在固定相河流动相分离过程的物理

化学原理分类,也可按照溶旨在色谱柱中洗脱的的动力学过程分类。 1.4.2.1按溶质在两相分离过程的物理化学原理分类
a.附色谱(Adsorption Chromatography) b.分配色谱(Partition Chromatography) C.离子色谱(Ion Chromatography) d.体积排阻色谱(Size e.亲和色谱(Affinity
Exclusion Chromatography) Chromatography)

1.4.2.2按溶质在色谱柱脱洗的动力学过程分类
a.洗脱法(elution method) b.前沿法(frontal method) C.置换法(displacemem method)

1.4.3高效液相色谱法的应用范围和局限性 1.4.3.1应用范围 高相液相色谱法适于分析高沸点不易挥发的、受热不稳定易分解的、分 子量大、不同极性的有机化台物;生物活性物质和多种天然产物;合成的和 天然的高分子化合物等。它们涉及石油化工产品、食品合成药物、生物化工 产品基环境污染物等,约占全部有机化合物的80%。其余0%的有机化合物, 包括永久性气体,易挥发低沸点及中等分子量的化合物,只能用气相色谱法 进行分析。依据样品分子量和极性推荐各种HPLC分离方法的应用范围。
1.4.3.2局限性

高效液相色谱法虽具有应用范围广的优点,但也有下述局限性。 a.在高效液相色谱法中,使用多种溶剂作为流动相,当进行分析时所需成 本高于气相色谱法,且易引起环境污染。当进行梯度洗脱操作时,它比气相色 谱法的程序升温操作复杂。 b.高效液相色谱法中缺少如气相色谱法中使用的通用型检测器(如热导检 测器和氢火焰离子化检测器)。近年来蒸发激光散射检测器的应用日益增多,

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有望发展成为高效液相色谱法的一种通用型检测器。 c.高效液相色谱法不能代替气相色谱法,去完成要求柱效高达10万块理 论塔板数以上,必需用毛细管气相色谱法分析组成复杂的具有多种沸程的石
油产品。

d.高效液相色谱法也不能代替中、低压柱色谱法,在200kPa至1MPa柱 压下去分析受压易分解、变性的具有生物活性的生化样品。 综上所述可知,高效液相色谱法液和任何一种常用的分析方法一样,都 不可能十全十美,作为使用者在掌握了高效液相色谱法的特点,使用范围和 局限性的前提下,充分利用高效液相色谱法的特点,就可在解决实际分析任 务中发挥重要的作用。 构成高效液相色谱仪的主要部件:贮液罐、高压输液泵、进样装置、色 谱柱、检测器,记录以和数据处理装置。 1.4.3.3高效液相色谱的分离原理 在液固色谱法中,固定相是固相吸附剂,它们是一些多孔性的极性微粒物 质,如氧化铝、硅胶等。它们的表面存在着分散的吸附中心,溶质分子和流 动相分子在吸附表面呈现的吸附活性中心上进行竞争吸附,这种作用还存在 于不同溶质分子间,以及同一溶质分子中不同官能团之间。由于这些竞争作 用,便形成不同溶质在吸附剂表面的吸附、解吸平衡,这就是液固色谱具有 选择性分离能力的基础。 当溶剂分子在吸附剂表面被吸附时,必然会置换己吸附在吸附剂表面的
流动相分子,这种竞争吸附可用下式表示: 吸附

xm+nⅣ【,iF===士Xs+n Mm
解吸

式中,X。和X。分别表示在流动相中和吸附在吸附剂表面上的溶质:M。和M。 分别表示在流动相中和在吸附剂上被吸附的流动相分子;n表示被溶质分子代 替的流动相分子的数目。 1.4.4色谱分析在食品分析中的应用 食品是人类生活中不可缺少的必需品,使人类生命活动能源的来源。食 品种类繁多,各种食品具有不同的特性和营养成分,它所包含的糖、有机酸、 维生素、蛋白质、氨基酸、脂肪等直接关系人体的健康。在食品生产过程, 往往需添加防腐剂、抗氧化剂、人工合成色素、甜味剂、保鲜剂等化学物质, 它们的含量过高就会危害人体健康。此外由于环境污染,也会使食品沾污有 害微量元素、农药残留、黄曲霉毒素等。因此,食品分析的重要性目益受到

第一章绪论

人们的关注。

近年来高效液相色谱分析法在食品分析中的应用日益增多,它比化学分析 法操作简便、快速,并能提供更多的有用信息。

1.5立题背景和意义 咖啡作为西方人的日常饮品,现在已广泛被包括国人在内的东方人逐渐接 受。咖啡作为一种历史悠久的种植物,有其一套严格的分类及评价标准,一 般从其口感,气味和色泽上作评价。论文意在开发云南种植的两种咖啡豆的 商业价值,确定焙炒过程中咖啡豆的最适焙炒条件,可是不同的焙炒炉具所 需要的时间和温度并不一样,因此有必要寻找一个固定的参数来控制咖啡豆
的焙炒条件,使之有利于工业化生产,简化工艺流程。论文选择了四种咖啡

里的化学成分,使之与色度值建立相关关系,最终以色度值这个比较容易测 定的参数来控制焙炒条件。 豆乳是我国及日本等东方国家的传统饮品,其1:3感及气味为大多数东方人 所熟悉和喜爱,论文研制一种希望能被东西方人都接受的咖啡豆乳饮料,相
信会具有广泛的市场。

6论文拟解决的关键问题 6.1根据感观评价确定咖啡豆的最适焙炒条件 6.2测定不同焙炒条件下葫芦巴碱,烟酸,绿原酸和咖啡因的含量,比较 他们的变化规律以及与风味特征大关系 6.3测定不同焙炒条件下各色度值,寻求其与焙炒条件的相关关系 6.4研制出咖啡豆乳饮料 6.5解决其稳定性的问题



天律科技大学倾Jj学位论文

2.材料与方法
2.1原料、试剂与仪器 2.1.1原料 黄豆 :市售大豆,要求表面有光泽,籽粒饱满,无霉变 咖啡豆:本次实验使用的是产于云南的小粒种咖啡豆(阿拉伯属): CNCF2—1一M和CNCF2.2.X,由云南咖啡厂提供。其中,2一l—M颗粒教大,色泽 为浅绿色,有生咖啡豆特有的气味,味较浓郁,为扁平豆,粒度均匀。2-2.X 颗粒较2-1。M小,气味较弱。

图2一l

2—1--M

图2.2

2~2一X

砂糖:市售一级白砂糖

2.1.2主要试剂
药品名称
甲醇

等级 分析纯 分析纯 生化试剂 生化试剂 色谱纯 色谱纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 生化试剂 生化试剂 分析纯 分析纯 分析纯 食品级 食品级 食品级

生产厂家 天津市四通化工厂 天津市化学试剂六厂 上海市试剂三厂 北京芳草医药化工研制公司 中国药品生物制品检定所 中国药品生物制品检定所 天滓市四通化工厂 天津市天大化工试验厂 天津市四通工厂 天津市化学试剂三厂

磷酸二氢钾 咖啡因 烟酸 葫芦巴碱 绿原酸 石油醚 硫酸铜 硫酸钾 硫酸 甲基红 溴甲酚绿 硼酸 氢氧化钠 95%乙醇 单甘酯 蔗糖酯 酪朊酸钠

天津市科密欧化学试剂丌发中心
上海市试剂三厂 北京朝阳区金盏化工厂 天津市富禄化工试剂厂 天津市四通化工厂 泰道公司提供 泰道公司提供 泰道公司提供

第二章材料与方法

卡拉胶 MMC微晶纤维素 吐温一80 黄原胶 海藻酸钠
CMC—Na

食品级 食品级 食品级 食品级 食品级
食品级 分析纯 分析纯

氯化钠 碳酸氢钠 氢氧化钠 乙醚 过氧化氢 浓硫酸 盐酸
多聚磷酸盐 柠檬酸钠 磷酸

分析纯 分祈纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯

泰道公司提供 泰道公司提供 泰道公司提供 泰道公司提供 泰道公司提供 泰道公司提供 天津开发区海光化学制药厂 天津市凯通化学试剂有限公司 天津市富禄化工试剂厂 天津市津东天正精细化工试剂厂 天津市化学试剂公司 北京化工厂 北京化工厂 天津石英钟厂坝县分厂 天津化学试剂一厂 天津化学试剂六厂

2.1.3仪器与设备
仪器名称

sHP—I高压均浆器
YXQGT02型电热式蒸汽消毒器

DGG一101—2电热鼓风干燥箱 KDF一260康达牌榨汁豆浆机 HHSl卜6电热恒热水浴锅 PHSJ一4A型实验pH计

生产厂家 上海科学技术大学 山东新华医疗器械股份有限公司 天津天宇机电有限公司 天津康达电器公司 北京长安科技仪器厂 上海精密科学仪器有限公司

DL—P3型全自动测色色差计
医用离心机 胶体磨 SRJX一4—9马福炉 JZ7 J_14粉碎机 756MC分光光度计 NDJ一79型粘度计 T-1000型电子天平 折光计 DC-P3色差计 78-1型磁力搅拌器 索氏抽提装置 凯氏定氮装置 TGL一16G台式高速离心机 xMl、D型烘箱 AB204一N分析天平 混合纤维素酯微孔滤膜(0.45 IJ-m) 抽滤装置
16

廊坊通用机械有限公司 天津继红五金机电厂 河北省黄骅县科研器材厂 上海精密科学仪器有限公司 同济大学机电厂 美国双杰兄弟(集团)有限公司
北京市兴光测色仪器公司 中国南汇电式器材厂(上海) 天津科技大学食品工程实验室 天津科技大学食品工程实验室 上海安亭 天津市中环实验电炉有限公司 梅特勒一拖利多仪器(上海)有限公司 天津色谱科学技术公司 天津科技大学食品工程实验室

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干燥箱 高效液相色谱系统

天津科技大学食品工程实验室 日本岛滓

2。2实验方法 2.2.1咖啡最适焙炒条件的研究
2.2.1.1感官评价实验设计 曲面设计(Response
(Central Composite

实验设计采用统计分析系统——sAS(Statistical Analysis System)中的反应 Surface Design)。选用了其中的中心复合设计一一CCD

Design),为2因素5水平。2因素为温度(190.220℃)和 时间(17-27min),5水平分别是立方体部分(-1,+1),具有参数a的“星号 臂”部分(一a,+a)和中心点(0)。¨3J一[361如表2—1所示. 响应值是:评价人员对样品的感观指标中的滋昧和气味的嗜好性评分。 结果采用反应曲面设计(RSM)分析。对每一组数据进行多变量回归分析, 其模型包括线性项、二次项和相互反应项。规定P≤O.05或接近此值为显著。 并且用失拟检验(1F/ck of fitness)来估计模型的有效性[37】。

表2—1

咖啡豆最佳焙炒过程设计的编码和非编码变量

2。2.1.2样品准备 本实验选用马福炉作为焙炒咖啡豆的仪器,每组分四次焙炒,每次焙炒209, 以损失率来验证重复性。样品在移离-SN炉时用电风扇快速冷却。为了避免外

部环境的污染和香气成分的损失,焙炒后的样品使用塑料包装,并保存在干燥
器里待用。焙炒样品见图2-3,图2-4。 在进行感官评价和色泽分析前,使用单相感应电动机JZ7114进行研磨。进 行感官评价的样品:1009焙炒咖啡粉末用1.2L水。用沸水(95.98"C)均匀倒在 咖啡粉末上,浸泡5-Smin,时间不宜超过8分钟,因为过度抽提会使香气成分损 失,并产生酸味138】。

第二章材料与方法

图2-3

2--1一M

图214

2—2一X

2.2.1.3感官评价实验 本实验在实验室范围内展开,从学校中选取20名学生作为消费者型评价员

进行嗜好性平分。感官评价类型采用评分制。在进行滋味和香味评价时采用9
分制(1=非常不喜欢;9=非常喜欢)来评价咖啡抽提液的的理想滋味和香味‘391。 2.2.2咖啡香气前体的研究 2.2.2.1样品处理 把两种咖啡豆于马福炉中在恒定的温度(230℃)下分别焙烤5、10、15、 20、25分钟。所有的样品在进行样品分析和水分测定前马上使用单相感应电动 机JZ7114进行研磨。水分测定使用105"C恒重法。把2克研磨好的咖啡粉于20mt 沸水中(经过0.45u m滤膜过滤的去离子,重蒸馏水)浸提5分钟,并用磁力 搅拌器搅拌,把抽提液倒入50ml容量瓶中,再加入20ml沸水浸提(同上),集 中抽提液定容至刻度。定容好的抽提液于15000rmp/min下离心10分钟,取lml

稀释到10ml直接用于HPLC分析【40】川。
2.2.2.2

ttPLC实验【421‘【45l

咖啡抽提液成分的色谱分析采用日本岛津的反相高效液相色谱LC—IOAT

Vp系统,其中包括色谱柱shim—pack Vp—ODS(150.4.6mm);保护柱shim—pack GVp—ODS(10*4.6mm);脱气机DGU一12A:二极管阵列检测器SPD—MIOA Vp:恒温 相CTO—lOh Vp;控制单元SCL—IOA Vp;数据处理系统为岛津色谱工作站。洗脱
液采用0.01M磷酸二氢钾(PH4.0)与甲醇混合(3:1),流速为1.Oml/min。 一般葫芦巴碱的最大吸收波长为268nm,烟酸为264 tim,绿原酸为329nm, 咖啡因为276 1211l,检测时采用二极管检测器于265 nm下检测。 定量方法采用外标法,标准曲线为葫芦巴碱、烟酸、绿原酸和咖啡因标准 溶液在265 rim下的所得。 2.2.3咖啡豆乳生产工艺及稳定性的研究 2.2.3.1咖啡豆乳的生产工艺【46】 且学L———————————T 砂糖、添加剂————罩

咖啡抽提液————'溶解——r调和—一均质—一灌装—嘲≮菌—一冷却

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2.2.3.2操作要点 (1)豆乳的制作

通过查阅文献资料和多次试验,豆乳的制作采取以下方法:
①浸泡:将生黄豆用水洗净,加入生豆重量3倍的水,在水中溶解0.5%NaHC 03,室温下浸泡12小时。 ②热烫:将泡好的黄豆用水洗净,在80~85。C条件下热烫6min,以钝化大豆中 脂肪氧化酶的活性。 ⑧磨浆:以生豆计7~8倍的水磨浆,使用95℃以上的沸水。

④浆渣分离:使用绒布过滤,除去浆中的豆渣。
⑤均质:将豆浆加热至65~70。C进行均质,均质压力为22 (2)咖啡抽提液IIIii作【47】一Dg]
MPa。

①焙烤:使用马福炉焙烤咖啡豆,230。C,22min.,每次10克生咖啡豆。 ②碾磨:使用粉碎机将焙烤好的咖啡豆碾磨成咖啡粉。 ③浸提:使用以咖啡粉计5~6倍的90 6C以上的热水,浸提4min。 ④过滤:使用真空抽滤器,3号滤纸板,过滤。 (3)咖啡豆乳的调配 ①按(1)叙述方法制作豆乳。 ②按(2)叙述方法制作咖啡抽提液。 ③砂糖用水溶解,用绒布过滤,去除杂质。 ④将豆乳、咖啡抽提液、砂糖溶液混匀,加入占预期总体积0.03%Nat]及Na
HC03。

⑤按照试验要求,将稳定剂、乳化剂、络合剂等用水溶解完全,加入到豆奶与 咖啡、糖液的混合液中用去离子水定容。 ⑥将混合液加热至80℃进行均质,均质压力为22 ⑦灌装
MPa。

⑧采用高压杀菌釜进行杀菌,杀菌条件121。C/15min。 ⑨冷却至室温。 ⑩检验包装。 (4)注意事项: ①用热水溶解稳定剂较冷水易溶。 ②使用去离子水制作咖啡豆乳饮料。 2.2.3.3咖啡豆乳配比试验 经感官评价试验确定。 2.2.3.4测定咖啡豆乳稳定性的方法 本试验研究了稳定剂、乳化剂、络合剂的种类和用量以及均质条件、杀菌 条件对咖啡豆乳稳定性的影响。研究方法有以下几种:

2.2.3.4.1咖啡豆乳的pH值
利用pH计测定咖啡豆乳的pH值。 2.2.3.4.2咖啡豆乳的粘度 利用粘度计测定咖啡豆乳的粘度。采用NDJ一79型粘度计,待转子稳定1分



第二章剌料与方法

钟后读取数据。 2.2.3.4.3离心沉淀法 取成品509,以3000r/rain离心lOmin,以离心沉淀率为指标,来考察增稠 剂对咖啡豆乳稳定性的影响【501[511。

离心沉淀率c%,=雩尝善嚣觜蚶oo%
离心前总质量(2)
R=A:/A,

2.2.3.4.4吸光度法 样品在3000r/m.in离心lOmin,取上清液稀释100倍后,用分光光度计在 750nm下测得其吸光度也,与离心前的产品稀释100倍的吸光度A。的比值即为 稳定系数【”1。 若R≥95%,则表明稳定性良好。 2.2.3.4.5透光率法 把样品稀释100倍,于750nm波长下测定样品的透光率,透光率越小,表 明稳定程度越好。 2.2.3.4.6静置法 静置法对在保质期内的成品进行检测,观察脂肪上浮情况、大颗粒的下沉 情况及产品色泽的变化。

2.2.3.5离心时间对沉淀量的影响
将咖啡豆乳样品称取一定的质量,于3000r/min使用不同离心时间处理 选取最佳离心时间作为下面所进行的稳定性试验的条件。 2.2.3.6不同pH值的咖啡抽提液沉淀率 将制得的咖啡抽提液调至不同的pH值,用离心沉淀法测得咖啡抽提液在不

同pH值时的沉淀率吲[S4l。
2.2.3.7不同pH值的咖啡豆乳沉淀率

将咖啡豆乳调至不同pH值,用离心沉淀法测得咖啡豆乳在不同pH值时的
沉淀率【55l[561。 2.2.3.8不同焙炒程度的咖啡对咖啡豆乳沉淀率的影响 将用不同焙炒程度的咖啡制得的咖啡豆乳,用离心沉淀法测得在不同焙炒 程度的咖啡豆乳沉淀率。 2.2.3.9稳定剂、乳化剂对咖啡豆乳的影响 采用各种实验方法研究不同稳定剂、+乳化剂的种类及用量对咖啡豆乳饮料 的影响””∞“。采用2.2.3所述方法研究稳定剂、乳化剂对咖啡豆乳饮料稳定性 的作用,使用SAS统计软件进行显著性的分析。

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2.2.3.9.1乳化剂稳定剂单因素试验 根据相关文献资料和书籍[63】【64J,选取了几种对于豆乳和咖啡奶有较好作用 的稳定剂和乳化剂。稳定剂是:cMc—Na、酪朊酸钠、MCC、黄原胶、海藻酸 钠、卡拉胶,乳化剂为:亲水性单甘酯、分子蒸馏单甘酯、TweenS0、蔗糖酯9

一ll、蔗糖酯15,所有稳定剂和乳化剂均采用同一水平0.15%作对比试验。将
以上所述稳定剂和乳化剂分别加入按配比制得的咖啡豆乳中,经121℃,15min 杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象。 2.2.3.9.2乳化剂稳定剂正交试验 选取效果较好的乳化剂卡拉胶、稳定剂分子蒸馏单甘酯进行正交试验,经 121℃,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象。

2.2.3.9.3络合剂正交试验
在最佳乳化剂、+稳定剂用量上,采用柠檬酸钠和三聚磷酸钠作为络合剂进 行正交实验,经121。C,15min杀菌后,冷却,放罱24h后测数据,静置一周后 观察现象。 2,2.3.9.4均质作用正交试验 考察均质温度、均质压力和均质次数这三个因素对咖啡豆乳稳定性的影响,

使用SAS统计软件中的混合水平设计,进行正交实验,经121。C,15min杀菌
后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象。 2.2.3.9.5咖啡豆乳稳定性全效应的试验 为了研究对咖啡豆乳稳定性有影响的各因素的显著性,使用SAS统计软件 中的二水平设计,来估计各因素的作用。样品经121”C,15min杀菌后,冷却, 放置24h后测数据,静置~周后观察现象。 2.2.3.9.6杀菌条件对咖啡豆乳稳定性的影响 选择不同杀菌条件考察对咖啡豆乳稳定性的影响,样品经121℃,15min杀 菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象。

2.2.3.10成分的测定㈣
2.2.3.10.1蛋白质含量 凯氏定氮法测原料的蛋白质含量。 2.2.3.10.2脂肪含量 索氏抽提法测原料的脂肪含量。

第三章结果与讨论

3.结果与讨论
3.1咖啡豆最适焙炒条件的研究 表3—1、表3—2分别为两种焙炒咖啡不同焙炒条件时的嗜好性评分的平均值。 从中可看出在相同焙炒条件下2-1.M的得分比2—2一X高。 表3-1


2-1一M嗜好性评分平均值
5 6 4.20 7 4.75 8 4.75 9 3.35 10 4.50 11 4.15 12 4.65 13 4.75

2 4.75

3 5.20

4 4.75

最2.80


3.40

谋3.80

4.50

5.35

4.50

4?15

4.55

4.50

4.50

3.85

5.00

4.45

4.70

4.50

表3-2
1 几


2-2一X嗜好性评分平均值

3 4.20

4 3.75

5 6 7 8 9 10 11 12 13 ——————————_____—__-__———————-___—_-_-*_______—————————-___--_^____--●●————————_H__~ 3.50 3.65 3.75 3.75 2.80 3.15 3.45 3.85 3.75

藻2.30


3.75

藻3.95

4.40

5.00

4.40

4.05

4.50

4.40

4.40

3.70

4.80

4.25

4.55

4.40

3.1.1对2—1一M的滋味感官评价的方差分析 表3—3时间、温度影响2-l—M滋味感官评价评分的主体模型方差分析
Source X1 X2 Xl*Xl Xl*X2 X2*X2 Model OF 1


SS 3.0380 0.2654 2.3756 0.1056 0.1256 5.8085 3.3034 2.3995 0?1056 0.i707 0.1707

MS 3.0380 0.2654 2.3756 0.1056 0.1256 1.1617 1.6517 1.1998 0?1056 O.0244 0.0569

F 124.5971 10.8846 97.4309 4.3320 5.1517 47.6451 67.7406 49.2062 4.3320

Pr>F 0.0001 O.013l 0.0001 0.0759 0.0575 0.0001 0.0001 0.0001 0.0759

1 1


5 2 2 1 7 3

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8.653E13

0.0001

(PIAre Error)
Total


12

2?6300E一15 5.979231

6?5700E一16

表3-3是时间、温度影响2-1-M滋味感官评价评分的主体模型方差分析

天津科技大学硕士学位论文

可以看出时间的线性项、二次项对咖啡抽提液滋味的影响为显著效应(P≤O.05) 而温度的线性项为显著效应。这些数据谤明在规定温度的变化范围内,随着温 度的增加,滋味的可接受性也增加。而超出一定的焙炒时间,滋昧的可接受性 则会下降。因此根据滋味的可接受性所建立的咖啡焙炒最适条件的模型可只考 虑显著性因素,其方差分析见表3—4: 表3—4
Source Xl
X2

时间、温度影n向2-l—M滋味感官评价评分的预测模型方差分析
DF SS 3.0380 0.2654 2.2740 5.5773 0.4019 0.4019 MS 3.0380 0.2654 2.2740 1.859l 0.0447 0.0804 1.2230E14 F 68.0295 5.9430 50.9199 41.6307 PrPF 0.0001 0.0375 0.0001 0.0001

X1车X1 Model Error

(Lack
fit)

of

0.0001

(Pure
Error)
Total 12

2.6300E一15 5.9792

6.5700E一16

图3—1

时间、温度对2-1.M滋味评分的曲面图

从曲面图3-1可直观看出时间、温度对滋味评分的影响。根据滋味的可接 受性所建立的反应曲面的模型可以看出:焙炒温度在226。C,焙炒时问在25min 为最适焙炒条件。 3.1.2对2—1一M的气味感官评价 表3—5时间、温度影响2-1一M气味感官评价评分的主体模型方差分析
Source Xl X2 Xl*Xl DF 1 1 l SS 0.0038 0.0003 0.0004 MS 0.0038 0.0003 0.0004
F P r>F

53.0130 4.1101 5.5168

0 0002 0.0822 0.0512

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第三章结果与讨论

X2*X2 Model




0.0001 0.0047 0.0041 0.0006 8.1010E一6 0。0005 0.0005

0.0001
0.0010

l_3817 12.9972 28.5616 3.8753 O.1120

0.2782 0,0020 0,0004 0,0736 O.7477

(Linear) (Ouadrat ic) Pr(。Crduocsts)
Error



0.0021 0.0003 8.1010E一6 0,000l 0.0002


l 7

【La…rk、of 1 1 C,



9999.99

0.0001

一(Pur: ErrorJ
Total



~107E一18 0.0052



】2

表3-5是时间、温度影响2.1.M滋味感官评价评分的主体模型方差分析。 可以看出,时间的线性项对咖啡抽提项的气味评分具有显著效应。说明随着间 的增加,气味的可接受性也增加。因此根据气味的可接受性所建立的咖啡焙炒 最适条件的模型可只考虑显著性因素,其方差分析见表3-6: 表3—6时间、温度影响2—1.M气味感官评价评分的预测模型方差分析

从图3—2可以更直观的看出它们之问的关系

矗.5

1|

乱-s。 馨



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?jj:::二_一
一7

22.0

时问lmin)
图3—2

时间对2—1—M气味评分的影响

3.1.3对2—1一M的模型的建立

天津科技大学硕士学位论文

根据上述数据建立数学模型,如表3—7所示。本次实验的目的是使焙炒过 程最优化,而并非是建立精确的由消费者感官评价评分所决定的焙炒模型。因 为由于消费者反应的随机性,根据小部分消费者的感官评价评分建立模型是非 常困难的。 表3—7 响应值 滋味 气味 2-1一M根据感官评价得分所建立的模型 模型
11.5184+1.1209.X1+0.0121*X2 0.0227*Xl*X1 0.3209—0.0044.XI

此外,根据反应曲面的设计,为了考察所建立模型的精确度,中心点的实 验应该为5次,但考虑到由于大部分中国消费者不经常饮用咖啡,太多的样品 会增加他们的负担,所以把中心点的5次实验改为1次,造成失拟项的P值为
0.0001。

综上所述:2—1一M的最适焙炒条件可选为温度220--228。C,时间25--28min。 3.1.4对2—2一x的感官评价得分的分析 同理可得时间、Npj[gi]-2—2一x的滋味、气味感官评价得分的方差分析为:时 间的线性项、二次项,温度的线性项对滋味的得分为显著,其预测模型方差分析 如表3—8,其曲面图形见图3—3: 表3—8
Source Xl
X2

时间、温度影响2—2一x滋味感官评价评分的预测模型方差分析
DF 1 1 1 3 9


SS 1.0946 0.6703 0.9133 2.6782 0.3226 0.3226

MS 1.0946 0.6703 0.9133 0.8927 0.0359 0.0646

F 30.5399 18.7017 25.4814 24.9076

Pr>F 0.0004 0.0019 0.0007 0.0001

Xl*Xl Model
Error

(Lack of fit) (Pure



2.326E13

0.0001

Error)
Total





1.1 100E一14 3.0008

2.7700E~15

12

第三章结果与讨论

图3—3

时问、温度对2—2一x滋味评分的曲面图

对于气味的得分时间的线性项为显著。其预测模型方差分析如表3—9,从图 3—4可以更直观的看出它们之间的关系:

N3—4

时间对2—2一X气味评分的影响

一面———T——百酉万—百面F—历面i—等
时间、温度影响2—2一x气味感官评价评分的预测模型方差分析
DF l SS MS F Source x1 Pr>F 0。9996 0.9996 0.378l O.2519 0.9996 0.9996 0.0344 0.0840 5.3210 0.0262 29.0785

表3—9

1—而万一
0.0002

Model



29.0785

error

11 3

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fit)

of

(Pure

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Total


12

0.1263 1.3777

0.0158

所建立的模型如表3一lO所示,2-2~x的最适焙炒条件可选为温度220—228

天津科技大学硕士学位论文

℃,时间25--28min。 表3-10

2-2一X根据感官评价得分所建立的模型

3.2咖啡豆在不同焙炒时间下重量损失和各成分含量变化 3.2.1两种咖啡豆在不同焙炒时间下的重量损失 两种咖啡豆在226℃不同焙炒时间(0,5,10,15,20,25min)下的重量 损失率如表3一11:
表3一ll
Omin

两种咖啡豆在不同焙炒时间下的重量损失率
5min 4.7%
6.0%
lOmin l 5min 20min 25min

2—1一M
2-2一X

0 0

12.O% 11.3%

14.O%
14.7%

16.7%
16.0%

17.3%
16.7%

3.2.2

2—1州在不同焙炒时间下四种物质含量的变化 在焙炒过程中2?1-M的葫芦巴碱、烟酸、绿原酸和咖啡因含量变化如表3—12

所示:

表3一12


2—1一M在不同焙炒时闻下四种物质含量的变化
5rain 0.02% 10min
15min

Omin

20min 0.06%

25min

烟酸 绿腺酸

0.02%

0.02%
2.35%

0.03% 1.55%

0.03%

3.89%?4.59%

0.77%0.64%

一.婴堕垦
3.2.3

!:!!兰

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2-1一M再不同焙炒时间下的HPLC峰型图

第三章结果与讨论

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0 01 62463Mlnutes^mDInud e_O n1^IJ

一;:碧嘏’:”:
葫芦巴碱





烟陵



绿原 酸
咖Ⅱ 非因



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≮“Z.,{j, 、一
图3-5


Hnule8

一,

2-1一M生咖啡豆在波长265nm下的峰形图

葫芦巴碱、烟酸、绿原酸和蜘啡因的含量分别是1,50%、O.02%、3.89%和
1.32%。

nme

08}nt,les^|IlplRutle:OⅢ

u JJJ.

^L., 八
L一

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图3-6

2:1?M经历5min焙炒后在波长265nm下的峰形图

比较图3—5和图3-6,可见葫芦巴碱含量轻微下降(136%);烟酸变化不大: 而绿原酸(4.59%)和咖啡因(1.45%)的含量有所上升,可能是焙炒过程中其 他物质的降解所致。另外,还可以观察到有两个峰明显的增加,因为不在这次 研究的范围之内,暂目忽略。

菱堡型垫查兰堡主兰竺堡苎——
一1






W U L~ 』f



图3—7

2-1.M经历lOmin焙炒后在波长265nm下的峰形图

比较图3-6和图3—7,可以观察到葫芦巴碱的含量继续下降(1.23%);烟酸 含量依然变化不大:绿原酸含量大幅度下降(2.35%);咖啡因含量维持在一定
水平(1.39%)。
■me 1 7360tiMlnLlles^mDlIⅢde日046m^u

11



~ 心 L一 八



图3-8

2—1一M经历15min焙炒后在波长265nm下的峰形图

由图3-8可见,葫芦巴碱含量下降为(0.94%);烟酸含量有稍微上升 (O.03%);绿原酸含量继续下降(1.55%);咖啡因含量为1.55%。

第三章结果与讨论



4 40508

MlnUm.'~mplitudo:0(194

rrL^u

一1 M20l'■



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-、..—』



图3-9

2-1.M经历20rains焙炒后在波长265nm下的峰形图

由图3—9可见,除葫芦巴碱(O.68%)和咖啡因(1.48%)之外,峰形图中 其他物质已大幅度减少(绿原酸含量为0,77%)。但烟酸含量却上升将近1倍
(0.06%)。

"Nmo:I 81 72,ⅫnⅢe,?AmplhUde:2 647m^u



JL mI
图3—10



l ——/、



2-1-M经历25mins焙炒后在波长265nm下的峰形图

在经历25mins的焙炒后,葫芦巴碱(0.61%)的损失为59’3%:绿原酸(O.64%) 的损失为83.5%;而烟酸在此时却有所下降(0.03%);相对而言,咖啡因的含 量是比较稳定的。
3.2.4

2-1-M再不同焙炒程度下相应的蛋白质含量和pit值 测定其水溶性蛋白质含量和pH值,如下表3-13所示:

天津科技大学硕士学位论文

表3—13

2-1一M在不同焙炒程度下相应的蛋白质含量和pH值

由上表可见,虽然在焙炒过程中总蛋白质含量有所损失,但抽提液中的可 溶性蛋白却随之上升。此外,pH值随着焙炒程度的加深,由生咖啡豆的5.59 下降到中度焙炒时的4.94。随后又继续上升到焙炒程度为25rain时的5.63。pH 值的这种变化主要是由于绿原酸结构的破坏和酸键受到约束所致,这与焙炒过 程中绿原酸的含量变化基本~致。绿原酸含量先是有所上升,因而导致DH值 有所下降:随后绿原酸含量迅速下降,pH值上升。
3.2.5

2-1一X在不同焙炒对阁下四种物质含量酌交化
表3—14

2—2一X在不同焙炒时间下四种物质含量的变化
5rnin 10rain

.0min

15min

20min

25min

葫芦巴碱
烟酸

1.47% 0 03%

!.37%

1.33%
2,93%

!.22%
O.04% 1.8l%

O。94% O.07% 1.01% 1.41%

O.70%
O.03% O.48%

0.03%0.03% 4‘44%

绿原酸 咖啡凼
3.2.6

3.29% 1.43%

l。46%

1.54%

1.55%

1.46%

2-卜x再不同焙炒时间下的HPLC蜂型图

"lime:'e030¨1h∞P}rA,^plltuam:8 D%眦u

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图3一l 1

2-2一X生咖啡豆在波长265嘞下趵蜂彤图

苎三童堕里兰堕笙

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图3一12

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L—



2—2-x经历5min焙炒后在波长265nm下的峰形图

、^√
图3—13









.一

2-2.X经历lOmins焙炒后在波长265nm下的峰形图

32

—— 墨望型垫查堂堕主兰垡笙jL——
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}2-xlStrJr

L kk
图3—14



、L





2-2-X经历15mins焙炒后在波长265nm下的峰形图

-…

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图3—15

2-2一X经历20mins焙炒后在波长265nm下的峰形图

第三章结果与讨论

p 、^^
_

,、J
2-2一X经历25mins焙炒后在波长265nm下的峰形图

图3—16

图3—11至图3~16,可以看出2—2一x的葫芦巴碱、烟酸、绿原酸和咖啡因在 经历焙炒时间为0、5、10、15、20、25mins时的含量的变化。葫芦巴碱含量下 降率为52.38%;烟酸在第20分钟上升到最大量后,又出现下降的趋势;绿原 酸含量的下降率为85.41%;相对而言,咖啡因含量几乎没有变化。
3.2.7

2-1一X再不同焙炒程度下相应的蛋自质含量和pit值 测定其水溶性蛋白质含量和pH值,如下表3—15所示:
表3—15

2-2一X在不同焙炒程度下相应的蛋白质含量和pH值

由此可见,其水溶性蛋白含量和pH值的变化趋势基本与2.1一M相同。
3.3两种咖啡豆成分比较 3.3.1两种咖啡豆葫芦巴碱含量的比较 比较两种咖啡豆的成分,见图3一17,2.1.M比2-2一X生豆中葫芦巴碱的含 量稍多一点,方差分析P值为O.2999(>O.05),不显著,即这两种生咖啡豆的 葫芦巴碱含量没有显著性差异。在经历25min焙炒时已大部分损失,但可见, 2-1一M的损失率比2.2.x的大。

天津科技大学硕士学位论文

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——h 2-I—M


+2-2一X

10

ZO

30

焙炒时间(mins)

图3-17两种咖啡豆焙炒过程中葫芦巴碱的含量变化 3.3.2两种咖啡豆烟酸含量的比较 两种生咖啡豆的烟酸含量方差分析P值为O.2015,不显著,即它们之间没 有显著性差异。烟酸在经历15min焙炒后含量显著上升,在15—25min内达到最 大值,在第25min含量又逐渐下降,见图3—18。比较两种咖啡豆的烟酸含量, 显示2—1一M中葫芦巴碱的降解产物较多地转化为其它物质‘661[67】。
0.08

0.07
0.06

0.05
0 04 O.03 0.02 0.01 O 0 5
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10

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—_.一2一l—M
-'-II--2—2一X

15

20

25

30

焙炒时间(=ins)

图3—18两种咖啡豆焙炒过程中烟酸的含量变化
这些显著的高温降解出现在10或15分钟时,表明咖啡豆内积累化学降解 反应所需的能量需要一段时间,根据Macrae(1989)的文献指出,咖啡豆的焙 炒过程包括一个起始阶段,在这个阶段内水分损失。之后当咖啡豆达到 60.100kcal/kilo的能量时真正焙炒过程开始。而这个起始阶段的时间因不同的焙 炒器具而异,如工厂所使用的带热空气的能使咖啡豆翻动的炉具就较实验室用 的炉具所需时间短。

3.3.3两种咖啡豆绿原酸含量的比较 2.1.M中绿原酸要比2—2.x的含量为多,方差分析P值为0.0174(<o.05), 即有显著性差异。而2.2-X的降解程度(86%)要比2-1.M(84%)的大,绿原 酸在5min之后即出现显著下降,到达25min时损失只剩下原来的1/4,见图
3—19。

第三章结果与讨论



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15

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20



25

30

焙炒时间佃ins)

图3一19两种咖啡豆焙炒过程中绿原酸的含量变化

3.3.4两种咖啡豆咖啡因含量的比较 对于咖啡因来说,生豆中2-2-x含量要比2—1.M稍多,方差分析P值为 0.1448,即没有显著性差异。它在15min后出现轻微下降,根据Macrae(1989) 的叙述,这种在经历高温(230。C)长时间(25min)焙炒后只出现轻微下降的 现象可能与咖啡豆内部的空隙度和初始压力有关,而这些都阻碍了咖啡因的升
华作用。

3.3.6两种生咖啡豆四种物质含量比较方差分析 两种生咖啡豆四种物质含量比较方差分析见表3一16:
表3~16
SS

两种生咖啡豆四种物质含量比较方差分析表
df
l l 1


MS



P—value 0.29986 18.51276

葫芦巴碱0.000625 9.7E一05 烟酸
绿原酸O.366025 咖啡因0.011025

0.000625 1.923077 9.7E一05

3.518814 0.201499 18.51276

0.366025 56.09579 0.01 7364 18.51276 0.01 1025 5.444444 0.144814 18.51276

综上所述,2-1-M中的绿原酸含量要比2.2.X的多,这与感官评价的结果 2—1一M比2-2一x味道稍微苦,咖啡味要浓的结果比较一致。而其它风味物质的 前体没有显著性的区别。 3.4两种咖啡豆的绿原酸/咖啡因比率与色度值的相关关系 本文测定两种咖啡豆在最适焙炒温度下(230。C)不同焙炒时间(5、10、 15、20、25min)的绿原酸/咖啡因比率,并且用DC—P3型全自动测色色差计测 定色度值(L+、a+、b+)。见表3-17、3-18从中可以看出L+与b+值均随着焙 炒时间的延长而减少,而矿值则从绿色区域(生咖啡豆)到红色区域(中度焙 炒)再转向绿色区域(深度焙炒),a+值的这种变化特性归根到底是由生咖啡豆 的颜色决定的,还可能是由咖啡豆的储藏时间、加工方式决定【68][69】。
表3—17

2—2.x咖啡豆焙炒时间与色度值的相关关系

天津科技大学硕士学位论文

10 15

1.90

12.30 10.49 8.64 7。82

1.82 2.80 2.73
2.30

11.77

11.91 10.57 10.24 8.46

6.48 3.64 3.62 3.54

0.97 1.01
1.18

22.18 17.88 15.78 13.66

1.67
0.72

10.19 9.87 8.14

20
25

0.33

1.08

表3—18

2-1一M咖啡豆焙炒时间与色度值的相关关系

表3—19

2-1一M根据色度值所建立的回归公式及相应复相关系数
公式

R2
278瓤
541 1。

Cab。

5.5726eo 5.7795eo

0.8762 O.9783

p—a++b+

从表3一19结果表明,在各测色项目色度值与绿原酸/咖啡因比率的相关分 析中,品种2-1一M根据L*-a++b?所建立的回归方程的复相关系数最高,为 0.9783,其回归方程为y=5.7795eo 541。x,见图3—20:
40

茔30
蒿I
20 J.g-10
0 0 1

●‘

/ ∥
2 3 4

—◆-实验数据

一模型

绿原酸/咖啡因比率

图3—20

2-1一M不同焙炒程度是绿原酸/咖啡因比率与色度值的关系 2-2-X根据色度值所建立的回归公式及相应复相关系数

表3—20

Cab?8.6521e。1366。 L*-a。+b8 12.459e。277鲰

0.8616 O.9601

从表3-20结果表明,在各测色项目色度值与绿原酸/咖啡因比率的相关分 析中,品种2-:2一x根据L+一a++b+所建立的回归方程的复相关系数最高,为0.9601, 其回归方程为y=12.459eo 277虬,见图3—21:

第三章结果与讨论

—◆-实验数据

一模型

图3—21

2-2一X不同焙炒条件下绿原酸/咖啡因比率与色度值的关系

3.5咖啡豆乳饮料的制作 3。5.1离心时间对沉淀量的影响 将咖啡豆乳样品称取一定的质量,于3000r/min使用不同离心时间处理 其结果如图3—22所示。


皿唧

裂 蛙



lo

15

封间(rain)

图3—22沉淀量与离心时间关系 从图3—22可看出,离心沉淀率与咖啡豆乳的稳定性关系很大,在3000r/min 下离心处理,在2-12min的范围内,离心沉淀率与离心时间基本上呈直线关系, 因此采用lOmin来判断咖啡豆乳的稳定性是可行的。 3.5.2咖啡抽提液对沉淀的影响 3.5.2.1不同pH值的咖啡抽提液沉淀率 将制得的咖啡抽提液调至不同的pH值,按2.2.3.4.3所叙述的离心沉淀 法测得咖啡抽提液在不同pH值时的沉淀率,结果如图3—23所示:

丕望至!垫查堂堡:j!:=堂焦望塞——
0.2

.0 15

艺 静0.1


骡0

05

O 2 3 4 5 6 7



DH值

图3—23咖啡抽提液在不同pH值时的沉淀率 由图3—23可见在pH5.5时咖啡抽提液出现最大沉淀,此外在pH3.0可以观 察到沉淀量有所上升。根据相关文献资料的报道17“,植物蛋白的等电点一般为 pH4.0~5.5,估计在pH5.5时所出现的沉淀是溶液pH值靠近咖啡蛋白等电点的 所致。而在pH3.0时所出现的较大沉淀量是生物碱绿原酸与蛋白质的羧基等结 合,形成复合物,扰乱了蛋白质构相而变性。蛋白质变性后许多原有性质发生 了改变,表现为在水中溶解度显著减少,丧失结晶性和某些生物活性,特性粘 度增大,等电点发生移动等。具体表现为绿原酸与低分子量蛋白质发生交互作 用而使蛋白质聚集。 3.5.2.2不同pH值的咖啡豆乳沉淀率 将咖啡豆乳调至不同pH值,按2.2.3.4.3所叙述的离心沉淀法测得咖啡豆 乳在不同pH值时的沉淀率,结果如图3—24所示:

20

童15
1}{L
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黧s
0 3 4 5 6 7

pH值

图3—24

咖啡豆乳在不同pH时沉淀率的变化

由图3—24可见分别在pH5.5和3.0时出现了两个沉淀量最大值。分别取 pH5.5和3.O时的沉淀物消化,测定蛋白质含量。分别为O.62%和0.65%。,大 豆蛋白质是两性分子,它们由若干个氨基酸分子以多肽链连接而成,其分子表 面分布着许多极性基团。大豆蛋白解离基团包括氨基、羟基、羰基、咪唑基和 巯基等,是多价电解质。大豆蛋白质的等电点大约为4.6,当溶液pH值较其等 电点低时,蛋白质呈复杂的正离子态,反之呈复杂的负离子态。pH值对豆乳稳 定性有很显著的影响,溶液pH值与蛋白质等电点相差越大,蛋白质所带电荷 数就越多。当pH值为5~6时,豆乳极易产生絮凝甚至分层,其原因是pH5~6

第三章结果与讨论

很接近大豆蛋白质的等电点,此时,蛋白质所带的电荷数较少,因而导致扩散 双层的排斥位垒降低和蛋白质水化能力减弱[71】。 因而在pH5.5出现的较大沉淀量为溶液pH值靠近豆乳蛋白等电点所致。 与此同时,在pH3.0所出现的较大沉淀量是绿原酸与蛋白质相互作用所致。 3.5.2.3不同焙炒程度的咖啡对咖啡豆乳沉淀率的影响 将用不同焙炒程度的咖啡制得的咖啡豆乳,按2.2.3.4.3所叙述的离心沉 淀法测得在不同焙炒程度的沉淀率,结果如图3—25所示:










2 5




龚¨
l O 5 O

10

12

14

16

18

20

22

24

时间(吼ins)

图3—25咖啡抽提液在不同焙炒程度时的沉淀率 由图3—25可见,咖啡豆乳的沉淀量随着咖啡焙炒程度加深而下降,但达到 22rain时却又上升。用这几种不同焙烤程度的咖啡抽提液测定蛋白质含量和pH 值,如表3-21所示: 表3—21不同焙烤程度的咖啡抽提液的蛋白质含量和pH值

由表3—21可见,pH值随着焙炒程度(14~22min)的加深而上升,pH值的这 种上升现象估计是由于绿原酸结构的破坏和酸键受到约束。另外,可看到抽提 液中蛋白质含量也随着焙炒程度的上升而上升,虽然在焙炒过程中总蛋白质含 量有所损失。但据相关文献资料f矧,可溶性固形物含量随着焙炒程度的增加而 上升,这是由于焙炒过程使水溶性物质的可溶解性增加。但是,到达一个最大 值后又有轻微的下降,可能是由于某些水溶性物质的溶解性有所下降。从而导 致了在22min时沉淀量有上升的趋势。 3.5.3咖啡豆乳原料配比试验 3.5.3.1咖啡豆乳配比试验初试 根据感官评价试验确定咖啡豆乳各种原料的最佳配比:生咖啡豆(以生豆 计),大豆(以生豆计)和糖分别为7%,6%和7%(以上均为质量比)。

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3.5.3.2咖啡抽提液、A-%和咖啡豆乳杀菌后现象 分别作咖啡抽提液(以生豆计)7%、豆乳(以生豆计)6%及按最佳配比制 作的咖啡豆乳饮料的杀菌试验,采用121℃,15min杀菌,杀菌后情况及测得数 据如表3—22所示:
表3—22咖啡抽提液、豆乳和咖啡豆乳杀菌后现象

由表3—22所示,从咖啡液杀菌前,杀菌后pH值的变化来分析,可以认定 咖啡抽提液是一种酸性液体。虽然在咖啡抽提液中酸的总量只占总固形物含量 的lO-15%,但咖啡的酸性对于咖啡饮料的质量有至关重要的影响。在焙烤咖啡 中被证实有25种不同的酸,其中8%是绿原酸及其同分异构体,其它在生咖啡 豆中出现的酸是苹果酸、柠檬酸,而焙烤过程中产生的酸有乙酸等。 影响咖啡抽提液酸度的原因有很多,如不同种属,阿拉伯咖啡豆抽提液的 pH值一般为4。85—5.15,相比较罗伯斯特咖啡豆的抽提液的酸度为5.25—5.40, 而其它影响到酸度的原因有焙炒程度,焙炒器类型,加工过程和生咖啡豆的贮 存时间。 咖啡抽提液和液体咖啡饮料都是一个不稳定的体系,在短时期内会出现酸 度的增加。而酸度的增加会导致咖啡饮料中牛奶或豆乳蛋白质凝固。从而造成 质量的下降,并且有口感明显酸味的增加,可被称为走味,这种“走昧”主要 是因为pH的降低和可滴定酸度的增加,可能是由于焙炒过程中形成的酯和内酯 的降解。

在咖啡豆的焙炒过程中绿原酸降解为奎宁酸和绿原酸内酯,并且奎宁酸的 结构被破坏丽形成奎宁酸内酯,而这些内酯被认为是贮存过程出现的酸的前体。 在贮存过程中起主要作用的是奎宁酸,它增加了将近40%。其它有明显增加的 是乙酸(24%)、羟基乙酸(16%)、甲酸(14%)和磷酸(27%),而苹果酸、柠檬 酸没有明显的增加。 由此可见,杀菌后所出现的pH值的降低是由于高温加速了奎宁酸内酯和绿 原酸内酯的降解。咖啡豆乳经杀菌后出现的絮凝状物质为乳白色豆腐状物质, 而清液为咖啡色,估计是经高温杀菌后咖啡液中出现的物质有结合大豆蛋白的 作用,导致大豆蛋白凝聚(咖啡液酸度的下降使豆乳的pH值靠近其等电点,从 而使大豆蛋白凝聚)。因此在生产咖啡豆乳饮料时首先要解决的是酸度变化的问 题,本次试验采用添加NaHCO。和NaOtt来调节酸度【73】。 3.5.3.3不同酸度调节剂的影响 3.5.3.3.1使用NaOH调节产品pH值 制得咖啡豆乳成品后,使用NaOH(0.5m。l/L)将产品调至不同pH值,采用 121℃,15rain杀菌,杀菌后情况及测得数据如表3-23所示: 表3—23使用NaOH(0.5mol/L)调节pH值杀菌后现象
杀菌前pH值
<6.8

杀菌后pH值
<6.0

杀菌后现象 出现大量凝絮

第三章结果与讨论

由表3—23可见,只用NaOH调节pH值效果不明显,而且pH值7,2后有 明显的碱性口味,在风味上令人难以接受,可见只加入NaOH来调节酸度并不 可行。 3.5.3.3.2添加NaHC0。调节产品pH值 ①制得咖啡豆乳成品后,添加0.05%NaHC03,后用NaOH(0.5tool/L)将产品 调至不同pH值,采用121℃,15min杀菌,杀菌后情况及测得数据如表3—24
所示。

表3—24添加0.05%NaHC03,不同pH值杀菌后现象

②制得咖啡豆乳成品后,添加0.02%NaHC03,后用NaOH(O.5mol/L)和H3P04 将产品调至不同pH值,采用121℃,15min杀菌,杀菌后情况及测得数据如表 3—25所示。 表3—25添加0.02%NaHC03不同pH值杀菌后现象

由表3—24和3—25可见,NaHC03起到酸度缓冲剂的作用,能够阻碍咖啡豆 乳体系在杀菌过程中酸度的下降。
NaHCOa=Na%HC03一
HC03一H++C032一

HC03+一号H2C03._H20+C02



由上式可见,在杀菌过程中会加速HC03一pH值的上升,

从而抑制了由于咖啡抽提液所导蒯辆锯吓降,困±&盘用NaHC03作为酸度调节剂
是可行的。

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3.5.3.3.3添加NaHco。后,加入不同稳定剂的影响 制得咖啡豆乳成品后,添加0.02%NaHC03,添加不同稳定剂,经121。C 15min杀菌后,冷却,静置24h观察现象如表3—26所示。
表3—26添加0.02%NaHC03后加入不同稳定剂的杀菌结果

通过表3—26可见,加入稳定剂后咖啡豆乳体系在杀菌后出现的凝絮或沉淀 分层现象没有得到明显的改善。估计这种现象可能是由于固形物含量过高引起 杀菌过程中咖啡抽提液中的某些物质和大豆蛋白发生凝絮,从而导致了凝絮或 沉淀分层状态【74】【75]。因此本次试验尝试降低咖啡抽提液的浓度为5%(以生豆 计),豆乳和糖的含量不变。

3.5.3.4不同浓度对咖啡豆乳稳定性的影响 降低咖啡抽提液的浓度为5%(以生豆计),豆乳和糖的含量不变。按照表 3—27所示条件,经121℃,15min杀菌后,冷却,静置24h观察现象并测数据。 表3—27不同条件制得咖啡豆乳的杀菌结果

由表3—27可见,把咖啡抽提液所占比例降低到5%,并且使用NaHC03为 酸度调节剂是可行的。

3.5.3.5再次确定咖啡豆乳配比 为此再次进行了一次感官评价试验,确定了原料比例为咖啡豆(以生豆计), 大豆(以生豆计)和糖分别为3.5%,4%和6%。以此为基础,D1.x.0.05%NaHC03, pH值为6.6左右后用NaOH(0.5mol/L)或H3P04来调节酸度。 3.5.3.6不同pH值对咖啡豆乳影响 加入0.05%NaHC03,用NaOH(0.5mol/L)=Z)i HxP04来调至不同pH值。经 121℃,15min杀菌后,冷却,静置24h观察现象并测数据,如表3—28所示。

箍三章结果与讨论

表3—28不同pH值对咖啡豆乳影响

鲞堕煎里旦
(5.70

墨堕亘£旦
<5.70

鲞堕巫塑叁
出现凝絮现象
正常 正常 正常 正常 正常 正常 正常

旦壁

6.00
6.30 6.60 6.87

6.12 6.34 6.6l 6.82 6.96
7.04

较爽口,酸甜适度

7.00
7.20

有较重碱味,苦涩味

7.42

7.12

由表3—28可见,.采用添加0。05%NaHC03即可使产品具有良好状态,不必 再调节酸度,因为酸度若高于pH值7.0。则由于NaHC03和NaOH的作用使产 品产生苦味,若低于pH值6.0会出现凝絮现象。因此最适pH值范围为6.O一
7.0。

NaHC03在此除了作为酸度调节剂和缓冲剂,还作为调节口味的作用,过 量添加会使产品产生不愉快的碱味和涩味,并且使颜色变深,转变为深棕色。 估计是由于产品中的类黄酮物质,如豆乳中的大豆异黄酮,在碱性环境中颜色 变深,因此控制NaHC03的加入量具有生产意义。 3.5.3.7不同NaHC0。的加入量对咖啡豆乳稳定性的影响 按已确定的咖啡豆乳配比制得咖啡豆乳成品后,分别添加占总体积0.02%、 O.03%、0.04%、O.05%的NaHC03,经121℃,15min杀菌后,冷却,静置24h 观察现象并测数据,如表3—29所示。 表3—29不同NaHC03加入量对咖啡豆乳稳定性的影晌

综合比较上述各现象,选用口感、颜色和透光率都可以接受的添加NaHC03 0.03%为咖啡豆乳的添加量。 原料比例为咖啡豆(以生豆计),大豆(以生豆计)和糖分别为3.5%,4% 和6%,添加0.03%的NaCl为调味剂及0.03%NaHC03。以下实验均采用此配比。 3.6咖啡豆乳稳定性研究 沉淀。因此,解决产品在保存期内的稳定性是接下来要解决的问题。

在最孽pH值条件下产品放置一段时间后,出现上层脂肪圈和下层深棕色

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3.6.1不同稳定剂、乳化剂对咖啡豆乳稳定性影响 根据相关文献资料和书籍,我们选取了几种对于豆乳和咖啡奶有较好作用 的稳定剂和乳化剂。稳定剂是:CMC--Na、酪朊酸钠、MCC、黄原胶、海藻酸 钠、卡拉胶,乳化剂为:亲水性单甘酯、分子蒸馏单甘酯、Tween80、蔗糖酯9 —11、蔗糖酯15,所有稳定剂和乳化剂均采用同一水平0.15%作对比试验。将 以上所述稳定剂和乳化剂分别加入按配比制得的咖啡豆乳中,经121℃,1 5min 杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象,结果见表3—30,3—31。
表3—30不同稳定剂对咖啡豆乳稳定性影响 稳定剂 透光率(%)
62.2

CMC--Na
MCC

60.5
58.7

酪朊酸钠 黄原胶 卡拉胶
:;

62.5 60.5

互塑里!垦堕圈:塑遮垂墼董 ——.婆譬掣 :!!:! 综合考虑透光率和表观现象,决定选择酪朊酸钠和卡拉胶作单因素多水平
试验。 表3—31不同乳化剂对咖啡豆乳稳定性影响 乳化剂 分子蒸馏单甘酯
Tween80

杀菌后现象 在顶部出现清液薄层 有明显脂肪圈,沉淀无改善 有明显脂肪圈,沉淀有改善 有絮状物析出 脂肪圈不明显,无沉淀、分层现象

透光率(%)杀西石顽虿—————一
61.2 65.1 62.6

蔗糖酯9—11

无明显脂肪圈 无明显脂肪圈,上层溶液颜色变深 脂肪圈稍有减弱

一堕塑堕!!
单因素多水平试验。

!!:!

查塑星盟堕旦

综合考虑透光率和表观现象,决定选择蔗糖酯9—11和分子蒸馏单甘酯作

3.6.1.1不同稳定剂的单因素试验 (1)酪朊酸钠单因素试验 在按配比制得的咖啡豆乳中加入如下表所述占总体积不同浓度的酪朊酸 钠,经121。C,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象, 见表3~32。

表3-32酪朊酸钠单因素试验

0.20% 0.30%

66.8 66.5

2.30 2.25

—旦兰型L一塑:!

有明显的脂肪圈和沉淀 有明显的脂肪圈和沉淀

!:!!

查塑星塑堂堕圈塑亟运

第三章结果与讨论

把上述样品与空白样品对照,粘度随着酪朊酸钠用量的增多而上升,虽然 颜色变化不大,但沉淀并没有得到改善,脂肪圈依然很明显。因而不选用酪朊 酸钠作为稳定剂。 (2)卡拉胶单因素试验 在按配比制得的咖啡豆乳中加入如下表所述占总体积不同浓度的卡拉胶, 经121℃,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象,见
表3
33。

表3—33卡拉胶单因素试验

从表3—33可见,使用卡拉胶后脂肪圈和沉淀均得到改善,但颜色变化不明 显,用量过大效果有所减弱,可能是因为超过一定量后本身受离心作用而部分 沉淀,并且粘度增大,使产品有胶体感,口感不好。综合上述因素,选用0.1%、 0.2%和0.3%作复合试验。 3.6.1.2不同乳化剂的单因素试验 (1)蔗糖酯9—11单因素试验 在按配比制得的咖啡豆乳中加入如下表所述占总体积不同浓度的蔗糖酯9 --11,经121 6C,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现 象,见表3-34。 表3—34蔗糖酯9一11单因素试验

0.08%

0,05%万F——i西————雨藕丽丽霭雨藏f一
68.9 67.8 69.5 71.7 2.25 2.25 2.28 2,28

鱼量

重堂奎!%!

一—磊夏————————■器西屠玩泵————~
有明显的脂肪圈和沉淀 有明显的脂肪圈,沉淀稍少 有明显的脂肪圈,沉淀稍少 有明显的脂肪圈和沉淀

0.10% 0.12% 0.15%

—j)_—一一!!:曼
豆乳体系的乳化剂。

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查塑星照!量堕里塑亟遮

把添加了不同用量的蔗糖酯9—11的样品与空白样品比较,粘度变化不大 脂肪圈和沉淀量都没有得到较好的改善,反而使产品上层溶液变深。估计是大 豆蛋白质的析出,使豆乳和咖啡抽提液分层。因此不采用蔗糖酯9—11为咖啡

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(2)分子蒸馏单甘酯单因素试验 在按配比制得的咖啡豆乳中加入如下表所述占总体积不同浓度的分子蒸馏 单甘酯,经121℃,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察 现象见表3 35。 表3—35分子蒸馏单甘酯单因素试验
含量
0.10%

透光率(%)
66.4

粘度
1.81

0.20%

65.2 58.1 61.4

1.94 2.00
2.21

0.30%
0.40%

0.50%

65.0

2.45

杀菌后现象 有明显的脂肪圈和沉淀,颜色变深,有使豆 乳与咖啡分离的趋势 脂肪圈和沉淀稍有减少,产品颜色稍有变深 脂肪圈和沉淀减少,颜色变化不大 脂肪圈不明显,沉淀有所减少,颜色与杀菌 前比较,变化不大 脂肪圈和沉淀减少,颜色变化不大



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查塑里塑!堕堕圈塑婆婆

把样品与空白样品比较,粘度随用量增大而增大,脂肪圈和沉淀均有所改 善。其中以0.4%用量为最佳,0.3%、0.5%次之,考虑到总添加剂的用量,选取 0.2%、0.3%、0.4%进行正交实验。 3.6.1.3稳定剂、乳化剂正交试验 本实验采用分子蒸馏单甘酯和卡拉胶进行正交实验,使用SAS统计软件中 的混合水平设计。在按配比制得的咖啡豆乳中加入如表3-36所示占总体积不同 浓度的分子蒸馏单甘酯和卡拉胶,经121。C,15min杀菌后,冷却,放置24h后 测数据,静置一周后观察现象,结果见表3—37,3—38。 表3—36稳定剂、乳化剂正交实验因素水平表

表3—37稳定剂、乳化剂正交实验直观分析表

Mt

179.8 180.6

183.4 176.2



—————jL———一

!:!



第三章结果与讨论

分子蒸馏单 甘酯 卡拉胶

7.7067

7.7067

5.0851

0.0650

24

24

15.8358

0.0073

可见分子蒸馏单甘酯和卡拉胶的最佳用量是分子蒸馏单甘酯0.3%,卡拉胶 O.03%。影响稳定性因素的大小顺序是卡拉胶>分子蒸馏单甘酯。 3.6.2络合剂对咖啡豆乳稳定性的影响 在确定乳化荆和稳定剂最佳用量的基础上,根据相关文献资料,确定添加柠 檬酸钠和三聚磷酸钠作为络合剂。 络合剂柠檬酸钠和三聚磷酸钠对大豆蛋白有一定的稳定作用,柠檬酸钠的钠 离子是大豆蛋白胶束表面电荷增加,水化层增厚,起到提高胶体稳定性作用,柠 檬酸根离子、三聚磷酸根离子与豆乳中的金属离子形成胶体,降低了金属离子的 有效浓度,防止由于电解质引起大豆蛋白的变性沉淀,起到稳定大豆蛋白的作用。 在作单因素试验时,发现若络台剂用量过大反而发生离心作用,而产生部分 沉淀,并且有使pH值上升的作用,导致产品颜色加深和产生不愉快的碱味,因

而选用正交实验范围为0.1%珈.2%。

本实验采用柠檬酸钠和三聚磷酸钠作为络合剂进行正交实验,使用SAS统计 软件中的混合水平设计。在按配比制得的咖啡豆乳中加入如表3—39所示不同浓度 的柠檬酸钠和三聚磷酸钠,经121℃,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据, 静置一周后观察现象,结果分析见表3—40,3—41。
表3—39络合剂正交实验因素水平表

表3—40络合剂正交实验直观分析表

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可见柠檬酸钠和三聚磷酸钠的最佳用量是柠檬酸钠0.1%,三聚磷酸钠 0.15%。柠檬酸钠对其稳定性的影响大于三聚磷酸钠。
3.6.3不同均质条件对咖啡豆乳稳定性的影响 均质是生产优质植物蛋白饮料不可缺少的工序,其作用为可防止脂肪上浮, 使吸附于脂肪球表面的蛋白质增加,缓和变稠现象,提高产品消化性,增加成 品的光泽度,改善成品口感,提高产品的稳定性。 根据Stocks公式,粒子在粘性液体沉降速度为:
V=29r2(p
1一p

2)/(g“)

其中:V一颗粒的沉降速度


r一颗粒半径


1一内相密度

z一外相密度

g一重力加速度 u一外相粘度 由Stocks公式可知,颗粒沉降速度与离子半径的平方成正比,因此细化咖 啡豆乳中所含固形物微粒能有效地降低沉降速度。在本实验中使用均质机来实 现使微粒细化的目的。均质的作用是通过高压剪切将脂肪球粉碎成更细小的脂 肪粒,适当增加产品粘度,蛋白质分子同时也有所变小。经过均质,脂肪球变 小,大大增加了脂肪球的表面积,从而增加了蛋白质在脂肪球表面的吸附量, 使脂肪球比重增大,浮力变小,并使圆体微粒粒度分布变窄,增强了乳化效果,
在稳定脂肪微粒的同时蛋白质分子也得到了稳定。

3.6.3.1咖啡抽提液的稳定性 将咖啡抽提液置于紫外一可见分光光度计中作波长扫描,得出的结果是: 在较高波长范围内,咖啡抽提液的透过率可达85%,说明它的澄清度较好,因 此不单独均质咖啡抽提液是可行的。 3.6.3.2均质条件正交实验 本实验考察均质温度、均质压力和均质次数这三个因素对咖啡豆乳稳定性 的影响,使用SAS统计软件中的混合水平设计,进行正交实验。在按配比制得 的咖啡豆乳中使用如表3—42所示不同的均质条件,经121℃,15min杀菌后, 冷却,放置24h后测数据,静置一周后观察现象。结果分析见表3~43,3—44和
图3—26。

表3—42均质条件正交实验因素水平表

49

第三章结果与讨论



50 8O 2O
50

1O

64 2





34
l0




34
22

}l


63 2


65 2


58 1


8O

67 5


+均质次数“一l”是指豆乳单独均质,然后把咖啡豆乳混合起来再均质。

…1’是指把咖啡和豆乳分别单独均质,再把咖啡豆乳混合起来均质。
表3—43均质条件正交实验直观分析表

05%PredlCtlorl

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一,/
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励:%‰,

.扶o.赣uo

图3—26不同均质条件对豆乳稳定性的影响 由表3—44可见,影响稳定性因素的大d,Jl瞑序是均质压力>均质温度>均质次 数。最佳条件为均质压力34MPa,温度50。C,均质三次。在可接受的范围内,

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考虑到成本问题,采用均质压力22MPa,温度50℃,均质二次的工艺条件。 均质温度越高,稳定性反而不好,是由于蛋白质受热发生变性。从本质上 讲,蛋白质的变性实质是指蛋白质受高温或持续高温作用时,蛋白质构象的弱 键断裂,蛋白质的二级、三级结构破坏,天然蛋白质的空间构型解体,有秩序 的螺旋构性、球状构性变为无秩序的伸展肽链,使原来在分子内部的一些非极 性基团暴露到分子的表面,因而降低了蛋白质的溶解性,促使蛋白质分子间的 相互结合而凝结,使蛋白质沉淀。同时,蛋白质与脂肪的分子间作用也下降,

脂肪上浮㈣。
3.6.4咖啡豆乳稳定性全效应的研究 为了研究对咖啡豆乳稳定性有影响的各因素的重要性,使用SAS统计软件 中的二水平设计,来估计全效应的作用。 本实验考察乳化剂、稳定剂、络合剂、均质条件和浓度这五个因素对咖啡 豆乳稳定性影响的显著性,使用SAS统计软件中的二水平设计进行实验。在按 配比制得的咖啡豆乳中使用如表3—45所示不同的乳化剂、稳定剂、络合剂、均 质条件和物料浓度,经121℃,15min杀菌后,冷却,放置24h后测数据,静置 一周后观察现象。结果分析见表3—46,图3—27。
表3—45咖啡豆乳稳定性全效应正交试验因素水平表

表3—46咖啡豆乳稳定性全效应正交试验方差分析表

第三章结果与讨论

透光事‘%)


95%Cordidence Intelvals





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图3—27咖啡豆乳稳定性全效应对豆乳稳定性的影响 如表3—46、图3—27可见,影响稳定性因素的大小顺序是:浓度>络合剂>单 甘酯>卡拉胶>均质条件。由此可见在一定范围内物料浓度越大,稳定性越好, 但会产生胶状口感,不适合作为饮料,因此应选取既能保持饮料稳定性,又能 保证口感适中的浓度。至于均质条件的不显著性,可能是因为豆乳已经单独做 过均质,混合各种原料后的均质显著性不明显。 3.6.5不同杀菌条件对咖啡豆乳稳定性的影响 罐藏食品进行最后热处理时的对象主要是致病菌、产毒菌、腐败菌。罐藏 食品的商业无菌是指罐藏食品经适度的热杀菌后,不含有致病的微生物,也不 含有在通常温度下能在其中繁殖的非致病性微生物。其中罐头杀菌时以杀灭肉 毒杆菌的芽孢为最低要求。 按试验设计将咖啡豆乳进行杀菌处理,考察杀菌工艺对稳定性的影响。将 咖啡豆乳使用如表3—47所示不同的杀菌条件进行杀菌后,冷却,放置24h后测 数据,静置一周后观察现象。 表3—47杀菌温度、时间对咖啡豆乳的稳定性的影响

比较121℃下杀菌15min和20min,杀菌20min时透光率由62.2下降为60。4, 而pH值的下降比151nin时的大,并且考虑到经济原因,选用121。C,15min的 杀菌条件。

在相同温度下,杀菌时间越长,对产品的稳定性影响越大,随着温度的升 高,产品稳定性随之降低。这是因为杀菌温度越高,杀菌时间越长时,蛋白质 越易变性,特别是酸性条件下会更严重,这是易变性的蛋白质粒子在高温下的

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运动速度加快,相互碰撞的机会增多,易形成较大的颗粒,在重力的作用下凝 集沉淀,从而使产品的稳定性降低…。 3.7咖啡豆乳的理化指标 3.7.1蛋白质含量:1:12% 3.7.2脂肪含量:0.88% 3.7.3糖度:10。Bix

结论

结论
论文首先研究了两种产于云南的小粒种咖啡豆的最适焙炒条件,并利用高 效液相色谱对咖啡中的葫芦巴碱、绿原酸、烟酸及咖啡因在相同温度,不同时 间下含量变化进行了测定。从图表中分析出以上成分在不同焙炒时间下含量的 变化情况。从而分析出各个成分对咖啡香气形成的影响。此外,论文还研究了一

种新型饮料——咖啡豆乳饮料的配比,及乳化剂、稳定剂、络合剂的种类和用
量,不同均质温度、压力和杀菌条件对咖啡豆乳饮料稳定性的影响。 1、2一l—M的最适焙炒条件可选为温度220--228℃,时间25--28m、'n。2—2 一x的最适焙炒条件可选为温度220--228℃,时间25--28min。 2、 比较两种咖啡豆的成分,生豆中葫芦巴碱、烟酸、咖啡因含量没有显著性 差别,而绿原酸含量具有显著性差别。它们在焙炒过程中变化趋势基本一 致。葫芦巴碱和绿原酸在焙炒过程中含量呈下降趋势,在到达25min时, 分别下降了约60%和85%,咖啡因维持在一定水平,烟酸在20min上升到 达最大值后又开始又现下降趋势。 3、 抽提液中可溶性蛋白质含量随着焙炒程度的加深而增加。 4、 抽提液的pH值在中度焙炒时达到最低值,然后随着焙炒程度的上升而逐 渐升高。 5、各色度值与绿原酸/咖啡因比率的相关分析中,品种2.1.M根据L+一a++b+ 所建立的回归方程的复相关系数最高,为0.9783,其回归方程为 y=5.7795eo”“。。品种2.2.x根据p-a++b+所建立的回归方程的复相关系 数最高,为0。9601,其回归方程为y=12.459e“2779x 6、确定了豆乳的制作工艺为:an水量3倍,溶解0.5%NaHC03,室温下浸泡12 小时。在80~85℃条件下热烫6min,以生豆计7胡倍的水磨浆,使用95 ℃以上的沸水。使用绒布过滤,将豆浆加热至65~70℃进行均质,均质压
力为22
MPa。

7、确定了咖啡抽提液的制作工艺为:使用马福炉焙烤咖啡豆,230℃,22min, 每次10克生咖啡豆。使用粉碎机将焙烤好的咖啡豆碾磨成咖啡粉。使用以 咖啡粉计5~6倍的90"C以上的热水,浸提4min。真空抽滤器,使用3号滤 纸板,过滤。 8、 通过正交实验确定的咖啡豆乳的最佳配方和技术条件为:原料配比为咖啡 豆:大豆:糖=3.5%:4%:6%,添加分子蒸馏单甘酯0.2%,卡拉胶0.02%, 络合剂为柠檬酸钠0.2%和三聚磷酸钠O.1%,酸度调节剂NatiC030.03%, 均质条件为豆乳均质温度65.70。C,均质压力22MPa,咖啡豆乳均质温度7 O一80℃,均质压力22MPa,杀菌温度12l℃,15min。 9、最后产品蛋白质含量1.12%,脂肪含量0.88%,糖度10。Bix。

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展望
1、在采用HPLC分析焙炒咖啡抽提液时在第5分钟的峰形图里可观察到绿原酸 峰的两侧出现了两个新的未知峰,随着焙炒时间的延长又逐步降解。应进 一步分析这两个峰及它们对咖啡风味的影响。 2、本论文在应用感官评价最佳条件进行研究时遇到了困难,后改用了大豆和 咖啡较低浓度后才将杀菌后豆乳变性的问题解决。进一步研究应深入研究 豆乳经高温杀菌时与咖啡中的哪些成分发生了反应,应怎样避免这些反应 的发生,提高咖啡豆乳饮料的品质。 3、 咖啡豆乳饮料是一种新型饮料,本论文只是进行了一些初步的探讨,应进 一步研究怎样提高咖啡豆乳饮料的风味,使咖啡和豆乳的风昧很好的融合 在一起,得到较满意的口感和风味。 4、 本论文主要研究了不同添加剂的不同用量对咖啡豆乳稳定性的影响以及对 咖啡豆乳品质的相关评定。本文只对添加剂的种类以及用量进行了分析。 如果对所加入的添加剂进行多重复合和利用新开发的添加剂进行深入地研 究,将对豆乳饮料的开发和利用提供更有利的科学根据。 5、 由于时间关系没有对产品的经时稳定性进行研究,例如,模拟不同季节湿 度和温度条件下对产品的稳定性的影响。在以后的实验中可以尝试做这方 面的工作,使产品更具实际意义。

致谢





本论文是在导师赵晋府教授的精心指导下完成的,在论文选题、查阅文献 资料、实验工作的顺利开展及论文的撰写等方面都得到了恩师的悉心指导和关 怀。赵老师严谨的科学态度,渊博的专业知识和崇高的敬业精神都将使我终生 收益,并且赵老师在学习上,实验上以及生活上都给与了我极大的关心和帮助。 再次谨向恩师表示深深的谢意! 在实验进行的过程中,还得阮美娟副教授、张则生副研究员和高林国老师 的大力支持和帮助,再次表示衷心的感i9}! 感谢王志华、李小华、华朝丽、陈影、朱华平等同学以及99级毕业生刘惠 琨、李军的帮助和支持,同时也衷心的感谢所有关心帮助过我的同学和朋友! 在三年研究生的学习与生活中,有收获也有汗水,这将成为一笔宝贵的精 神财富,激励我前行。

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二00三年寸一月于天律斜拉太孝

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植物蛋白咖啡饮料的研制与风味特征分析
作者: 学位授予单位: 蔡瑞玲 天津科技大学

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y671462.aspx


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