果汁加工研究進(jìn)展

張宏康，李笑顏，吳戈儀，劉芯如

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕工食品學(xué)院，廣東廣州 510225）

《GB/T 31121—2014果蔬汁類及其飲料》中標(biāo)明，果蔬汁即用水果和（或）蔬菜（包括可食的根、莖、葉、花、果實）等為原料，經(jīng)加工制成的飲料。按照國際分類慣例主要分為三大類：濃縮果蔬汁（漿）、果蔬汁（漿）、果蔬汁（漿） 類飲料；按照我國飲料分類標(biāo)準(zhǔn)則分為9類：果蔬汁（漿）、濃縮果蔬汁（漿）、果蔬汁飲料、果蔬汁飲料濃漿、復(fù)合果蔬汁（漿）及飲料、果肉飲料、發(fā)酵型果蔬汁飲料、水果飲料、其他果蔬汁飲料。果汁加工起源于19世紀(jì)末的歐美地區(qū)，我國的果汁飲料加工行業(yè)則開始于20世紀(jì)80年代，自20世紀(jì)90年代起至今發(fā)展迅猛。果汁中有水果所含的各種營養(yǎng)組分，并且便于保存。

1 果汁加工技術(shù)

果汁屬“堿性食品”，果汁中含有糖、酸、微量元素、維生素等及芳香成分，并且有一定的附加功效。果汁加工的成品根據(jù)工藝分類大致分為以下幾種：①澄清汁，澄清和過濾；②果蔬肉飲料，預(yù)煮與打漿、均質(zhì)和脫氣；③混濁汁，均質(zhì)和脫氣；④濃縮果蔬汁，濃縮；

1.1 果汁飲料的工藝流程

果汁飲料的工藝流程主要有原料清洗與預(yù)處理，破碎和壓榨提汁、酶處理，澄清、過濾、吸附與離子交換，濃縮、殺菌與灌裝。具體流程如下：

原料選擇→洗滌→預(yù)處理→取汁→粗濾→原果汁。

1.2 破碎和榨汁

依據(jù)不同水果的大小、外觀及其他特性，選擇適合的設(shè)備與工藝進(jìn)行破碎。主要工藝可分為熱破碎和冷破碎[1]。熱破碎是指破碎前用加熱或者在破碎后即刻加熱。熱破碎可以抑制酶活性、軟化果肉、降低汁液黏稠度。一般情況，希望得到黏度適中的果汁，使用熱破碎為宜。冷破碎應(yīng)用不廣泛，但冷破碎可以有效解決破碎過程中營養(yǎng)組分受到破壞的問題，尤其是果汁中的維生素受到破壞的問題。

果汁的壓榨過程也分為冷榨、熱榨與冷凍壓榨，果汁中所含有的果膠、糖類、纖維素等能夠影響果汁的出汁率，致使出汁率下降。要想提高果汁的出汁率，可在壓榨過程中加入榨汁助劑，一般常用的榨汁助劑有稻糠、人造纖維、硅藻土等。

1.3 澄清和過濾

澄清按照其機(jī)理可以分為幾類，常見的有自然沉降澄清、酶法澄清、吸附澄清、超濾澄清和殼聚糖澄清。自然沉降澄清最為簡單，低溫密閉靜置即可。酶法澄清主要是通過酶來分解果汁中的一些大分子物質(zhì)及膠系，使之沉降以達(dá)到澄清目的。澄清的結(jié)果取決于反應(yīng)的時長、溫度、原果汁的種類、酶的活性和用量等[2]。吸附澄清是通過外加吸附物質(zhì)來吸附果汁中的蛋白質(zhì)一類的物質(zhì)，常用吸附劑有硅溶膠、膨潤土。超濾澄清則是利用膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離，將大小分子分隔開。殼聚糖澄清通過中和果汁中的電荷，打破果汁電荷平衡使懸浮物聚集在殼聚糖上，從而達(dá)到澄清目的[3]。其余的還有加熱凝集澄清、冷凍澄清、明膠單寧澄清等，現(xiàn)在在果汁加工中應(yīng)用廣泛的方法是復(fù)合法澄清，利用幾種澄清方法疊加起來，以達(dá)到更好的澄清效果。

過濾就是把澄清過程中產(chǎn)生的沉淀從果汁中除去的步驟。常用的過濾方法有壓濾法、真空過濾法、超濾法、離心分離法等，其中壓濾法常用板框壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，除了板框壓濾還出現(xiàn)了新的過濾法，即利用不銹鋼分離膜對原果汁進(jìn)行過濾[4]。除此之外，超濾也是很有前景的方法，Heatherbell應(yīng)用超濾得到澄清果汁后，超濾應(yīng)用越來越廣泛，而且產(chǎn)品品質(zhì)高、經(jīng)濟(jì)效益好[5]。運(yùn)用超濾膜對澄清十分有利，能夠改良工藝、節(jié)約成本、提高果汁品質(zhì)[6]。

1.4 均質(zhì)

均質(zhì)應(yīng)用于混濁果汁的生產(chǎn)，這一步驟能夠?qū)⑿☆w粒的果肉進(jìn)行進(jìn)一步破碎，使之更加細(xì)小，果肉被破碎為更加細(xì)小之后，可使果肉中膠類物質(zhì)溢出與果汁相融合，保持果汁的均一度，得到均一穩(wěn)定的混濁汁。實際應(yīng)用的設(shè)備有高壓均質(zhì)機(jī)、膠體磨。高壓均質(zhì)機(jī)的工作機(jī)理是原果汁在9.80～18.62 MPa的壓力作用下經(jīng)過均質(zhì)閥，因壓力差和沖擊力的作用，迫使原果汁中果粒破碎得更細(xì)。膠體磨是利用離心力讓果粒與機(jī)器內(nèi)壁作用及果粒間相互作用進(jìn)行再破碎，所得均在2μm以下的均一果汁[7]。

1.5 脫氣

脫氣又稱為脫氧。脫氣能夠起到護(hù)色、保護(hù)果汁中的香氣成分和營養(yǎng)成分的作用，除去懸浮物質(zhì)保證果汁的品質(zhì)，保持優(yōu)質(zhì)的感官效果[8]。脫氣方法有真空脫氣、抗氧化劑、氣體交換、酶法脫氣4種。真空脫氣法是將果汁通入脫氣機(jī)，將其分散成極小的霧狀，使氣體脫出以達(dá)到脫氣目的[9]。氣體交換則是利用氮氣，將氮氣充入果汁中把氧置換出來?？寡趸瘎┓ê兔阜摎舛际峭饧又鷦┡懦?，以達(dá)到脫氣目的[10]。

1.6 濃縮

濃縮是指將原果汁中的一部分水分進(jìn)行去除，增加可溶性固形物的百分比，以達(dá)到降低成本延長或假期的目的。目前，果汁濃縮的方法有蒸發(fā)濃縮、真空濃縮、冷凍濃縮[11]、膜濃縮、反滲透濃縮等。在現(xiàn)有的濃縮方法中膜濃縮是目前的研究熱點。膜濃縮主要是利用膜的選擇性和膜兩側(cè)的差異進(jìn)行分離純化的。自Loeb和Souriragin發(fā)現(xiàn)了這種不對稱的膜，其應(yīng)用成本低，能夠保持果汁原有的色香味，現(xiàn)已運(yùn)用在果汁加工業(yè)中[12-13]?，F(xiàn)階段研究出在早期膜技術(shù)基礎(chǔ)上改革的新型膜技術(shù)，如滲透蒸餾、集成膜技術(shù)、膜蒸餾，它們共同的優(yōu)點就是保持風(fēng)味原始、營養(yǎng)無損傷且無雜菌貨架期長[14]。

1.7 殺菌

殺菌主要分為熱力殺菌和非熱力殺菌。常用的熱力殺菌的方法分有巴氏殺菌法、高溫瞬時殺菌法。巴氏殺菌，果汁中主要的殺菌對象是酵母菌、霉菌，這2種菌均不是耐熱菌，因此果汁在85℃下進(jìn)行殺菌30 min即可。高溫瞬時殺菌法，果汁均質(zhì)后，迅速進(jìn)入高溫瞬時殺菌器，加熱至93±20℃，維持15～30 s即可。非熱力殺菌現(xiàn)階段有超高壓技術(shù)（HPP）、脈沖電場技術(shù)（PEF）、超臨界CO2技術(shù)、臭氧殺菌技術(shù)等，其研討的核心目的是要殺滅微生物。超高壓（HPP） 是一項運(yùn)用范圍十分寬廣的高新加工技術(shù)，適用的水果種類包含有桃子、雪梨、蘋果、草莓、柑橘等。如今，超高壓殺菌是果汁滅菌的重要方式之一。超高壓滅菌是冷加工方式之一，是一種新的食品加工高新技術(shù)，能夠保持果汁本來的色、香、味及營養(yǎng)成分，超高壓（HPP）特有的優(yōu)點：耗能很少、殺菌快速均一；可以改變局部食品物料的內(nèi)部組織構(gòu)造[15-17]。微波技術(shù)以滅菌時間短、效率高而聞名，20世紀(jì)70年代我國開始鉆研微波技術(shù)，通過應(yīng)用微波技術(shù)能夠保護(hù)果汁的色、香、味及營養(yǎng)成分[18]。脈沖電場技術(shù)（PEF）滅菌關(guān)鍵在于滅菌耗時短，一般狀況下經(jīng)作用過的果汁在風(fēng)味上沒有變化，理化性質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)等方面也沒有顯著改變[19]。25℃時CO2以氣體的形態(tài)存在，但伴著溫度與壓力的變動，會變換物理狀態(tài)和存在形式，CO2的臨界條件為31℃和7.40 MPa，液體形態(tài)稱為超臨界CO2，相反的則稱亞臨界CO2。超臨界CO2殺菌原理是其進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)電離，破壞內(nèi)部pH值平衡，從而失活破裂[20]。臭氧是強(qiáng)氧化劑，其殺菌原理是細(xì)菌細(xì)胞壁中脂蛋白或細(xì)胞膜中磷脂質(zhì)蛋白易受臭氧的作用而產(chǎn)生溶菌作用，細(xì)胞膜通透性增加，致使?jié)B透壓也改變，細(xì)菌死亡[21]。

2 果汁加工行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在日本、韓國及歐美國家等，重視飲料開發(fā)中的天然營養(yǎng)物質(zhì)，將功能型飲料中加入果汁，進(jìn)行不同組合與調(diào)配，以適應(yīng)青年人的口味，越來越傾向于低添加劑的方向發(fā)展，也進(jìn)一步作為碳酸飲料的重要代替物。人們的健康意識越來越強(qiáng)，追求天然無添加產(chǎn)品，將來100%鮮果汁飲料會成為飲料市場的重要角色。但是，果汁加工業(yè)發(fā)展并不順暢，一方面果汁飲料主要消費(fèi)點是便捷、健康、低添加，因此與之消費(fèi)點相似的奶類飲品對于果汁飲料發(fā)展來說則是一個巨大競爭對手；另一方面，碳酸飲料以及茶類飲品并沒有顯示出明顯的走低趨勢，仍然是有力的市場競爭對手。因此果汁加工想要繼續(xù)迅猛的發(fā)展并不容易。

我國現(xiàn)階段消費(fèi)量不足15 L/人，同歐美等發(fā)達(dá)國家相比較仍很低，并且國內(nèi)人口眾多，消費(fèi)市場十分大。因此，各類國外飲料公司加快步伐希望能夠盡快打入國內(nèi)市場。所以，現(xiàn)在以及未來幾年，國內(nèi)市場是一塊大蛋糕，國內(nèi)的果汁加工企業(yè)面臨一個巨大的機(jī)遇，可使我國果汁加工業(yè)更上一層樓。國內(nèi)外果汁加工企業(yè)現(xiàn)正不斷開發(fā)研究新品種果汁，目前市場上出現(xiàn)了許多新型加工方式以及新型口味的果汁，如NFC荔枝果汁、番石榴果汁、桂圓果汁等，開發(fā)消費(fèi)者喜愛的水果口味，引導(dǎo)新的消費(fèi)理念，擴(kuò)大消費(fèi)市場。

3 果汁加工的展望

我國的果汁加工飲料行業(yè)通過近些年來的不斷發(fā)展，已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，為了使果汁加工繼續(xù)迅速發(fā)展打下良好的根基。但是，我國無論是果汁加工技術(shù)還是消費(fèi)水平距離發(fā)達(dá)國家仍舊有一定的距離。未來，我國果汁加工的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?。伴隨我國消費(fèi)者的意識、知識和觀念的改變，果汁加工飲料依然是未來的發(fā)展主流。就一些調(diào)研結(jié)果來看，我國果汁加工飲料市場展現(xiàn)出高速發(fā)展態(tài)勢?，F(xiàn)階段，復(fù)合型果汁發(fā)展勢頭良好，同時功能型果汁的一些新概念、新營養(yǎng)型果汁增長迅速，這也為下一階段果汁加工提供了新的方向與思路。果汁加工類別不斷細(xì)化，能夠給果汁加工帶來新的出路，增加果汁利用率，帶動與果汁加工相關(guān)行業(yè)不斷發(fā)展壯大，不但增加了經(jīng)濟(jì)效益與社會就業(yè)，且加快解決社會問題。