殼聚糖澄清梨汁的研究

付云霄，張 桂

（河北科技大學(xué)，河北石家莊 050018）

殼聚糖澄清梨汁的研究

付云霄，張 桂*

（河北科技大學(xué)，河北石家莊 050018）

采用1%的殼聚糖溶液作用于梨汁，研究了殼聚糖對(duì)梨汁的澄清效果。進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)后，獲得殼聚糖對(duì)梨汁澄清的最適工藝條件：添加0.2g/L殼聚糖，在35℃下澄清60min，梨汁的最高透光率達(dá)92.97%。

殼聚糖，梨汁，澄清

殼聚糖（chitosan）是一種生物體產(chǎn)物，可先從海洋生物外殼中提取甲殼素，再經(jīng)脫乙?；玫絒1]。其化學(xué)實(shí)質(zhì)是氨基葡萄糖的直鏈多聚糖，分子式為（C6H11O4N）n[2]。Chitosan具有良好的生物相容性、適合性與安全性，在美國已經(jīng)被批準(zhǔn)為食品添加劑使用[3]。華北地區(qū)盛產(chǎn)梨，除鮮果銷售還將梨深加工為梨汁、梨酒和梨罐頭。但在果汁生產(chǎn)方面存在很多問題，如果汁褐變、渾濁、營養(yǎng)流失等[4－6]。Chitosan具有很好的絮凝能力，它可與果汁中帶負(fù)電荷的膠體物質(zhì)發(fā)生靜電作用，對(duì)膠體物質(zhì)具有很強(qiáng)的凝集能力，從而可使混濁果汁澄清[7－8]。關(guān)于殼聚糖澄清梨汁的研究已經(jīng)有很多報(bào)道，例如高愿軍等發(fā)表了殼聚糖對(duì)梨汁澄清效果研究初報(bào)[9]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在溫度35℃，添加0.28g/L的殼聚糖，澄清1h的條件下，果汁有較高的透光率。華平等也就殼聚糖對(duì)梨汁的澄清效果進(jìn)行了分析[10]，結(jié)果表明，殼聚糖添加劑量為梨汁的0.8%～1.0%時(shí)，室溫下澄清1h可使透光率達(dá)92%以上。除此之外，王鴻飛等還研究了殼聚糖對(duì)蘋果汁的澄清效果[11]。本課題研究了1%殼聚糖溶液對(duì)鴨梨汁的澄清方法，殼聚糖溶液添加量、澄清溫度以及澄清時(shí)間對(duì)澄清效果的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鴨梨 新鮮，成熟度適中，無病蟲害，產(chǎn)于石家莊市晉州；殼聚糖 食品級(jí)，山東奧康生物科技有限公司；乙醇 95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），天津石英鐘廠霸州市化工分廠；抗壞血酸 分析純，天津市華東試劑廠；檸檬酸 分析純，天津市東麗區(qū)東大化工廠；冰乙酸 分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司；1%的殼聚糖溶液 精確稱取片狀殼聚糖1g，加入1m L冰乙酸，溶于50m L純水，于85℃的恒溫水浴鍋中，攪拌至溶解，再用純水定容至100m L，保溫45min。

TU－1810紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TD5A－WS臺(tái)式低速離心機(jī) 江蘇金壇離心機(jī)廠；HH·SII－2電熱恒溫水浴鍋 北京長安科學(xué)儀器廠；SHB－B95循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；211pH計(jì) 上海加惠儀器儀表有限公司；EL204電子天平 上海梅特勒－托利多儀器有限公司；JYL－A010九陽料理機(jī) 九陽股份有限公司；WYT手提糖度計(jì) 成都光學(xué)廠；常備玻璃器皿。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 原料預(yù)處理→破碎→鈍酶→榨汁→過濾→原果汁→離心→殼聚糖澄清處理→靜置→澄清梨汁

1.2.2 實(shí)驗(yàn)主要操作說明 a.原料預(yù)處理：用清水洗去梨表面的污垢，去除霉?fàn)€和損傷果，去皮去核。b.破碎：切成3～4cm小丁并護(hù)色。c.鈍酶：60～70℃下恒溫水浴30m in。d.榨汁：撈出果肉放入榨汁機(jī)，同時(shí)加入護(hù)色劑榨汁。e.過濾：用四層濾布粗濾。f.離心：過濾后的果汁于3200r/min條件下離心10min。g.澄清：添加殼聚糖溶液并攪拌，靜置直至固形物完全沉淀下來。

1.2.3 測定方法 用分光光度法測定果汁澄清度[8]，以透光率衡量果汁澄清度。用手提糖度計(jì)測定果汁可溶性固形物含量。果膠物質(zhì)檢測：酒精法定性檢測[8]，試管中加入澄清梨汁10m L，再加入95%乙醇溶液10m L翻轉(zhuǎn)3次，靜置15min后觀察。若有凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn)，表明果膠物質(zhì)未被脫盡，用“+”表示；若沒有則表明果膠物質(zhì)已被基本除去，用“－”表示。果汁中凝膠狀物質(zhì)愈多，則“+”也愈多。

1.3 殼聚糖澄清梨汁的工藝條件單因素及優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

根據(jù)殼聚糖的絮凝特性，先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行多因素正交實(shí)驗(yàn)。在初步研究并結(jié)合參考文獻(xiàn)中殼聚糖對(duì)其它果汁澄清作用的基礎(chǔ)上，分別測定殼聚糖添加量、澄清溫度、澄清時(shí)間三個(gè)因素對(duì)梨汁澄清效果的影響。首先確定澄清溫度為35℃，澄清時(shí)間60m in[11]。單因素實(shí)驗(yàn)：殼聚糖添加量（35℃，60m in）、梨汁溫度（殼聚糖用量根據(jù)添加量單因素實(shí)驗(yàn)確定，60m in）、澄清時(shí)間（35℃，殼聚糖用量根據(jù)添加量單因素實(shí)驗(yàn)確定）對(duì)梨汁澄清效果的研究。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，來確定殼聚糖對(duì)梨汁澄清的最適工藝條件。正交實(shí)驗(yàn)因素水平表見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Factor and level of orthogonal test

2 結(jié)果與分析

2.1 最適波長的確定

取一定量的梨汁原汁，原汁的糖度為6，pH為3.86。按0.2g/L（殼聚糖/原汁）加入殼聚糖，在35℃，原汁pH下作用60m in后，取其清汁，用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行光譜掃描，確定澄清梨汁最好透光率時(shí)的波長，其結(jié)果見圖1。從圖1可以看出在波長750nm處透光率最好（波長越長則其吸光度越?。?，因此本實(shí)驗(yàn)選擇在750nm處測定透光率的值。

圖1 梨汁透光率與波長關(guān)系Fig.1 The relationship between pear juice transmittance and wavelength

2.2 殼聚糖添加量對(duì)梨汁澄清效果的影響

從圖2可知，在殼聚糖用量達(dá)到0.2g/L之前，梨汁透光率隨添加量增加而逐漸增大；當(dāng)其用量介于0.2～0.3g/L時(shí)，梨汁透光率變化不太大，而隨用量增加到0.4g/L后透光率開始下降。殼聚糖用量少時(shí)，膠體物質(zhì)不能完全被除去；用量過多，殼聚糖又會(huì)部分溶解于果汁中，使果汁產(chǎn)生混濁。

圖2 殼聚糖添加量與梨汁透光率關(guān)系Fig.2 The relationship between chitosan contentand pear juice transmittance

表2 殼聚糖添加量對(duì)梨汁成分的影響Table 2 The impactof chitosan contenton the pear juice composition

從表2看出，殼聚糖的不同添加量，使得梨汁有以下變化：可溶性固形物和pH變化均不大，但對(duì)果膠的含量影響較大。當(dāng)殼聚糖用量為0.1～0.2g/L時(shí)，果膠物質(zhì)基本被去除；由于殼聚糖是大分子物質(zhì)，用量逐漸增大時(shí)，在果膠定性檢測時(shí)會(huì)有絮狀沉淀。

2.3 果汁溫度對(duì)梨汁澄清效果的影響

從圖3可以看出，溫度低于35℃時(shí)，透光率隨溫度的上升而增大；當(dāng)溫度達(dá)到35℃以上時(shí)，隨溫度的上升，透光率卻有所下降。因?yàn)闅ぞ厶鞘侵辨湺嗵?，溫度?duì)殼聚糖的粘性有很大影響[12]，溫度會(huì)影響其絮凝作用，從而影響到果汁澄清效果。當(dāng)溫度高于35℃時(shí)，熱凝作用逐漸占主導(dǎo)地位，部分殼聚糖會(huì)溶于果汁中，透光率有所下降[11]。

圖3 果汁溫度與透光率的關(guān)系Fig.3 The relationship between juice temperature and transmittance

表3 梨汁澄清溫度對(duì)梨汁成分的影響Table 3 The impactof clarified temperature on composition of pear juice composition

從表3中看出，澄清溫度不同對(duì)梨汁的影響：可溶性固形物和pH變化均不是很大，但對(duì)果膠的含量影響較大。梨汁澄清溫度在25℃時(shí)，果膠物質(zhì)還存在；隨著澄清溫度的增加，果膠基本被除去。

2.4 澄清時(shí)間對(duì)梨汁澄清效果的影響

圖4 澄清時(shí)間與梨汁透光率的關(guān)系Fig.4 The relationship between clarifying time and transmittance

由圖4可知，殼聚糖澄清作用時(shí)間對(duì)梨汁澄清效果有較大的影響。梨汁澄清時(shí)間在60m in內(nèi)，梨汁透光率隨時(shí)間的延長而明顯提高；當(dāng)梨汁的澄清時(shí)間達(dá)到60m in時(shí)，透光率達(dá)到最大；殼聚糖處理梨汁的時(shí)間越長，梨汁透光率反而下降。因此，殼聚糖最佳澄清時(shí)間為60m in。由于澄清時(shí)間短，梨汁中的果膠物質(zhì)不能被完全去除，從而透光率不高，但是，如果梨汁的澄清時(shí)間過長，殼聚糖反而會(huì)溶于果汁中，影響透光率[12]。

表4 梨汁澄清時(shí)間對(duì)梨汁成分的影響Table 4 Clarify time on the impactof pear juice composition

從表4中看出，澄清時(shí)間不同對(duì)梨汁的影響：可溶性固形物和pH變化均不大，但對(duì)果膠的含量影響較大。澄清時(shí)間小于60m in時(shí)，梨汁中果膠物質(zhì)沒有被完全除去；大于60m in時(shí)，梨汁中果膠物質(zhì)已基本被除去。

2.5 殼聚糖對(duì)梨汁澄清的多因素正交實(shí)驗(yàn)

正交實(shí)驗(yàn)安排共9組，其數(shù)據(jù)結(jié)果以及總和、極差分析如表5所示。

由表5總結(jié)，根據(jù)K值排列，最優(yōu)組合為A2B1C2，即添加0.2g/L殼聚糖，在35℃下澄清60min時(shí)，果汁透光率最高92.97%。根據(jù)R值大小排出因素的主要次序：A>B>C，也就是說殼聚糖的添加量對(duì)梨汁澄清效果有較大影響，果汁澄清溫度的影響次之，果汁澄清時(shí)間對(duì)梨汁澄清效果的影響較小。因此在梨汁的澄清過程中，既要保證殼聚糖的添加量適當(dāng)，又要穩(wěn)定果汁的澄清溫度。

3 結(jié)論

通過殼聚糖對(duì)梨汁處理的單因素實(shí)驗(yàn)研究表明，殼聚糖的用量、果汁溫度、澄清時(shí)間對(duì)殼聚糖澄清梨汁處理的效果影響較大，而對(duì)清汁中可溶性固形物含量變化的影響不大。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得出殼聚糖對(duì)梨汁澄清的最佳工藝條件為：殼聚糖的用量0.2g/L、溫度35℃、時(shí)間60m in，梨汁透光率可達(dá)90%以上。

表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析Table 5 Results and analysis of orthogonal test

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Study on clarification of pear juice w ith chitosan

FU Yun-xiao，ZHANG Gui*

（HebeiUniversity of Science&Technology，Shijiazhuang 050018，China）

Clarified effectof pear juice using chitosan was stud ied.Chitosan of concentration 1%was used.After the orthogonal trial，the op timum technological conditions obtained were add ing chitosan of 0.2g/L，c larifying for 60m in at 35℃，and gained 92.97%transm ittance of pear juice under the op timum cond ition.

chitosan；pear juice；c larify

TS275.5

B

1002－0306（2012）09－0298－03

2011－08－15 *通訊聯(lián)系人

付云霄（1986－），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品加工與保鮮。