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以全藕粉为原料加工藕汁的稳定性及风味



全 文 : 第 30 卷第 2 期
2011 年 3 月           
食 品 与 生 物 技 术 学 报
Journal of Food Science and Biotechnology
         Vol.30 No.2M ar. 2011
 文章编号:1673-1689(2011)02-0228-06
  收稿日期:2010-03-30
  基金项目:国家自然科学基金项目(20776062);江苏省“333 高层次人才培养工程”资助项目。
*通信作者:张慜(1962-),男 , 浙江平湖人 ,工学博士 , 教授 ,博士研究生导师 ,主要从事农副产品加工与贮藏方
面的研究。 Email:min@jiangnan.edu.cn
以全藕粉为原料加工藕汁的稳定性及风味
刘军波1 ,  张 慜*1 ,  任志灿2
(1.食品科学与技术国家重点实验室 ,江南大学 ,江苏 无锡 214122;2.杭州天堂食品有限公司 ,浙
江 杭州 310014)
摘 要:对全藕粉加工莲藕汁的工艺进行了研究 ,重点研究了其稳定特性 ,筛选并优化了复合稳定
剂的质量添加配比 ,即:卡拉胶 0.02 g/dL 、β-环状糊精 0.08 g/dL 、海藻酸钠 0.10 g/dL。借助电子
鼻对全藕粉加工的莲藕汁与鲜藕汁进行了风味的对比 ,结果发现两者的挥发性风味物质种类保持
了协调一致 ,但藕粉汁的响应值略低于鲜藕汁 。
关键词:鲜藕;藕粉;制汁;稳定;电子鼻
中图分类号:S 377 文献标识码:A
Stability and Flavor on Juice Made of Full Lotus Root Powder
LIU Jun-bo1 ,  ZHANG Min*1 ,  REN Zhi-can2
(1.State Labo ra to ry of Food Science and Technolo gy , Jiangnan Unive rsity , Wux i 214122 , China;2.Hangzhou
Tiantang Food Company , Zhejiang 310014 , China)
Abstract:This manuscript study the process pa rameters for juice made from full lo tus root
pow der.The optimum composite levels w ere achieved:carrageenan 0.02%, β-cyclodex t rine
0.08%, sodium alginate 0.05%.The juice f lavor o f full lo tus root pow der and fresh lo tus root
w ere both conducted w ith the aid of the elect ronic nose , i t w as found that bo th of them has the
same f lavor mate rial type ,but the f lavo r thresho ld value full lotus ro ot pow der juice w as inferio r
to the fresh lotus root juice.
Key words:f resh lo tus roo t , full lotus root pow der , juice , stable , electronic no se
  莲藕在我国南北各地都有种植 ,长江流域以南
栽培较多 , 是一种含水量高 、组织脆嫩的水生蔬
菜[ 1] 。莲藕不仅营养物质丰富 ,还具有抗氧化的功
效 ,是一种药食兼用食品 ,具有清除自由基功能[ 2] 。
开发莲藕深加工产品 ,能够提高莲藕的经济产值。
莲藕汁饮料四季皆宜 ,具有清心润肺 ,凉血滋阴 ,解
暑止渴 、补肾益精的保健作用 ,深受消费者青睐。
由于莲藕栽培地域 、气候的限制(主要在东南亚地
区种植),藕汁的欧美国际市场前景广阔。莲藕富
含多酚类物质 ,易发生酶促褐变 ,难于贮藏 ,且受采
收季节限制 ,原料浪费严重 。所以许多企业藕汁的
生产只局限集中在莲藕收获的一小段时间 ,地域性
和季节性限制明显。
全藕粉一般是加工固体藕粉产品的前加工原
料 ,是将鲜藕磨浆 、干燥制得的超微藕粉 , 粒度在
200目以上 ,未经过脱除蛋白质 、脂肪等营养物质的
工艺处理 ,最大限度保留了鲜藕的风味及营养成
分 ,而且含水量极低 ,能够保存两年以上 ,但在制取
的干燥工艺中也丧失了一些热敏性的风味物质。
全藕粉加工制汁具有一些明显的优点 ,一方面它将
不易贮存的鲜藕在收获季节间接地保存下来 ,并且
贮藏时间长 ,突破藕汁生产的季节性限制;另一方
面由于鲜藕成熟度 、品种 、原料差异难控制 ,但现在
有关于生产全藕粉的统一标准 ,能够减小产品原料
上的差异。此外一部分企业在鲜藕汁生产中采用
的是物理方式脱除淀粉工艺 ,再将富含淀粉的藕渣
用于藕粉生产 ,而对全藕粉采用酶解工艺将其中的
淀粉酶解为糖类物质 ,相对于采用物理方式脱除淀
粉生产的藕汁 ,多糖类物质含量增加 。全藕粉生产
藕汁饮料 ,最大程度上还原了鲜藕汁的成分 ,延长
了藕汁企业的生产时间 ,带来巨大的经济效益 ,这
也是针对莲藕这种特定原料而采取的一种新加工
思路。
1 材料与方法
1.1 原料与试剂
全藕粉:由杭州天堂食品有限公司提供;新鲜
莲藕:购于无锡市雪浪镇农贸市场;真菌淀粉酶:山
东杰诺酶制剂有限公司生产 , 液状试剂 , 适宜 pH
5.0 ~ 6.0 ,温度 50 ~ 60 ℃,酶活 20 000 U/mL;试
验所用其它分析试剂均为分析纯 。
1.2 仪器设备
PEN3电子鼻系统:德国 A IRSENSE 公司制
造;SQ2130D多功能食品加工机:上海帅佳电子科
技有限公司;组织捣碎机:上海标本模型厂;TDL-60
台式离心机 :上海安亭科学仪器厂;NDJ—79型旋
转式粘度计:上海同济大学机械电厂;pHS-2C 酸
度计:上海分析仪器厂;752紫外可见分光光度计:
上海精密科学仪器有限公司;阿贝折光仪:上海物
理光学仪器厂;浊度仪:无锡光明浊度仪厂;离心沉
淀机:上海医用分析仪器厂;恒温水浴锅:郑州长城
科工贸有限公司;实验室常规玻璃仪器等。
1.3 工艺流程
全藕粉※糊化※酶解※粗滤※离心※调配※
均质※杀菌※真空灌装※成品
1.4 试验方法
1.4.1 藕粉制取藕汁的工艺
1)糊化:将全藕粉以 1∶20的料液质量比边搅
拌边加热 ,温度升高到 70 ℃,全藕粉变为胶状粘稠
液体后停止加热。
2)酶解:将糊化的全藕粉浆液加入 0.2%的真
菌淀粉酶 ,在 55 ℃下 ,酶解 90 min ,以碘液试剂作
为酶解终点的检测。
3)过滤:将酶解后的液体先过 200目的筛网
粗滤 ,再放到离心沉淀机中 ,在 4 000 r/min下离心
20 min ,取上层的清液作为调配的藕初汁 。以浊度
作为酶解 、过滤效果的评价指标 ,浊度是指水中悬
浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的悬
浮物一般是泥土 、砂粒 、微细的有机物和无机物 、浮
游生物 、微生物和胶体物质等 。本试验采用的浊度
仪依据光散射原理 ,测试皿规格为 2.5 cm×5 cm×
7.5 cm ,浊度单位为 NT U 。
4)调配:以 90 g/dL 的藕初汁 ,8 g/dL 的白砂
糖 ,0.1 g/dL 的蜂蜜的质量配比进行调配 ,制得莲
藕汁(以下称作藕粉汁)。
1.4.2 藕粉汁稳定性的研究
1)复配稳定剂的筛选:将调配好的藕粉汁分别
加入同一水平0.1 g/dL的卡拉胶 、阿拉伯胶 、果胶 、
海藻酸钠 、β-环状糊精 、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)
6种稳定剂 ,进行了稳定性检验。
2)复合稳定剂的正交优化试验:由单因素试验
选取稳定效果较好的前 3种稳定剂 ,然后再选取 3
个水平进行 L9(34)正交试验[ 3] 。每个处理重复 3
次 ,对试验结果进行方差分析 ,并确定最优添加配
比 。分析软件采用 DPS 数据处理软件 。
3)稳定性评价指标:粘度值采用旋转粘度计的
第三套单元测试工具对体系的绝对粘度进行测定 ,
测试温度为 25 ℃,粘度单位为毫帕斯卡 ·秒(mPa
· s);悬浮性是将添加有稳定剂的莲藕汁在分光光
度计中 660 nm 波长下测定体系的透光率 To ,将测
试的液体在 6 000 r/min下离心 10 min ,同样在660
nm 波长下测定离心后液体的透光率 T a ,以透光率
T a 与 T o 的差值 ΔT 作为悬浮性的评价指标 ,比色
皿规格为 1 cm×1 cm;浊度测试指标同 1.4.1;稳定
性是对粘度值 、悬浮性 、浊度 3个指标的综合评判 ,
采用评价函数法将指标转化为单目标优化问题 。
悬浮性 、浊度在优化时尽量取最小值 ,粘度在优化
时尽量取最大值来平衡各指标的量级和量纲 , 先采
用线性型功效系数法[ 4] 进行规范化 , 再用线性加权
法 , 构造评价函数 , 即
ω[ F(Y)] =ω1 × 1- Y 1 -Y 1min
Y 1max -Y 1min +
ω2 × 1- Y 2 -Y 2min
Y 2max -Y 2min +
ω3 × 1- Y 3 -Y 3min
Y 3max -Y 3min
式中Y 1 、Y 2和Y 3分别代表每次试验中测定的粘度 、
229 第 2期 刘军波等:以全藕粉为原料加工藕汁的稳定性及风味
浊度和悬浮性;Y i max 、Y i min(i =1 ,2 , 3)分别代表本
组试验中测定的粘度 、浊度和悬浮性的最大值和最
小值;ω1 、ω2 和 ω3根据模糊数学环比法[ 5] 分别确定
为 0.3 、0.3和 0.4。综合评价值 ω[ F(Y)] 越小稳定
性越高 。
1.4.3 均质 、杀菌  将确定的最优添加配比的饮
料在 20 MPa下均质两次 ,然后再在 95 ℃杀菌 15
min后 ,真空罐装得到莲藕汁饮料。
1.4.4 电子鼻对其挥发性风味的定性检测 将鲜
藕按照鲜藕※清洗※修整 、去皮 、去节※切片※护
色※热烫※打浆※酶解※脱涩※粗滤 ※调配※超
滤※杀菌※真空灌装※成品的工艺来制取莲藕汁
(下文统一将其称作鲜藕汁)。
具体工艺参数为:将鲜藕清洗 、修整后 ,在添加
0.3 g/dL 乙酸锌 、0.18 g/dL 乙二胺四乙酸二钠
(EDTA-2Na)和 0.02 g/dL 抗坏血酸护色液中 100
℃热烫 90 s ,将多酚氧化酶灭活后 ,以 1∶2 的料液
质量比打浆 ,加入 0.2 g/dL 的真菌淀粉酶在 55 ℃
下酶解 90 min ,经 200 目筛网粗滤后再在 4 000
r/min下离心 20 min ,取上清液作为莲藕藕初汁 ,以
90 g/dL 的藕初汁 , 8 g/dL 的白砂糖 , 0.1 g/dL 的
蜂蜜的质量配比进行调配 ,制得莲藕汁饮料。经 95
℃杀菌 15 min罐装后得到的饮料用于电子鼻测试
中的鲜藕汁。
利用电子鼻对藕粉汁 、鲜藕汁以及市场产品
(怡味莲牌藕汁)进行挥发性风味测试 。测试取电
子鼻吸气稳定后 41 ~ 50 s之间的各传感器的电阻
比值的平均值 。
1.4.5 感官 、理化和微生物指标检验 经过 7 d保
温贮存试验 ,检查感观 、理化和微生物指标 。
2 结果与讨论
2.1 制汁工艺
全藕粉中含有的主要成分是藕淀粉 ,严守雷
等[ 6] 研究了全藕粉的成分 ,其中主要是淀粉 。莲藕
淀粉呈圆形和椭圆形颗粒 ,而直链淀粉占到 24.76
%,为 V 型 ,支链淀粉无明显晶体结构 。藕淀粉的
糊化温度为 68.0 ~ 81.5 ℃[ 7] ,所以 ,在藕淀粉与水
加热至 70 ℃时 ,便已经完全糊化。藕淀粉吸水膨
胀为胶状流体 ,加入真菌淀粉酶后搅拌立即由胶状
转化为流体状态 ,原因在于支链淀粉间的空间结构
立即被淀粉酶断开 ,在酶解过程中藕淀粉在酶的作
用下进一步转化为低分子寡聚糖和少量的麦芽糖
等 。再经粗滤 、离心后经碘液检验 ,淀粉基本脱除
干净。酶解的效果通过酶解前后的浊度对比见图
1 。藕中的淀粉含量占了至少 75%以上 ,酶解效果
明显 ,酶解后的浊度主要由一些杂质和非水溶性的
纤维物质造成。经过酶解后 ,溶液的可溶性固形物
含量上升至 4.0 Brix 左右。
图 1 酶解前后体系的浊度
Fig.1 Turbidity of enzymolysis system
2.2 稳定性分析
2.2.1 单一稳定剂的添加效果 6 种稳定剂在同
一添加水平(0.1 g/dL)下的稳定效果见表 1。海藻
酸钠是从海带等褐藻类海藻中提取制得的 ,为淡黄
色粉末 ,几乎无臭 、无味 、溶于水呈粘稠状胶状液
体 。它的凝胶性优于一般的稳定剂[ 8] ,所以对于莲
藕汁的稳定 ,浊度 、粘度和悬浮性都表现出较优的
效果 ,而果胶是食品工业中应用最普遍的一种稳定
剂和乳化剂[ 9] ,但对于莲藕汁的稳定体系并没有起
到较好的效果。可能与莲藕的特定成分有关 ,机理
尚不清楚。卡拉胶稳定效果较好 ,原因在于卡拉胶
带有的强阴离子基团———硫酸酯 ,能直接或通过金
属离子“架桥”与带正电荷的蛋白质 、类酯 、葡聚糖
相结合 ,稳定性强[ 10] 。β-环状糊精的浊度与粘度虽
然较差 ,但由于 β-环状糊精分子具有中间圆筒立体
结构 ,没有还原端和非还原端 ,即没有还原性 。这
种结构很稳定 ,不易受酶 、酸碱 、热等条件的作用而
分解 ,故 β-环状糊精的主要特征是疏水性空洞内可
嵌入各种有机化合物 ,从而形成稳定的络和物[ 11] ,
导致 β-环状糊精的悬浮性在 6种稳定剂中最优 ,使
其的稳定性综合评判较好 。阿拉伯胶是目前国际
上最为廉价而又广泛应用的亲水胶体之一 ,是工业
上用途最广的水溶性胶体之一[ 12] 。在所有一般的
商品胶(未水解的)中 ,由于其高度的分支结构和球
状(不易伸展)形态 ,阿拉伯胶水溶液的粘度是最低
的[ 13] ,致使它的在本试验综合评判稳定性中表现较
差 。羧甲基纤维素钠(CMC-N a)也是一种广泛应用
的增稠剂 、黏合剂 、稳定剂[ 9] 。它在酸性环境中也
能够使得产品中蛋白质稳定 ,但易受到添加量 、pH
值和调酸温度等因素的影响[ 14] ,对莲藕汁稳定性效
230 食 品 与 生 物 技 术 学 报            第 30卷 
果一般 。所以根据单因素试验 ,根据综合浊度 、粘
度和悬浮性 3个指标建立的稳定性评价值选定海藻
酸钠 、卡拉胶和 β-环状糊精 3 种稳定剂作为复配种
类 ,并确定三者在正交试验中的添加水平 ,见表 2。
表 1 单一稳定剂稳定效果
Tab.1 Results of dif ferent kinds of stabilizing agents
稳定剂 浊度/
NT U
粘度/
mPa· s 悬浮性/ΔT 稳定性
海藻酸钠 118 2.9 11.0 0.285
果胶 147 1.5 13.0 0.950
卡拉胶 112 3.0 11.9 0.304
β-环状糊精 122 1.2 8.8 0.392
阿拉伯胶 124 1.2 12.2 0.732
CMC-Na 111 1.9 11.2 0.412
表 2 复合稳定剂因素水平表
Tab.2 Levels of compound stabilizing agents
水平
A(卡拉胶
质量浓度)/(g/dL)
B(β-环状糊精
质量浓度)/(g/dL)
C(海藻酸钠
质量浓度)/(g/ dL)
1 0.02 0.04 0.08
2 0.04 0.06 0.10
3 0.06 0.08 0.12
2.2.2 复合稳定剂 L 9(34)正交试验结果 两种或
两种以上的稳定剂混合使用时往往具有协同作用 ,
可以提高稳定效果 ,其协同效应的共同特点是混合
溶液经过一段时间后 ,体系的黏度大于体系各组分
黏度的总和或者再形成凝胶以后生成高强度的凝
胶[ 8] 。稳定剂配比正交试验结果见表 3 。
表 3 稳定剂配比正交试验结果
Tab.3 Result of orthogonal examination on stabilizing agents
处理

因 素
A (卡拉胶
质量浓度)/(g/ dL)
B (β-环状糊精
质量浓度)/(g/ dL)
C(海藻酸钠
质量浓度)/(g/ dL) D 空列
评价指标
浊度 粘度 悬浮性
综合评价
稳定性
1 1(0.02) 1(0.04) 1(0.08) 1 133 3.1 4.9 0.275
2 1 2(0.06) 2(0.10) 2 168 3.2 5.1 0.467
3 1 3(0.08) 3(0.12) 3 169 3.4 5.3 0.420
4 2(0.04) 1 2 3 185 3.1 5.8 0.748
5 2 2 3 1 192 3.5 6.0 0.704
6 2 3 1 2 193 3.23 6.1 0.774
7 3(0.06) 1 3 2 179 3.7 6.2 0.580
8 3 2 1 3 197 3.0 6.2 0.950
9 3 3 2 1 161 3.7 5.3 0.254
k1j 0.387 0.534 0.666 0.411
k2j 0.742 0.707 0.490 0.607
k3j 0.595 0.483 0.568 0.706
R 0.355 0.224 0.176 0.295
 注:kij为各列均值 , R 为极差值 ,评价指标与综合评价值均为 3次重复测定的平均值 ,数据分析的源数据为所有测定数据。
  对试验结果进行方差分析及差异显著性检验
(DPS软件 , Ducan新复极差法)。方差分析结果见
表 4。 A因素(卡拉胶)在 0.01水平下差异极显著 ,
B 因素(β-环状糊精)在 0.05 水平下差异显著 ,而 C
因素(海藻酸钠)在 0.05与0.01水平下差异都不显
著 。由表 3中的 R值可知:主次顺序为 A >B >C。
同时由表 3中的 k1 j 、k2 j 、k3 j值可确定各因素的最优
水平为 A 1B3C2 ,即在卡拉胶 0.02 g/dL 、β-环状糊精
0.08 g/dL 、海藻酸钠 0.10 g/dL 水平下添加质量配
比效果最好 ,该组合为最优处理 。
表 4 正交设计各因素方差分析表(完全随机模型)
Tab.4 Orthogonal factors analysis of variance(completely randommodel)
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 Fa 显著性
A 因素 0.570 19 2 0.285 09 9.533 93 F0.05 =3.4 **
B 因素 0.248 51 2 0.124 25 4.155 19 F0.01 =5.85 *
C 因素 0.140 97 2 0.070 49 2.357 19 -
模型误差 0.406 40 2 0.203 20
试验误差 0.191 66 18
误差 0.598 06 20 0.010 65 总和 1.557 73
 注:*表示在 0.05 水平下差异显著 , **表示在 0.01 水平下差异极显著。 -表示差异不显著
231 第 2期 刘军波等:以全藕粉为原料加工藕汁的稳定性及风味
2.3 电子鼻的测定结果
2.3.1 电子鼻对挥发性风味物质的响应 德国
AIRSENSE公司 PEN3的便携式电子鼻系统 ,包含
有 10个金属氧化物传感器组成的阵列 。传感器对
不同的化学成分有不同的响应值 。响应信号为传
感器接触到样品挥发物后的电导率 G 与传感器在
经过标准活性碳过滤气体的电导率 GO 的比值。
仪器组成主要包含:传感器通道 、采样通道 、计算
机 。该电子鼻具有自动调整 、自动校准及系统自动
富集的功能[ 15] 。
2.3.2 藕粉汁与鲜藕汁 、市场产品挥发性风味对
比研究 利用 PEN3 电子鼻系统 ,对市场产品(怡
味莲品牌)、鲜藕汁和藕粉汁进行电子鼻检测分析 ,
测量挥发性风味物质特征时 ,获得电子鼻 10 个传
感器的响应值(图 2 ~ 4)。通过图 2和图 3的对比
可知 ,藕粉汁与鲜藕汁的均是 8号 、6号和 2号传感
器的电阻率值明显 ,但藕粉汁的电阻率值整体低于
鲜藕汁 。说明藕粉汁与鲜藕汁主要风味物质比例
协调一致 ,但挥发性风味物质含量整体低于鲜藕
汁 ,风味协调 、清淡 。其中 2 号传感器对藕汁中的
氮氧化物类物质敏感 , 8号传感器对藕汁中的醇类 ,
芳香类物质 ,酚类物质敏感。6号传感器对应藕汁
中的烷烃类物质敏感。
将图 2 ~ 4对比分析 ,可知市场产品与本试验
所做的藕粉汁还是有区别的 ,藕粉汁各挥发性风味
电阻值整体偏低且比例不一致 ,差异很大 ,而市场
产品中 8号 、6号 、2 号和 4号传感器对应的挥发性
风味物质突出 ,尤其是 6号突出 ,并且4号传感器显
著高于藕粉汁与鲜藕汁。这说明本研究制得的鲜
藕汁 、藕粉藕汁同市场上的产品挥发性风味不同 ,
可能与原料 、生产工艺 ,配方有关 。
图 2 藕粉汁电子鼻检测挥发性风味物质雷达图
Fig.2 Juice flavor of lotus root starch by electronic nose
图 3 鲜藕汁电子鼻检测挥发性风味物质雷达图
Fig.3 Flavor juice of fresh lotus root by electronic nose
图 4 市场藕汁电子鼻检测挥发性风味物质雷达图
Fig.4 Flavor juice frommarket by electronic nose
  本试验的藕粉汁与鲜藕汁的挥发性风味物质
组成及协调度相一致 ,只不过全藕粉在干燥制取工
艺中丧失了些热敏性的挥发性风味物质 ,致使其含
量降低 ,但协调度还是和鲜藕汁保持了一致 ,所以 ,
采用藕粉制取藕汁具备了切实的可行性 ,这种藕汁
的加工新思路也具有重要意义 。
2.4 产品质量的的检测
2.4.1 感观指标  色泽 ,淡黄 ,组织状态是稳定 、
均一的液体 ,滋味具有清淡的莲藕香气 ,清凉柔和 ,
细腻可口。
2.4.2 理化指标  可溶性固形物:12.5 Brix , pH
3.68 ,重金属含量符合国家标准 。
2.4.3 微生物指标 采用 GB4789[ 16] 检验方法 ,细
菌总数≤100 cfu/mL;大肠杆菌≤3 MPN/dL;致病
菌没有检出 ,微生物指标符合国家标准。
232 食 品 与 生 物 技 术 学 报            第 30卷 
3 结 语
由藕粉制汁工艺中 ,复合稳定剂效果优于单一
稳定剂 ,本试验中得到的优化稳定剂添加质量配比
为卡拉胶 0.02 g/dL 、β-环状糊精 0.08 g/dL 、海藻
酸钠 0.10 g/dL。
本试验得到的藕粉汁与鲜藕汁挥发性风味物
质协调一致 ,只是响应值略低于鲜藕汁。
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