番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清工藝研制

杜 磊，王長彪

(1.運(yùn)城學(xué)院 生命科學(xué)系，山西運(yùn)城044000;2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心，太原，030031)

隨著人們生活品質(zhì)的提高，對于衣食住行的要求也越來越多。在飲料方面，近些年多營養(yǎng)、多功能的復(fù)合飲料層出不窮，其中復(fù)合果蔬汁深受老百姓歡迎［1，2］。番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁是前人開發(fā)出來的一款具有抗癌功能的飲料，芹菜中含有的芹菜素對胃癌、皮膚癌、前列腺癌等多種癌癥有抑制及預(yù)防功效，番木瓜汁濃郁醇香，除了富含多種營養(yǎng)元素之外，還可以緩解改善芹菜汁不易被消費(fèi)者接受的口味［3－6］，目前關(guān)于番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清效果的研究鮮有報道。本文首次以殼聚糖為澄清劑［7］，對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁的澄清工藝進(jìn)行了研究，以期為芹菜番木瓜復(fù)合果蔬汁的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1.材料與方法

1.1 材料與儀器

常山國華電器有限公司制造的HH－4型數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司制造的FA2104型電子分析天平，上海儀電分析儀器有限公司制造的UV762型紫外可見分光光度計，美的集團(tuán)股份有限公司制造的BL25C33多功能攪拌機(jī)，天津市華北試驗儀器有限公司制造的WY－IT型手持折光儀，上海生物工程有限公司生產(chǎn)的殼聚糖，蒸餾水實驗室自制，芹菜、番木瓜購于山西運(yùn)城華聯(lián)超市。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 制備番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁

依據(jù)番木瓜汁20%，芹菜汁10%，白砂糖10%的配方［6］調(diào)配番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁，攪拌均勻后在 50℃ 、20MPa 下均質(zhì) 2min［8］。

1.2.3 殼聚糖用量對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響

室溫條件下，調(diào)整復(fù)合果蔬汁pH為3.51，各量取50mL于6支試管中，在邊加邊搖的狀態(tài)下于各試管中依次加入殼聚糖，殼聚糖終濃度依次為0.06g/L、0.08g/L、0.10g/L、0.12g/L、0.14g/L 和 0.16g/L，輕輕搖勻確保殼聚糖和果蔬汁充分接觸，將6支試管靜置于50℃的水浴鍋中90min。依據(jù)有關(guān)公式計算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，最后得出本實驗條件下的殼聚糖最適用量［9］，本實驗每個處理3次重復(fù)，下同。

1.2.4 番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁的pH值對澄清效果的影響

室溫條件下，準(zhǔn)備6份復(fù)合果蔬汁并分別將pH調(diào)至 2.40、2.81、3.30、3.75、4.18、4.70，各量取50mL于6支試管中，在邊加邊搖的狀態(tài)下于各試管中依次加入已得出的殼聚糖最適用量，將6支試管靜置于50℃的水浴鍋中90min。依據(jù)有關(guān)公式計算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，最后得出本實驗條件下的最適pH值。

1.2.5 溫度對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響

室溫條件下，將復(fù)合果蔬汁pH調(diào)至已得出的最適澄清pH值。各量取50mL于6支試管中，在邊加邊搖的狀態(tài)下于各試管中依次加入已得出的殼聚糖最適用量，將6支試管靜置于恒溫水浴鍋中90min，水浴鍋溫度依次為 30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃。依據(jù)有關(guān)公式計算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，最后得出本實驗條件下的最適澄清溫度。

1.2.6 澄清時間對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響

室溫條件下，將復(fù)合果蔬汁pH調(diào)至已得出的最適澄清pH值，各量取50mL于6支試管中，在邊加邊搖的狀態(tài)下于各試管中依次加入已得出的殼聚糖最適用量，將6支試管靜置于已得出的最適澄清溫度的水浴鍋中，靜置時間分別為30min、40min、50min、60min、70min、80min。依據(jù)有關(guān)公式計算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，得出本實驗條件下的最適澄清時間。

1.2.7 正交試驗

在上述單因素實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計了殼聚糖澄清番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁的四因素、三水平正交實驗，四因素依次為澄清劑用量(A)、復(fù)合果蔬汁pH值(B)、澄清溫度(C)、澄清時間(D)。

1.3 數(shù)據(jù)測定方法

1.3.1 可溶性固形物含量

采用手持折光儀測量可溶性固形物含量。

1.3.2 澄清度

采用分光光度法，通過測量796nm波長下的透光率T(%)來表示復(fù)合果蔬汁的澄清度，參比為蒸餾水。

1.3.3 出汁率

2.結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖用量對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響

下圖1顯示的是殼聚糖用量對復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響。結(jié)果顯示殼聚糖用量在0.08－0.12g/L區(qū)間時透光率和出汁率均達(dá)到唯一的峰值，分別為97.81%和97.62%。圖1中顯示透光率、出汁率隨著殼聚糖用量的增加，數(shù)值均呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢。其原理如下:殼聚糖對果汁的澄清是因為它分子內(nèi)的羥殘基與果汁中的果膠上攜帶的陰離子結(jié)合形成沉淀，隨著殼聚糖用量的增加，透光率增大，當(dāng)用量達(dá)到一定程度時，體系粘度會因為殼聚糖用量過多而增加，從而導(dǎo)致果汁中懸浮的顆粒不易下降［10］，最終導(dǎo)致透光率下降。本部分實驗中可溶固形物含量基本處于8.5%左右，其數(shù)值基本不受殼聚糖用量變化的影響。

圖1 殼聚糖用量對復(fù)合果蔬汁透光率、出汁率的影響Figure1 Effect of chitosan concentration on clarification of transmittance and juice date

2.2 復(fù)合果蔬汁pH值對澄清效果的影響

下圖2顯示的是復(fù)合果蔬汁pH值對澄清效果的影響。結(jié)果顯示pH值為3.3－3.75區(qū)間時透光率和出汁率均達(dá)到唯一的峰值，分別為98.29%和97.41%。圖2中顯示透光率、出汁率隨著pH值的增加，數(shù)值均呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢。這是因為pH值增大影響了殼聚糖分子中游離氨基的量及果膠等膠體類物質(zhì)所帶的電荷量［11］，最終影響了絮凝沉淀的效果，pH值較小時，絮凝沉淀的效果較好，隨著pH值增大，絮凝沉淀的效果變差。本部分實驗中可溶固形物含量基本處于8.5%左右，其數(shù)值基本不受pH值變化的影響。

2.3 澄清溫度對復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響

圖2 復(fù)合果蔬汁pH值對復(fù)合果蔬汁透光率，出汁率的影響Figure 2 Effect of pH on clarification of transmittance and juice date

下圖3顯示的是澄清溫度對澄清效果的影響。結(jié)果顯示澄清溫度為40－50℃區(qū)間時透光率和出汁率均達(dá)到唯一的峰值，分別為98.23%和97.34%。圖3中顯示透光率、出汁率隨著澄清溫度的增加，數(shù)值均呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢。本部分實驗中可溶固形物含量基本處于8.5%左右，其數(shù)值基本不受澄清溫度變化的影響。

圖3 澄清溫度對復(fù)合果蔬汁透光率，出汁率的影響Figure 3 Effect of temperature on clarification of transmittance and juice date

2.4 澄清時間對復(fù)合果蔬汁澄清效果的影響

下圖4顯示的是澄清時間對澄清效果的影響。結(jié)果顯示澄清時間為50－60min區(qū)間時透光率和出汁率均達(dá)到唯一的峰值，分別為97.74%和97.15%。圖4中顯示透光率、出汁率隨著澄清時間的增加，數(shù)值均呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢。這是因為當(dāng)澄清時間小于50min時，殼聚糖分子內(nèi)的游離羥基與復(fù)合果蔬汁中的果膠類物質(zhì)，隨著時間的延長，達(dá)到充分螯合而沉淀下來;當(dāng)澄清時間大于60min時，部分沉淀物可能又重新溶解導(dǎo)致復(fù)合果蔬汁再次產(chǎn)生輕微渾濁［11］，從而導(dǎo)致澄清度下降。本部分實驗中可溶固形物含量基本處于8.5%左右，其數(shù)值基本不受澄清時間變化的影響。

2.5 正交試驗結(jié)果及分析

通過單因素實驗得到了殼聚糖的用量、復(fù)合果蔬汁的pH值、澄清溫度、澄清時間四個因素的最適值或最適范圍，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了四因素三水平的正交試驗。正交試驗因素、水平見下表1。

圖4 澄清時間對復(fù)合果蔬汁透光率，出汁率的影響Figure 4 Effect of times on clarification of transmittance and juice date

表1 正交實驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

下表2顯示的是四因素三水平的試驗過程，正交試驗結(jié)果和極差值R顯示，四個單因素影響澄清效果的重要程度從大到小依次為殼聚糖用量＞澄清時間＞澄清溫度＞復(fù)合果蔬汁pH值。最優(yōu)工藝組合為A2B1C3D2，即殼聚糖用量0.1g/L、復(fù)合果蔬汁的pH值3.50、澄清溫度48℃、澄清時間55min。以此工藝條件處理番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁透光率達(dá)到98.8%。

表2 L9(34)正交試驗表Table 2 Orthogonal test L9(34)result and analysis

3.結(jié)論

殼聚糖對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清的單因素試驗結(jié)果表明，殼聚糖用量為0.08－0.12g/L，果蔬汁 pH 值為3.3－3.75，澄清溫度為40－50℃，澄清時間為50－60min時，澄清效果較好且可溶性固形物含量基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，均在8.5%左右;殼聚糖對番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁澄清的正交試驗結(jié)果表明，四個單因素影響澄清效果的重要程度從大到小依次為殼聚糖用量＞澄清時間＞澄清溫度＞復(fù)合果蔬汁pH值。最優(yōu)工藝組合為殼聚糖用量0.1g/L、復(fù)合果蔬汁pH值3.50、澄清溫度48℃、澄清時間55min，澄清后番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁透光率達(dá)到98.8%。

［1］姜福林，張華，石太淵，等.果蔬飲料現(xiàn)狀及市場前景調(diào)查研究報告［J］.遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003(6).

［2］胡小松，李積宏，崔雨材.現(xiàn)代果蔬汁加工工藝學(xué)［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，1997.

［3］隋煥平，夏薇，張玉梅.芹菜提取物中總黃酮含量測定［J］.中國公共衛(wèi)生，2000(4).

［4］王辰，嚴(yán)奉偉，黃學(xué)敏.殼聚糖對芹菜汁澄清效果的研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2006(4).

［5］王辰，李琳.芹菜汁澄清條件和黃酮類化合物穩(wěn)定性研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2006(3).

［6］夏杏洲，彭克東，彭球生.番木瓜芹菜復(fù)合果蔬汁飲料的研制［J］.食品工業(yè)科技，2003(12).

［7］徐涓，張弘，孫彥琳，等.殼聚糖對瑪咖汁澄清作用的影響［J］.食品工業(yè)科技，2013(9).

［8］劉成梅，游海.天然產(chǎn)物有效成分的分離與應(yīng)用［M］.北京:北京工業(yè)出版社，2003.

［9］王岸娜.殼聚糖澄清獼猴桃果汁及其澄清機(jī)理的探討［D］.江南大學(xué)博士學(xué)位論文，2004(6).

［10］許鍵，蔡慧農(nóng)，倪輝，等.殼聚糖澄清蘆柑果汁工藝條件的優(yōu)化［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013(23).

［11］邢樹文.殼聚糖對馬蹄汁澄清效果的影響［J］.食品與機(jī)械，2011(1).