柠檬加工利用研究

程󰀁劲

(四川省科技信息研究所,成都󰀁610000)

摘要:本文报道了柠檬的成份研究,加工利用研究,重点探讨了柠檬果胶的加工技术和国外柠檬加工企业的发展情

况。

关键词:柠檬;果胶;加工

中图分类号:TS255󰀁4󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:1671-6892(2005)01-0011-05

StudyOntheProcessingandUtilityofLemon(CitrusLimen)

CHENGJin

(SichuanInstituteofTechnologyInformation,Chengdu,610000)

Abstract:Westudiedthefoodvalue,utilityandprocesstechnologyoflemon(CitrusLimen),and

discussedthepecticprocessingandthedevelopmentoflemonprocessingcorporationsintheabroad.Keywords:Lemon(Citruslimen);pectic;process

1󰀁柠檬的成份

柠檬为常绿小乔木,一年多次抽梢、开花、结果。柠檬全身都是宝,枝叶花果均含特殊芳香油。特别是果皮含油0.7~0.8%,冷磨出油率0.4~0.5%。该油是生产食品日用香精香料的优质原料;果实出汁率38%左右,可溶性固形物8.5%。每100ml果汁含酸6.7~7.0g、糖1.48g、维生素C50~65毫克,果汁是制造高中低档饮料和酿酒制醋的原料;果胚(果渣)含果胶4%~5%,可提取果胶和制作各种蜜饯或果酱;种子富含脂肪和维生素E,榨油可食用,油枯可作饲料或肥料,柠檬富含Vc、VA、VB1、B2、VP和柠檬烯以及Ca、P、Fe、Zn、Mg的多种微量元素。柠檬具有清热解暑、开胃健脾、化痰止咳、减肥解酒、滋润养颜、去腥去腻去污等功效,常食用柠檬对高血压、心脏病、心血管硬化、口腔溃疡,目赤充血、坏血病、结石、少儿及老年缺钙等多种疾病具有

收稿日期:2005-02-20

一定的预防和辅助治疗作用,被誉为最佳保健水果。

柠檬汁除可制多种饮料外,还可用来代替大米酿制食醋,既具有米酿食醋降咸、去腥、调味的作用,又没有米制醋中所含的黄曲霉素等致病物质。

柠檬果皮由2层组成,外层果皮含香精油6%,主要为柠檬香精油(90%)和柠檬醛(5%),以及少量的香茅酸、󰀁-松油醇等;内层果皮不含香精油,但含有多种黄酮配糖和香豆素衍生物。

[1]

印度Hamdard大学学者V.S.Mahalwal等人在󰀁JournalOfEssentialOil-BearingPlants󰀁杂志2003,6(1),31~35页上用英文发表的文章报道作者

用水蒸气蒸馏法从柠檬皮中得到精油,再用GC和GC/MS分析的结果,其中:挥发油含30种成分,其中25种成分得到鉴定,它们占了精油总量的95󰀁50%。

精油主要由单萜构成(81.2%),其中1-苧烯

作者简介:程劲,女,硕士,高级工程师,现任国家一级科技查新单位󰀁󰀁󰀁四川省科技信息研究所咨询室主任,四川省科技查新咨询服务中心主任,长期从事科技信息咨询服务工作。12

四川食品与发酵󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2005年第1期

最高,达37.2%,其余为莰烯(12.3%),a-石竹烯(6.5%)及4-松油醇(即对孟烯-1-醇-4)(6.4%)。在13种被检出的倍半萜(占总量的14.2%)中,a-蛇床烯(a-selinene)含量最高,达3%,其次

为石竹烯氧化物(2.5%),t-橙花叔醇(2.4%)和

巴伦西亚桔烯(Valencene)(2.1%)。下表(1)为每100g柠檬可食用成分:

表1󰀁100g柠檬可食用成份

果(鲜果,皮)

热量水份蛋白质脂肪碳水化合物

纤维灰份钙磷铁钠钾维生素A

硫胺(维生素B)

汁(鲜)2591.0g0.5g0.2g8.0gtrace0.3g7mg10mg0.2mg1mg141mg20I.U.0.03mg0.01mg0.1mg46mg

汁(罐装,不含糖)

2391.6g0.4g0.1g7.6gtrace0.3g7mg10mg0.2mgImg141mg20I.U.0.03mg0.01mg0.1mg42mg

汁(冷冻,不含糖)

2292.0g0.4g0.2g7.2gtrace0.2g7mg9mg0.3mgImg141mg20I.U.0.03mg0.01mg0.1mg44mg

柠檬水(浓缩,冷冻)

19548.5g0.2g0.1g51.1g0.1g0.1g4mg6mg0.2mg0.2mg70mg20I.U.0.02mg0.03mg0.3mg30mg

皮(原皮)

2790.1g1.1g0.3g8.2g0.4g0.3g26mg16mg0.6mg2mg138mg20I.U.0.04mg0.02mg0.1mg53mg

81.6g1.5g0.3g16.0g

0.6g134mg12mg0.8mg6mg160mg50I.U.0.06mg0.08mg0.4mg129mg

核黄酸烟酸维生素C

2󰀁柠檬的利用

100个柠檬可以提炼1磅柠檬油,1000吨柠檬鲜皮可以加工3~5吨柠檬油,1吨柠檬油的价值是30万~50万元,国内每年对柠檬油的需求在300万吨以上,而我国目前的国产能力每年仅20万吨,柠檬果胶全世界每年的需求量是3万吨,而产出量却只有1.8万吨。中国每年从国外进口柠檬果胶就达2000吨以上。采用冷榨法或水蒸气蒸馏法从鲜果或果皮中提取的柠檬油也是一种应用广泛的重要香料,可以说柠檬是所有水果中对人体最有价值的水果。

2󰀁1󰀁食物利用

柠檬片可用于鱼、肉、冰或热茶上的装饰,挤压的汁充满了芳香味。

柠檬汁有鲜、罐装、浓缩和冷冻或脱水粉状等多种形式,可用作柠檬水、碳酸饮料或其它饮料;也可用于馅饼制造以增加芳香味;还可用于医药上,将几滴柠檬汁加到奶酪中可以用于治疗鞭伤、面部美容等。2󰀁2󰀁药物利用

柠檬汁广泛用作利尿剂、抗坏血病剂、收敛剂和解热镇痛药。在意大利,加糖的柠檬汁可以治牙龈炎、口腔炎、舌头发炎。柠檬汁加入热水可以防止感冒,放松精神。柠檬汁和蜂蜜或柠檬汁加盐或姜可以治感冒。柠檬种子中的油也有药用价值。根的煎煮汁在古巴用来治疗发热,在西非用于治疗淋病,树皮和果皮可以减轻绞痛。

柠檬煎煮剂被认为是一种好的抗疟药物,可以代替奎宁治疗疟病或伤寒病。柠檬汁是一种好的收敛剂,用于喉咙痛作漱口液,子宫出血或作为日晒斑清洗剂,也可用于治疗严重打嗝、黄胆和心悸。柠檬汁也是最好的治疗坏血病的药物,可以促进发汗和作利尿剂,被推荐用于治疗风湿病,有时也用于治疗中毒,尤其是鸦片中毒。

据研究,柠檬中含有柠檬酸、维生素C、柠檬多酚等,具有很强的抑制血小板聚集的作用。柠檬酶不仅能改善和促进体内能量被人体很好地利用,还能抑制使人产生疲劳的乳酸生成,有强烈的抗氧化作用。柠檬能抑制血小板聚集,有改善血液循环的第41卷(总第124期)󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁程劲:柠檬加工利用研究作用,能防止血栓形成。每天只须食用一只柠檬(相当于30ml的柠檬汁),可使血液流畅,预防血栓。

日本名古屋大学发现柠檬中所含成分-圣草枸橼苷可预防糖尿病并发症,而圣草枸橼苷是柠檬中所含的一种特有成分,其他水果都不含有此物质。

柠檬富含Vc、Ve、Vp、Va、VB1、VB2等多种维生素和Ca、P、Fe、Zn、Mg等许多人体必需的微量元素,对增强血管韧性、强化皮肤代谢、增强肝肾功能、排出胆结石、降低胆固醇具有一定疗效。还可预防高血压、心脏病、口腔溃疡、少儿及老人缺钙等多种疾病。柠檬香精油是上等天然香精油,常用于生产高档食品、化妆用品、饮料,也是生产治疗胆结石重要药物。柠檬烯的主要原料柠檬果胶是食品、医药、轻纺工业重要原料,还可用于航天航空领域。Vp是治疗心血管疾病的主要药物。

在专利WO200205663A1中介绍了一种用柠檬、蜂蜜、花粉和角豆树豆浆组方减轻血管狭窄等症。将9~11个柠檬切成1~1.5cm厚的片,放入一带盖的容器中室温放置12~16d,加入900~1100g蜂蜜,放置12~16天,再加90~110g花粉和400~600mL角豆树豆浆,也可加入900~1100mL威士忌酒,放置9~11天,间隔45~50h稍微搅拌,压榨、过滤。本组方成分间具有强的协同作用,加入威土忌酒可促进再吸收。推荐日剂量为100mL,约服20天,可明显减少血管沉积物,从而减轻动脉和毛细血管狭窄。

此外,美国ActiveConceptsLLC新近研制出一种采用柠檬萃取物的护肤产品,该萃取物是由整个柠檬果实采用生物发酵法用乳酸杆菌培育后提取出的。萃取物具有多种功能,可作为抗氧化剂及平衡皮肤色调,公司还发现,柠檬皮具有很强的抗酷氨酸酶的活性,在配方中的建议用量为0.5%~2%,以确保平衡地保护皮肤。MiyakeY等指出,从柠檬中提取的香豆素可以临床用于抑制肿瘤。2󰀁3󰀁其他应用2󰀁3.1󰀁柠檬汁

可作家用去污剂,将一片柠檬浸渍在盐水中可以清除锅底污垢;也可作皮肤雀斑漂白剂,用作护肤品。2󰀁3.2󰀁柠檬皮油

用作家俱上光剂,用于清洁剂、肥皂和香波的生产中,也是香水的一个重要成分,尤其是在科隆牌香水中应用。

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2󰀁3󰀁3󰀁Petitigrain油(至少含50%柠檬醛)

从树叶、嫩枝和未成熟的果实中蒸馏制得的在西非、北非和意大利应用,主要用于生产花香型的古龙香水。

2󰀁3󰀁4󰀁柠檬皮

经脱水后作饲料。2󰀁3.5󰀁柠檬水

用于盆栽植物,可以保持开花期,但不能用于菊花。2󰀁3.6󰀁木材

因木质细腻、结实易于加工,在墨西哥常用用于雕刻、玩具和工艺品制造。

此外,国内关于柠檬应用的专利技术还包括:柠檬冲剂的制作、一种白柠檬型可乐香精;柠檬果茶;柠檬酒及其酿制技术;柠檬片的加工;柠檬果醋及其制备等。

最近,欧洲知名啤酒品牌TequizaExtra推出了有别于传统啤酒的柠檬味啤酒,是由天然柠檬果汁酿制而成,带有果汁可口的甜味和柠檬独特爽口的酸味,上市后得到良好的市场反应。

3󰀁柠檬综合加工技术

3󰀁1󰀁目前采用的综合加工工艺(2)如图:3󰀁1.1󰀁柠檬油的提取技术

柠檬皮油的提取方法与榨汁设备有密切关系,目前国际上主要采用两种工艺路线。一是以美国FMC公司设备为代表的全果榨汁机,该方法的优点是果汁得率高,果汁品质好,但皮油的得率较低。另一方法是采用冷磨法,该法在欧洲、中国使用较多,这种方法皮油得率高,但果汁风味不如前一种方法。四川省安岳柠檬综合加工厂即用我国杭州机械厂生产的冷磨机和离心分离机。3󰀁1.2󰀁浓缩果汁的提取

果汁的提取方法较多,有全果榨汁法、带式榨汁法、布赫转子破碎取汁法、破碎打装取汁法等。取汁后过滤工序多用板框式过滤机(含液压自动翻转式过滤机)。然后进入封闭式的精滤、超滤、脱胶、灭菌、真空浓缩工序。浓缩设备常用的规格为(5~40)K,1K为454kg/hr的蒸发量。3󰀁1.3󰀁柠檬籽油的提取技术同一般榨油方法类同3󰀁1.4󰀁果胚的干燥方法

其方法多种多样。如用国产的箱式干燥机、隧道带式干燥机以及国外干燥生产线均可。果胚干燥温度一般控制在70󰀁~30󰀁之间。

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四川食品与发酵󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2005年第1期

3󰀁2󰀁果胶提取技术

目前柠檬胶的萃取多采用在85󰀁热水中、酸性条件下(pH1~3)浸提处理30min以上的方法。国内主要采用酒精萃取技术,产品的质量不高,且存在酒精的回收问题,这个问题解决的好坏,直接关系到产品成本。在果胶提炼技术方面,丹麦、西班牙、意大利、美国、以色列等几个果胶生产国形成了技术垄断局面,它们可以在世界上大量收购干柠檬皮,而不愿出口技术,因此我们必须花大力进行攻关研究,打破果胶提炼技术的垄断局面。

西南农业大学申请了柠檬皮果胶的提取方法(CN1107858),采用将柠檬皮依次进行煮沸、粉碎、调pH值及温度,压滤之后,将所得物料在35~50󰀁、pH2.5~4.0、压力-0.1207~-0.1503MPa条件下超滤3~5hr,得到浓缩果胶。

美国专利US6261626提供了一种采用酸溶液连续化萃取植物尤其是柠檬皮的高酯胶质的方法。具体方法是:将600g干柠檬皮悬浮于9000g的去离子水中,加热到70󰀁,在中等搅拌条件下,加入浓度为69%的硝酸,调节pH2.5,在70󰀁条件下悬浮并搅拌2hr,用筛网提取后将皮渣与液体分离,液体又在尼龙布中过滤,提取的胶质在异丙醇两相体系中

搅拌过滤沉淀,沉淀胶质滴入一个过滤器中进行分离,并用60%(W/W)的异丙醇/水混合液水洗,随后在布中滴压。湿胶质在40󰀁的干燥箱中干燥,干的果胶经磨细,可生产44.4g果胶。在第一次萃取后的皮残渣又进行二次萃取,可获得干果胶51.8g,然后再进行第三次处理。回收的果胶中的Ca离子需要除去,采用将果胶在含有(wt)3%HCl的60%(W/W)的异丙醇/水混合液中悬浮,搅拌15min,过滤分离后,用60%(W/W)异丙醇/水混合液水洗直到滤液中无Cl存在。最后果胶在10份含0.5%氨水的60%(W/W)异丙醇/水混合液中悬浮、过滤分离,用60%(W/W)异丙醇/水混合液滤过过滤器并干燥。

美国专利US6143337涉及从含胶植物中萃取高品质果胶,采用一定的压力条件下微波能量处理技术。Manceke等报道用微波能量法在开口容器中提取果胶,约5%的果胶在15min内被提取出。该方法比传统方法60min所提取的果胶还要多。C.kratchanova等认为用微波预处理压碎的水果可以增加果胶的产量。美国专利US5656734涉及采用热第41卷(总第124期)󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁程劲:柠檬加工利用研究处理方法制柠檬果胶技术。美国专利US4835262涉及采用微生物处理技术生产柠檬果胶。3󰀁3󰀁其它研究内容

有文章报道采用将柠檬果肉在水中蒸发沉积的方法制备结晶橘皮苷配糖。

此外,浓缩是浓缩果汁生产的一个重要工序,目前主要采取真空蒸发浓缩法,在真空蒸发过程中,果汁的热敏性成分,特别是香气成分会受到损失。某些成分还会发生化学变化,导致产品质量下降。为了能更好地保护原汁的营养和风味物质,冷冻浓缩和膜浓缩等新的非热浓缩果汁方式逐渐发展起来。

崔明学等将尤力克鲜柠檬原料洗净→去皮→榨汁→匀浆→粗滤→冷冻保存→低温溶解→超滤处理制成柠檬清汁备用。分析研究界面渐进冷冻浓缩法和真空蒸发浓缩法对浓缩液品质特性的影响,认为界面渐进冷冻液法在保持柠檬汁原有挥发物总量、各组份相对含量以及营养成分方面有突出的优势。真空蒸发浓缩汁在总的香气成分含量和主要特征香气成份含量上有明显下降,仅保留了原汁所有香气成分的16%。而冷冻浓缩汁保留了86%,冷冻浓缩汁保存了原汁中77.58%的Vc,而真空蒸发浓缩回调汁保存原汁61.35%的Vc。其真空蒸发浓缩采用在0.085MPa下,一次处理量为300m,l真空蒸发装置由RE-52旋转蒸发器、旋片式真空泵及真空系统组成,进料浓度7.1󰀁Brix,最终浓度27.6󰀁Brix.

界面渐进冷冻浓缩装置由超级恒温槽、调速搅拌机、充氮气系统和不锈钢料桶等组成,装置一次处理200ml柠檬汁,搅拌速度1600r/min,冷媒温度-20󰀁,浓缩中不间断地向不锈钢桶中充氮气,将浓度为7.1󰀁Brix的柠檬汁浓缩到18.1󰀁Brix。4󰀁国外柠檬加工企业及发展状况4󰀁1󰀁新西兰的柠檬油加工技术

新西兰的柠檬油加工多选自Villafranca品种,因为该品种具有高品质的柠檬油。方法多采用冷榨柠檬油的方法。

新西兰的OasisIndustries公司采用FMC公司的成套果汁萃取系统,用于从柠檬鲜果中提取果汁,同时也提取柠檬油,其提取原理图1。4󰀁2󰀁美国Sunkist柠檬剥皮加工技术

美国Sunkist是最早开启柠檬鲜果市场化合作模式的公司,已有100多年的历史,现已研究出经济适用的剥皮技术以便加工。Sunkist与美国农业部签署了在佛罗里达州开发商业化酶剥皮加工技术,Sunkist试验了50多种不同的酶,以发现最有价值的酶剥皮技术。

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4󰀁3󰀁美国Danisco公司的柠檬果胶加工

Danisco是世界上第二大柠檬果胶制造商,正研究采用交叉膜系统从提取了柠檬油的柠檬皮渣中回收柠檬果胶(Pectin),现已增加了其在捷克的生产能力约40%,以满足世界市场对果胶需求的增加。4󰀁4󰀁美国Northbrook公司-世界上最大的浓缩柠檬汁和柠檬果胶生产商之一

Northbrook公司主要致力柑桔类产品的加工,公司在开曼群岛、美国、墨西哥、阿根廷、爱尔兰、德国和南非均有分公司。1997年公司的重点转向柠檬生产和加工,在阿根廷、墨西哥和南非建立了加工厂,能实现反季采收,与种植户签订长期合同,确保货源稳定可靠,并跟踪一批能实现快速生产的加工技术。有效的资本组合使其成为了世界上最大的柠檬浓缩汁和柠檬果胶的生产商之一。4󰀁5󰀁美国Citro.Inc

制造柠檬汁、柠檬果胶和其它柠檬产品的公司,满足食用、医用的加工。

4󰀁6󰀁意大利的AgrumariaCorleone-Sicily

AgrumariaCorleone建立于19世纪末,是西西里地区的一个现代化的柠檬加工厂。它的成功是建立在传统的家族式和高度协作的混合模式基础上。最近Corleone已成功地安装了6条新的在线FMC萃取系统,以提高其生产加工能力,满足市场对柠檬汁的需求。参考文献:

[1]Morton,J.LemonCitruslimon1987.Lemon.p.160-168.In:Fruitsofwarmclimates.JuliaF.Morton,Miami󰀁

[2]李兴国,\"论柠檬综合加工技术\四川工业学院学报.2000,19(3).47-48󰀁[3]

JerrySiebert,

UniversityofCalifornia,SunkistCaseStudy,

Marketin,And

DevelopingAStrategyforaChangingProduction,

RegulatoryEnvironment,August1,1998Sunkist,1997AnnualReport