澄清型葡萄汁工藝研究

梁彬，孫嬋嬋，張民

（天津科技大學食品工程與生物技術(shù)學院，天津300457）

葡萄汁味美可口，而且含有多酚類化合物、類黃酮、白藜蘆醇、鞣質(zhì)、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等生理活性物質(zhì)，營養(yǎng)價值較高[1]。目前成為愈加受人關(guān)注的一種保健飲品，被許多科學家稱為“植物奶”[2]。生產(chǎn)澄清葡萄汁，一般要通過澄清和過濾[3]。澄清工藝不僅要除去新鮮榨出汁的全部懸浮物（包括種子、果皮、果肉顆粒等），而且還需去除容易產(chǎn)生沉淀的膠粒（酒石酸、果膠、多酚類物質(zhì)等）[4]。常用的澄清方法有皂土吸附等物理方法，果膠酶、蛋白酶等生物方法，明膠-單寧和殼聚糖等化學方法等[5]。但是經(jīng)澄清劑處理后，葡萄汁中色素損失嚴重，嚴重影響了產(chǎn)品的感觀。

紅曲色素是紅曲霉發(fā)酵過程中產(chǎn)生的重要的次級代謝產(chǎn)物，是一類聚酮類化合物，包含多種色素，是一種混合色素[6]。紅曲色素主要被分為三大類色素，即：紅色素、黃色素、橙色素。紅曲色素作為一種天然食品色素，具有色澤自然、耐熱、穩(wěn)定性好、安全性高的優(yōu)點，因此被長期廣泛應用在食品產(chǎn)業(yè)中，尤其是肉制品、腐乳、果汁、果醬等相關(guān)食品產(chǎn)業(yè)[7]。除了作為重要的天然食品色素、著色劑、發(fā)色劑等，紅曲色素還具有一系列生物活性，如抗突變、抗癌變、抑制菌活性、潛在的減肥特性等[8]。

該文以維多利亞葡萄為原料，分別以榨汁率和褐變程度為指標，研究榨汁工藝（普通榨汁以及維生素C處理榨汁）。以透光率T680為指標，探究殼聚糖、皂土、明膠以及果膠酶的澄清效果。采用紅曲色素作為食用色素應用在澄清型葡萄汁的生產(chǎn)中，力求達到不降低葡萄汁透光率的前提下，提高其色澤和營養(yǎng)價值。通過以上研究為澄清型葡萄汁的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

維多利亞葡萄：市售；果膠酶（活力單位5000U/mL）：諾維信公司；皂土（膨潤土）：山東煙臺帝伯仕自釀機有限公司產(chǎn)品；明膠：湖南省金龍明膠有限公司產(chǎn)品；殼聚糖：河南潤城化工產(chǎn)品有限公司產(chǎn)品；維生素C：河北維爾康制藥有限公司產(chǎn)品；紅曲色素：廣州市天旭食品添加劑有限公司。

1.2 儀器與設備

SKG1345榨汁機：廣東佛山艾詩凱奇電氣有限公司；alpha-1503紫外分光光度計：上海譜元儀器有限公司；SY-2-4恒溫水浴鍋：天津歐諾儀器儀表有限公司；pvq/1tc無線溫度記錄器：法國TMI-ORION公司；PH400 pH計：安萊立思儀器科技（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 測試項目與方法

1.3.1.1 葡萄汁成分的測定

總糖的測定：苯酚硫酸法[9]；可滴定酸的測定：NaOH滴定法；金屬離子的測定：按照GB 7101-2015《食品安全國家標飲料》中規(guī)定進行測定；單寧的檢測[10]：酒精變性法；pH值：采用pH計測定；葡萄汁澄清度的測定[11]：采用紫外分光光度計測定。

1.3.1.2 榨汁率的測定

榨汁率按以下公式計算：

式中：W0為葡萄質(zhì)量（包括梗，皮和籽），g；W1為所得葡萄濁汁的總質(zhì)量，g。

1.3.1.3 葡萄汁色度的測定

色度指標的測定[12]：用紫外分光光度計在波長520 nm和420 nm下分別測定其吸光度（A），520 nm為花色苷的最大吸收波長，A420為褐變的強度，A420/A520為褐變指數(shù)，表示褐變程度與花色苷含量的關(guān)系。

1.3.1.4 風味的品評

對葡萄汁的煮熟味進行品評，用“+”表示葡萄汁具有煮熟味，用“-”表示不具有煮熟味，以“+”的多少表示該風味的強弱程度。取6個燒杯，分別置于35、40、45、50、55、60 ℃，放置 20 min，待葡萄汁冷卻至室溫后，進行風味品評。

1.3.2 澄清型葡萄汁加工工藝流程

原料→清洗、去?！ブ吻濉x心過濾→去除酒石→調(diào)配→精濾→裝罐→殺菌→冷卻→成品1.3.2.1 榨汁工藝

采用榨汁機勻速投料榨汁。采用兩種榨汁工藝：普通榨汁和VC處理榨汁工藝。VC添加量分別為0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 g/L。分別以褐變指數(shù)和榨汁率為指標，選擇最佳榨汁工藝。

1.3.2.2 澄清劑及添加量的研究

分別采用殼聚糖、皂土、明膠以及果膠酶進行澄清處理，以透光率T680為指標，選擇最合適的澄清劑。

單因素試驗：

1）不同澄清劑對澄清效果的影響。殼聚糖的添加量分別為0.60、1.20、1.80 g/L；皂土的添加量分別為0.30、0.90、1.50 g/L；明膠的添加量分別為 0.60、1.20、1.80 g/L；果膠酶的添加量分別為 0.04、0.08、0.12、0.16 g/L，將各樣品置于35℃，反應1 h。

2）果膠酶酶解條件的優(yōu)化。根據(jù)以上試驗結(jié)果選擇一定的果膠酶添加量，置于一定溫度下分別酶解25、30、35、40、45 min。過濾后，以透光率為指標，選擇適宜的時間。

1.3.2.3 去除酒石

酒石沉淀是葡萄酒和葡萄汁生產(chǎn)中最常見的問題，因此去除酒石工藝非常重要，直接影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。本文采用兩種方法：自然沉降法和皂土去除酒石法。

1.3.2.4 紅曲色素添加量的確定

在葡萄汁中分別添加 20、50、80、110、140 mg/kg紅曲色素（以液體培養(yǎng)品為準），以葡萄汁的680 nm處透光率和色澤的感官評價結(jié)果為評價指標，確定紅曲色素的添加量。

感官評分標準：9分制。色澤鮮艷，無肉眼可見色素沉淀7分～9分；色澤較深，無肉眼可見色素沉淀或色澤稍淡4分～6分；色澤較深且出現(xiàn)肉眼可見色素沉淀物或色澤極淡1分～3分；色澤過深，并可見較多色素沉淀物0分。

1.3.3 殺菌

按照以上工藝條件制備得到的澄清型葡萄汁的pH值為3.82±0.03，由此判定葡萄汁屬于酸性食品。對于酸性食品殺菌過程中對象菌的選擇，實際生產(chǎn)多選用酵母菌和霉菌，而葡萄汁在未進行殺菌處理的情況下發(fā)生變質(zhì)體現(xiàn)在上部長出霉菌，并出現(xiàn)食品發(fā)酵的氣味。由于霉菌的殺死需要更高的殺菌溫度，因此，殺菌過程的對象菌選擇為霉菌[13]。霉菌在常溫下殺菌（100℃），Z 值為 8℃，D90℃=1 min～2 min，選擇 D100℃=1 min，霉菌的熱致死條件為70℃。將以上條件作為前提，進行殺菌曲線的測定和殺菌條件的確定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每項測定均進行3次平行試驗，結(jié)果以“平均值±SD”的形式呈現(xiàn)。對結(jié)果進行方差分析和鄧肯氏差異顯著性檢驗，P＜0.05時認為數(shù)據(jù)間差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄果實理化性質(zhì)的測定結(jié)果

對葡萄果實的總糖、可滴定酸、pH值、砷、銅、鐵、鉛、錫、鋅等的含量進行測定，各指標的測定設兩次重復，每次重復平行測定3次，取平均值，結(jié)果見表1。

表1 葡萄成分分析Table 1 Analysis of grape composition

2.2 榨汁工藝的確定

采用兩種榨汁工藝榨取葡萄汁，所得葡萄清汁的褐變指數(shù)和榨汁率如下表2所示。

表2 不同榨汁工藝對葡萄汁榨汁率和褐變指數(shù)的影響Table 2 Effects of different squeezing techniques on juice yield and browning index of grape juice

由表2可知，VC護色榨汁可顯著提高維多利亞葡萄的榨汁率?？芾蚱嫉萚14]的研究證實，這是因為VC添加后，不僅有護色作用，還可降低葡萄營養(yǎng)成分的損失，因此可以提高葡萄的榨汁率。但隨著VC添加量增加至0.30 g/L～0.50 g/L，榨汁率沒有顯著性差異（P＜0.05）。當添加量增加至0.40 g/L時，樣品的褐變指數(shù)降低至0.29，此時葡萄汁色素已經(jīng)可以遮掩褐變，不會影響視覺感官。同時隨著VC含量的增加，褐變指數(shù)降低不顯著。因此選擇VC護色榨汁的添加量為0.40 g/L。

2.3 加熱溫度對葡萄汁風味的影響

對樣品進行風味品評，根據(jù)品評結(jié)果選定樣品的熱加工溫度范圍，測定結(jié)果如表3所示。

表3 風味品評結(jié)果Table 3 Flavor evaluation results

由表3可知，當加熱溫度增加至45℃時，葡萄清汁出現(xiàn)煮熟味。本著產(chǎn)品風味最佳的原則，選擇酶解澄清溫度為40℃。

2.4 澄清工藝的研究

2.4.1 不同澄清劑對澄清效果的影響

在榨取的葡萄濁汁中，添加澄清劑。不同添加量的澄清劑處理后，樣品的透光率如表4所示。

表4 不同添加量的澄清劑對澄清效果的影響Table 4 Effect of clarifying agents with different amounts on the clarification

由表4可知，整體上果膠酶的澄清效果＞皂土＞殼聚糖＞明膠。同時當果膠酶添加0.08 g/L時，透光率達到（83.6±0.8）%，繼續(xù)增加果膠酶添加量，葡萄汁的透光率沒有顯著增加。因此選擇澄清劑為果膠酶，添加量為0.08 g/L。

2.4.2 果膠酶酶解工藝的優(yōu)化

本著葡萄汁風味最佳的原則，選擇果膠酶酶解溫度為40℃，添加量為0.08 g/L，分別酶解一定時間。所得各樣品的透光率如圖1所示[15]。

由圖1可以看出，當反應時間為40 min時樣品的透光率達到（82.6±1.5）%。增加反應時間，透光率沒有顯著性差異。因此選擇加熱反應時間為40 min。

2.5 去除酒石工藝的研究

圖1 酶解時間對葡萄汁透光率的影響Fig.1 The effect of enzymolysis time on the transmittance of grape juice

去除酒石的兩種方法：方法一，低溫（4℃）貯藏自然去除酒石。分別于 12、24、36、48、54 小時后過濾掉沉淀后，殺菌后常溫放置72小時后稱重沉淀質(zhì)量，結(jié)果匯總?cè)鐖D2（a）所示。方法二，皂土去除酒石。分別加入0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g/L 的皂土，然后將其置于4 ℃冰箱。分別于放置 1.5、3、4.5、6、7.5小時后過濾掉沉淀后殺菌，常溫放置72小時后稱重沉淀質(zhì)量，結(jié)果匯總?cè)鐖D2（b）所示。添加相同的皂土，置于室溫放置相同時間后，殺菌后常溫保存72小時后稱重沉淀質(zhì)量，結(jié)果匯總?cè)鐖D2（c）所示。

圖2 不同去除酒石方法效果展示Fig.2 Effects of different removal of tartar on grape juice

酒石酸的溶解度隨著溫度的降低而降低，因此低溫更利于酒石酸的沉淀。由圖2可以看出，常溫放置54小時后，仍有沉淀出現(xiàn)。但是4℃放置48小時后，樣品狀態(tài)澄清穩(wěn)定。由圖2可以看出，低溫下加入0.60 g/L以上的皂土，放置7.5 h即可達到所需效果。

根據(jù)試驗結(jié)果，選擇去除酒石工藝為：低溫自然沉降48 h以上，加入0.60 g/L皂土低溫放置4.5 h以上或者加入0.80 g/L皂土，常溫放置7.5 h以上。3種去除酒石工藝均能獲得良好的去除酒石的效果。但是皂土處理的葡萄汁，其透光率顯著增加至（93.8±2.7）%，因此本文最終采用添加0.60 g/L皂土，低溫（4℃）放置4.5 h工藝去除酒石。

2.6 紅曲色素添加量的確定

在葡萄汁中分別添加 20、50、80、110、140 mg/kg的，以葡萄汁的680 nm處透光率和色澤的感官評價結(jié)果為評價指標，結(jié)果如圖3所示。

圖3 紅曲色素添加量對葡萄汁透光率T680和色澤感官評分的影響Fig.3 Effect of Monascus pigment addition on T680and color sensory evaluation of grape juice

由圖3可以看出，隨著紅曲色素添加量的增加，葡萄汁的色澤感官評分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，其中添加量為80 mg/kg評分最高。紅曲色素在堿性和中性水溶液中具有較好的溶解性，但是當pH值低于4.0時，溶解性較差[16]。隨著添加量超過80 mg/kg并繼續(xù)增大時，部分紅曲色素不可溶形成色素沉淀。隨著添加量的增大，葡萄汁的透光率逐漸降低。綜合二者的結(jié)果，最后確定紅曲色素的添加量為80 mg/kg。

2.7 殺菌工藝的確定

采用120 mL容量的玻璃瓶作為殺菌容器。殺菌曲線的測定采用無線溫度記錄器pvq/1tc測定。葡萄汁的pH值為3.84，因此為酸性食品。酸性食品中殺菌對象為霉菌，殺菌方法為常壓煮沸殺菌即可[17]。查閱書籍可知，霉菌的D100=1 min，因此F安=6D=6 min。選擇沸水煮沸殺菌，測定殺菌曲線如圖4所示。

樣品升溫至具有殺菌效果需要3 min，升溫完成后，分別殺菌 7、8、10、15 min。由圖4可知，當殺菌 7 min時，F(xiàn)=2.39 min（圖4a）；殺菌 8 min 時，F(xiàn)=3.75 min（圖4b）。顯然殺菌 7 min～8 min 時，F(xiàn)＜F安，未達到所需殺菌效果。殺菌10 min時，F(xiàn)=6.64 min（圖4c）。殺菌15 min時，F(xiàn)=16 min。F 遠遠大于 F安（6 min），說明此時殺菌過度。顯然殺菌10 min時，F(xiàn)最接近所需要的F安。因此確定滅菌公式為3′-10′/100℃（葡萄汁的初始溫為27℃）。

圖4 殺菌曲線Fig.4 Sterilization curves

3 結(jié)論

榨汁過程中VC的添加量為0.40 g/L時，葡萄汁的褐變指數(shù)顯著降低至（0.29±0.03），榨汁率顯著提高至（75.68±1.72）%。當果膠酶的添加量為0.08 g/L時，葡萄汁的透光率最高，為（82.6±1.5）%。

采用加入0.60 g/L的皂土（膨潤土）進行吸附酒石處理，于4℃放置4.5 h。此時葡萄汁的透光率達到（93.8±2.7）%，且放置72小時后未見明顯沉淀。

紅曲色素添加量為80 mg/kg時，葡萄汁的透光率高且色澤感官評分最高。

采用該文工藝生產(chǎn)的葡萄汁的pH值為（3.82±0.03），屬于酸性食品范疇，采用霉菌為殺菌對象，確定滅菌公式為3′-10′/100℃（葡萄汁的初始溫為27℃）。