取汁工藝對(duì)藍(lán)莓汁成分的影響研究

朱金艷+張建麗

取汁工藝是制汁單元操作中重要的環(huán)節(jié)，不同的果蔬汁采用不同的取汁方式。由于藍(lán)莓的液體成分包含在它的組織細(xì)胞中，細(xì)胞的外圍是一層由大量果膠和少部分的纖維素和半纖維素等物質(zhì)組成。所謂熱浸取汁，就是用熱水使藍(lán)莓中的功效成分溶解出來(lái)。浸提的溫度不僅影響出汁率，還影響果汁中的營(yíng)養(yǎng)成分，浸提時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)有微生物繁殖，影響果汁的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。藍(lán)莓果膠含量高，而果膠物質(zhì)的存在會(huì)大大降低藍(lán)莓的出汁率，取汁過程中加入果膠酶不僅可以溶解果膠物質(zhì)，還可以保持一定的其他有益酶的活性。

本文采用浸提取汁和酶解取汁，并對(duì)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)進(jìn)行比較，得出藍(lán)莓取汁的最佳工藝；再用正交來(lái)確定最理想工藝參數(shù)。

1 材料

1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)室用藍(lán)莓為“藍(lán)豐”，打碎為果漿，立即冷凍貯存。果膠酶：3000微克/毫升（湖南金雞鷹）。

2 試驗(yàn)設(shè)備

榨汁機(jī)（九陽(yáng)JYL-Y910）；電子天平（CP224）； 高速冷凍離心機(jī)（TGL-16M）； 電導(dǎo)儀（FE30）；酸度計(jì)（PB-10）；阿貝氏折射儀（WAY）；紫外分光光度計(jì)（UV-1750）；安捷倫（HPLC 1260）；安捷倫（HPLC 1200）；原子吸收分光光度計(jì)（AA-700）。

2 試驗(yàn)方法

2.1 出汁率

出汁率=（果汁總重-加水）/果重

2.2 pH、電導(dǎo)率、可溶性固形物的測(cè)定

pH值測(cè)定：酸度計(jì)直接測(cè)定。

電導(dǎo)率測(cè)定：電導(dǎo)儀直接測(cè)定。

可溶性蛋白質(zhì)的測(cè)定：阿貝氏折射儀。

2.3 花色苷的測(cè)定

4個(gè)品種的藍(lán)莓分別榨汁處理，用真空泵進(jìn)行抽濾，取2毫升濾液加入旋裝蒸發(fā)瓶，按照濾液∶60%的甲醇=1∶20的比例添加甲醇，然后在50℃的水浴條件下提取60分鐘，最后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置中，蒸發(fā)近干，用2.5毫升甲醇沖旋裝蒸發(fā)瓶，移入比色管中，最后滴加至5毫升。

1.HPLC分析：

ZORBAX SB-18（4.6×250毫米，5微米）色譜柱。KH2PO4緩沖液的配置：準(zhǔn)確稱取1.36克的KH2PO4，用H3PO4調(diào)節(jié)pH的范圍在1.6～1.8，用超純水稀釋定容至1.36克/升。流動(dòng)相：C液：乙腈-KH2PO4緩沖液=50∶950；D液：乙腈-KH2PO4緩沖液=50∶50，流動(dòng)相的洗脫梯度：C液：0時(shí)90%；0～30分鐘時(shí)達(dá)到55%；30～31分鐘時(shí)55%～0%；31～34分鐘時(shí)保持0%；34～35分鐘時(shí)0%到90%，35～40分鐘保持90%。測(cè)定波長(zhǎng)為518納米，流速為1毫升/分，柱溫50℃，進(jìn)樣體積為20微升。樣品要過0.45微米的有機(jī)相膜，可以上機(jī)走樣。

2.花色苷含量的測(cè)定

pH=1.0的緩沖液∶0.2摩爾/升KCL∶0.2mol/L HCL=25∶67（體積比）。

pH=4.5的緩沖液：1摩爾/升NaAc∶1摩爾/升HCL∶H2O=100∶60∶90（體積比）。

將1毫升的上述提取的果汁分別用pH=1和pH=4.5的溶液稀釋25倍，陰暗處放置25分鐘，用去離子水扣空白，分別在紫外分光光度計(jì)510納米和700納米條件下測(cè)定其值，樣品測(cè)定3次，求出均值。

m=（A×M×DF）/（ξ×L）*1000

A=[（A510-A700）pH=1.0-（A510-A700）pH=4.5]

式中：A為稀釋樣品的吸光度值；M為C21H21O12相對(duì)分子質(zhì)量449.2；DF為樣品體積稀釋倍數(shù)；ξ為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)26900；L為光程長(zhǎng)1厘米；A510為在510納米波長(zhǎng)下樣品的吸光度值；A700為在700納米波長(zhǎng)下的吸光度值。

2.4 總酚的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置：準(zhǔn)確稱取5.0毫克的沒食子酸，用超純水稀釋至50毫升，得到濃度為0.1毫克/毫升的標(biāo)準(zhǔn)品。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：取上述配置的標(biāo)準(zhǔn)品0、0.05、0.1、0.2、0.4毫升分別置于10毫升比色管內(nèi)，分別加6毫升的去離子水，在振蕩器上振蕩30秒，加FC搖勻，然后向上述反應(yīng)液加2毫升7%的Na2CO3，用超純水定容至10毫升刻度線，在75℃的條件下反應(yīng)10分鐘。制得的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：

用上述提取后的樣品代替標(biāo)準(zhǔn)溶液，取200微升，用不加果汁的試劑做空白對(duì)照。

2.5 總黃酮的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：配置蘆丁標(biāo)品使其濃度為0.1克/升，吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00毫升該溶液于10毫升的容量瓶中，再加入0.3毫升5%的NaNO2搖勻，待靜置6分鐘后，加入0.3毫升10% AL（NO3）3，再過6分鐘后加入4毫升4%的NaOH，并且充分震蕩，用50%的乙醇滴加稀釋至10毫升，靜止10分后，用紫外測(cè)定510納米波長(zhǎng)處的值。制得的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：

樣品處理：用上述提取后的樣品1毫升，代替標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行測(cè)定。

2.6 可溶性蛋白質(zhì)的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液為100微克/毫升的牛肉血清蛋白。

考馬斯亮藍(lán)G-250溶液：1000毫升的溶液中含有0.1克考馬斯亮藍(lán)G-250，50毫升90%的乙醇，100毫升85%的磷酸為所需溶液。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：量取標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0毫升，向每個(gè)比色管中加去離子水1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0毫升后振蕩使溶液混合均勻，然后加5.0毫升的考馬斯亮藍(lán)G-250，慢慢振蕩。2分鐘后即可測(cè)定，以不加蛋白質(zhì)的作對(duì)照組，在紫外分光光度計(jì)595納米的條件下測(cè)定其值。

樣品處理：天平量2.0克樣品，再量5毫升超純水混合均勻，真空泵抽濾，取液體即為測(cè)定所需溶液。用1毫升進(jìn)行測(cè)定。

2.7 維生素C的測(cè)定

采用鄰菲羅啉分光光度法，Vc標(biāo)準(zhǔn)品配置成400微克/毫升，現(xiàn)配現(xiàn)用，鄰菲羅啉為0.01摩爾/升，F(xiàn)eCl3·6H2O溶液為0.003摩爾/升，乙二胺四乙酸二鈉溶液0.05摩爾/升，醋酸溶液為1摩爾/升，CuSO4為5微克/毫升。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：吸取Vc標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0毫升置于25毫升的容量瓶中，分別加入FeCl3·6H2O溶液2.5毫升，振蕩搖勻，再加入2.5毫升CuSO4，混合均勻后，將2.5毫升鄰菲羅啉放到混合液中，混合均勻，反應(yīng)持續(xù)1分鐘后，加入0.5毫升EDTA溶液，滴加超純水至25毫升，在紫外分光光度計(jì)514納米的條件下測(cè)定其值。標(biāo)準(zhǔn)曲線為：

樣品處理：稱取2.0克的藍(lán)莓果榨汁處理，再進(jìn)行抽濾，得到的即為待測(cè)溶液，用1毫升Vc待測(cè)液代替Vc標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行測(cè)定。

2.8 DPPH清除率的測(cè)定

4毫克/升的DPPH溶液：量取4毫克的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼，用無(wú)水乙醇滴加至1000毫升刻度線。

稱取1克藍(lán)莓漿，加5毫升無(wú)水乙醇，充分振蕩，4000轉(zhuǎn)/分保持10分鐘，用上層溶液以測(cè)定所需。

量取40微升藍(lán)莓汁，加入4毫克/升的DPPH溶液，空白組分以40微升無(wú)水乙醇代替藍(lán)莓果汁，振蕩搖勻避光放置30分在紫外分光光度計(jì)517納米下讀取其吸光度值。

DPPH清除率為：IP（%）=[（Ac-As）/Ac]×100

式中：Ac為空白組分的吸光度值；As為樣品組分的吸光度值。

2.9 總糖的測(cè)定

直接滴定法，以毫克/毫升為單位。

3 熱浸取汁工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取藍(lán)莓果漿∶去離子水=1∶2，分別在30、40、50、60、70℃條件下浸提2小時(shí)；取藍(lán)莓果漿∶去離子水=1∶2，50℃條件下浸提1、2、2.5、3、4小時(shí)。測(cè)定其出汁率和營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)。

4 果膠酶解取汁工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取藍(lán)莓果漿∶去離子水=2∶1，添加果膠酶量為0.5%，在50℃條件下浸提1、2、2.5、3、4小時(shí)；取藍(lán)莓果漿∶去離子水=1∶2，添加果膠酶量分別為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%在50℃條件下浸提2小時(shí)；取藍(lán)莓果漿∶去離子水=1∶2，添加果膠酶量為0.5%，分別在30、40、50、60、70℃條件下浸提2小時(shí)；測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。根據(jù)出汁率得出最優(yōu)工藝參數(shù)。

5 酶解正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由以上試驗(yàn)可得出，采取正交試驗(yàn)對(duì)酶解制得藍(lán)莓汁的工藝進(jìn)行優(yōu)化，列出試驗(yàn)參數(shù)用量、作用溫度、作用時(shí)間3個(gè)因素對(duì)出汁率的最優(yōu)的工藝條件。

6 結(jié)果與討論

6.1 熱浸與果膠酶酶解的出汁率對(duì)比

由圖5（a）（b）可以看出，在取汁過程中加入果膠酶，藍(lán)莓的出汁量有顯著性的增加。由圖（a）看出，溫度在30～50℃范圍內(nèi)。隨著浸提溫度的增加，酶解和熱浸工藝藍(lán)莓汁出汁率都會(huì)提高，在50℃時(shí)出汁率達(dá)到最大，超過50℃；隨著浸提溫度的再次升高，酶解和熱浸工藝的藍(lán)莓汁出汁率都會(huì)減小，但是熱浸工藝引起藍(lán)莓出汁率降低的更佳迅速，而酶解工藝下降比較緩慢。由圖（b）可知，在2小時(shí)之內(nèi)，隨著熱浸時(shí)間的增加酶解和熱浸工藝的出汁率都會(huì)提高，但是超過2小時(shí)之后，出汁率會(huì)減小。

6.2 熱浸與酶解pH、電導(dǎo)率、可溶性固形物對(duì)比

如圖6（a）可看出，酶解工藝取汁藍(lán)莓汁的pH小于熱浸取汁的pH，30～70℃時(shí)，熱浸取汁隨著溫度的增加，pH略有增大，但變化不顯著；在30～60℃，酶解取汁藍(lán)莓汁的pH略有升高，在60～70℃，隨著溫度的升高，pH急劇下降。由圖6（b）可知，在1～2小時(shí)內(nèi)，隨著浸提和酶解時(shí)間的增加，pH減小，之后熱浸工藝的pH，增加很快，在3～4小時(shí)內(nèi)，熱浸和酶解工藝又略有下降，4～5小時(shí)間兩種工藝pH均趨于不變。如圖6（c）所示，在浸提溫度和酶解溫度的影響下，熱浸工藝藍(lán)莓汁的電導(dǎo)率高于酶解工藝。在30～70℃，熱浸工藝的藍(lán)莓汁電導(dǎo)率一直在增加，在30～50℃，酶解工藝的電導(dǎo)率幾乎不變，到60℃下降到最低，60～70℃電導(dǎo)率增加。

由圖6（d）可知，隨著浸提和酶解的時(shí)間的增加，熱浸工藝電導(dǎo)率大于酶解工藝，而且浸提1～5小時(shí)內(nèi)，熱浸工藝的藍(lán)莓汁電導(dǎo)率變化很?。辉诿附?小時(shí)，電導(dǎo)率最小。

由于果膠酶分解藍(lán)莓汁中不溶于水的果膠細(xì)胞中膠層，能夠分解細(xì)胞壁，能夠作用于高酯度果膠分子，這樣就增加了果汁中的可溶性固形物的量。由圖6（f）得出，果膠酶酶解可溶性固形物的濃度大于熱浸工藝，在30～60℃是果膠酶的活性溫度范圍，藍(lán)莓汁的可溶性固形物含量增加。由圖6（d）看出，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，酶解到4小時(shí)時(shí)可溶性固形物達(dá)到最大值。

6.3 熱浸與酶解的花色苷含量對(duì)比

由圖7可知，酶解工藝的花色苷含量明顯高于熱浸工藝的含量，在30～50℃，1～2小時(shí)間，隨著溫度升高、浸提時(shí)間增加，花色苷含量不斷增加，溫度超過50℃、浸提時(shí)間2小時(shí)，酶解工藝、熱浸工藝藍(lán)莓汁花色苷都在減少。

6.4 熱浸與酶解的總酚含量對(duì)比

由圖8可知，酶解工藝的總酚含量顯著高于熱浸工藝，但是兩種的工藝隨溫度和浸提時(shí)間的延長(zhǎng)變化趨勢(shì)是一致的。酶解工藝和熱浸工藝在30～50℃，隨溫度升高，含量增加；50℃為含量最高點(diǎn)，之后隨溫度增加，總酚減少。酶解工藝和熱浸工藝都是在1～2小時(shí)內(nèi)隨浸提時(shí)間延長(zhǎng)，總酚含量增加，2～5小時(shí)總酚減少。

6.5 熱浸與果膠酶酶解的總黃酮對(duì)比

由圖9兩個(gè)圖可知，果膠酶酶解工藝總黃酮含量高于熱浸工藝，隨溫度變化，兩種工藝的藍(lán)莓汁總黃酮含量都是先增加達(dá)到一個(gè)最大含量后減少。

6.6 熱浸與酶解可溶性蛋白含量對(duì)比

由圖10（a）得出，酶解工藝和熱浸工藝的可溶性蛋白質(zhì)含量隨溫度升高都是增加的，相對(duì)比可知酶解工藝可溶性含量高于熱浸工藝，隨浸提時(shí)間的增加，兩種工藝總黃酮都在增加，4小時(shí)之后略有減少。

6.7 熱浸與酶解的Vc含量對(duì)比

由圖11可知，酶解工藝和熱浸工藝的隨溫度的增加，時(shí)間的延長(zhǎng)，Vc的含量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

6.8 熱浸與酶解的DPPH清除率含量對(duì)比

由圖12可知，酶解工藝DPPH清除能力顯著大于熱浸工藝，60℃范圍內(nèi)，隨著溫度的增加清除能力提高，溫度再增加，清除能力大幅度降低。

7 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表2可知，果膠酶處理時(shí)間、處理溫度、添加量對(duì)于藍(lán)莓出汁率的影響大小依次為：A>B>C；對(duì)果汁花色苷的影響大小為：A>B>C；對(duì)果汁總黃酮的影響大小為：B>C>A；對(duì)果汁總酚的影響大小為：B>A>C；對(duì)果汁Vc的影響大小為：A>B>C；對(duì)果汁DPPH清除能力的影響大小為：B>A>C；

正交試驗(yàn)結(jié)果表明：出汁率最佳工藝參數(shù)是A2B2C2，即酶處理溫度50℃、處理時(shí)間2小時(shí)、酶添加量0.5%。

7.1 驗(yàn)證試驗(yàn)

由正交確定的最佳酶解工藝下，即溫度50℃，時(shí)間2小時(shí)，果膠酶添加量0.5%。對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出，藍(lán)莓汁的出汁率為86.51%，可溶性固形物為4.5%，電導(dǎo)率為1031微西門子/厘米，總糖含量為33.48毫克/毫升，花色苷含量為0.033毫克/毫升，總酚含量為2.19毫克/毫升，總黃酮含量為1.3毫克/毫升，可溶性蛋白質(zhì)為0.121毫克/毫升，Vc含量為0.13毫克/毫升，DPPH清除率為80.21%。

與9個(gè)正交試驗(yàn)的指標(biāo)值比較，此試驗(yàn)的值更有優(yōu)越性，充分說明了最佳酶解條件的可靠性。

7.2 酶解取汁前后藍(lán)莓汁的營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比

采用優(yōu)化后的酶解取汁工藝制備藍(lán)莓汁，然后對(duì)酶解前后藍(lán)莓汁的主要營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行測(cè)定，如表4所示，果膠酶酶解對(duì)藍(lán)莓汁的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的保持起到了良好的作用，總糖、總酚、總黃酮、可溶性蛋白質(zhì)、Vc、DPPH清除率都有顯著地增加，只有花色苷的含量損失嚴(yán)重，損失達(dá)到90%以上。

8 討論

簡(jiǎn)單熱浸工藝對(duì)提高藍(lán)莓汁出汁率效果影響較大，首先鈍化果汁中的PPO和POD，減少果汁的變色，POD在H2O2存在情況下與PPO發(fā)生協(xié)同作用，促進(jìn)果汁中物質(zhì)的氧化，引起果汁的褐變。但熱浸是一種高強(qiáng)度的熱處理工藝，由于溫度過高，會(huì)引起果蔬汁的營(yíng)養(yǎng)成分的流失；熱浸工藝的再一缺陷就是，單一的熱浸工藝不能夠?qū)⑺{(lán)莓果中的營(yíng)養(yǎng)成分完全溶出，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重，為了避免這些缺點(diǎn)，我們采用果膠酶酶解和低溫度的熱浸工藝共同完成藍(lán)莓藍(lán)莓的取汁單元操作。

果膠酶和熱浸結(jié)合處理藍(lán)莓果汁是一種比較溫和強(qiáng)度的熱處理，利用了熱浸抑制酶活性的優(yōu)點(diǎn)，保持果汁的鮮艷色澤。藍(lán)莓中的果膠物質(zhì)含量較多，用果膠酶處理藍(lán)莓果漿是為了分解藍(lán)莓果漿的膠類物質(zhì)，損壞藍(lán)莓組織細(xì)胞壁并可以增加成品中的可溶性物質(zhì)、總酚、花色苷、總黃酮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。事實(shí)上，果膠酶通常是被用于提高植物組織的提取率。這樣藍(lán)莓果膠物質(zhì)減少，黏度降低，出汁率得到明顯的提高。然而，藍(lán)莓果汁的澄清度仍然很低，得到的果汁需要進(jìn)一步澄清步驟實(shí)現(xiàn)可接受果汁產(chǎn)品的穩(wěn)定性和色澤。

9 結(jié)論

熱浸取汁單元操作和酶解取汁單元操作進(jìn)行比較得出結(jié)論：酶解工藝在藍(lán)莓出汁率和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保持上都優(yōu)于熱浸工藝。

熱浸工藝的出汁率最高的工藝參數(shù)，溫度50℃，浸提2小時(shí)，出汁率67%，可溶性固形物為3.35%，電導(dǎo)率為1141微西門子/厘米，總糖含量為32.51毫克/毫升，花色苷含量為0.042毫克/毫升，總酚含量為2.20毫克/毫升，總黃酮含量為1.67毫克/毫升，可性蛋白質(zhì)為0.104毫克/毫升，Vc含量為0.20毫克/毫升，DPPH清除率為53.19%

酶解取汁的得出最佳工藝的品質(zhì)指標(biāo)：出汁率86.51%，可溶性固形物4.5%，電導(dǎo)率1031微西門子/厘米，總糖含量為 33.48毫克/毫升，花色苷含量為0.033毫克/毫升，總酚含量為2.19毫克/毫升，總黃酮含量為1.13毫克/毫升，可溶性蛋白質(zhì)為0.121毫克/毫升，Vc含量為0.38毫克/毫升，DPPH清除率為80.21%，在最佳工藝條件下，酶解前后藍(lán)莓汁的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)對(duì)比，果膠酶酶解對(duì)藍(lán)莓汁的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的保持起到了良好的作用，總糖、總酚、總黃酮、可溶性蛋白質(zhì)、Vc、DPPH清除率都有顯著地增加，只有花色苷的含量損失嚴(yán)重，損失率達(dá)到90%以上。