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1、乳酸菌發(fā)酵胡蘿卜汁的工藝研究開題報(bào)告
1本課題來源及研究的目的和意義
1.1 本課題來源:
石河子大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書。
1.2研究的目的
為了尋求乳酸菌發(fā)酵胡蘿卜汁的最佳工藝,采用正交實(shí)驗(yàn)法研究發(fā)酵胡蘿卜汁各參數(shù)的不同組合對(duì)發(fā)酵胡蘿卜汁感官質(zhì)量的影響,通過對(duì)產(chǎn)品感官質(zhì)量評(píng)定,進(jìn)而獲得了發(fā)酵胡蘿卜汁的優(yōu)化參數(shù)組合。
1.3研究的意義"
隨著人們生活水平提高,健康意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)飲料的選擇也發(fā)生了很大的變化,果蔬汁飲料因其含有豐富的維生素!礦物質(zhì)!微量元素等,作為一種健康飲品,越來越受到消費(fèi)者的青睞.近年來,新技術(shù)特別是現(xiàn)代發(fā)酵
2、技術(shù)的應(yīng)用,更加豐富了果蔬飲料的品種.中國擁有豐富的水果與蔬菜資源,非常適合發(fā)展果蔬型飲料,同時(shí)它還有利于提高果蔬原料的附加值,有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的共同發(fā)展,因此,發(fā)展果蔬飲料于國于民于企業(yè)都是極其有利的事"本研究以胡蘿卜為原料,利用乳酸菌作為菌種,采用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化胡蘿卜汁飲料的發(fā)酵工藝,為發(fā)酵胡蘿卜汁的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)"
目前,人們對(duì)飲料的花色品種、質(zhì)量要求越來越高,消費(fèi)趨向于營養(yǎng)、健康。蔬菜汁、蔬菜飲料作為方便營養(yǎng)食品,越來越受到消費(fèi)者的歡迎。發(fā)達(dá)國家的蔬菜汁飲料發(fā)展很快,例如日本2000年番茄汁產(chǎn)量41.4 萬t,蔬菜混合汁5萬t,其它蔬菜汁7萬t。我國蔬菜汁飲料起步較晚,但其
3、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景和市場(chǎng)前景被業(yè)內(nèi)普遍看好,被認(rèn)為是21世紀(jì)最具潛力的飲料。但總體來說, 我國蔬菜汁發(fā)展緩慢, 其主要原因是蔬菜經(jīng)過傳統(tǒng)加工處理, 特別是高溫?zé)崽幚砗螅?色澤變差, 風(fēng)味變劣, 難為消費(fèi)者接受。長(zhǎng)期以來, 科研工作者進(jìn)行了大量的研究, 采用中、低溫加工、生物技術(shù)等新方法加工果蔬汁, 取得了較好的效果。其中乳酸發(fā)酵蔬菜汁是一種采用生物發(fā)酵和冷殺菌技術(shù)生產(chǎn)的新型飲料, 它兼有乳酸發(fā)酵和蔬菜汁的優(yōu)點(diǎn)胡蘿卜是當(dāng)前流行的保健蔬菜之一, 它不僅含有顯著高于其它蔬菜的重要營養(yǎng)素, 如類胡蘿卜素含量400μg/100g、硒 2.8μg/100g, 具有提高人體免疫力和防治多種疾病的功效, 如防治
4、VA缺乏癥、肺結(jié)核、營養(yǎng)不良、貧血、小兒軟骨病、食欲不振、眼干燥癥、呼吸道和胃腸道疾病, 還有降壓、強(qiáng)心、抗過敏、防癌抗癌等功效
2 本課題國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析
2.1胡蘿卜加工研究現(xiàn)狀
胡蘿卜含有豐富的胡蘿卜素。屬常見水果蔬菜之首。但胡蘿卜的工業(yè)開發(fā)水平和市場(chǎng)占有率都落后于水果加工食品和番茄加工食品。影響胡蘿卜加工食品發(fā)展的原因主要有三個(gè)方面:
2.1.1胡蘿卜不具有水果的良好風(fēng)味,也不具有番茄的適口酸味.單獨(dú)食用味不甚佳。因此,胡蘿卜自身存在的異味是影響胡蘿卜加工食品發(fā)展的首要原因。
2.1.2盡管有優(yōu)質(zhì)的原料,但缺少相應(yīng)的加工技術(shù)和設(shè)備。如目前胡蘿卜的榨汁工藝大都延用水果榨
5、汁工藝和設(shè)備,這種 設(shè)備適應(yīng)于薄壁細(xì)胞的水果果肉和以提取水溶性成分為工藝目標(biāo)的果汁加工。而胡蘿卜屬于根類蔬菜,細(xì)胞間質(zhì)發(fā)達(dá)細(xì)胞壁堅(jiān)實(shí)。胡蘿卜素屬于脂溶性,不是水溶性。因此,采用水果加工工藝和設(shè)備加工胡蘿卜,其胡蘿卜素的提取率均較低。
2.1.3胡蘿卜與人體健康的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究還不夠深入和全面。高胡蘿卜素含量濃縮汁是醫(yī)藥保健食品的重要原料。長(zhǎng)期食用胡蘿卜加工品有養(yǎng)粘膜、不易感冒、健美、抗癌作用,而且對(duì)眼睛特別好。中國科學(xué)院石家莊農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究所采用非酶法充分破壞細(xì)胞間質(zhì),采用物理法分離細(xì)胞間隙并最終完全打破細(xì)胞壁,采用物理法將細(xì)胞壁與胡蘿卜素和核酸物質(zhì)充分分離等工藝,是提高胡蘿卜素提取率和提高胡
6、蘿卜素含量的關(guān)鍵工藝。其胡蘿卜素提取率可達(dá)70%左右,居國際領(lǐng)先。
2.2 乳酸菌及乳酸菌制品研究現(xiàn)狀
乳酸菌的應(yīng)用歷史非常悠久,在古代,人類就已在釀造食品方面使用了乳酸菌。但是科學(xué)的研究和掌握其微生物學(xué)行性質(zhì)并用之于開拓新的領(lǐng)域,還是近代的事。因此,可以說,乳酸菌是即古老又新興的一個(gè)微生物應(yīng)用領(lǐng)域。
乳酸菌是以能夠產(chǎn)生乳酸而得名的一類細(xì)菌的總稱,從分類上主要是乳桿菌屬(Lactobacillvs)、片球菌屬(Pediococcvs)、鏈球菌屬、 (Streptococcvs)、明串珠菌屬(Levconostoc)的細(xì)菌。乳酸菌多為桿狀或球狀,革蘭氏陽性,大多數(shù)不運(yùn)動(dòng),不生芽孢,過氧化氫
7、酶陰性,對(duì)營養(yǎng)要求比較嚴(yán)格,微好氧到厭氧。
根據(jù)乳酸菌對(duì)葡萄糖的代謝形式,可分為同型乳酸菌發(fā)酵(Homolactic acid fermentation)和異型乳酸菌發(fā)酵, (Heterolactrc acid fermentation).前者發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乳酸,后者除產(chǎn)生乳酸外,還能產(chǎn)生醋酸、乙醇和二氧化碳等。兩類乳酸菌的代謝途徑是不同的,前者為EMP途徑,后者為HMP途徑,其代謝反應(yīng)如下:
同型乳酸菌發(fā)酵
C6H12O62CH3CHOHCOOH
葡萄糖乳酸
異型乳酸菌發(fā)酵 @型
3C6H12O6 + H2O2C6H12O6+ CH3CHOHCOOH + CH3COOH + CO
8、2
葡萄糖甘露醇乳酸乙醇
β型
C6H12O6CH3CHOHCOOH+CH3COOH+ CO2
甘露醇乳酸乙醇
近年來,新型營養(yǎng)飲料的研究日益廣泛和深入,乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)品受到世界上的很多國家的重視。乳酸發(fā)酵產(chǎn)品的特點(diǎn)是富含大量乳酸等有機(jī)酸、多種氨基酸及酶類成分,具有獨(dú)特的風(fēng)味,產(chǎn)品有一定的酸度,便于保存,長(zhǎng)期食用有益于人體健康,具有一定的保健功能。乳酸發(fā)酵果蔬汁既保持了果蔬本身的營養(yǎng)成分,又有乳酸發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn),是一種理想的保健型飲料。
發(fā)酵飲料生產(chǎn)中常用的乳酸菌大多是乳桿菌屬、片球菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬。其中鏈球菌屬和鏈球菌屬中的部分菌種是同型乳酸菌,乳桿菌屬和明串珠菌屬的部分菌
9、種為異型乳酸菌。同型乳酸菌
和異型乳酸菌的代謝途徑、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物是不同的,因此回影響到發(fā)酵的內(nèi)在質(zhì)量和產(chǎn)品風(fēng)味,所以在飲料生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品,合理的選用不同的乳酸菌。
近年來,果汁、菜汁生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)已達(dá)到很高的水平。如超濾澄清技術(shù)、冷凍、反滲透濃縮技、混濁態(tài)汁穩(wěn)定技術(shù)、高壓提取芳香物質(zhì)技術(shù)、電滲析水處理技術(shù)、無菌包裝技術(shù)、為提高出汁率的帶式榨汁技術(shù)等。這些先進(jìn)技術(shù)對(duì)果汁、菜汁生產(chǎn)的發(fā)展起著重要的作用。生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵工序已經(jīng)進(jìn)入膜技術(shù)的研究水平,蘋果澄清汁技術(shù)已經(jīng)在美國、聯(lián)邦德國蘋果澄清汁生產(chǎn)中的到應(yīng)用。最近幾年,我國從先進(jìn)國家引進(jìn)了工業(yè)化自動(dòng)化果汁、果醬、飲料生產(chǎn)線,正在改變著
10、我國飲料生產(chǎn)的落后狀況。
3 本課題提出的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析。
3.1本課題任務(wù)要求
以胡蘿卜為原料, 對(duì)乳酸菌發(fā)酵胡蘿卜汁的加工工藝進(jìn)行了初步探討,主要任務(wù)是掌握生產(chǎn)乳酸菌發(fā)酵胡蘿卜飲料最佳生產(chǎn)工藝。對(duì)發(fā)酵過程中胡蘿卜汁濃度,蔗糖添加量,接種量,菌種比例和發(fā)酵溫度進(jìn)行分析, 并采用正交試驗(yàn), 篩選出最佳乳酸菌發(fā)酵胡蘿卜汁工藝和最佳配方。
3.2 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
食品學(xué)院現(xiàn)有條件基本具備了完成本論文所需的部分實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)備,此外,還可借助于生物化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的部分設(shè)備。經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí),本人已經(jīng)掌握了本試驗(yàn)中所涉及的基本操作,而且,課題相關(guān)資料收集充分,前
11、期工作準(zhǔn)備充分。相信在老師的細(xì)心指導(dǎo)下,通過個(gè)人的努力,可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的預(yù)期目標(biāo)。
4本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路。
4.1 重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題
(1)胡蘿卜汁的濃度的確定
(2)蔗糖添加量的確定
(3)菌種比例參數(shù)的確定
4.2解決的思路。
查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,通過實(shí)驗(yàn),對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,最終確定相關(guān)參數(shù)。
5本課題所必須的工作條件及解決的辦法。
5.1 原料
胡蘿卜,乳酸菌
5.2 主要設(shè)備
均質(zhì)機(jī),打漿機(jī),膠體磨,恒溫培養(yǎng)箱,電磁爐,鍋
5.3 化學(xué)試劑
吐溫80,
6本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃。
6.1準(zhǔn)備工作
6.1.1了解乳酸
12、菌發(fā)酵相關(guān)情況
6.1.2掌握接種乳酸菌的操作過程
6.1.3掌握胡蘿卜汁的工藝流程
6.1.4掌握數(shù)據(jù)分析處理的方法
6.2 試驗(yàn)計(jì)劃方案
6.2.1 工藝流程圖
胡蘿卜汁→挑選→清洗→休整→破碎→榨汁→配料、冷卻→接種→發(fā)酵→灌裝→殺菌→發(fā)酵胡蘿卜汁
6.2.2 感官評(píng)定指標(biāo)
香味,滋味,色澤,酸味,可接受程度
6.2.3正交試驗(yàn)因素水平
胡蘿卜汁濃度(%)102030
蔗糖添加量(%)6912
接種量(%)2.53.03.5
菌種比例(%)1.001.201.40
發(fā)酵溫度(℃)15202530
6.3 進(jìn)度計(jì)劃
6.3.1查閱資料,完成《開題報(bào)告》和文獻(xiàn)
13、綜述(2008.10.10-2008.11.00),
6.3.2設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)步驟,熟悉實(shí)驗(yàn)器材(2008.11.11-2008.11.20).
6.3.3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并完成相關(guān)數(shù)據(jù)分析處理(2009.2.25-2009.5.10).
6.3.4完成論文,準(zhǔn)備答辯(2009.5.11-2009.5.23 )
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