紅樹莓果汁澄清劑的選擇及澄清工藝的優(yōu)化

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(1.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150040; 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院,黑龍江哈爾濱 150040; 3.黑龍江省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校,黑龍江哈爾濱 150100)

紅樹莓屬于薔薇科懸鉤子屬,果實(shí)柔嫩多汁,香味宜人,口感獨(dú)特,有很高的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值[1]。其中含有益于人體的花青素、黃酮、多酚、鞣花酸、有機(jī)酸和超氧化物歧化酶等活性成分[2-4],具有抗氧化、抗菌、抗炎癥、抗腫瘤、抗肥胖、降血脂、防癌、保護(hù)心血管和神經(jīng)系統(tǒng)的功效[5],被譽(yù)為“第三代水果”。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)紅樹莓的研究主要集中于活性物質(zhì)和其提取物的功能性[6-8]及以紅樹莓為原料的果汁飲料。紅樹莓果汁色澤清亮、果味濃郁,但加工、貯藏與銷售過程中易出現(xiàn)渾濁、分層、沉淀、失色等現(xiàn)象[9],嚴(yán)重影響到紅樹莓果汁的感官品質(zhì),導(dǎo)致商品價(jià)值降低。

傳統(tǒng)的離心、板框過濾等方法很難得到高澄清度的紅樹莓果汁,并且在貯存過程中極易發(fā)生二次沉淀[10],找出最佳澄清工藝成為生產(chǎn)紅樹莓澄清汁的關(guān)鍵之一。目前果汁澄清通常是采用微濾、酶處理或者使用澄清劑,澄清劑可以去除部分容易引起渾濁、沉淀的成分,使果汁獲得良好的感官指標(biāo)和穩(wěn)定性。目前國(guó)內(nèi)外常用的澄清劑如皂土、硅藻土、明膠、硅溶膠、聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、殼聚糖或者它們聯(lián)合使用[11-12]。李萌萌[13]等研究使用SC-Ⅱ澄清劑在溫度42 ℃、添加量0.04%、反應(yīng)1 h條件下,紅樹莓原汁的澄清度和濁度分別為73.6%和3.16 NTU,澄清效果理想。使用上述常見澄清劑可以優(yōu)化澄清梨汁、黑莓汁等,但優(yōu)化紅樹莓果汁的澄清工藝卻鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)以紅樹莓果汁為對(duì)象,選用明膠、殼聚糖、PVPP、果膠酶、皂土作為澄清劑,通過單因素和正交優(yōu)化試驗(yàn)篩選出最佳的澄清劑及工藝條件,旨在提高紅樹莓果汁的感官品質(zhì)及貯藏穩(wěn)定性,有利于紅樹莓資源的綜合開發(fā)利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅樹莓果(秋福) 紅樹莓采自黑龍江省尚志市,速凍處理(-15～-20 ℃)后運(yùn)回東北林業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室凍藏;殼聚糖(90%脫乙酰度)、明膠 青島云宙生物科技有限公司;果膠酶(100 U/mg) 德國(guó)三顆星食品物料公司;聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP) 山東優(yōu)索化工科技有限公司;皂土 煙臺(tái)帝伯仕商貿(mào)有限公司,上述澄清劑均為食品級(jí);硫酸銅、葡萄糖、酚酞、氫氧化鈉、酒石酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH) 均為國(guó)產(chǎn)分析純。

DK-S電熱恒溫水浴鍋 上海森信試驗(yàn)儀器有限公司;BS 200S-WEI電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;DL-6M榨汁機(jī) 湖南星科科學(xué)儀器有限公司;VBR80手持糖度計(jì) 上海醫(yī)聯(lián)控溫儀器廠;EL20-K精密pH計(jì) 廣州市怡華新電子儀器有限公司;FW100分析天平 北京賽多利儀器系統(tǒng)有限公司;722型可見分光光度計(jì) 上海光譜儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紅樹莓果汁的制備 速凍的紅樹莓果實(shí)在室溫下自然解凍后,準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的紅樹莓，按1∶3 (g/mL)加入去離子水,放入榨汁機(jī)進(jìn)行榨汁。用4層紗布進(jìn)行自然沉降過濾,得到紅樹莓果汁。

1.2.2 澄清劑的配制 1%殼聚糖溶液:準(zhǔn)確稱取1.0 g殼聚糖溶于100 mL的0.2%檸檬酸溶液中,加熱煮沸至完全溶解,冷卻后定容至100 mL容量瓶中備用。

1%明膠溶液:準(zhǔn)確稱取1.0 g明膠于50 mL蒸餾水,浸泡24 h后,40 ℃水浴溶解,冷卻后定容至100 mL容量瓶中備用;

1%PVPP溶液:取1.0 g PVPP溶于50 mL蒸餾水中,然后定容至100 mL容量瓶中備用;

1%果膠酶溶液:準(zhǔn)確稱取1.0 g果膠酶,加入50 mL 40～50 ℃蒸餾水溶解,配制成1%的溶液備用;

10%皂土溶液(懸浮液):準(zhǔn)確稱取10.0 g皂土于50 mL蒸餾水中,在60 ℃下膨脹12 h,之后稀釋成10%的皂土懸浮液備用[14]。

1.2.3 紅樹莓果汁透光率測(cè)定波長(zhǎng)的確定 用可見分光光度計(jì)在400～800 nm測(cè)定紅樹莓果汁在不同波長(zhǎng)下的透光率,試驗(yàn)設(shè)3個(gè)稀釋倍數(shù),即將紅樹莓果汁稀釋10、20、30倍,分別以蒸餾水作空白對(duì)照。

1.2.4 不同澄清劑的單因素澄清實(shí)驗(yàn)

1.2.4.1 殼聚糖處理 量取1.2.1中制備的紅樹莓果汁50 mL于100 mL錐形瓶中,分別設(shè)定質(zhì)量濃度為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 g/L;澄清溫度為0、20、30、40、50 ℃;澄清時(shí)間為18、24、30、36、42 h。在自然的pH、澄清溫度20 ℃條件下,添加殼聚糖1.0 g/L,恒溫水浴振蕩3 min使紅樹莓果汁與澄清劑混合均勻并靜置24 h后,取上清液測(cè)定透光率。

1.2.4.2 明膠處理 量取1.2.1中制備的紅樹莓果汁50 mL于100 mL錐形瓶中,分別設(shè)定質(zhì)量濃度為0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20 g/L;澄清溫度為0、20、30、40、50 ℃;澄清時(shí)間為18、24、30、36、42 h。在自然的pH、澄清溫度20 ℃條件下,添加明膠0.1 g/L,恒溫水浴振蕩3 min使紅樹莓果汁與澄清劑混合均勻并靜置24 h后,取上清液測(cè)定透光率。

1.2.4.3 PVPP處理 量取1.2.1中制備的紅樹莓果汁50 mL于100 mL錐形瓶中,分別設(shè)定質(zhì)量濃度為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 g/L;澄清溫度為0、20、30、40、50 ℃;澄清時(shí)間為18、24、30、36、42 h。在自然的pH、澄清溫度20 ℃條件下,添加PVPP 0.5 g/L,恒溫水浴振蕩3 min使紅樹莓果汁與澄清劑混合均勻并靜置24 h后,取上清液測(cè)定透光率。

1.2.4.4 果膠酶處理 量取1.2.1中制備的紅樹莓果汁50 mL于100 mL錐形瓶中,分別設(shè)定質(zhì)量濃度為0、0.01、002、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10 g/L;澄清溫度為0、20、30、40、50 ℃;澄清時(shí)間為18、24、30、36、42 h。在自然的pH、澄清溫度20 ℃條件下,添加果膠酶0.05 g/L,恒溫水浴振蕩3 min使紅樹莓果汁與澄清劑混合均勻并靜置24 h后,取上清液測(cè)定透光率。

1.2.4.5 皂土處理 量取1.2.1中制備的紅樹莓果汁50 mL于100 mL錐形瓶中,分別設(shè)定質(zhì)量濃度為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 g/L;澄清溫度為0、20、30、40、50 ℃;澄清時(shí)間為18、24、30、36、42 h。在自然的pH、澄清溫度20 ℃條件下,添加皂土5.0 g/L,恒溫水浴振蕩3 min使紅樹莓果汁與澄清劑混合均勻并靜置24 h后,取上清液測(cè)定透光率。

1.2.5 澄清劑的正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取澄清效果較好的澄清劑,以透光率(%)為考察指標(biāo)篩選出最佳的澄清劑及工藝條件;同時(shí)測(cè)定總酸、總糖、可溶性固形物和DPPH·清除能力,研究各因素對(duì)紅樹莓果汁成分與抗氧化能力的影響。

1.2.5.1 殼聚糖正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用L9(34)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),因素水平表設(shè)計(jì)見表1。

表1 殼聚糖正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design for chitosan

1.2.5.2 明膠正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用L9(34)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),因素水平表設(shè)計(jì)見表2。

表2 明膠正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal array design for gelatin

1.2.6 紅樹莓果汁指標(biāo)的測(cè)定

1.2.6.1 透光率的測(cè)定 取紅樹莓澄清果汁上清液,以蒸餾水做空白對(duì)照,采用722型可見分光光度計(jì)在400～800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的最適波長(zhǎng)下測(cè)定紅樹莓果汁的透光率。

1.2.6.2 理化指標(biāo)的測(cè)定 總糖(以葡萄糖計(jì)):菲林試劑滴定法,參照GB/T 15038-2006[15];總酸(以檸檬酸計(jì)):酸堿滴定和電位滴定法,參照GB/T 15038-2006;可溶性固形物含量:折光法,參照GB/T 12143-2008[16]。

1.2.6.3 DPPH·清除率的測(cè)定 參考Cengiz[17]的測(cè)定方法,并稍作修改。取2.0 mL樣品溶液于10.0 mL比色管中,加2.0 mL 0.1 mmol/L DPPH溶液(無水乙醇配制),以等體積的無水乙醇代替樣品液作空白組,以等體積的無水乙醇代替DPPH作對(duì)照組。在避光條件下放置30 min后,在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定吸光值。

式中:A0為空白組的吸光值;A1為待測(cè)組的吸光值;A2為對(duì)照組的吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,試驗(yàn)結(jié)果分析時(shí)取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。使用Excel 2013、Origin Pro 8.5、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)助手(Ⅱ3.1)、SPSS 19.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅樹莓果汁透光率測(cè)定波長(zhǎng)的確定

由圖1可以看出,稀釋10倍、20倍和30倍的紅樹莓果汁的透光率在680 nm以前逐漸增大,當(dāng)測(cè)定波長(zhǎng)超過680 nm,其透光率均達(dá)到90%以上并逐漸趨于穩(wěn)定,由此確定測(cè)定紅樹莓果汁透光率的最適波長(zhǎng)為680 nm。

圖1 不同稀釋倍數(shù)的紅樹莓果汁在不同波長(zhǎng)下的透光率Fig.1 Light transmittance of red raspberry juice with different dilution times at different wavelengths

2.2 殼聚糖對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果

由圖2A可知,在濃度區(qū)間0～1.8 g/L內(nèi),紅樹莓果汁的透光率隨著濃度的增加逐漸增大;當(dāng)濃度為1.8 g/L時(shí)透光率達(dá)到最大值為90.2%±0.264%,這是因?yàn)闅ぞ厶沁^少時(shí),不能使果汁中所有果膠、纖維素等物質(zhì)完全被絮凝沉淀,澄清效果不明顯;此后隨濃度增加透光率略有減小,這是因?yàn)闅ぞ厶沁^多時(shí)導(dǎo)致殼聚糖本身形成一種膠體溶解懸浮在果汁中使透光率下降[18]。由圖2B可知,隨著溫度的升高紅樹莓果汁的透光率逐漸增大,在溫度40 ℃時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值為86.1%±0.086%;此后隨溫度的上升透光率略有減小,這是因?yàn)闅ぞ厶菫橹辨湺嗵?高溫可能導(dǎo)致殼聚糖分解,降低了殼聚糖溶液的絮凝效果,從而影響到殼聚糖澄清果汁的效果[19]。由圖2C可知,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)紅樹莓果汁的透光率逐漸增大,當(dāng)澄清時(shí)間達(dá)到36 h時(shí),透光率達(dá)到最大值為85.8%±0.200%;此后隨時(shí)間的延長(zhǎng)透光率開始減小,其原因是殼聚糖與果汁中果膠等帶負(fù)電荷物質(zhì)相互作用,產(chǎn)生絮凝沉淀物的沉降速度有限,沉降需要一定的時(shí)間。若絮凝沉淀物在果汁中停留時(shí)間過長(zhǎng),會(huì)造成沉淀物的部分重新溶解,導(dǎo)致果汁再次產(chǎn)生輕微渾濁[20]。

圖2 殼聚糖對(duì)紅樹莓果汁透光率的影響Fig.2 Effects of chitosan on transmittance of red raspberry juice

綜合考慮,殼聚糖的較佳澄清條件為添加量1.8 g/L、澄清溫度40 ℃、澄清時(shí)間36 h。

2.3 明膠對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果

由圖3A可知,隨著濃度的增加紅樹莓果汁的透光率而逐漸增大,這是因?yàn)槊髂z能與果汁中單寧等帶負(fù)電荷物質(zhì)充分作用,顯著提高果汁的澄清度[21];當(dāng)濃度為0.16 g/L時(shí)透光率達(dá)到最大值為88.9%±0.014%;當(dāng)濃度在0.16 g/L以上,透光率逐漸減小。由圖3B可知,在溫度區(qū)間0～30 ℃內(nèi),紅樹莓果汁的透光率隨著溫度的上升逐漸增大,在溫度30 ℃時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值為85.3%±0.050%,這是因?yàn)殡S著溫度的升高,明膠的分子運(yùn)動(dòng)速度加快,紅樹莓果汁的透光率逐漸升高[10];當(dāng)溫度超過30 ℃時(shí),紅樹莓果汁的透光率略微減小。由圖3C可知,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)紅樹莓果汁的透光率而逐漸增大,這是因?yàn)槊髂z與單寧相互作用需要一定的時(shí)間,澄清時(shí)間太短,果汁中還殘留大量單寧物質(zhì),所以透光率較低[10];當(dāng)澄清時(shí)間達(dá)到36 h時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值為83.9%±0.020%;當(dāng)澄清時(shí)間超過36 h,紅樹莓果汁的透光率略微減小。

圖3 明膠對(duì)紅樹莓果汁透光率的影響Fig.3 Effects of gelatin on transmittance of red raspberry juice

綜合考慮,明膠的較佳澄清條件為添加量0.16 g/L、澄清溫度30 ℃、澄清時(shí)間36 h。

2.4 PVPP對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果

由圖4A可知,隨著濃度的增大紅樹莓果汁的透光率逐漸增加,當(dāng)濃度為0.7 g/L時(shí),果汁透光率達(dá)到最大值為71.0%±0.200%,其原因是PVPP能通過羰基與果汁中多酚類等物質(zhì)形成氫鍵絡(luò)合物,吸附蛋白質(zhì)和多酚類物質(zhì),得到澄清度較高的紅樹莓果汁[22];當(dāng)濃度再增加時(shí)透光率幾乎不變。由圖4B可知,隨著溫度的升高，紅樹莓果汁的透光率逐漸增大,當(dāng)溫度為30 ℃時(shí),透光率達(dá)到最大值為72.4%±0.100%;當(dāng)溫度超過30 ℃,果汁透光率明顯減小,說明澄清溫度過低或過高都會(huì)對(duì)PVPP的澄清效果有一定的影響,這與胡靜[23]的研究結(jié)果一致。由圖4C可知,澄清時(shí)間在18～36 h范圍內(nèi),紅樹莓果汁的透光率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大,當(dāng)澄清時(shí)間在36 h時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值為72.0%±0.043%;此后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)透光率略有減小,其原因是PVPP與果汁中多酚類等物質(zhì)形成較穩(wěn)定的氫鍵絡(luò)合物,澄清時(shí)間對(duì)果汁的透光率影響較小[22]。

圖4 PVPP對(duì)紅樹莓果汁透光率的影響Fig.4 Effects of PVPP on transmittance of red raspberry juice

綜合考慮,PVPP的較佳澄清條件為添加量0.7 g/L、澄清溫度30 ℃、澄清時(shí)間36 h。

2.5 果膠酶對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果

由圖5A可知,隨著果膠酶濃度的增大紅樹莓果汁的透光率逐漸增加,這是因?yàn)楣z酶過少時(shí),只能分解果汁中部分果膠,達(dá)不到最佳澄清效果[24];當(dāng)濃度達(dá)到0.06 g/L時(shí),果汁透光率達(dá)到最大值為65.2%±0.010%;當(dāng)濃度再增加時(shí)透光率逐漸減小。由圖5B可知,隨著溫度的上升紅樹莓果汁的透光率逐漸增加,當(dāng)溫度在40 ℃時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值為65.2%±0.045%;當(dāng)溫度超過40 ℃時(shí),果汁的透光率略有減小。這說明果膠酶活性在一定的范圍內(nèi)隨著溫度的升高而增大,當(dāng)溫度過高時(shí),果膠酶的活性受到抑制,甚至引起變性而喪失其活性,致使透光率相應(yīng)降低[25]。由圖5C可知,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)紅樹莓果汁透光率逐漸增大;當(dāng)澄清時(shí)間在36 h時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值為65.5%±0.003%;當(dāng)澄清時(shí)間再延長(zhǎng)時(shí)果汁透光率略有減小。

圖5 果膠酶對(duì)紅樹莓果汁透光率的影響Fig.5 Effects of pectinase on transmittance of red raspberry juice

綜合考慮,果膠酶的較佳澄清條件為添加量0.06 g/L、澄清溫度40 ℃、澄清時(shí)間36 h。

2.6 皂土對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果

由圖6A可知,隨著皂土濃度的增大紅樹莓果汁的透光率逐漸增加,當(dāng)濃度為7 g/L時(shí),果汁透光率達(dá)到最大值為78.5%±0.026%;這是因?yàn)樵硗聊芡耆c果汁中的蛋白質(zhì)、色素、單寧以及一些帶正電荷的膠體離子產(chǎn)生凝聚作用,使小顆粒變成大顆粒而沉降,以達(dá)到澄清目的[26];當(dāng)濃度在7 g/L以上,透光率明顯減小。由圖6B可知,在溫度區(qū)間0～30 ℃內(nèi),紅樹莓果汁的透光率隨著溫度的上升略微增大;在溫度30 ℃時(shí),果汁的透光率達(dá)到最大值78.8%±0.026%;當(dāng)溫度超過30 ℃,果汁的透光率逐漸減小。由圖6C可知,澄清時(shí)間在18～36 h范圍內(nèi),紅樹莓果汁的透光率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大;當(dāng)澄清時(shí)間36 h時(shí),果汁透光率達(dá)到最大值為80.0%±0.173%;此后隨時(shí)間的延長(zhǎng)透光率略有減小。

圖6 皂土對(duì)紅樹莓果汁透光率的影響Fig.6 Effects of saponaceous soil on transmittance of red raspberry juice

綜上所述,皂土的較佳澄清條件為添加量7 g/L、澄清溫度30 ℃、澄清時(shí)間36 h。

2.7 紅樹莓果汁最佳澄清工藝條件的確定

在單因素實(shí)驗(yàn)中,皂土、明膠、殼聚糖、PVPP、果膠酶五種澄清劑對(duì)紅樹莓果汁均具有一定程度的澄清效果。透光率反映果汁體系的顆粒懸浮情況和渾濁程度,果汁的透光率越高表示澄清效果越好。以紅樹莓果汁的透光率為指標(biāo)對(duì)比澄清效果,五種澄清劑對(duì)果汁澄清效果的影響順序?yàn)闅ぞ厶?明膠>皂土>PVPP>果膠酶。其中殼聚糖和明膠的最大透光率均在84%～91%之間,PVPP和皂土次之(70%～80%),果膠酶最差(50%～66%),所以選擇明膠和殼聚糖兩種澄清效果較好的澄清劑進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)。

2.7.1 殼聚糖的澄清工藝優(yōu)化 殼聚糖的正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析見表3、表4。

由表3可知,各因素A(質(zhì)量濃度)、B(澄清溫度)、C(澄清時(shí)間)對(duì)澄清效果影響由強(qiáng)到弱的順序依次為質(zhì)量濃度>澄清時(shí)間>澄清溫度,方差分析結(jié)果與極差分析結(jié)果一致;由表4可知,質(zhì)量濃度對(duì)紅樹莓果汁的澄清影響極顯著(p<0.01),澄清時(shí)間對(duì)紅樹莓果汁的澄清影響顯著(p<0.05),澄清溫度影響最小。紅樹莓果汁的最佳澄清工藝為A3B2C2,即質(zhì)量濃度為1.8 g/L,澄清溫度為40 ℃,澄清時(shí)間為36 h,在正交試驗(yàn)中無此組合,需做驗(yàn)證試驗(yàn),其透光率可以達(dá)到96.7%±0.053%。不添加澄清劑時(shí),紅樹莓原果汁的總糖為19.5 g/L、總酸為21.85 g/L、可溶性固形物含量為8%、DPPH·清除率為88.2%。加入殼聚糖后,果汁的總糖隨著質(zhì)量濃度的增大下降了9.62 g/L、可溶性固形物含量隨著澄清時(shí)間的延長(zhǎng)減小了0.6%;果汁的總酸隨著質(zhì)量濃度的增加和澄清時(shí)間的延長(zhǎng)卻略微增加了1.14 g/L;果汁對(duì)DPPH·的清除能力隨著質(zhì)量濃度的增加而減小了3.5%,這說明殼聚糖對(duì)果汁抗氧化能力有一定的影響。

表3 殼聚糖正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of orthogonal experiment of chitosan

表4 方差分析表Table 4 Variance analysis table

2.7.2 明膠的澄清工藝優(yōu)化 明膠的正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析見表5、表6。

表5 明膠正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of gelatin orthogonal experiment

由表5可知,各因素A(質(zhì)量濃度)、B(澄清溫度)、C(澄清時(shí)間)對(duì)澄清效果影響由強(qiáng)到弱的順序是澄清溫度>質(zhì)量濃度>澄清時(shí)間,方差分析結(jié)果與極差分析結(jié)果一致;由表6可知,澄清溫度對(duì)紅樹莓果汁的澄清影響極顯著(p<0.01),質(zhì)量濃度對(duì)紅樹莓果汁的澄清影響顯著(p<0.05),澄清時(shí)間影響最小。紅樹莓果汁的最佳澄清工藝為A1B2C1,即質(zhì)量濃度為0.16 g/L,澄清溫度為30 ℃,澄清時(shí)間為34 h,在正交試驗(yàn)中無此組合,需做驗(yàn)證試驗(yàn),其透光率可以達(dá)到94.2%±0.015%。與紅樹莓原果汁相比,加入明膠后,果汁的總糖隨著澄清時(shí)間的延長(zhǎng)和質(zhì)量濃度的增加下降了9.60 g/L,總酸卻略微增加了1.70 g/L,可溶性固形物含量的變化不明顯;果汁對(duì)DPPH·的清除能力隨著澄清溫度的上升和質(zhì)量濃度的增加而減小了0.5%,但當(dāng)澄清溫度為25 ℃、質(zhì)量濃度為0.16 g/L時(shí),果汁的DPPH·的清除能力(90.7%)大于原果汁的DPPH·的清除能力。

表6 方差分析表Table 6 Variance analysis table

3 討論

化學(xué)澄清法是在果汁中添加一定量的澄清劑,使得汁液澄清透明,該法澄清效率高、操作可控性強(qiáng)。王英等[27]使用皂土澄清黑莓果酒,在皂土用量0.6 g/L,作用時(shí)間為72 h,攪拌速度為30 r/min的條件下透光率為87.98%,而本文采用皂土澄清紅樹莓果汁的透光率為80%?？赡苁怯捎诩t樹莓果汁中總酚含量在350 mg/100 g以上[28],少量的皂土對(duì)紅樹莓果汁中酚類物質(zhì)的吸附能力有限,而加入太多又會(huì)引起紅樹莓果汁的口感粗糙而不細(xì)膩,且這些酚類物質(zhì)在貯存過程中仍會(huì)發(fā)生自身聚合反應(yīng)和氧化反應(yīng)使果汁變得渾濁。謝志鐳等[10]研究皂土澄清黑莓果汁,當(dāng)皂土添加量達(dá)到0.09 g/dL時(shí),透光率達(dá)到最大值60.4%,與本文使用皂土澄清紅樹莓果汁的結(jié)論一致,兩者的透光率均低于黑莓果酒的透光率。這可能是因?yàn)樵诤谳谥靼l(fā)酵和陳釀過程中,隨著酵母菌和黑莓果原始菌群的生長(zhǎng)繁殖,代謝過程中產(chǎn)生的酶分解了多酚等大分子物質(zhì),使得酚含量降低,所以黑莓果酒能達(dá)到良好的澄清效果。張穎等[29]使用果膠酶澄清獼猴桃汁,在酶解pH為4.5,酶解時(shí)間3.1 h,酶解溫度45.5 ℃,酶添加量6.4%的條件下透光率為79.25%。而本文采用果膠酶澄清紅樹莓果汁的透光率為65.5%?？赡苁且?yàn)楣淖匀籶H偏酸性,超過了果膠酶的適宜的pH范圍,抑制了酶的活性,使果膠酶不能有效的分解紅樹莓果汁中果膠物質(zhì)。

殼聚糖和明膠均能有效提高紅樹莓果汁的澄清度。殼聚糖是自然界中能有效地分離飲料中的懸浮顆粒的一種添加劑,此外殼聚糖具有無毒害,易被生物降解的功效。代守鑫[20]研究殼聚糖澄清新梨7號(hào)果汁,在殼聚糖用量0.4 g/L、溫度55 ℃、pH3.5和時(shí)間60 min的條件下,透光率達(dá)到最大值77.52%。在本文單因素試驗(yàn)中殼聚糖澄清紅樹莓果汁時(shí)沉降的果泥高度(6.5 cm)高于明膠的果泥高度(5.9 cm);正交優(yōu)化試驗(yàn)中殼聚糖澄清紅樹莓果汁的透光率(96.7%)高于明膠的透光率(94.2%)。綜上所述殼聚糖對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果優(yōu)于明膠。雖然明膠對(duì)紅樹莓果汁的澄清效果較好,但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),明膠澄清后的紅樹莓果汁略帶有一定異味,且隨著用量的增加果汁的顏色逐漸變淺,產(chǎn)品失去了樹莓汁原有的深紅色,說明明膠的添加量太多會(huì)引起果汁的變色變味,祁海平[30]等也認(rèn)為明膠的用量過大(>0.5 g/L)會(huì)嚴(yán)重影響果汁飲料的感官品質(zhì)。與其他澄清劑復(fù)合使用,能否掩蓋明膠的異味并提高其澄清效果,還有待進(jìn)一步的研究。所以最終確定殼聚糖為紅樹莓果汁的最佳澄清劑,它解決紅樹莓果汁在加工、貯藏、銷售過程中澄清度的難題,所得的紅樹莓果汁呈深紅色,澄清透明,具有濃郁的紅樹莓香味。

4 結(jié)論

在單因素澄清實(shí)驗(yàn)中,殼聚糖和明膠的澄清效果優(yōu)于其余的澄清劑。根據(jù)正交優(yōu)化試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析可知,殼聚糖在濃度1.8 g/L、澄清溫度40 ℃、澄清時(shí)間36 h的條件下透光率可以達(dá)到96.7%。加入澄清劑后并不會(huì)影響到紅樹莓果汁的理化性質(zhì)和抗氧化性。選出適宜的果汁澄清劑,不僅符合飲料工業(yè)日趨于功能化、健康化的發(fā)展趨勢(shì),而且滿足消費(fèi)者對(duì)健康的要求。