技术领域
本发明涉及一种固体蔗汁，具体涉及一种高总黄酮含量的固体蔗汁及 其制备方法。
背景技术
甘蔗(Saccharumofficinarum)是亚热带特有的一种水果，其汁液 丰富，含糖量高，味感清甜，芳香风味，广受人们的喜欢。
甘蔗的营养价值很高，除含有水分比较多外，甘蔗含糖量最为丰富， 其中的蔗糖、葡萄糖及果糖，含量达12％。甘蔗不仅可以提供人体所需 的营养和热量，作为食疗品，甘蔗味甘、涩，性平，无毒，主治下气和中， 助脾气，利大肠，消痰止渴，除心胸烦热，解酒毒；还可治呕吐反胃，宽 胸膈。是深受群众喜爱的水果之一。
近年来研究发现，甘蔗中除了含有大量糖外还有一些非糖成分，非糖 物质中有一部分具有较高的抗氧化活性的成分，其中抗氧化成分主要是一 些多酚类物质如黄酮，花青素，儿茶素等，他们均可用于食品抗氧化剂、 化妆品、医药等行业。
黄酮类化合物(Falconoid)，又称生物类黄酮，是指具有苯基吡喃酮结 构的一类黄色素，现指具有色酮环与苯环为基本结构的一类化合物的总 称。近几年，黄酮类化合物以其天然生物活性引起人们的日益关注。现已 证实，黄酮类化合物具有多种生理功能和药用价值，主要有：抗氧化、抗 肿瘤、抑制血小板凝集、预防心血管疾病、降血糖以及保护神经系统等药 理作用。目前，关于黄酮类化合物的研究较多，但对于甘蔗资源中黄酮类 物质的研究报道很少，且大多集中在部分甘蔗部位的黄酮化合物的定性和 定量分析上。RenataColombo等使用高效液相色谱法对甘蔗中蔗汁、蔗 渣、蔗叶样品中总黄酮成分进行了定量分析，结果表明，甘蔗叶梢中总黄 酮含量为1.70mg/g，甘蔗渣中总黄酮含量为0.38mg/g，甘蔗汁中总黄 酮含量为0.60mg/g。
经研究发现，甘蔗叶梢中含有多酚类抗氧化成分较高，占到甘蔗总体 抗氧化成分的37％左右，其中尤其是总黄酮含量高，抗氧化效果明确，前 人经过研究考察了其抗氧化活性，结果显示效果良好。
但甘蔗皮质坚硬，直接食用不便，且不易保存，食用变质的甘蔗后会 导致中毒，严重的造成终身残疾甚至危及生命。用小型压榨机压榨的新鲜 甘蔗汁，方便饮用，能满足小部分消费者的需求，但只能在数小时内保持 原有风味，而且小型压榨机体积较大，清洗较困难，不宜家用。
为了使甘蔗产品方便携带、运输，跨季节饮用，目前，国内外有一些 企业和研究机构进行了相关研究开发工作，如印度科学与工业研究会[1] 的甘蔗汁饮料粉，美国KimDorrellLarsen[2]等的植物提取汁干燥粉，广 西大学[3]的甘蔗汁固体饮料等等。
上述文献公开了把甘蔗汁干燥后制成固态形式，但[1]添加了阿拉伯树 胶、抗结剂、防腐剂等加工助剂和食品添加剂，[2]通过浓缩、转化、结晶、 固体化和粉体化而得到，[3]通过浓缩、起砂、冷却后用模具制成块状，饮 用时需用热水溶解。上述产品制备过程采用了长时间加热浓缩或浓缩后干 燥的工艺添加了非甘蔗原汁成分，改变了甘蔗原汁特有的香气和风味，也 使甘蔗汁的药用功效和营养成分显著下降。另外以上文献均只利用了甘蔗 茎的汁液成分制备固体产品，未充分有效利用甘蔗叶梢、甘蔗渣等副产物 中有效成分。
因此，市场迫切需要开发一种能充分利用甘蔗全株成分、功效制备总 黄酮含量高、营养成分高、便于携带运输、不受季节和产地限制的，能方 便人们随时饮用的甘蔗产品及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高总黄酮含量的固体蔗汁。
本发明所述的高总黄酮含量的固体蔗汁中总黄酮含量不少于 0.3g/100g。
本发明所述的高总黄酮含量的固体蔗汁，其特征在于，所述固体蔗汁 由甘蔗叶梢、蔗渣、蔗肉制备而成。
优选地，所述甘蔗叶梢、蔗渣、蔗肉原料来源为糖蔗、果蔗、糖蔗果 蔗混合之中任何一种。
本发明所述的高总黄酮含量的固体蔗汁，其特征在于，所述固体蔗汁 不含有任何辅料。
本发明的另一目的是提供一种高总黄酮含量的固体蔗汁及其制备方 法。
本发明所述的高总黄酮含量固体蔗汁是通过以下步骤制备所得：所述 固体蔗汁是通过以下步骤制备所得：
1)甘蔗叶梢，加水提取，过滤，浓缩，得甘蔗叶梢水提物；
2)甘蔗茎压榨得蔗汁；
3)取步骤2)榨汁后的蔗渣加水提取，过滤，浓缩，得蔗渣水提物；
4)合并步骤1)、2)、3)中甘蔗叶梢水提物、蔗汁及蔗渣水提物， 高温瞬时灭酶，离心，上清液通过膜滤，喷雾干燥，即得。
优选地，步骤3)中甘蔗叶梢和甘蔗渣分别加重量比为10～20倍的 水煮沸1～2h，100～200目筛网过滤，滤液蒸发浓缩至5～10％体积。
优选地，步骤1)及步骤3)中甘蔗叶梢和甘蔗渣分别加重量比为5～10 倍的水微波提取10～30min，提取液100～200目筛网过滤，滤液浓缩至 5～10％体积。
优选地，步骤4)中高温瞬时灭酶采用140～180℃温度，3～5s时间。
优选地，步骤4)中离心转速为11000～21000转/分钟；膜滤孔径 为0.05～0.1μm。
优选地，步骤4)中喷雾干燥时进风温度120～160℃，出风温度为 50～70℃，风速为0.5～1.0m3/min，入料流量为3000～5000mL/h，入 料浓度为5％～20％，压力为-200～-300pa，收集产品，成型即得。
发明人在多年对甘蔗的研究过程中发现，甘蔗叶梢中总黄酮含量达 1.70mg/g，是甘蔗汁中含量的将近3倍，是甘蔗渣中的4倍多。充分利 用甘蔗叶梢和甘蔗渣，可使最后制备所得的固体蔗汁中总黄酮含量不少于 0.3g/100g，并最大程度保留原甘蔗汁中营养成分和风味物质，由于来自 蔗汁及甘蔗叶梢、甘蔗渣的成分差异较多，在混合后的操作中，需要严格 控制混合蔗汁适宜的加热时间和温度，才能达到灭酶和干燥效果的同时尽 量减少加热时间和降低温度，将甘蔗汁中营养成分和风味物质的损失降到 最低。本发明未采用加热浓缩步骤，而是在膜滤后直接干燥，整个加工过 程只有灭酶和喷雾干燥两个加热步骤，但加热时间均只有数秒，温度不超 过200℃。同时在其他步骤采取恰当的配合下，本发明产品能达到高总黄 酮含量的同时最大化保留甘蔗汁营养成分及原有风味的效果。
本发明技术方案固体蔗汁的制备方法中，甘蔗叶梢提取液和甘蔗渣提 取液在过滤除去蔗渣、蔗屑等杂质后，然后在高温瞬时灭酶的同时可以使 植物蛋白、胶体、鞣质、淀粉等变性或析出，再经过离心去除沉淀物，最 后经过适宜孔径的膜过滤，去除不溶性固形物的同时保证总黄酮、氨基酸、 铁、有机酸、蛋白质、多糖、维生素等营养功效成分通过，得到的澄清汁 液作为喷雾干燥的进料物料。本发明工艺整体有机配合，灭酶的同时使植 物蛋白、胶体、鞣质、淀粉等析出，二次筛网过滤和离心将蔗渣和析出物 去除，减轻了膜滤负担，膜滤孔径的控制保证总黄酮、氨基酸、铁等营养 物质的保留，又去除了大部分固体不溶物，同时也控制了喷雾干燥的进料 浓度、粘度等理化性质的适宜性，防止浓度、粘度过大导致喷雾干燥过程 中粘壁，过小导致喷雾干燥产品粒度小，产生跑粉、粉尘团聚、以及生产 效率低等问题。
多次实验结果对比显示，本发明的产品与其他甘蔗固体制剂相比，总 黄酮含量高，且与新鲜压榨所得的甘蔗汁相比，相似度高达80％以上，与 现有技术产品相比具有显著性差异，因此本技术方案具有显著性进步。
本发明提供的一种高总黄酮含量的固体蔗汁及其制备方法具有以下 优点：
1、本发明提供的固体蔗汁，总黄酮含量不少于0.3g/100g，作为食 疗具有甘蔗一般的效果，并且良好的抗氧化作用。
2、本发明整个提取工艺过程不添加任何非甘蔗汁添加物，仅通过纯 物理方法，快速灭酶、干燥而成，无需长时间加热步骤。本发明制备得到 的产品，加水冲泡后溶液澄清透明，色泽金黄，最大限度保留了新榨甘蔗 汁的营养物质和清香气味。
3、本发明产品的使用不受季节、地域的限制，方便携带和运输。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：粉剂
1)新鲜糖蔗清洁后，将甘蔗叶梢从甘蔗茎上分离出来，加重量比为 10倍的水煮沸1h，100目筛过滤，滤液浓缩至5％体积，得甘蔗叶梢水提 物；
2)甘蔗茎压榨，得压榨汁和甘蔗渣；
3)将步骤2)榨汁后的甘蔗渣加重量比为10倍的水煮沸1h，100目筛 过滤，滤液浓缩至5％体积，得甘蔗渣水提物；
4)合并步骤1)、2)、3)中甘蔗叶梢水提物、蔗汁及蔗渣水提物，得 混合蔗汁；经140℃高温瞬时灭酶5s；灭酶后的混合蔗汁以转速11000转/ 分钟离心，取上清液经孔径为0.05μm的超滤膜过滤，取滤液喷雾干燥， 操作参数为进风温度120℃，出风温度为50℃的，风速为0.5m3/min，入料 流量为3000mL/h，入料浓度为5％，压力为-200pa，收集产品，即得。
实施例2：颗粒状
1)新鲜果蔗清洁后，将甘蔗叶梢从甘蔗茎上分离出来，加重量比为 20倍的水煮沸2h，200目筛过滤，滤液浓缩至10％体积，得甘蔗叶梢水提 物；
2)甘蔗茎压榨，得压榨汁和甘蔗渣；
3)将步骤2)榨汁后的甘蔗渣加重量比为20倍的水煮沸2h，200目筛 过滤，滤液浓缩至10％体积，得甘蔗渣水提物；
4)合并步骤1)、2)、3)中甘蔗叶梢水提物、蔗汁及蔗渣水提物，得 混合蔗汁；经180℃高温瞬时灭酶3s；灭酶后的混合蔗汁以转速21000转 /分钟离心，取上清液经孔径为0.1μm的超滤膜过滤，取滤液喷雾干燥， 操作参数为进风温度160℃，出风温度为70℃的，风速为1.0m3/min，入 料流量为5000mL/h，入料浓度为20％，压力为-300pa，收集产品，制成 颗粒状，即得。
实施例3：片状
1)新鲜糖蔗、果蔗清洁后混合，将甘蔗叶梢从甘蔗茎上分离出来， 加重量比为10倍的水微波提取10min，140目筛过滤，滤液浓缩至7％体 积，得甘蔗叶梢水提物；
2)甘蔗茎压榨，得压榨汁和甘蔗渣；
3)将步骤2)榨汁后的甘蔗渣加重量比为10倍的水微波提取10min， 140目筛过滤，滤液浓缩至7％体积，得甘蔗渣水提物；
4)合并步骤1)、2)、3)中甘蔗叶梢水提物、蔗汁及蔗渣水提物，得 混合蔗汁；经160℃高温瞬时灭酶4s；灭酶后的混合蔗汁以转速16000转 /分钟离心，取上清液经孔径为0.07μm的超滤膜过滤，取滤液喷雾干燥， 操作参数为进风温度150℃，出风温度为55℃的，风速为0.7m3/min，入 料流量为3500mL/h，入料浓度为10％，压力为-250pa，收集产品，制成 片状，即得。
实施例4：块状
1)新鲜糖蔗清洁后，将甘蔗叶梢从甘蔗茎上分离出来，加重量比为5 倍的水微波提取30min，140目筛过滤，滤液浓缩至9％体积，得甘蔗叶梢 水提物；
2)甘蔗茎压榨，得压榨汁和甘蔗渣；
3)将步骤2)榨汁后的甘蔗渣加重量比为5倍的水微波提取30min，140 目筛过滤，滤液浓缩至9％体积，得甘蔗渣水提物；
4)合并步骤1)、2)、3)中甘蔗叶梢水提物、蔗汁及蔗渣水提物，得 混合蔗汁；经170℃高温瞬时灭酶3.5s；灭酶后的混合蔗汁以转速19000 转/分钟离心，取上清液经孔径为0.09μm的超滤膜过滤，取滤液喷雾干燥， 操作参数为进风温度130℃，出风温度为65℃的，风速为0.9m3/min，入 料流量为4500mL/h，入料浓度为15％，压力为-280pa，收集产品，制成 块状，即得。
对比例1：
(a)将甘蔗在含0.1重量％焦亚硫酸钾和0.01重量％的柠檬酸的水中 浸泡4小时；
(b)对步骤(a)的甘蔗进行清洗，并对其进行压榨以获得18°白利糖度浓 度的甘蔗汁；
(c)在25℃下对步骤(b)的甘蔗汁进行过滤；
(d)向步骤(c)的过滤汁中加0.5重量％的常规食品防腐剂；
(e)用15重量％的阿拉伯树胶粉剂、0.10重量％的杂多糖和0.5重量％ 的海藻酸钠对步骤(d)的汁进行乳化；
(f)在2000psi的压力下对步骤(e)的乳化汁进行均质5分钟；
(g)在550mmHg的真空和70℃下干燥步骤(f)的均质汁，得到固体甘蔗 糖/糖块，
(h)对固体甘蔗糖/糖块粗磨制粉，在除湿条件下得到0.8mm粒径的颗 粒，和
(i)向粉状的步骤(h)的甘蔗糖/糖块中添加2重量％的常规抗结块剂， 得到甘蔗汁饮料粉。
对比例2：
(a)洗净甘蔗后加压氯水漂洗甘蔗；
(b)压榨甘蔗获得甘蔗汁，同时对甘蔗汁进行超滤膜过滤；
(c)加热经过滤的甘蔗汁至温度为95℃，时长29秒，以达到灭酶的 效果；
(d)灭酶后的甘蔗汁在经过多级超滤膜过滤处理，膜孔径为0.14微 米，可使滤过液达到无菌的状态；
(e)对上一步得到滤过液进行蒸发，浓缩；
(f)浓缩液经转化处理，结晶，加工形成粉末。
对比例3：
(1)粗过滤：将甘蔗汁依次经过滚筒筛以及100目筛过滤，得到粗滤 甘蔗汁；
(2)灭酶：将粗滤甘蔗汁送入第一换热器加热到100℃并保持2min，再 送入第二换热器在60秒内冷却至80℃，得到灭酶甘蔗汁；
(3)陶瓷膜超滤：将灭酶甘蔗汁送至陶瓷膜超滤工作罐，以膜孔径为 0.02μm的五级并联陶瓷膜超滤系统进行超滤澄清，跨膜压差为0.4MPa、 膜面流速为5.0m/s、过滤温度为80℃得到浊度小于1.00NTU的甘蔗澄清 汁；
(4)真空蒸发：将澄清甘蔗汁送入降膜式三效真空蒸发系统，蒸发温度 为80℃、真空度为0.08Mpa，将其蒸发浓缩至65.0°Bx，得到甘蔗浓缩汁；
(5)真空浓缩：将甘蔗浓缩汁送入真空煮糖罐中进一步蒸发浓缩，蒸发 温度为75℃，真空度为0.08Mpa，得到96.0°Bx的糖膏；
(6)冷却成型：将糖膏从煮糖罐中取出，搅拌至糖膏起幼砂后倒入磨具 中，冷却至室温后，切成块状，得到甘蔗汁固体饮料；
(7)干燥包装：甘蔗汁固体饮料经干燥包装后即得成品。
对比例4：
第一步原料汁的预处理及饲料原料的分离：
将甘蔗压榨汁或糖厂初压汁泵入压滤机，选用孔径为74μm(200目)滤 布作为过滤载体，以除去原料汁中的蔗屑、蔗髓等大颗粒杂质，并对从第 一级膜分离过程(超滤)回送的截留液进行再次过滤，定期排出滤渣用于饲 料生产，滤汁用于超滤处理。操作温度为25℃，过滤结束后用蒸汽消毒原 料桶及压滤机；
第二步第一级膜分离制备清蔗汁：
抽取经过预过滤处理的蔗汁100L，泵入第一级膜分离系统进一步分离 纯化，以除去微小悬浮颗粒、胶体微粒、微生物及大分子物质，制备清蔗 汁。第一级膜分离系统选用截留分子量(MWCO)为50kD的超滤膜组件，操 作压力为0.45MPa，当透过液达到60L(透过液与入料量比为60％，V/V)时， 将截留液回送至压滤机前端与原料汁混合进行再次过滤处理，将清蔗汁泵 送至第二级膜系统；
第三步第二级膜分离制备浓缩蔗汁和风味蔗汁：
将清蔗汁泵入第二级膜系统进行浓缩脱水。第二级膜系统选用反渗透 膜，操作压力为2.0MPa，选择全回流形式对清蔗汁进行浓缩处理，当透过 液体积达36L(透过液与入料量比为60％，V/V)时，浓缩蔗汁的锤度达35° Bx；将浓缩蔗汁蒸发至80°Bx后进行喷雾干燥处理，获得营养糖固体颗粒； 所得的透过液用于生产风味蔗汁。喷雾干燥的操作参数采用：进风温度为 180℃，出风温度为70℃的，入料流量为5000mL/h，入料浓度为18％，塔 内压力为-300pa。
实验例：不同制备方法所得产品的对比
用不同的提取制备方法将甘蔗制备为甘蔗汁或甘蔗汁固体制剂，通过 结果比较不同制备方法所得产品的风味。
对比方法：实施例1-4及对比例1-4的固体饮料分别加重量比为15倍 的水溶解后对比。对比结果见表1。
表1不同提取制备方法所得产品对比
表1结果显示：对比例1-4除了总黄酮含量远远低于本发明外，产品的 风味还存在以下严重缺陷：
对比例1添加了大量的防腐剂、乳化剂等，使产品的性味发生了极大 的改变，无论是颜色还是香味、口感均与鲜榨蔗汁有显著性差异。
对比例2使用蒸发浓缩的方式再结晶后，由于制备过程使用高温浓缩， 导致鲜榨蔗汁中的香味被完全挥发，氨基酸遭到破坏，而且由于米拉德反 应，饮料的颜色变为褐色。
对比例3采用多级膜超滤后，再用真空干燥浓缩，在长时间的浓缩过 程中，蔗汁的鲜香味慢慢挥发，转为类似于熟蔗汁的味道，氨基酸等营养 成分也在长时间加热时逐渐分解，失去鲜榨蔗汁原有的营养价值。
对比例4经一级膜滤时除去大分子物质，再经二级膜滤将大部分营养 成分截留出来另制营养糖，剩下的二级膜滤的滤液才用于生产风味蔗汁， 这时候滤出来的澄清液，营养成分与鲜榨蔗汁相比，已所剩几乎，只勉强 保留了鲜榨蔗汁的香汁、色泽，其口感与营养成分和鲜榨蔗汁相比有显著 性差异。
结论从上表结论可知，本发明技术方案明显优于现有技术，所得产品 不但总黄酮含量高，色香味及营养成分的保留方面均优于现有技术，有显 著性差异。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作 了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本 领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上 所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。