紅肉蜜柚果汁粉的生產(chǎn)工藝研究

陳雪梅+黎英+石小瓊

摘要：以閩西紅肉蜜柚為材料，探討了紅肉蜜柚果汁粉生產(chǎn)中的酶法取汁和噴霧干燥等問題。結(jié)果表明：紅肉蜜柚酶法取汁的最佳工藝條件為果膠酶用量0.08%，纖維素酶用量0.2%，50 ℃酶解2 h，此時的出汁率為85.8%;噴霧干燥的最佳工藝條件是40%β-環(huán)糊精為助干劑，進料流量10 mL/min，進風(fēng)溫度170 ℃，出風(fēng)溫度60 ℃，以產(chǎn)品的出粉率、維生素C含量和感官狀態(tài)為指標(biāo)，所得紅肉蜜柚果汁粉的綜合評價最高。

關(guān)鍵詞：紅肉蜜柚;果汁粉;酶法取汁;出汁率;助干劑;噴霧干燥;工藝流程

中圖分類號： TS278 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：TS2781002-1302（2015）04-0258-04

收稿日期：2014-05-29

基金項目：福建省教育廳B類科技項目（編號：JB12200）。

作者簡介：陳雪梅（1977—），女，福建龍巖人，講師，碩士，研究方向為食品加工與貯藏。E-mail：chenxuemei1977@163.com。

紅肉蜜抽是福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所從平和縣琯溪蜜柚園中的芽變株系選育而成的[1]，其果肉柔軟多汁，不留殘渣，風(fēng)味酸甜，不僅富含碳水化合物，有機酸，維生素B1、維生素B2、維生素C等維生素和磷、鉀、鈣等礦物質(zhì)，而且具有健胃、潤肺、補血、降血脂、美容等功效[2-4]。此外，紅肉蜜柚是唯一含有番茄紅素和β-胡蘿卜素的柚子品種。紅肉蜜柚囊瓣的囊皮粉紅色，果肉淡紫紅色，汁胞的呈色色素為番茄紅素和β-胡蘿卜素，分別約為55.45 μg/g和41.10 μg/g，是琯溪蜜柚的55倍和46.8倍[1]，而β-胡蘿卜素和番茄紅素是世界上公認(rèn)的強抗氧化劑，有助于清除人體內(nèi)的自由基，能起到提高免疫力、延緩衰老的作用[5]?？梢?，紅肉蜜柚不僅含有普通蜜柚中的營養(yǎng)成分，而且保健價值更高，因此深受人們的喜愛。目前，紅肉蜜柚以鮮食為主，市場上有關(guān)柚子的加工產(chǎn)品很少，而紅肉蜜柚的生產(chǎn)具有季節(jié)性和地域性特點，因此，開發(fā)紅肉蜜柚深加工產(chǎn)品具有特殊的意義。通過一定的加工技術(shù)將紅肉蜜柚加工成營養(yǎng)豐富、食用方便的紅肉蜜柚果汁粉，既能豐富市場上果汁飲料的花色品種，又能減少柚子產(chǎn)區(qū)大量柚子資源的浪費，同時增加農(nóng)戶的經(jīng)濟效益。本研究主要探討紅肉蜜柚果汁粉生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵技術(shù)問題——果肉取汁工藝和果汁的噴霧干燥工藝，為紅肉蜜柚果汁粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅肉蜜柚，采自福建省龍巖市新羅區(qū)蘇坂鄉(xiāng)。

β-環(huán)糊精、麥芽糊精、可溶性淀粉，遠大食品添加劑有限公司（食品級）生產(chǎn)。

果膠酶（10萬U/g）、纖維素酶（5萬U/g），江蘇銳陽生物科技有限公司（食品級）生產(chǎn)。

柚皮苷酶（800 U/g），上海伊卡生物技術(shù)有限公司（生化試劑）生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

AL204電子分析天平（上海托利多儀器有限公司），WAY-32 手持式折光儀（上海物理光學(xué)儀器有限公司），MJ-BL25C3 多功能打漿機（美的電器制造有限公司），DK-S14 型電熱恒溫水浴鍋（上海森信實驗儀器有限公司），TDL-5000bR離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠），DZF6020電熱恒溫真空干燥箱（上海索域試驗設(shè)備有限公司），實驗用小型均質(zhì)機（上?？苿跈C械有限公司），6000Y型實驗室噴霧干燥機（北京林音科技有限公司）。

1.3 工藝流程

果膠酶和纖維素酶

↓

紅肉蜜柚→去皮、去囊衣、去核→果肉預(yù)煮→打漿→酶解取汁→果汁脫苦→減壓濃縮→均質(zhì)→噴霧干燥 → 果汁粉

↑

助干劑

1.4 操作要點

（1）原料選擇。選用外皮完整、光滑、黃凈，長圓形的成熟純種紅肉蜜柚果實。（2）去皮、去囊衣、去核。先用水果刀沿著水平方向切去果實頭部和底部的表皮，然后沿縱向在果實腰部劃出幾條細縫，剝?nèi)ネ馄?，去除白色海綿體，分瓣，再除去囊衣和核。（3）果肉預(yù)煮。將果肉在60～70 ℃的水中預(yù)煮 10 min[6]。預(yù)煮可鈍化內(nèi)源酶的活性，具有護色作用，也能除去部分苦味，還可以抑制部分微生物[7]。（4）打漿。經(jīng)預(yù)煮處理后的果肉用打漿機打成果漿。（5）酶解取汁。打漿后，在柚子果漿中添加果膠酶和纖維素酶，在一定的條件下酶解一段時間，然后90 ℃、5 min滅酶，冷卻，過濾，再5 000 r/min離心 10 min 取上層澄清果汁，即紅肉蜜柚果汁。（6）果汁脫苦。柚汁苦味的產(chǎn)生是由于在柚子加工取汁過程中一些天然存在的非苦味前體物質(zhì)在其內(nèi)源酶的作用下轉(zhuǎn)化為苦味物，從而產(chǎn)生加工“后苦味”?？辔吨饕獊碓从?類化合物，一類是黃酮化合物，其主要成分是柚皮苷，另一類是類檸檬苦素，其主要成分是檸堿。含有一定苦味是保持柚汁產(chǎn)品特有風(fēng)味必不可少的，但苦味過強會導(dǎo)致產(chǎn)品苦不堪食，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。柑橘類果汁（橙、柑橘、柚等）的脫苦方法有很多，例如代謝脫苦、吸附脫苦、包埋脫苦、酶法脫苦、膜分離脫苦、基因工程脫苦[8]等，采用酶法脫苦具有操作簡單、脫苦條件溫和、脫苦效率高、營養(yǎng)成分損失少等優(yōu)點[9]。本試驗于柚汁中加入 0.5 g/L 柚皮苷酶，60 ℃下脫苦90 min[9]。（7）減壓濃縮。將脫苦果汁置于真空干燥箱內(nèi)，抽真空，于80 ℃進行蒸發(fā)濃縮，使果汁的固形物含量提高至20%～25%。（8）均質(zhì)。根據(jù)需要添加β-環(huán)糊精、麥芽糊精等助干劑，于15 MPa高壓均質(zhì) 5 min，使助干劑與紅肉蜜柚果汁充分混合，提高包埋效果。（9）噴霧干燥。將果汁預(yù)熱至60 ℃，控制果汁的進料流量，在一定的進風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度下，將果汁噴霧干燥成果汁粉。

1.5 試驗方法

1.5.1 酶法取汁工藝條件的選擇 柚子果肉組織較為緊密，果肉中含有大量的果膠質(zhì)和纖維素[10]，給取汁工藝帶來一定的困難。而果汁出汁率的多少直接影響飲料的生產(chǎn)成本，盡可能提高果肉出汁率是紅肉蜜柚果汁粉生產(chǎn)中要解決的問題之一。本試驗采用由果膠酶和纖維素酶組成的復(fù)合酶水解紅肉蜜柚果肉來取汁。endprint

參考果膠酶和纖維素酶的性質(zhì)及相關(guān)研究資料[11-13]，采用L9（34）正交試驗，對果膠酶用量、纖維素酶用量、酶解溫度、酶解時間進行研究，因素水平見表1，以果汁出汁率為指標(biāo)確定酶法提取紅肉蜜柚果汁的最佳工藝條件。

表1 紅肉蜜柚酶法取汁工藝的因素水平

水平

因素

A：果膠酶

用量（%） B：纖維素酶

用量（%） C：酶解溫度

（℃） D：酶解時間

（h）

1 0.05 0.1 40 1

2 0.08 0.2 50 2

3 0.10 0.3 60 3

果汁出汁率的計算：

出汁率=紅肉蜜柚果汁的質(zhì)量紅肉蜜柚果漿的質(zhì)量×100%。

1.5.2 噴霧干燥工藝條件的選擇 柚子果汁中含有較高的糖分、維生素C和呈色物質(zhì)，由于果汁中所含糖分（如蔗糖、葡萄糖、果糖等）分子量小，熔點低，果汁在塔壁不易干燥或已干燥的粉粒在流動中又熔化[14]，較難噴霧成粉，而且直接噴霧干燥會造成維生素C等營養(yǎng)成分的損失，對果汁粉的色澤也有一定影響。通過添加β-環(huán)糊精、麥芽糊精等干燥助劑可解決此類問題。

先采用單因素試驗，對助干劑的種類和用量進行篩選，然后通過L9（33）正交試驗對噴霧干燥過程中果汁的進料流量、進風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進行研究，以果汁粉的出粉率、維生素C的損失率和感官狀態(tài)為評價指標(biāo)，綜合各項指標(biāo)選擇紅肉蜜柚果汁粉的噴霧干燥工藝條件。

出粉率的計算：

出粉率=果汁粉的質(zhì)量噴霧干燥前料液中固形物的含量×100%。

維生素C損失率的計算：

維生素C損失率=（1-果汁粉的質(zhì)量×果汁粉維生素C含量果汁的質(zhì)量×果汁維生素C含量）×100%。

1.5.3 理化測定指標(biāo) 采用手持折光儀法測定可溶性固形物含量，參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》;維生素C的測定采用2，6-二氯靛酚滴定法，參照GB/T 6195—1986《水果、蔬菜維生素C含量測定法（2.6-二氯靛酚滴定法）》。

1.5.4 果汁粉流動性的測定 參照林弘通的方法[15]進行紅肉蜜柚果汁粉流動性的測定。將漏斗鉛直放置，漏斗底下放置水平的平板，把40 g果汁粉從漏斗加入，測定果汁粉自由下落在平板上所形成錐形的底部直徑，用直徑的大小來判別果汁粉流動性的大小。直徑越大，表示流動性越好。

1.5.5 果汁粉的綜合評價標(biāo)準(zhǔn) 由10人組成測評小組，對紅肉蜜柚果汁粉進行全面評價。對產(chǎn)品的出粉率、維生素C含量和感官狀態(tài)進行評價，綜合各項指標(biāo)，以綜合得分為最終評價指標(biāo)。其中，出粉率占30分，出粉率得分=出粉率（%）×30分;維生素C含量占20分，維生素C得分=[1-維生素C損失率（%）]×20分;果汁粉的感官占50分，從色澤、質(zhì)地、氣味、掛壁情況、流動性進行評價，各指標(biāo)占10分，評分標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

表2 紅肉蜜柚果汁粉的感官評價標(biāo)準(zhǔn)

感官評價指標(biāo)

色澤 質(zhì)地 氣味 掛壁情況 流動性

得分

粉紅色 細膩、均勻 柚子香味 不黏壁 好 9～10

淡粉紅色 較細膩、不黏 香味淡 稍黏壁 一般 6～8

暗粉紅色 稍粗糙、黏結(jié) 無氣味 黏壁嚴(yán)重 較差 3～5

褐紅色 粗糙、有粉塊 有異味 無粉噴出 很差 0～2

2 結(jié)果與分析

2.1 紅肉蜜柚酶法取汁工藝條件的確定

紅肉蜜柚果肉中含有大量的果膠質(zhì)和纖維素，在果肉破碎取汁時，果膠的溶出使果漿黏度增高，造成果汁和果渣分離困難，試驗結(jié)果表明紅肉蜜柚果肉打漿后直接過濾取汁的出汁率為65.2%，同時果汁中的混濁粒子處于穩(wěn)定的高分子化合物構(gòu)成的膠態(tài)體系中，因此果汁渾濁。

采用果膠酶和纖維素酶酶解提取果汁的正交試驗結(jié)果見表3。

表3 紅肉蜜柚酶法取汁的正交試驗結(jié)果

試驗號 A：果膠

酶用量 B：纖維

素酶用量 C：酶解

溫度 D：酶解

時間 出汁率

（%）

1 1 1 1 1 71.9

2 1 2 2 2 82.4

3 1 3 3 3 82.3

4 2 1 2 3 86.4

5 2 2 3 1 86.1

6 2 3 1 2 83.1

7 3 1 3 2 83.4

8 3 2 1 3 81.7

9 3 3 2 1 84.3

k1 78.9 80.6 78.9 80.8

k2 85.2 83.4 84.4 83.0

k3 83.1 83.2 83.9 83.5

R 6.3 2.8 5.5 2.7

由表3、圖1可知，各因素對紅肉蜜柚出汁率的影響次序為A>C>B>D，即果膠酶用量>酶解溫度>纖維素酶用量>酶解時間，最佳酶解工藝為A2B2C2D3，即果膠酶用量為008%，纖維素酶用量為0.2%，酶解溫度為50 ℃，酶解時間為3 h。從圖1可知，酶解時間由2 h延長到3 h時，果汁的出汁率增加較緩慢，考慮到實際生產(chǎn)周期，酶解時間可選擇2 h。

按果膠酶用量0.08%，纖維素酶用量0.2%，酶解溫度50 ℃，酶解時間2 h的工藝條件酶解紅肉蜜柚果漿，然后取汁，果汁的出汁率為85.8%，可溶性固形物含量為11.6%，維生素C含量為354 mg/L，果汁澄清。與打漿后直接過濾的出汁率（65.2%）相比，出汁率提高了31.6%。可見，采用果膠酶和纖維素酶處理果漿，可分解果肉中的果膠和纖維素等成分，其中，起主要作用的是果膠酶，果膠的分解降低了果漿的黏度，使果肉細胞中的汁液更容易滲出，從而提高了出汁率，同時果膠酶能降解果膠以及其他導(dǎo)致果汁渾濁的各類物質(zhì)，具有澄清果汁的作用。endprint

本試驗未對酶解的最適pH值展開研究。果膠酶和纖維素酶酶解作用pH值范圍分別為3.5～6.5和4.0～5.5，最適pH值分別為5.5～6.0和4.8，柚子原汁的pH值為3.5～42，雖然不是酶解的最適pH值，但在酶作用pH范圍之內(nèi)，而調(diào)節(jié)pH值會使果汁原本的粉紅色發(fā)生顯著變化，影響果汁粉的感官，因此不宜調(diào)節(jié)pH值。

2.2 噴霧干燥工藝的確定

2.2.1 助干劑的種類和用量對紅肉蜜柚果汁粉的影響 將不同種類和含量的助干劑分別添加到濃縮紅肉蜜柚果汁中，然后均質(zhì)、預(yù)熱至60 ℃，控制進料流量8 mL/min，在進風(fēng)溫度160～170 ℃、出風(fēng)溫度60～70 ℃下進行噴霧干燥，結(jié)果如表4所示。

表4 不同助干劑對噴霧干燥效果的影響

助干劑的種類

和用量 出粉率

（%） 果汁粉維生素C含量

（mg/kg） 噴霧干燥效果

無 0 — 不成功，黏壁嚴(yán)重，產(chǎn)品不干，塔底積累大量濕漿

20%β-環(huán)糊精 >40 1 856 稍黏壁，產(chǎn)品含水量高、流動性較差、有柚子清香味

20%麥芽糊精 >40 1 885 稍黏壁，產(chǎn)品含水量高、稍粗糙、流動性差、稍有異味

20%可溶性淀粉 <20 1 363 黏壁嚴(yán)重，產(chǎn)品不干，塔底積累大量濕漿

40%β-環(huán)糊精 >75 2 098 不黏壁，產(chǎn)品感官好、流動性好、有柚子清香味

40%麥芽糊精 >70 2 215 不黏壁，顆粒稍粗糙、流動性一般、稍有異味

40%可溶性淀粉 >40 1 486 黏壁嚴(yán)重，產(chǎn)品含水量高，塔底積累較多濕漿

注：助干劑的用量以果汁中固形物含量計算，“—”表示未測定

從表4可見，不加助干劑的果汁無法噴霧成粉，β-環(huán)糊精、麥芽糊精、可溶性淀粉及其不同用量對果汁粉的出粉率、維生素C含量和噴霧干燥效果的影響不同。其中，以β-環(huán)糊精和麥芽糊精為助干劑的噴霧干燥效果較好，粉末不黏壁、流動性較好，可溶性淀粉的黏壁現(xiàn)象較嚴(yán)重;不同助干劑的果汁出粉率排序為β-環(huán)糊精>麥芽糊精>可溶性淀粉，并且隨著助干劑添加量的增加，出粉率也增加，當(dāng)β-環(huán)糊精和麥芽糊精的用量達到40%時，出粉率可達70%以上;而維生素C含量最高的是以40%麥芽糊精為助干劑的果汁粉，其維生素C含量為2 215 mg/kg，其次是以40%β-環(huán)糊精為助干劑的果汁粉。另外，在柚汁脫苦研究中，也常使用β-環(huán)糊精進行包埋脫苦，制得的柚汁具有清香味，無異味。綜上考慮各因素，選擇40%β-環(huán)糊精作為紅肉蜜柚果汁粉的助干劑較好。

2.2.2 噴霧干燥條件的確定 以40%β-環(huán)糊精為助干劑，對噴霧干燥過程的進料流量、進風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度進行正交試驗，因素水平見表5。以紅肉蜜柚果汁粉的綜合得分為指標(biāo)，試驗結(jié)果如表6所示。

表5 噴霧干燥過程正交試驗的因素水平

水平

因素

A：進料流量

（mL/min） B：進風(fēng)溫度

（℃） C：出風(fēng)溫度

（℃）

1 8 150 50

2 10 170 60

3 12 190 70

由表6的R值可知，在所選擇的水平范圍內(nèi)，各因素對紅肉蜜柚果汁粉噴霧干燥效果的影響次序為B>A>C，即進風(fēng)溫度對紅肉蜜柚果汁粉的影響最大，進料流量次之，出風(fēng)溫度的影響最小。表6、圖2結(jié)果表明，噴霧干燥條件的最佳組合為A2B2C2，即進料流量為10 mL/min，進風(fēng)溫度為170 ℃，出風(fēng)溫度為60 ℃。進料流量大、進風(fēng)溫度過低，由于蒸發(fā)能力

表6 紅肉蜜柚果汁粉噴霧干燥的正交試驗結(jié)果

實驗號 A：進料流量 B：進風(fēng)溫度 C：出風(fēng)溫度 果汁粉的

綜合得分

1 1 1 1 68

2 1 2 2 78

3 1 3 3 73

4 2 1 2 71

5 2 2 3 80

6 2 3 1 75

7 3 1 3 65

8 3 2 1 78

9 3 3 2 74

k1 73.0 68.0 73.7

k2 75.3 78.7 74.3

k3 72.3 74.0 72.7

R 3.0 10.7 1.6

不夠，塔底積累的濕漿較多，果汁粉的出粉率低，粘壁現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)品水分含量高、流動性較差;進料流量小、進風(fēng)溫度過高，則易使果汁粉顏色變暗，同時會導(dǎo)致已干燥的粉粒在流動中由于低分子糖的熔化而產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，從而降低產(chǎn)品的感官狀態(tài)及其流動性。出風(fēng)溫度的影響雖小，但過低會使果汁粉水分含量高、出粉率低，過高則因過度受熱而導(dǎo)致色澤變暗和營養(yǎng)損失;當(dāng)出風(fēng)溫度與進風(fēng)溫度相匹配時，不僅能提高出粉率、減少營養(yǎng)損失，還能縮短果汁粉的干燥過程，節(jié)約能耗。

在濃縮紅肉蜜柚果汁中添加40%β-環(huán)糊精，在進料流量為10 mL/min，進風(fēng)溫度為170 ℃，出風(fēng)溫度為60 ℃下進行噴霧干燥，經(jīng)多次試驗驗證，紅肉蜜柚果汁粉的出粉率為（75±2）%，維生素C含量為（2 020±35） mg/kg，產(chǎn)品粉紅色、顆粒均勻細膩、流動性較好，具有柚子的清香味，綜合得分平均為81.5。

3 小結(jié)

采用酶法提取紅肉蜜柚果汁，在自然pH下，最佳工藝條件是果膠酶用量0.08%，纖維素酶用量0.2%，酶解溫度 50 ℃，酶解時間為2 h，此時的果汁出汁率為85.8%，可溶性固形物含量為11.6%，果汁澄清。與打漿后直接過濾取汁相比，出汁率提高了31.6%。endprint

紅肉蜜柚果汁粉噴霧干燥的優(yōu)選工藝為以40%β-環(huán)糊精為助干劑，進料流量為10 mL/min，進風(fēng)溫度170 ℃，出風(fēng)溫度60 ℃，在此工藝條件下所得產(chǎn)品為粉紅色粉末，出粉率為（75±2）%，維生素C含量為（2 020±35） mg/kg，顆粒均勻細膩、流動性較好、具有柚子的清香味。但產(chǎn)品易吸潮，需及時包裝。

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