專(zhuān)利名稱(chēng)：獲得基于甘蔗的果汁的方法和所獲得的果汁及包含該果汁的飲料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及獲得具有改善性質(zhì)的鮮甘蔗汁的方法，該果汁顯示出特別優(yōu)異的穩(wěn)定性，適用于制備食品飲料。
甘蔗是一種甘蔗屬的種(Saccharum species)的植物，其傳統(tǒng)加工手段是拉美國(guó)家遺產(chǎn)的一部分。
傳統(tǒng)加工手段之一，即甘蔗汁的生產(chǎn)僅在非正式經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中保留。目前仍然進(jìn)行的是手工業(yè)操作。該產(chǎn)品的脆弱性使其必須在很短時(shí)間(通常是在幾個(gè)小時(shí))內(nèi)飲用。鮮甘蔗汁穩(wěn)定性方面的不足使其不能運(yùn)輸至相對(duì)于產(chǎn)地有限半徑以外的消費(fèi)區(qū)域。
但是，這種產(chǎn)品在清爽型非酒精飲料消費(fèi)中占有重要位置，特別是在西印度群島(馬提尼克島和瓜德羅普島)以及南亞及拉美。
在現(xiàn)代化的百貨商店貨架上缺少上述產(chǎn)品的主要原因就是保藏問(wèn)題。
鮮甘蔗汁缺乏保藏穩(wěn)定主要表現(xiàn)在通過(guò)壓榨生產(chǎn)果汁幾個(gè)小時(shí)后，其感官性質(zhì)就會(huì)顯著變差，并且，果汁發(fā)生明顯的褐變，細(xì)菌和/或真菌源的污染強(qiáng)烈以及膠態(tài)相很快表現(xiàn)出來(lái)，使得該產(chǎn)品不適宜用于制備飲料。
現(xiàn)有技術(shù)中已給出了幾種基于甘蔗汁、保質(zhì)期較長(zhǎng)的飲料的制備方法。
BHUPINDER等(1991)的論文描述了一種方法，其主要步驟如下(1)將甘蔗桿進(jìn)行壓榨以提取鮮甘蔗汁；(2)加入檸檬汁(3％)和姜汁(1％)；(3)將果汁在80℃下巴氏滅菌10分鐘；(4)加入70ppm/l的SO2；(5)裝瓶，然后滅菌30分鐘。
但是，按照BHUPINDER等所述方法獲得的產(chǎn)品蔗糖大量損失，且總酸度顯著增加，使得該飲料不適于長(zhǎng)期保藏。
該作者暗示被稱(chēng)之為腸膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)的細(xì)菌是造成貯藏期間的糖損失、酸化和粘度增加的主要原因。
SIVASUBRAMANIAN和PAI(1994)的論文公開(kāi)了一種獲得甘蔗汁的方法，它包括第一步驟(不論是否剝皮，將甘蔗在大氣壓下在箱中進(jìn)行蒸汽增白)，然后再進(jìn)行壓榨步驟。
將壓榨步驟得到的甘蔗汁再與檸檬汁混合，直至pH值達(dá)到3.6，再加入0.75％的姜汁。加入檸檬汁和姜汁的目的是增強(qiáng)產(chǎn)品的風(fēng)味及其微生物穩(wěn)定性。
然后，將形成的混合物通過(guò)火焰加熱法、蒸汽注入法或HTST(高溫短時(shí))法進(jìn)行巴氏滅菌。
如上所述的這兩種制備甘蔗汁的方法均包含由熱處理(巴氏滅菌)組成的一個(gè)步驟，該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生影響終產(chǎn)品感官性質(zhì)的物質(zhì)，進(jìn)而，這些物質(zhì)又會(huì)使所述產(chǎn)品產(chǎn)生顯著的不穩(wěn)定性，以致于不適于長(zhǎng)期保藏。
按照本發(fā)明，通過(guò)本發(fā)明的方法可獲得新鮮的甘蔗汁，其表現(xiàn)出優(yōu)良的保藏穩(wěn)定性，大體上不含任何活的微生物和膠態(tài)顆粒，同時(shí)具有使其適于用來(lái)制備飲料的感官性質(zhì)，本發(fā)明的方法包括對(duì)干壓操作獲得的甘蔗粗提取液進(jìn)行的至少一個(gè)切向微濾或超濾。
現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了在糖工業(yè)中采用切向超濾或微濾制備各種轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的方法。
PUNIDADAS(1990)給出一種獲得甘蔗汁的方法，用于包括在有機(jī)膜上進(jìn)行超濾步驟的糖工業(yè)。
具體而言，超濾是針對(duì)加石灰澄清后的甘蔗汁進(jìn)行的，即在除去那些在加石灰澄清處理過(guò)程中會(huì)沉淀的非糖成分后進(jìn)行。
類(lèi)似地，在KISHIHARA等(1989)的研究中公開(kāi)了一種在由氧化鋁制成的膜上進(jìn)行的超濾步驟，膜的平均孔徑為0.5μm，所使用的甘蔗汁是加石灰澄清過(guò)的或未加石灰澄清過(guò)的。按照該項(xiàng)研究，在過(guò)濾的頭30分鐘期間，過(guò)濾流速迅速降低。
HERVE(1994)的論文描述了一種方法，其中首先將果汁澄清，然后在無(wú)機(jī)物膜上進(jìn)行超濾，在陽(yáng)離子樹(shù)脂上進(jìn)行脫鈣處理之前，接著進(jìn)行蒸汽濃縮，最后進(jìn)行結(jié)晶。
最后，LANCRENON等(1998)的論文公開(kāi)了一種精制蔗糖的方法，包括這樣一個(gè)步驟，該步驟包括在95℃下對(duì)甘蔗汁進(jìn)行切向微濾，以改善所生產(chǎn)糖的質(zhì)量。
用于糖精制方法中第一步的切向微濾的操作條件旨在優(yōu)化過(guò)濾流速，即在所述條件下，甘蔗汁顯示出盡可能小的粘度。結(jié)果，正如在糖工業(yè)中進(jìn)行的那樣，微濾用于進(jìn)行過(guò)預(yù)處理的甘蔗汁，所述預(yù)處理是用于從初始原料中除去大量的雜質(zhì)和不希望有的非糖成分，例如通過(guò)加石灰澄清處理或碳酸碳酸飽和將后者沉淀。
此外，用于制糖工業(yè)中的常規(guī)甘蔗汁提取方法涉及用水或者甚至用來(lái)自壓榨過(guò)程的一部分粗提取液對(duì)甘蔗桿進(jìn)行預(yù)浸漬，這就通過(guò)對(duì)浸滲過(guò)的甘蔗桿進(jìn)行壓榨增加了汁液的提取產(chǎn)量，從而使形成的粗提取液稀釋?zhuān)@著降低其粘度，提高了切向過(guò)濾步驟的效率。
一方面，對(duì)粗甘蔗汁的預(yù)處理降低了其初始粘度，另一方面，也大大減少了在隨后的微濾和超濾步驟中過(guò)濾器堵塞的發(fā)生。此外，微濾和/或超濾步驟在高溫(80-95℃)下進(jìn)行，以進(jìn)一步降低產(chǎn)品的粘度，從而增加過(guò)濾流速。當(dāng)最終的目標(biāo)是使糖結(jié)晶時(shí)，在過(guò)濾前進(jìn)行的甘蔗汁的預(yù)處理步驟和預(yù)處理產(chǎn)品的高溫加熱不會(huì)導(dǎo)致任何缺點(diǎn)，因?yàn)槌瑸V液或微濾液的感官性質(zhì)完全是不重要的。
與此相反，開(kāi)發(fā)一種獲得旨在制備飲料的鮮甘蔗汁的方法就不應(yīng)包括容易顯著改變終產(chǎn)品感官性質(zhì)的步驟。
因此，在切向過(guò)濾步驟之前，必須排除旨在消除雜質(zhì)和/或不想要的化合物的對(duì)甘蔗汁粗提取液的任何處理過(guò)程。另外，在制備供人類(lèi)消費(fèi)的鮮甘蔗汁的方法中不能采用旨在增加粗提取液粘度以改善過(guò)濾步驟性能的高溫加熱(超過(guò)80℃)。粗提取液的過(guò)度加熱將極大地改變終產(chǎn)品的風(fēng)味，并顯著影響到其各種性質(zhì)，特別是導(dǎo)致明顯的褐色，這是消費(fèi)者不希望出現(xiàn)的。
本申請(qǐng)人意外地發(fā)現(xiàn)，可成功地采用切向微濾或超濾來(lái)處理未經(jīng)預(yù)浸漬而獲得的甘蔗汁的粗提取液，目的是獲得一部分甘蔗汁濾液，該濾液不含在初始的粗提取液中存在的大部分膠態(tài)顆粒準(zhǔn)全部的活微生物。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種獲得鮮甘蔗汁的方法，所述甘蔗汁顯示出特別優(yōu)良的貯藏穩(wěn)定性并適用于制備供人類(lèi)消費(fèi)的飲料，該方法特征在于，它包括至少一個(gè)對(duì)來(lái)自干壓操作的甘蔗粗提取液進(jìn)行的切向過(guò)濾步驟。
本發(fā)明中的“切向過(guò)濾”是指切向微濾或切向超濾。所謂“切向微濾”是指采用其特性用“平均孔徑”具體定義的過(guò)濾膜進(jìn)行的切向過(guò)濾。所謂“切向超濾”是指其特征用“截止閾值”具體定義的過(guò)濾膜進(jìn)行的切向過(guò)濾。
截止閾值或進(jìn)一步“額定截止閾值”定義為將有90-95％被過(guò)濾器保留的分子的分子質(zhì)量(AIMAR P.，1998)。
進(jìn)而，本發(fā)明的方法的特征是，切向過(guò)濾步驟采用具有下述性質(zhì)的過(guò)濾膜進(jìn)行截止閾值范圍是50-150kg/mol，或平均孔徑范圍為0.05-0.2μm，優(yōu)選0.09-0.17μm，更優(yōu)選約0.14μm。
令人驚奇地，本發(fā)明方法的切向過(guò)濾步驟能夠獲得比得上其它飲料工業(yè)(特別是果汁工業(yè))中的流速，并且無(wú)需通過(guò)對(duì)粗甘蔗提取液的加石灰澄清或碳酸飽和而進(jìn)行預(yù)處理。因此，在采用0.14μm平均孔徑的過(guò)濾膜時(shí)，獲得了200 l×h-1×m-2的流速。
此外，本發(fā)明方法的切向過(guò)濾步驟能夠獲得澄清的甘蔗汁，顯著降低活微生物的滴定。與減少微生物數(shù)量相關(guān)的觀察表明，在過(guò)濾后，經(jīng)0.2μm平均孔徑或更小的平均孔徑的過(guò)濾膜獲得的甘蔗汁，在微濾液中未檢測(cè)出微生物。因此，微濾液顯示出相對(duì)于粗甘蔗汁改善了的衛(wèi)生特性。
濾液有時(shí)顯示出膠體相，而這種現(xiàn)象尤其在用0.2μm平均孔徑的過(guò)濾膜進(jìn)行過(guò)濾后會(huì)觀察到。與此相反，采用更低截止閾值的過(guò)濾膜，如0.14μm平均孔徑的過(guò)濾膜或150kg/mol截止閾值或更低的過(guò)濾膜，可獲得實(shí)際上不含膠態(tài)顆粒的微濾液，這至多由稀少的沉積物很少形成反映出來(lái)，可與在某些工業(yè)化飲料，特別是基于果汁的飲料中所發(fā)現(xiàn)的沉積物相比。
在所有情形下，切向微濾或超濾步驟均能夠減少甘蔗汁的濁度大約30倍。另外，還表明，濾液的高溫加速陳化不會(huì)引起該濾液混濁度的顯著增加，即使在100℃下保溫30分鐘后。
有利地，切向過(guò)濾步驟在40-65℃的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選45-60℃，更優(yōu)選約55℃。
采用對(duì)粗甘蔗提取液進(jìn)行輕度加熱能夠改善準(zhǔn)備進(jìn)行微濾的產(chǎn)物的粘性。在如上所述溫度條件下，觀察到甘蔗汁的感官性質(zhì)沒(méi)有改變。
優(yōu)選地，過(guò)濾循環(huán)的持續(xù)時(shí)間在2-8小時(shí)之間。采用0.14μm平均孔徑的過(guò)濾膜，過(guò)濾周期的持續(xù)時(shí)間有利地是約2小時(shí)。
在過(guò)濾步驟中施加的跨膜壓力為0.5-2巴，優(yōu)選約1巴。
本發(fā)明方法的過(guò)濾步驟可采用各種類(lèi)型的過(guò)濾膜來(lái)完成。但是，經(jīng)常觀察到有機(jī)膜的深遠(yuǎn)和深度堵塞(far-reaching and depthplugging)。采用有機(jī)過(guò)濾膜，最大流動(dòng)通量為30-40 l×h-1×m-2。
因此，本發(fā)明方法的過(guò)濾步驟優(yōu)選采用無(wú)機(jī)類(lèi)型的過(guò)濾膜，例如陶瓷性質(zhì)的過(guò)濾膜。
按照本發(fā)明方法的一個(gè)有利特征，切向過(guò)濾步驟是在壓碎完整甘蔗前的熱處理步驟之后進(jìn)行。
在壓榨過(guò)程中，存在細(xì)胞去區(qū)室化作用(cellulardecompartmentation)，導(dǎo)致多酚氧化酶與其底物接觸。一旦甘蔗被壓碎，形成的汁液就是通常強(qiáng)烈且迅速的褐變現(xiàn)象的會(huì)流點(diǎn)。粗汁的pH(約5.2)接近多酚氧化酶(PPO)的最佳pH值，這可能是褐變現(xiàn)象迅速和強(qiáng)烈的部分原因。存在于甘蔗桿中的PPO的催化活性主要由下述酚的氧化構(gòu)成，如酪氨酸、兒茶酚、DOPA、焦棓酚、對(duì)甲酚或?qū)Ρ蕉?。這種酶的一種特異性底物為綠原酸。這些酶在55℃下會(huì)迅速變性。
在獲得粗汁提取液之前對(duì)整個(gè)甘蔗桿進(jìn)行熱處理能夠顯著降低，甚至在某些情況下完全阻斷部分由于酶(如多酚氧化酶)的催化作用的褐變效應(yīng)。
按照本發(fā)明的方法，整個(gè)甘蔗桿的熱處理可為由蒸汽處理組成的一個(gè)步驟，如在高壓釜中用流動(dòng)蒸汽進(jìn)行處理。但是，蒸汽熱處理的缺點(diǎn)是，首先作用于表面上。因此，對(duì)存在于甘蔗桿中的多酚氧化酶的生物活性的整體抑制要求較長(zhǎng)的蒸汽處理，以便誘導(dǎo)粗甘蔗提取液的非酶致褐變。
有利地，本發(fā)明方法的熱預(yù)處理步驟包括對(duì)整個(gè)甘蔗桿的微波處理。在此情形下，對(duì)潮濕物料的加熱可均勻而深入地進(jìn)行，這使初始存在的所有多酚氧化酶失活，并且不會(huì)導(dǎo)致由于如上所述加熱過(guò)度而引起的非酶致褐變現(xiàn)象。
優(yōu)選地，在1250瓦的功率下，微波處理持續(xù)6-12分鐘。
本發(fā)明獲得鮮甘蔗汁的方法可無(wú)差別地應(yīng)用于所有甘蔗屬的種的家庭經(jīng)濟(jì)甘蔗。其中，可提及的是雜交人工種間變種甘蔗Spp，甘蔗屬熱帶種，甘蔗印度種和甘蔗。
有利地，我們將采用甘蔗種B8008(Baron等，1996)和種R570。
在本說(shuō)明書(shū)中提及的甘蔗種的引用依從國(guó)際目錄。它們可得自Collection of the CIRAD(CA-Rougeot 97 1710-Petit-Bourg-Guadeloupe，法國(guó))。
我們將優(yōu)選采用比常規(guī)用于制糖工業(yè)中的甘蔗具有更大酸性特性的甘蔗種。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明也涉及可通過(guò)本發(fā)明的方法獲得的鮮甘蔗汁，特別是這種鮮甘蔗汁，它實(shí)際上不含活微生物和膠態(tài)顆粒并且大體上不含任何多酚氧化酶活性(PPO)，其適用于制備供人類(lèi)消費(fèi)的飲料。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種清爽飲料，其特征在于，它是由如前所述的鮮甘蔗汁獲得的。
本發(fā)明方法獲得的鮮甘蔗汁可直接用作清爽飲料，必要時(shí)在巴氏滅菌(如在65℃下滅菌20分鐘)和適當(dāng)?shù)陌b之后，而考慮到微濾步驟的消毒功能，可省去巴氏滅菌步驟。
按照另一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的鮮甘蔗汁可用本領(lǐng)域中公知的碳酸飽和裝置進(jìn)行充碳酸氣處理，以獲得充碳酸氣的清爽飲料，例如，其包含2.4g/l的CO2含量。
本發(fā)明的鮮甘蔗汁也可用檸檬汁濃縮物進(jìn)行酸化以將pH值穩(wěn)定在約4.5，此后進(jìn)行可能的巴氏滅菌，例如在65℃下進(jìn)行20分鐘，用于在室溫下進(jìn)行貯藏。
在約4.5pH下進(jìn)行的酸化步驟也可通過(guò)加入檸檬酸或蘋(píng)果酸實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的鮮甘蔗汁也可經(jīng)歷一個(gè)發(fā)酵步驟，例如通過(guò)乳酸發(fā)酵，以獲得具有輕微酸味的發(fā)酵的清爽飲料。
通過(guò)下述的附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但它們并非限定性的。


圖1是用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的總圖。
圖2說(shuō)明微波熱預(yù)處理整個(gè)甘蔗桿對(duì)按照本發(fā)明方法獲得的鮮甘蔗汁的不同波長(zhǎng)吸收值的影響。
圖3說(shuō)明微波熱預(yù)處理整個(gè)甘蔗桿的持續(xù)時(shí)間對(duì)按照本發(fā)明方法獲得的鮮甘蔗汁中多酚氧化酶活性(PPO)的影響。
圖4說(shuō)明濾液加速陳化對(duì)420nm下的吸收值的影響。
圖5說(shuō)明濾液加速陳化對(duì)560nm下的吸收值的影響。
圖6說(shuō)明濾液加速陳化對(duì)720nm下的吸收值的影響。
實(shí)施例1切向過(guò)濾裝置的特征1)具體裝置的特征這是一種Tamilab 1000型裝置(
圖1說(shuō)明)。其特征如下●標(biāo)準(zhǔn)操作不連續(xù)(間歇)；●傳遞壓力1-3.5巴；
●溫度10-85℃；●控制系統(tǒng)◇上游壓力表0/6巴(P1)(完全不銹鋼，F(xiàn)G型，具有BOURDON甘油)；◇下游壓力表0/6巴(P2)(完全不銹鋼，F(xiàn)G型，具有BOURDON甘油)；◇循環(huán)(loop)溫度計(jì)0-120℃(T)(完全不銹鋼BOURDON)；●供料泵離心泵(1000 l/h-3.5巴)，馬達(dá)0.75kW-220/380V/三相-50Hz-3000 RPM(PC)●過(guò)濾參數(shù)的控制裝置(手動(dòng)閥)◇VA供料閥(在供料容器與循環(huán)泵之間)，◇VSR保留物的排料閥(在交換器與供料容器間的過(guò)濾組件之后)，●換熱器7管管狀換熱器，總交換面積為0.158m2；●結(jié)構(gòu)材料不銹鋼316L，用于與產(chǎn)品接觸的所有金屬部件。
2)膜特征該裝置包括一個(gè)外殼，用于容納CERAM SIDE管狀膜，其由TAMIIndustries ZA Les Laurons 26110 NYONS生產(chǎn)。這些膜為多通道的，由陶瓷制成。它們的長(zhǎng)度為1200mm，外徑為10mm。膜的通道數(shù)為3，具有“三葉草”形狀。按照生產(chǎn)商說(shuō)明，每個(gè)通道具有3.6mm的水力直徑。膜面積為0.045m2。過(guò)濾載體為不對(duì)稱(chēng)、復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的。過(guò)濾區(qū)由氧化鋯制成，多孔載體由氧化鋁制成。濾液流經(jīng)膜，然后在邊緣處排出之前穿過(guò)多孔載體。
采用了以下的兩組膜●4個(gè)微濾膜的一組，孔徑分別為0.14、0.2、0.45和0.8μm；●4個(gè)超濾膜的一組，截止閾值分別為15、50、150和300kg/mol。
3)流體循環(huán)具體的裝置以不連續(xù)(間歇)方式操作，具有滲透物的總提取和保留物的循環(huán)(
圖1)。
供料容器與離心循環(huán)泵(PC)連接；供料閥(VA)能夠啟動(dòng)流體入口，因此啟動(dòng)膜上游的入口壓力(由P1測(cè)量)。
循環(huán)溫度計(jì)(T)和組件上游的壓力表(入口壓力)(P1)在泵之后，此后為過(guò)濾池。排出閥VV2位于組件的上段，必要時(shí)能夠排放空氣，并還可用于放空該裝置。在到達(dá)供料容器之前，保留物通過(guò)交換器，在此，熱或冷的液體可進(jìn)行循環(huán)以調(diào)節(jié)其溫度。保留物的出口閥VSR能夠作用于出口壓力(由P2提供)。
在包含膜的外殼上，兩個(gè)孔口能夠提取滲透物。下部的出口用于排放(出口軟管在整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中保持夾緊狀態(tài))，上部的出口用于提取滲透物。為進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，可將濾液送回至供料容器中或進(jìn)行提取。一般而言，收集所有濾液，用于各種用途(分析、品嘗、發(fā)酵等)。
具體裝置的總體圖如
圖1所示P1指示相對(duì)入口壓力P1的壓力表P2指示相對(duì)出口壓力P2的壓力表PC離心循環(huán)泵T溫度計(jì)VA供料閥VB循環(huán)閥VSR保留物出口閥VV1排放閥VV2空氣排放閥在過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中，跨膜操作壓力(ΔP)為1巴。
對(duì)每一次過(guò)濾循環(huán)來(lái)說(shuō)，可持續(xù)2-8小時(shí)，處理的果汁量為12升這相應(yīng)于大約20千克的甘蔗VRF(減容因子)為5-7。
在55℃下，采用0.14μm的膜，過(guò)濾循環(huán)持續(xù)時(shí)間約為2小時(shí)。
過(guò)濾步驟優(yōu)選在40-55℃的溫度下進(jìn)行。
實(shí)施例2由本發(fā)明方法獲得的鮮甘蔗汁的細(xì)菌學(xué)分析
1.材料和方法通過(guò)顯微鏡觀察過(guò)濾后的甘蔗汁，并對(duì)其貯藏期間的外觀(如混濁度等)進(jìn)行目視評(píng)價(jià)，得到通過(guò)該過(guò)濾步驟實(shí)現(xiàn)的微生物負(fù)載量減少的指示。
在本發(fā)明獲得鮮甘蔗汁的方法的各個(gè)步驟中進(jìn)行了對(duì)不同類(lèi)型微生物的更為深入的分析。以此，我們嘗試了對(duì)需氧菌群中的微生物，大腸菌類(lèi)，孢子形成的厭氧菌群的微生物，乳酸菌和酵母進(jìn)行計(jì)數(shù)。
根據(jù)微生物菌群和不同形式，采用以下的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基菌群營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基*乳酸菌 De man，Rogosa，Sharpe(MRS)BioMérieux SA-69280 Marcy 1’Etoile法國(guó)*總需氧菌群 標(biāo)準(zhǔn)方法瓊脂(PCA)BioMérieux SA-69280 Marcy 1’Etoile法國(guó)*大腸菌類(lèi)Levine EMB瓊脂(EMB)Difco實(shí)驗(yàn)室-底特律，密歇根州-美國(guó)*孢子形成的 Brewer Thioglycollate Medium(BTM)厭氧種 Difco實(shí)驗(yàn)室-底特律，密歇根州-美國(guó)*酵母Yeast Medium Broth(YMB)Difco實(shí)驗(yàn)室-底特律，密歇根州-美國(guó)稀釋緩沖液 生理水NaCl8.5g胰化蛋白胨1.0g蒸餾水1L滅菌120℃下15分鐘接種，培養(yǎng)，計(jì)數(shù)將準(zhǔn)備接種的樣品在生理水中稀釋。
每一種培養(yǎng)基有兩種稀釋液，對(duì)每種稀釋液進(jìn)行三次接種。
接種過(guò)程(0.1ml樣品)是在陪替氏盒中展開(kāi)而進(jìn)行的。培養(yǎng)過(guò)程在約33℃的干燥爐中進(jìn)行3天，如果需要的話(huà)，時(shí)間可更長(zhǎng)。
厭氧培養(yǎng)(在MRS和BTM培養(yǎng)基上)在厭氧生活容器中進(jìn)行。
將準(zhǔn)備進(jìn)行接種以培養(yǎng)孢子形成細(xì)菌的樣品(在BTM培養(yǎng)基上)預(yù)先在80℃的水浴中進(jìn)行10分鐘的加熱震蕩。
對(duì)菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)。
2.結(jié)果分別對(duì)直接得自壓榨步驟的粗提取液，對(duì)在冷凍條件下貯藏后的解凍的粗提取液，嚴(yán)格意義上說(shuō)對(duì)過(guò)濾步驟之前加熱至過(guò)濾溫度的粗提取液以及對(duì)采用遞增的截止閾值(從150kg/mol-0.2μm)的過(guò)濾膜完成切向過(guò)濾步驟的鮮甘蔗汁進(jìn)行細(xì)菌學(xué)分析。
結(jié)果列于下表1中。
表1在獲得甘蔗汁的方法的各個(gè)步驟下的菌落形成單位(CFU)
可以觀察到，在干壓后的甘蔗汁粗提取液中存在大量的需氧和厭氧微生物，并包含大腸菌類(lèi)。
這些微生物的大量存在基本上可通過(guò)用于收獲甘蔗的方法來(lái)解釋?zhuān)ㄇ懈罡收岵⒅苯釉谕寥郎腺A藏甘蔗桿，其引起甘蔗桿上迅速定居了陸地微生物和氣載微生物。
表1的結(jié)果表明，在過(guò)濾之前的加熱階段能夠完全消除大腸菌類(lèi)并減少屬于需氧菌群和孢子形成厭氧菌群的微生物的數(shù)量，能夠減少幾個(gè)數(shù)量級(jí)。切向過(guò)濾步驟，不論作為過(guò)濾膜的特征的平均孔徑或截止閾值如何，均能夠完全除去初始存在于甘蔗汁粗提取液中的細(xì)菌。
表1的結(jié)果表明，對(duì)直接來(lái)自于壓碎甘蔗桿的粗提取液進(jìn)行的冷凍-解凍步驟存在同時(shí)引入大量乳酸菌和酵母污染的缺點(diǎn)。在濾液中未發(fā)現(xiàn)所尋找的微生物，不論采用平均孔徑還是截止閾值過(guò)濾膜。
實(shí)施例3關(guān)干過(guò)濾流速值與所采用過(guò)濾膜類(lèi)型的關(guān)系的研究1.材料和方法對(duì)在預(yù)先微波熱處理之后的甘蔗桿進(jìn)行干壓法壓碎得到粗提取液，將其在55℃下進(jìn)行微濾步驟。
采用下述過(guò)濾器-截止閾值為150kg/mol的過(guò)濾器；-截止閾值為300kg/mol的過(guò)濾器；-平均孔徑為0.14μm的過(guò)濾器；-平均孔徑為0.2μm的過(guò)濾器。
所有的過(guò)濾器由TAMI供應(yīng)。
2.結(jié)果結(jié)果如下表2所示。
表2在55℃下進(jìn)行過(guò)濾的濾液流速與所采用膜的類(lèi)型的關(guān)系
如表2結(jié)果所示，采用具有0.14μm平均孔徑的過(guò)濾膜的過(guò)濾器獲得了最佳過(guò)濾流速。
實(shí)施例4關(guān)于甘蔗汁粗提取液的變色和渾濁度與微波熱處理持續(xù)時(shí)間的關(guān)系的研究1.材料和方法在將砍下的甘蔗桿微波加熱處理遞增的持續(xù)時(shí)間之后，分析由干壓并壓碎整個(gè)甘蔗桿得到的甘蔗汁的粗提取液的顏色。
對(duì)每次微波處理循環(huán)，在壓榨之前處理的砍下的甘蔗重量約為1kg(+/-10％)。
所采用的微波爐為White-Westinghouse爐(KM 95VW型)，功率為1250W。吸收測(cè)量采用JASCO紫外/可見(jiàn)光分光光度計(jì)7800型測(cè)量吸收值。
2.結(jié)果a)評(píng)價(jià)甘蔗汁的顏色與加熱處理持續(xù)時(shí)間的關(guān)系下表3的結(jié)果表明，在微波加熱處理之后，甘蔗汁的粗提取液存在可目視感覺(jué)到的著色。
表3由熱處理的甘蔗得到的甘蔗汁的目視感覺(jué)到的著色
結(jié)果表明，在干壓和壓碎R570種甘蔗后粗提取液為深褐色，主要是由于在壓碎步驟中引發(fā)的快速酶促褐變。對(duì)整個(gè)甘蔗桿進(jìn)行4分鐘的微波處理可使壓碎后得到的甘蔗汁的粗提取液為褐綠色。分別對(duì)整個(gè)甘蔗桿進(jìn)行5分鐘和6-12分鐘的微波預(yù)處理使粗甘蔗汁為綠色和綠黃色，非常適用于制備以鮮甘蔗汁為基礎(chǔ)的飲料。
圖2顯示出在對(duì)整個(gè)甘蔗桿進(jìn)行1-15分鐘的微波預(yù)處理后進(jìn)行干壓所獲得的甘蔗粗提取液的吸收值。所表示的吸收值分別在420和560納米下進(jìn)行測(cè)量。
圖2的結(jié)果從整體上證實(shí)了上表3所給出的目視印象。
b)評(píng)價(jià)甘蔗汁的混濁度與熱處理持續(xù)時(shí)間的關(guān)系混濁度用來(lái)表征溶液對(duì)可見(jiàn)光線(xiàn)的分散性。這種分散性與顆粒比率、其性質(zhì)和其尺寸有關(guān)(MEADE和CHEN，1977)。混濁度可評(píng)定液體的透明性。它是溶液中顆粒物含量的一種指示。
目前，混濁度是由比濁法測(cè)量。濁度計(jì)以濁度渾濁度單位(NCU)進(jìn)行校準(zhǔn)。通常，用于混濁度的主要標(biāo)準(zhǔn)物為甲(formazine)制劑(不溶性聚合物的含水懸浮液)。
在制糖工業(yè)中，按照ICUMSA法，混濁度由溶液經(jīng)0.45μm的膜進(jìn)行過(guò)濾前后在720nm下的光密度差進(jìn)行評(píng)價(jià)。
測(cè)量在720nm下甘蔗汁的吸收值。這些測(cè)量值允許獲得各甘蔗汁之間的比較。
結(jié)果如圖2表明，顯示出隨著微波熱處理持續(xù)時(shí)間的增加，混濁度會(huì)有輕微降低。
實(shí)施例5關(guān)于整體甘蔗桿微波熱預(yù)處理對(duì)干壓和壓碎后甘蔗汁粗提取液中多酚氧化酶活性的影響的研究1.材料和方法a)熱處理在對(duì)實(shí)施例4所述條件下進(jìn)行微波熱處理。
多酚氧化酶活性按照下述方法測(cè)量對(duì)于增白的整個(gè)(砍下的)甘蔗，家用微波爐具有下述特征
對(duì)于每個(gè)處理循環(huán)來(lái)說(shuō)，在最大功率下，在不同持續(xù)時(shí)間內(nèi)在微波爐中處理相等生理學(xué)條件的約1kg(+/-10％)砍下的甘蔗。
處理持續(xù)時(shí)間為0(參考值)至15分鐘，即0、1、2、3、4、5、6、9、12和15分鐘。
在每次熱處理后，將砍下的甘蔗通過(guò)浸入冷水浴中進(jìn)行冷卻，然后壓碎以提取甘蔗汁。
測(cè)量殘余的酶活性。
B)測(cè)量多酚氧化酶活性原理通過(guò)兒茶酚在鄰醌(orthoquinone)中的氧化顯示出的(黃色)著色的時(shí)間進(jìn)展由420nm下的分光光度測(cè)定法進(jìn)行跟隨。
操作技術(shù)在分光光度測(cè)定容器中，加入pH值為5的1ml N/100乙酸緩沖液，0.1ml的0.5M兒茶酚。在振搖后，在適當(dāng)?shù)南♂尯蠹尤?.1ml的酶溶液(甘蔗汁)。將形成的產(chǎn)物在露天中攪拌，按照一定時(shí)間間隔(按照反應(yīng)的迅速程度為10-30秒)測(cè)量吸收值3-6分鐘。反應(yīng)物緩沖液、兒茶酚溶液和甘蔗汁(酶)均在室溫下(23-25℃)。
反應(yīng)物制備●pH值為5的N/100乙酸緩沖液采用1體積的N/100 CH3COOH與2體積的N/100 CH3COONa，用pH計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
●兒茶酚溶液將550mg的兒茶酚溶解于10ml蒸餾水中。
結(jié)果計(jì)算按照下述進(jìn)行計(jì)算A420＝f(t)A420420nm下的吸收值t時(shí)間(分鐘)于是獲得一條線(xiàn)(開(kāi)始部分)，其斜率反映活性。
活性(對(duì)0.1ml的甘蔗汁)＝稀釋率*Δ(A420)/Δt
活性以每分鐘吸收值單位表示一些作者定義了多酚氧化酶的活性單位，即在酶的作用下，0.001吸收值增加/分鐘(由ASQUIERI等，1995提及)。
被處理的不同甘蔗汁的活性與未處理的對(duì)比物(視為100％活性)進(jìn)行比較。因此，示值涉及到相對(duì)活性(無(wú)單位)。
PPO的失活由圖形表示相對(duì)活性＝f(處理持續(xù)時(shí)間)或Log(相對(duì)活性)＝f(處理持續(xù)時(shí)間)安全措施●為得到優(yōu)良的精確度，所采用的稀釋液應(yīng)使測(cè)量涉及到光密度(OD)范圍為0.3-0.6。
操作條件應(yīng)保持恒定pH、溫度、溶劑，應(yīng)重復(fù)測(cè)量以獲得有效的平均吸收值。
2.結(jié)果圖3的結(jié)果顯示出，多酚氧化酶的活性(是對(duì)兩種不同的甘蔗品種進(jìn)行測(cè)量的，分別為R570種和B8008種)受到微波處理整個(gè)甘蔗桿的顯著影響。5分鐘的微波處理持續(xù)時(shí)間足以完全破壞多酚氧化酶活性。
由于壓碎后粗提取甘蔗汁的褐變部分由于多酚氧化酶活性，因此，通過(guò)微波處理使其受到破壞應(yīng)能顯著減少、更不用說(shuō)阻礙對(duì)未進(jìn)行熱處理的粗提取液觀察到的褐變。
實(shí)施例6以本發(fā)明方法所獲得的鮮甘蔗汁為基料制備發(fā)酵飲料將本發(fā)明方法過(guò)濾后的鮮甘蔗汁用被l’ALLEMAND S.A.公司(B.P.4412-31405 Toulouse Cédex)提供的植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)菌株進(jìn)行接種，比率大約為每毫米107個(gè)細(xì)菌。以需氧方式在約35℃下發(fā)酵5或24小時(shí)。
在35℃下發(fā)酵5小時(shí)后，發(fā)酵后的甘蔗汁的pH值為4.4，從人類(lèi)消費(fèi)的飲料的感官性質(zhì)角度考慮，這是最佳的pH值。
在35℃下發(fā)酵24小時(shí)后，發(fā)酵后的甘蔗汁的pH值為3.3，所得飲料風(fēng)味過(guò)酸，消費(fèi)者很難接受。
對(duì)兩種甘蔗品種(分別是B8008種和R570種)使用相同的發(fā)酵條件。在完成發(fā)酵后，由最終的pH值以及感官性質(zhì)看結(jié)果是相當(dāng)?shù)摹?br> 實(shí)施例7關(guān)于本發(fā)明的濾液的加速高溫陳化對(duì)其顏色和混濁度的影響的研究將采用各種截止閾值或平均孔徑特征的過(guò)濾膜以本發(fā)明方法獲得的濾液以遞增的持續(xù)時(shí)間接觸100℃的水浴。
所處理過(guò)的濾液的吸收值按照實(shí)施例4和5所述進(jìn)行測(cè)量。
2.結(jié)果圖4的結(jié)果顯示濾液在420nm下的吸收值，該濾液是采用四種類(lèi)型的過(guò)濾膜獲得的，然后經(jīng)100℃下熱處理0-30分鐘的持續(xù)時(shí)間。420nm下的測(cè)量反映了褐變。
這些結(jié)果表明，不論所采用的過(guò)濾膜的特性如何，100℃的加熱處理對(duì)420nm下的吸收值無(wú)顯著顯影，因而，對(duì)濾液的褐變顏色也無(wú)顯著影響。
類(lèi)似地，圖5的結(jié)果表明，相同的濾液在560nm下的吸收值也綜合反映了著色情況。結(jié)果表明，不論處理時(shí)間多長(zhǎng)，在100℃下對(duì)不同的濾液進(jìn)行熱處理不會(huì)引起明顯的目視顏色變化，只是采用0.2μm平均孔徑的微濾膜所獲得的濾液除外，該濾液在100℃下20分鐘后于560nm下的吸收值顯著增加。
圖6的結(jié)果表明，濾液的混濁度(在720nm波長(zhǎng)下的吸收值)在30分鐘的100℃處理后并無(wú)顯著影響，只是采用0.2μm平均孔徑的微濾膜所獲得的濾液除外，該濾液在超過(guò)21分鐘的處理時(shí)間后觀察到混濁度增加。
一般說(shuō)來(lái)，考慮到對(duì)按照本發(fā)明的方法獲得的濾液進(jìn)行陳化的模擬實(shí)驗(yàn)，可以觀察到其顏色和混濁穩(wěn)定性是特別明顯的。
進(jìn)而，如果我們比較粗提取液(見(jiàn)圖2，時(shí)間0分鐘)的混濁度測(cè)量值(720nm吸收值)與圖6的濾液的混濁度測(cè)量值，我們可以發(fā)現(xiàn)，過(guò)濾步驟幾乎能夠完全消除初始包含于干壓甘蔗桿獲得的甘蔗汁中的膠態(tài)顆粒。
因此，圖2的結(jié)果表明，粗提取液在720nm下的吸收值大于20D，而在過(guò)濾后，在100℃下即使進(jìn)行加速陳化實(shí)驗(yàn)15分鐘后，不論采用何種類(lèi)型的過(guò)濾膜，720nm下的吸收值均在0.060D(光密度)左右。
因此，對(duì)這些條件來(lái)說(shuō)，切向過(guò)濾步驟能使初始包含于粗提取液中的膠態(tài)顆粒的數(shù)量減少30倍。
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權(quán)利要求
1.一種獲得鮮甘蔗汁的方法，所述鮮甘蔗汁具有改善的性能、特別是良好的保藏穩(wěn)定性并適用于制備用于人類(lèi)消費(fèi)的飲料，該方法的特征在于，它包括至少一個(gè)對(duì)來(lái)自干壓操作的甘蔗粗提取液進(jìn)行的切向過(guò)濾步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，切向過(guò)濾步驟采用具有下述性質(zhì)的過(guò)濾膜進(jìn)行截止閾值范圍是50-150kg/mol，或平均孔徑范圍為0.05-0.2μm，優(yōu)選0.09-0.17μm，更優(yōu)選約0.14μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，切向過(guò)濾步驟在40-65℃的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選45-60℃，更優(yōu)選約55℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其特征在于，過(guò)濾器包含無(wú)機(jī)過(guò)濾膜，優(yōu)選由陶瓷制成的過(guò)濾膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其特征在于，切向過(guò)濾步驟是在壓碎甘蔗前的熱處理步驟之后進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，熱處理通過(guò)微波過(guò)程完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，熱處理通過(guò)蒸汽完成。
8.一種適用于制備人類(lèi)消費(fèi)的飲料的鮮甘蔗汁，它實(shí)際上不含活微生物和膠態(tài)顆粒，并且大體上不含多酚氧化酶活性(PPO)。
9.一種用于人類(lèi)消費(fèi)的飲料，它是以權(quán)利要求8的鮮甘蔗汁為基礎(chǔ)制備的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的飲料，其特征在于，它被發(fā)酵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲得鮮甘蔗汁的方法,所述鮮甘蔗汁可很好地保藏,并可用于生產(chǎn)人類(lèi)飲用的飲料。本發(fā)明的特征是它包括至少一個(gè)對(duì)干壓粗甘蔗提取液進(jìn)行的切向過(guò)濾步驟。
文檔編號(hào)C13B20/16GK1348504SQ00806678
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2000年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月29日
發(fā)明者L·法拉斯曼, M·凱瑟琳 申請(qǐng)人:國(guó)家農(nóng)藝研究院