紅棗汁澄清工藝研究

艾克拜爾·艾海提 許艷順，2 姜啟興 夏文水

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.好想你棗業(yè)股份有限公司，河南 新鄭 451100）

紅棗具有極高的營養(yǎng)價值及藥用價值，含有豐富的蛋白質(zhì)、糖、氨基酸、VC等，還含有P、Ca、Zn、Fe等多種礦物質(zhì)和微量元素［1］。棗汁是紅棗深加工的主要方向之一，棗汁可加工成飲料或者作為原料添加到其它食品中。在棗汁生產(chǎn)過程中，澄清技術(shù)是影響棗汁生產(chǎn)及貯藏的關(guān)鍵因素。蛋白質(zhì)、果膠等物質(zhì)是在棗汁生產(chǎn)、運輸、貯藏過程中引起混濁的重要成分［2］。

對于棗汁的澄清研究，國內(nèi)外文獻(xiàn)報道不多。目前，棗澄清技術(shù)主要有離心法、明膠法、聚乙烯吡咯烷酮法、硅溶膠法、果膠酶法等［3］。這些方法存在著澄清劑的量難以掌控、作用時間長、作用溫度高、營養(yǎng)損失嚴(yán)重、連續(xù)性不好、留下異味等缺點［4］。

殼聚糖是一種無毒、安全天然的高分子化合物，具有良好生物降解性、吸附性［5］，帶正電荷的殼聚糖分子與果汁中帶負(fù)電荷的微粒相互作用，形成絮凝而沉淀，從而達(dá)到澄清目的［6］。研究［7］表明，殼聚糖由于具有優(yōu)良的絮凝作用而廣泛應(yīng)用于果汁的澄清中，該方法相比于其它方法，有澄清效果好、操作簡單、生產(chǎn)周期較短、成本低、澄清汁品質(zhì)好等優(yōu)點。本試驗對殼聚糖對棗汁的澄清工藝進(jìn)行了重點研究。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

紅棗：新疆喀什澤普祖娜爾駿干棗，市售；

殼聚糖：食品級，脫乙酰度為90%，江蘇雙林海洋生物藥業(yè)有限公司；

硅藻土、膨潤土：化學(xué)純，中國醫(yī)藥（集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑公司；

環(huán)磷酸腺苷標(biāo)準(zhǔn)品：生化試劑，上海原葉生物科技有限公司；

1.2 儀器設(shè)備

高效液相色譜儀：Waters 600型，配備2410示差折光檢測器和Empower工作站，美國Waters公司；

紫外－可見光分光光度計：UV 1000型，上海天美科技有限公司；

色差計：CR－400型，日本美能達(dá)公司；

電熱恒溫水浴鍋：HH－4型，江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司；

高速組織搗碎機(jī)：DS－1型，上海標(biāo)本模型制造廠；

離心機(jī)：TDL－5－A型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

阿貝折光儀：WZS－I型，上海第二分析儀器廠；

電子天平：JB5374－91型，梅特勒－托利多儀器廠（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 棗汁的制備 選擇無腐爛、無病蟲害的干棗，在清水中清洗瀝干后，先于60℃ 烘烤1h，再80℃烘烤1h，待紅棗散發(fā)焦香味時，將其取出去核，并用組織破碎機(jī)將棗肉破碎。取定量已破碎的棗肉，加0.4%果膠酶和7倍的水 （m／m），在50℃酶解3h，過濾得到固形物含量為10.4%的棗汁，該工藝浸提率為74.83%。

1.3.2 紅棗汁澄清方法

（1）硅藻土法：取20mL棗汁，添加0.8g／L硅藻土，在40℃保溫30min，離心后取上清液，觀察澄清效果。

（2）膨潤土法：取20mL棗汁，添加0.8g／L膨潤土，在55℃保溫20min，離心后取上清液，觀察澄清效果。

（3）殼聚糖法：取20mL棗汁，添加1.0g／L殼聚糖，在25℃保溫60min，離心后取上清液，觀察澄清效果。

對殼聚糖用量、澄清溫度、澄清時間進(jìn)行正交實驗，確定最適工藝條件。

1.3.3 測定項目及方法

（1）可溶性固形物：用阿貝折光儀測定。

（2）透光率：用分光光度計測定，以660nm處的測定透光率T%值表示。

（3）果膠：采用咔唑比色法［8］。

（4）總糖：采用蒽酮比色法［8］。

（5）蛋白質(zhì)：采用紫外分光光度法［8］。

（6）VC：采用紫外快速測定法［8］。

（7）總酚：采用Folin－Ciocaileu比色法［9］。

（8）黃酮：采用硝酸鋁顯色法［10］。

（9）環(huán)磷酸腺苷：采用高效液相色譜法［11］。

（10）色差值：用CR－400色差計測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 澄清效果的比較

通過預(yù)試驗初步優(yōu)化3種澄清方法的工藝條件，并在初步優(yōu)化條件下比較3種方法對棗汁的澄清效果。

2.1.1 澄清方法對透光率的影響 3種澄清方法對棗汁透光率的影響見表1。

表1 澄清方法對透光率的影響Table 1 Effect of clarification methods on transmittance

由表1可知，應(yīng)用殼聚糖澄清所得的棗汁透光率為91.5%，其余兩種方法澄清所得棗汁透光率都低于90%。

2.1.2 澄清方法對棗汁色澤的影響 果汁在澄清過程中色澤可能會發(fā)生變化，果汁的L／a／b值是評價果汁色澤變化的重要指標(biāo)。不同澄清方法對棗汁色澤的影響見表2。

表2 澄清方式對紅棗汁色澤的影響Table 2 Comparison of antibrowning test of the three clarification methods

由表2可知，3種澄清劑處理棗汁后，棗汁的L、a、b值均有一定的變化。殼聚糖處理后的棗汁L值和b值最大，a值最小，明亮強(qiáng)度最強(qiáng)，褐變最輕。

2.1.3 澄清方法對澄清棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響 果汁在貯藏過程中出現(xiàn)渾濁或沉淀現(xiàn)象，導(dǎo)致果汁的透光率下降。不同澄清方法對棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響見圖1。

圖1 澄清方式對澄清棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響Figure 1 Storage stability comparison of clarification methods on jujube juice

由圖1可知，用殼聚糖澄清的棗汁在室溫下放置12個月，其透光率基本不變，具有較好的貯藏穩(wěn)定性。而相同條件下，硅藻土和膨潤土法澄清的棗汁則產(chǎn)生不同程度的二次渾濁，透光率明顯降低，貯藏穩(wěn)定性較差。綜上可知，3種澄清方式中，殼聚糖澄清效果最好。

2.2 影響殼聚糖澄清效果的因素研究

2.2.1 殼聚糖添加量的影響 由圖2可知，隨著殼聚糖用量增加，澄清棗汁透光率快速增加，殼聚糖用量0.8g／L時透光率達(dá)到最高值，之后又逐漸下降。這主要是因為殼聚糖用量少時引起渾濁的物質(zhì)不能完全被除去，澄清效果較差。殼聚糖用量過大時，殼聚糖在棗汁里本身形成一種膠體溶液，影響果汁透光率［12］。

圖2 殼聚糖用量對澄清效果的影響Figure 2 Effect of chitosan dosage on clarification of jujube juice

2.2.2 澄清時間的影響 由圖3可知，當(dāng)澄清60min以內(nèi)時，透光率逐漸增大。當(dāng)澄清時間大于60min時，隨著時間的延長，透光率反而降低。這是由于帶正電荷的殼聚糖與果汁中果膠、蛋白質(zhì)等帶負(fù)電荷的物質(zhì)相互作用產(chǎn)生絮凝沉淀物質(zhì)需要一定的時間。而絮凝沉淀物質(zhì)在果汁中停留時間過長，部分絮凝沉淀物質(zhì)則會重新分散在棗汁，引起棗汁透光率降低［13］。

圖3 澄清作用時間對澄清效果的影響Figure 3 Effect of clarifying time on clarification of jujube juice

2.2.3 殼聚糖作用溫度的影響 由圖4可知，當(dāng)溫度低于30℃時，隨著溫度升高，棗汁的透光率增大。當(dāng)溫度高于30℃時，隨著溫度的升高，透光率略有下降。原因可能是殼聚糖對棗汁的澄清作用主要是熱凝作用和架橋作用來達(dá)到。當(dāng)溫度為30℃時，架橋作用充分形成，透光率達(dá)到最高，而溫度高于30℃時，熱凝作用占澄清的主要地位，透光率反而有所下降［14］。

圖4 殼聚糖作用溫度對澄清效果的影響Figure 4 Effect of clarifying temperature on clarification of jujube juice

2.2.4 殼聚糖澄清正交試驗結(jié)果 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定的正交試驗因素水平取值見表3，試驗結(jié)果見表4。正交試驗方差分析結(jié)果見表5。

表3 正交試驗因素水平表Table 3 Factor level table of orthogonal design

表4 殼聚糖處理澄清正交試驗結(jié)果Table 4 Results analysis of the orthogonal test on chitosan clarification

由表4可知，影響殼聚糖澄清工藝的各因素的主次順序為A＞B＞C，各因素的最優(yōu)組合為A3B2C1，即殼聚糖用量為1.0g／L，澄清時間為60min，澄清溫度為25℃。在最優(yōu)條組合件下其透光率可達(dá)91.7%，同樣條件下未澄清處理的棗汁透光率僅為65.9%。

由表5可知，殼聚糖用量對棗汁澄清效果的影響顯著。而殼聚糖作用時間和溫度對棗汁澄清效果的影響不顯著。

2.3 棗汁經(jīng)殼聚糖澄清處理前后的成分變化

棗汁澄清前后主要成分變化情況見表6。由表6可知，經(jīng)殼聚糖澄清處理后的棗汁可溶性固性和總糖含量變化很小，而引起棗汁渾濁的果膠、蛋白質(zhì)在棗汁中有明顯降低，棗汁透亮度顯著提高。

表5 殼聚糖處理澄清正交試驗方差分析結(jié)果Table 5 Results analysis of the orthogonal variance on chitosan clarification

表6 澄清前后主要成分分析Table 6 Analysis of main components before and after jujube juice clarification ／%

黃酮、VC、環(huán)磷酸腺苷是紅棗具有抗氧化、延緩衰老、預(yù)防心腦血管疾病、降血壓、抑制癌細(xì)胞生長功能的主要功能成分［15］。在加工過程中，盡可能保留以上功能成分有助于提高產(chǎn)品保健價值。澄清前后主要功能成分含量變化情況見表7。

表7 澄清前后主要功能成分含量的變化Table 7 Changes of main functional components before and after jujube juice clarification

由表7可知，紅棗主要功能成分含量在澄清前后發(fā)生一定的變化。澄清處理后，黃酮損失7.57%、VC損失8.52%、環(huán)磷酸腺苷損失7.16%?？傮w來說，損失率不大。引起損失的原因可能是，澄清劑吸附掉部分功能成分。

3 結(jié)論

（1）以棗汁透光率、色澤、貯藏穩(wěn)定性為指標(biāo)對3種澄清方法進(jìn)行比較。結(jié)果表明，經(jīng)殼聚糖澄清處理的棗汁透光率最高，亮度最強(qiáng)，貯藏穩(wěn)定性最好，澄清效果最優(yōu)。

（2）殼聚糖澄清棗汁工藝優(yōu)化條件為殼聚糖用量1.0g／L，澄清時間60min，澄清溫度25℃。該條件下透光率可達(dá)91.7%。

（3）棗汁澄清處理后，可溶性固形物和總糖基本不變，主要功能成分黃酮損失7.57%、VC損失8.52%、環(huán)磷酸腺苷損失7.16%，總體來說，損失率不大。而引起棗汁渾濁的主要成分果膠、蛋白質(zhì)，分別被殼聚糖絮凝減少79.20%和49.32%，在棗汁中有明顯降低，澄清的棗汁透亮度大有提高。

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