不同澄清劑對紅棗汁的澄清效果的工藝研究

（遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧丹東118003）

棗樹以往大多分布于黃河中上游地區(qū)，隨著西部大開發(fā)和三農(nóng)政策的深入貫徹，近年來?xiàng)棙浞N植面積不斷擴(kuò)大，紅棗產(chǎn)量也呈逐年上升的趨勢，并出現(xiàn)了供大于求的狀況[1]。目前對紅棗的加工大多處于傳統(tǒng)的初加工階段，不能滿足大眾的需求，加工紅棗汁不僅保留了紅棗中大部分營養(yǎng)成分，而且口感風(fēng)味、外觀色澤易被大眾接受，但是紅棗存在大量果膠類物質(zhì)在加工中存在許多缺點(diǎn)[2-3]。目前雖然有一些對紅棗汁和其他水果澄清度的研究方法，卻沒有深入研究紅棗汁澄清最優(yōu)的方法。

本試驗(yàn)參考其它果汁澄清方法和紅棗自身的特性設(shè)計(jì)出一系列的提取方案，并將這些方案進(jìn)行對比同時(shí)進(jìn)行提取條件的優(yōu)化，進(jìn)而選出最優(yōu)方案[4-5]。旨在為紅棗汁的精深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

新疆大紅棗：丹東市場；殼聚糖（食品級）：上海伯奧生物科技有限公司；果膠酶（食品級，酶活：10 000 U/g）：山東棗莊市杰諾生物酶有限公司，使用時(shí)配制成0.2%果膠酶溶液；0.1 mol/L HCl溶液：開封市鑫泰化工有限公司；0.1 mol/L NaOH溶液：廣州凱爾化工科技有限公司；101-2電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；DZKW-C電熱恒溫水浴鍋：北京市光明醫(yī)療儀器廠；AR 2140電子分析天平：奧豪斯國際貿(mào)易（上海）有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

挑選無病蟲害、無腐爛變質(zhì)和成熟飽滿的新鮮新疆大紅棗，經(jīng)清水洗滌干凈，去核，在80℃下鼓風(fēng)干燥3 h，使紅棗產(chǎn)生濃厚的焦糖香味，干燥處理后的紅棗用剪子剪碎成組織小塊，稱取3 g紅棗放入干凈小燒杯中，共30份，做記號。分別加入5 mL蒸餾水，放入恒溫水浴鍋中，浸泡30 min，1組～15組每組放入7 mL果膠酶，15組～30組每組放入0.02 g殼聚糖。先進(jìn)行果膠酶和殼聚糖的單因素試驗(yàn)，再進(jìn)行果膠酶和殼聚糖的正交試驗(yàn)，最后用紫外分光光度計(jì)進(jìn)行吸光值的檢測[6-7]。

1.3 測定方法

以蒸餾水作為對照組，在628 nm波長下，用紫外分光光度計(jì)測定果汁的吸光值，用吸光值A(chǔ)表示果汁的澄清度。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶不同處理時(shí)間對紅棗汁澄清效果的影響

在1組～5組中，固液比 1∶5（g/mL）、溫度 50℃條件下，研究果膠酶不同處理時(shí)間對紅棗汁吸光值的影響。結(jié)果見圖1。

圖1 果膠酶不同處理時(shí)間對紅棗汁吸光值的影響Fig.1 Effect of treatment time on jujube juice light absorption by pectinase

由圖1可知，紅棗汁的吸光值隨著時(shí)間的增加而逐漸減小，當(dāng)處理時(shí)間小于2 h時(shí)，紅棗汁的吸光值有明顯的減弱趨勢。到2 h時(shí)，吸光值達(dá)到最小。當(dāng)處理時(shí)間大于2 h時(shí)，紅棗汁的吸光值趨于平穩(wěn)，與2 h之間的差異不顯著，由于吸光值越小，澄清度越高，所以，選擇處理時(shí)間為2 h，這時(shí)紅棗汁的澄清度達(dá)到最佳。

2.2 果膠酶不同處理溫度對紅棗汁澄清效果的影響

在6組～10組中，固液比 1∶5（g/mL）、處理時(shí)間 2 h條件下，研究果膠酶不同處理溫度對紅棗汁吸光值的影響。結(jié)果見圖2。

圖2 果膠酶不同處理溫度對紅棗汁吸光值的影響Fig.2 Effect of treatment temperature on jujube juice light absorption by pectinase

由圖2可知，紅棗汁的吸光值隨著溫度的增加而先減小后增大，當(dāng)處理溫度小于50℃時(shí)，紅棗汁的吸光值有明顯的減弱趨勢，到50℃時(shí)，吸光值達(dá)到最小。當(dāng)處理溫度大于50℃時(shí)，紅棗汁的吸光值逐漸增加，可能是酶在50℃時(shí)活力最強(qiáng)，所以，選擇處理溫度為50℃，使紅棗汁的澄清度達(dá)到最佳。

2.3 果膠酶不同固液比對紅棗汁澄清效果的影響

在11組～15組中，溫度50℃、處理時(shí)間2 h條件下，研究果膠酶不同固液比對紅棗汁吸光值的影響。結(jié)果見圖3。

圖3 果膠酶不同固液比對紅棗汁吸光值的影響Fig.3 Effect of ratio of material to liquid on jujube juice light absorption by pectinase

由圖3可知，紅棗汁的吸光值隨著加水量的增加而減小，當(dāng)加水量小于4倍時(shí)，紅棗汁的吸光值有明顯的減弱趨勢，加水量到4倍時(shí)，吸光值達(dá)到最小。當(dāng)加水量達(dá)到5倍時(shí)沒有明顯的降低趨勢，由于考慮加水對營養(yǎng)成分含量的比例影響，所以，加水量為4倍，紅棗汁的澄清度最佳。

3.4 殼聚糖不同處理時(shí)間對紅棗汁澄清效果的影響

在16組～20組，溫度50℃、pH值為3條件下，研究殼聚糖不同處理時(shí)間對紅棗汁吸光值的影響。結(jié)果見圖4。

圖4 殼聚糖不同處理時(shí)間對紅棗汁吸光值的影響Fig.4 Effect of treatment time on jujube juice light absorption by chitosan

由圖4可知，紅棗汁的吸光值隨著時(shí)間的增加變化不大，當(dāng)處理時(shí)間大于30 min時(shí)，紅棗汁的吸光值有沒有明顯的增加趨勢，所以，為了節(jié)省時(shí)間，選擇處理時(shí)間為30 min，這時(shí)紅棗汁的澄清度已經(jīng)可以達(dá)到最佳。

3.5 殼聚糖不同處理溫度對紅棗汁澄清效果的影響

在21組～25組，處理時(shí)間30 min、pH值為3條件下，研究殼聚糖不同處理溫度對紅棗汁吸光值的影響。結(jié)果見圖5。

圖5 殼聚糖不同處理溫度對紅棗汁吸光值的影響Fig.5 Effect of treatment temperature on jujube juice light absorption by chitosan

由圖5可知，紅棗汁的吸光值隨著溫度的增加而先減小后增大，當(dāng)處理溫度小于50℃時(shí)，紅棗汁的吸光值有明顯的減弱趨勢，到50℃時(shí)，吸光值達(dá)到最小。當(dāng)處理溫度大于50℃時(shí)，紅棗汁的吸光值增加，所以，處理溫度為50℃，紅棗汁的澄清度最佳。

3.6 殼聚糖不同pH值對紅棗汁澄清效果的影響

在26組～30組中，處理時(shí)間30 min、溫度50℃條件下，研究殼聚糖不同pH值對紅棗汁吸光值的影響。結(jié)果見圖6。

由圖6可知，紅棗汁的吸光值隨著pH值的增加而先減小后增大，當(dāng)pH值小于3時(shí)，紅棗汁的吸光值有明顯的減弱趨勢，到pH值等于3時(shí)，吸光值達(dá)到最小。當(dāng)pH值大3時(shí)，紅棗汁的吸光值有上升的變化，原因可能是殼聚糖與果膠物質(zhì)的凝結(jié)能力下降導(dǎo)致，所以，pH值為3，紅棗汁的澄清度最佳。

圖6 殼聚糖不同pH值對紅棗汁吸光值的影響Fig.6 Effect of pH value on jujube juice light absorption by chitosan

3.7 果膠酶澄清紅棗汁正交試驗(yàn)

稱取3 g紅棗放入小杯中，共9份，做記號。分別加入5 mL蒸餾水，放入恒溫水浴鍋中，浸泡30 min，每組放入7 mL果膠酶。

根據(jù)以上果膠酶對紅棗汁澄清的單因素試驗(yàn)的結(jié)果，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)成三因素三水平進(jìn)行試驗(yàn)，見表1。

表1 果膠酶澄清紅棗汁正交試驗(yàn)Table 1 Orthogonal experiment of pectinase to jujube juice clarification

通過對正交試驗(yàn)結(jié)果表1的直觀分析，因素C的極差最大，其次是A，最后是B，可見決定試驗(yàn)結(jié)果因素的主次順序?yàn)镃＞A＞B。從正交表分析數(shù)據(jù)得出最優(yōu)組合為A1B3C3，進(jìn)一步選取A2B2C3、A1B2C2做驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果顯示：A2B2C3的吸光值最小為0.151，其它兩組分別為A1B3C3為0.195，A1B2C2為0.205，吸光值越小說明澄清度越高，驗(yàn)證結(jié)果得出：澄清效果最適組合為A2B2C3，即溫度為 50℃，時(shí)間為 2 h，固液比 1∶5（g/mL），酶用量為7 mL。

3.8 殼聚糖澄清紅棗汁正交試驗(yàn)

稱取3 g紅棗放入小杯中，共9份，做記號。分別加入5 mL蒸餾水，放入恒溫水浴鍋中，浸泡30 min，每組放入0.02 g殼聚糖，

根據(jù)以上殼聚糖對紅棗汁澄清的單因素試驗(yàn)的結(jié)果，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)三因素三水平進(jìn)行試驗(yàn)，見表2。

表2 殼聚糖澄清紅棗汁正交試驗(yàn)Table 2 Orthogonal experiment of chitosan to jujube juice clarification

通過對正交試驗(yàn)結(jié)果表2的直觀分析，因素C的極差最大，其次是A，最后是B，可見決定試驗(yàn)結(jié)果因素的主次順序?yàn)镃＞A＞B。從正交表分析數(shù)據(jù)得出最優(yōu)組合為 A1B1C1，進(jìn)一步選取 A2B3C1、A1B2C2、A3B1C3做驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果顯示：A1B2C2的吸光值最小為0.085，其它三組分別為 A2B3C1為 0.091，A1B1C1為 0.090，A3B1C3為0.089，吸光值越小說明澄清度越高，驗(yàn)證結(jié)果得出：最適組合為A1B2C2，即溫度為50℃，時(shí)間為30 min，pH=3，殼聚糖用量為0.02 g。

3.9 果膠酶酶解法和殼聚糖浸提棗汁方法比較

根據(jù)以上的試驗(yàn)結(jié)果，在最佳工藝條件下浸提棗汁，分別測得棗汁的提取率結(jié)果，見表3。

表3 果膠酶酶解法和殼聚糖浸提棗汁方法比較Table 3 The comparison of pectinase enzymatic hydrolysis to chitosan extraction of jujube juice

從表3可得出，殼聚糖法吸光值要小于酶解法的吸光值，所以殼聚糖法的澄清效果要好于酶解法，無論是處理時(shí)間還是處理溫度殼聚糖法都要優(yōu)于酶解法，而且殼聚糖的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于果膠酶的價(jià)格，大大降低了成本。

3 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以紅棗為原料的精深加工產(chǎn)品日益增多，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)首先要對紅棗進(jìn)行浸提取汁[8-9]。因此，對紅棗汁提取工藝研究顯得尤為重要。

通過設(shè)計(jì)兩個(gè)三因素三水平的試驗(yàn)，獲得了紅棗汁的吸光值，第一組果膠酶的添加量、處理時(shí)間、處理溫度、固液比的正交設(shè)計(jì)，確定了最優(yōu)工藝條件為：果膠酶添加量7 mL、處理時(shí)間2 h、處理溫度50℃、固液比1∶5（g/mL）為最佳。第二組殼聚糖的添加量、處理時(shí)間、處理溫度、pH值的正交設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)工藝條件為：殼聚糖0.02 g、處理時(shí)間30 min、pH值為3為最佳。在實(shí)驗(yàn)室條件下，優(yōu)化紅棗汁澄清的最佳工藝，確定的最佳參數(shù)對紅棗汁澄清工藝的具有重要意義。

該方法用殼聚糖提取棗汁，提取時(shí)間短、溫度低，對棗汁的營養(yǎng)物質(zhì)如維生素、有機(jī)酸等的破壞少，而且提取的棗汁澄清透明，風(fēng)味自然，極大地提高了棗汁壓榨量和產(chǎn)量，是一種較為理想的、高效經(jīng)濟(jì)的棗汁提取新工藝[10]。