渾濁型光皮木瓜果汁的穩(wěn)定性研究

楊 旭

（1.安康學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物科技學院，陜西安康 725000；2.陜西省富硒食品工程實驗室，陜西安康 725000）

光皮木瓜是薔薇科木瓜屬植物[1]，其含有三萜、多酚、多糖、甾體類化合物等多種生物活性成分[2-4]。《本草經(jīng)集注》中記載其果味酸、澀，性平，具有和胃舒筋、祛風濕、消痰止咳的功效[5]，已報道的研究也表明光皮木瓜具有抗氧化、抗炎、腎臟保護、改善記憶等功效[6-9]。我國光皮木瓜資源豐富，2018 年數(shù)據(jù)顯示，僅陜西省白河縣種植的光皮木瓜面積即超過933 3.33 hm2[10]。光皮木瓜的果實中含有大量的木質(zhì)素和不溶性膳食纖維，導(dǎo)致其果肉肉質(zhì)堅硬，加之果實酸澀，不宜鮮食[11]。因此，常制成深加工產(chǎn)品。

目前，以光皮木瓜為原料開展的深加工產(chǎn)品研發(fā)，包括安玉紅[12]對光皮木瓜果醋生產(chǎn)技術(shù)的研究，張文娟等人[13]研制的光皮木瓜低糖果醬，向進樂等人[14]開發(fā)的光皮木瓜干酒。光皮木瓜果汁的開發(fā)則主要以澄清果汁為主[15-16]，但多次過濾會導(dǎo)致營養(yǎng)及香氣成分的損失。然而，關(guān)于渾濁型果汁的開發(fā)及其關(guān)鍵品質(zhì)控制因素的相關(guān)研究卻鮮有報道。

本試驗從取汁方式、穩(wěn)定劑選擇和殺菌方式三方面對渾濁型光皮木瓜果汁的穩(wěn)定性進行研究。以不溶性固形物含量和存放穩(wěn)定性為指標，選擇適宜的取汁方式；以黏度值和懸浮穩(wěn)定性為指標，優(yōu)化穩(wěn)定劑復(fù)配方案；以懸浮穩(wěn)定性、菌落總數(shù)的測定結(jié)合感官評價，確定果汁適宜的殺菌方式。本研究以期為渾濁型光皮木瓜果汁的生產(chǎn)加工和貯藏穩(wěn)定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

光皮木瓜 由陜西省白河縣農(nóng)林科技局提供；果膠酶、纖維素酶 10 萬 U/g，食品級，河南華興生物科技有限公司；果膠、黃原膠、結(jié)冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉 食品級，河南天潤生物科技有限公司；白砂糖、果葡糖漿 食品級，河北科隆多生物科技有限公司。

HR1848 型榨汁機 珠海飛利浦家庭電器有限公司；BJ1503303 型不銹鋼壓汁機 德清拜杰電器有限公司；LD4-2A 型低速離心機 北京醫(yī)用離心機廠；SHA-C 型恒溫振動水浴鍋 常州國華電器有限公司；GZX-GF101-2-BS 型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海躍進醫(yī)療器械有限公司；FJ-200SH 型均質(zhì)機 上海標本模型器械有限公司；DV-2+PRO 型黏度計上海精密儀器儀表有限公司；LS-100LD 型立式壓力蒸汽滅菌鍋 江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點

圖1 為渾濁型光皮木瓜果汁工藝流程圖。挑選成熟且無病害的光皮木瓜，清洗后去皮、籽，切成1～2 cm 厚度的木瓜片，于沸水中熱燙5 min，將木瓜與水以1:3（g/mL）比例混合后在榨汁機中打漿，200 目尼龍濾網(wǎng)過濾。濾渣中回添果渣質(zhì)量20%的木瓜汁，根據(jù)預(yù)實驗所得的優(yōu)化酶解工藝，加入0.022 g/L 的混合酶（果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比1:1），于pH 4.0、35 ℃條件下酶解60 min 后打漿，并向第一次打漿過濾所得的果汁中添加體積分數(shù)7%的漿液，混合均勻。添加適當穩(wěn)定劑，均質(zhì)后進行調(diào)配（白砂糖與果葡糖漿質(zhì)量比1:3，總添加量1.6g/L）、灌裝，殺菌后得到成品。

圖1 渾濁型光皮木瓜果汁工藝流程Fig.1 Process flow of Chaenomeles sinensis (Thouin)Koehne cloudy juice

1.2.2 取汁方式對果汁穩(wěn)定性的影響

1.2.2.1 取汁方式對不溶性固形物含量的影響 在酶解結(jié)束后，分別采用壓榨（不銹鋼壓汁機手動壓榨）、打漿（300 W 榨汁機1 擋攪打）兩種方式獲得果汁，取等質(zhì)量的果汁經(jīng)100 目尼龍濾網(wǎng)過濾，濾渣以去離子水清洗三次，于105 ℃下烘干至恒重，稱重并按下式計算不溶性固形物含量[17]。

式中：w表示不溶性固形物含量，%；m1表示果汁質(zhì)量，g；m2表示濾渣質(zhì)量，g。

1.2.2.2 取汁方式對存放穩(wěn)定性的影響 取汁方式對存放穩(wěn)定性的影響 酶解結(jié)束后，將壓榨、打漿兩種方式獲得的果汁經(jīng)灌裝、滅菌（90 ℃ 15 min），常溫下存放10 d，對果汁的分層程度[18]進行測定。

式中：H表示分層程度，%；h1表示果汁液面總高度，cm；h2表示沉淀高度，cm。

1.2.3 穩(wěn)定劑對果汁穩(wěn)定性的影響

1.2.3.1 穩(wěn)定劑選擇的單因素實驗 在優(yōu)化的取汁方式基礎(chǔ)上，依1.2.1 所述工藝流程，粗濾所得濾渣經(jīng)酶解打漿后分為8 份等質(zhì)量樣品，按1:10（g/mL）料液比添加粗濾所得果汁后，分別加入0.02 g/L 的果膠、黃原膠、結(jié)冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉，以黏度和懸浮穩(wěn)定性為測定指標，進行穩(wěn)定劑的初篩。其中，黏度在均質(zhì)后進行測定，選用DV-2+PRO 型黏度計的2 號轉(zhuǎn)子，30 r/min、室溫條件下進行；懸浮穩(wěn)定性的測定采用紫外分光光度計法[19]。

1.2.3.2 均勻設(shè)計試驗 利用DPS 軟件進行均勻試驗設(shè)計，從而確定適宜的穩(wěn)定劑及配方。根據(jù)穩(wěn)定劑的單因素試驗結(jié)果，選擇對果汁穩(wěn)定效果較好的結(jié)冷膠、黃原膠和瓜爾豆膠三因素，以每種穩(wěn)定劑的用量范圍確定8 個水平，進行試驗測定。評價指標為加權(quán)穩(wěn)定性，即黏度和懸浮穩(wěn)定性分別按25%和75%的權(quán)重加成計算[20]。均勻試驗設(shè)計因素水平表見表1。

表1 均勻試驗設(shè)計因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design

1.2.4 殺菌方式對果汁穩(wěn)定性的影響 在優(yōu)化的取汁方式和穩(wěn)定劑配方基礎(chǔ)上，分別采用巴氏殺菌（90 ℃/15 min）和高溫短時殺菌（121 ℃/0.1 MPa/30 s）兩種方式對灌裝后果汁進行殺菌處理。處理后果汁樣品置于4 ℃貯藏，并于不同貯藏期（10、20、30、40、50 d）對穩(wěn)定性相關(guān)指標進行測定。

1.2.4.1 殺菌方式對果汁懸浮穩(wěn)定性的影響 分別取兩種殺菌方式下不同貯藏時間點的果汁按1.2.3.1所述方法對懸浮穩(wěn)定性進行測定。

1.2.4.2 殺菌方式對果汁菌落總數(shù)的影響 按GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》[21]對兩種殺菌方式下不同貯藏時間點的果汁進行菌落總數(shù)的測定。

1.2.4.3 殺菌方式對果汁感官質(zhì)量的影響 由10 名經(jīng)培訓(xùn)的食品專業(yè)學生組成評定小組，男女各5 人。對兩種不同殺菌方式下各貯藏時間點的果汁進行感官評價。感官質(zhì)量評定標準如表2 所示。

表2 感官質(zhì)量評定標準Table 2 Sensory quality evaluation standard of cloudy juice

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有測定數(shù)據(jù)以（均值±標準差）表示，每次樣品的測定均重復(fù)3 次。采用SPSS 19.0 進行方差分析和差異顯著性分析（P＜0.05 即為差異顯著）。其中，均勻試驗設(shè)計數(shù)據(jù)以均值表示，采用DPS 對數(shù)據(jù)進行多元線性回歸分析，驗證試驗同樣重復(fù)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 取汁方式對果汁穩(wěn)定性的影響

2.1.1 取汁方式對果汁不溶性固形物含量的影響 圖2為不同取汁方式下果汁中不溶性固形物含量的測定結(jié)果。打漿所得的果汁不溶性固形物含量為（36.56±1.27）%，極顯著高于壓榨法（P＜0.01），將其添加至果汁體系中，在香氣、營養(yǎng)價值、原料利用率方面[18]均優(yōu)于壓榨的取汁方式，而壓榨產(chǎn)生的果渣中仍含有大量未溶出組分[22-23]。

圖2 取汁方式對果汁不溶性固形物含量的影響Fig.2 Effect of juice extraction method on the content of insoluble solids in juice

2.1.2 取汁方式對果汁存放穩(wěn)定性的影響 取汁方式對果汁存放穩(wěn)定性的影響見圖3。與壓榨方式相比，打漿所得的果汁分層程度更高，但兩者的分層程度均高于80%，說明都需要通過后續(xù)加工步驟中均質(zhì)和穩(wěn)定劑的添加來提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。因此，以果汁不溶性固形物含量為主要考量因素，選擇打漿作為適宜的取汁方式。

圖3 取汁方式對果汁存放穩(wěn)定性的影響Fig.3 Effect of juice extraction method on the juice storage stability

2.2 穩(wěn)定劑對果汁穩(wěn)定性的影響

2.2.1 穩(wěn)定劑的選擇 從表3 中不同穩(wěn)定劑添加下果汁的黏度值和懸浮穩(wěn)定性來看，兩者并未呈現(xiàn)出完全一致的變化趨勢，例如果膠的黏度值最低，為（10.69±0.44）mPa·s，但懸浮穩(wěn)定性卻高于卡拉膠。在穩(wěn)定劑選擇時需要對兩個測定指標進行綜合考量。其中，結(jié)冷膠、黃原膠和瓜爾豆膠在黏度值和懸浮穩(wěn)定性上均高于其他穩(wěn)定劑，果汁穩(wěn)定效果較強。因此，以選用的這3 種穩(wěn)定劑進行復(fù)配試驗。

表3 不同穩(wěn)定劑對果汁穩(wěn)定效果的影響Table 3 Effect of different stabilizer on cloudy juice stability

2.2.2 穩(wěn)定劑選擇的均勻設(shè)計試驗結(jié)果 根據(jù)單因素實驗的結(jié)果，進行了三因素八水平的均勻試驗設(shè)計。采用DPS 軟件對試驗結(jié)果（表4）進行多元線性回歸分析，得到三因素與綜合評價指標之間的回歸方程如下：

表4 U8（83）均勻試驗結(jié)果Table 4 Results of U8(83) uniform design

回歸方程顯著性檢驗F值為52.6735，P值為0.0187，剩余標準差為0.7208，相關(guān)系數(shù)為0.9962，由此說明建立的回歸方程擬合性好，模型具有一定的可信度。

表5 為對試驗數(shù)據(jù)進行的二次多項式逐步回歸分析。結(jié)果表明，黃原膠、瓜爾豆膠、結(jié)冷膠與加權(quán)穩(wěn)定性（Y值）均相關(guān)，且瓜爾豆膠、黃原膠-結(jié)冷膠交互項均與Y值呈負相關(guān)。因素間交互作用分析中，黃原膠和瓜爾豆膠之間有顯著的正交互作用。各因素對加權(quán)穩(wěn)定性影響的主次順序為：X2＞X32＞X22＞X1X2＞X1X3，而X2、X32、X22、X1X2對指標影響顯著。分析計算得到最終優(yōu)化組合為：X1=1.0002，X2=1.0000，X3=8.0000，即黃原膠、瓜爾豆膠和結(jié)冷膠的添加量分別為0.02%、0.02%、0.10%，此時加權(quán)穩(wěn)定性最高，可達90.65%。該條件下的驗證試驗測得果汁黏度為（23.55±0.78）mPa·s，懸浮穩(wěn)定性為（94.19±0.91）%，計算得加權(quán)穩(wěn)定性為90.27%，與理論最佳值基本一致，且高于均勻試驗中所有組合，證明所得復(fù)配方案對果汁的穩(wěn)定效果較好。

表5 試驗數(shù)據(jù)的二次多項式逐步回歸分析結(jié)果Table 5 Results and analysis of data processing by quadratic polynomial

2.3 殺菌方式對果汁穩(wěn)定性的影響

2.3.1 殺菌方式對果汁懸浮穩(wěn)定性的影響 殺菌方式對果汁懸浮穩(wěn)定性的影響如表6 所示。果汁分別經(jīng)過兩種殺菌處理后，懸浮穩(wěn)定性均有所下降，主要是由于果肉組織結(jié)構(gòu)改變[22]而導(dǎo)致；隨著貯藏時間的延長，兩種殺菌方式的果汁均呈現(xiàn)出懸浮穩(wěn)定性的持續(xù)降低，這與pH 的變化、PME 等酶的未完全鈍化和微生物作用有關(guān)[24-25]；兩種殺菌方式相比，當貯藏期＜30 d 時，懸浮穩(wěn)定性無顯著差異，而隨著貯藏時間的延長，巴氏殺菌果汁的懸浮穩(wěn)定性較高溫短時殺菌果汁有顯著降低。

表6 殺菌方式對果汁懸浮穩(wěn)定性的影響（%）Table 6 Effects of sterilization treatment on juice suspension stability (%)

2.3.2 殺菌方式對果汁菌落總數(shù)的影響 果汁菌落總數(shù)在不同殺菌方式下的結(jié)果見表7。巴氏殺菌和高溫短時殺菌的果汁菌落總數(shù)均小于2 lg CFU/mL，符合GB 7101-2015《飲料》[26]的標準要求；果汁菌落總數(shù)在不同殺菌方式下都呈現(xiàn)出隨著貯藏時間的延長而顯著（P＜0.05）增加的趨勢，但貯藏期在40 d 以內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)均低于限值，微生物能夠有效控制；兩種殺菌方式相比，當貯藏期＜40 d 時，果汁菌落總數(shù)無顯著差異，而后高溫短時殺菌果汁的菌落總數(shù)則顯著（P＜0.05）低于巴氏殺菌果汁。

表7 殺菌方式對果汁菌落總數(shù)的影響（lg CFU/mL）Table 7 Effects of sterilization treatmenton the total plate count in juice (lg CFU/mL)

2.3.3 殺菌方式對果汁感官質(zhì)量的影響 評定人員依據(jù)感官質(zhì)量評定標準對各組樣品進行感官評定?？紤]當貯藏期為50 d 時，兩種殺菌方式處理下的果汁菌落總數(shù)均超過GB 7101-2015《飲料》的限定范圍，因此將感官質(zhì)量評定的貯藏期確定為0～40 d。

果汁在不同殺菌方式下感官品質(zhì)如表8 所示。果汁經(jīng)過高溫短時殺菌后，感官質(zhì)量與對照相比有顯著（P＜0.05）降低，主要是高溫處理產(chǎn)生的少許蒸煮味；在貯藏過程中，感官評分隨時間的延長而持續(xù)下降，但果汁品質(zhì)仍處在較好的水平（分值＞8）；采用高溫短時殺菌的果汁色澤較暗，品質(zhì)保持卻較好，與巴氏殺菌果汁的感官評分無明顯差異。

表8 殺菌方式對果汁感官質(zhì)量的影響Table 8 Effects of sterilization treatment on the sensory quality of juice

綜合兩種殺菌方式對果汁懸浮穩(wěn)定性、菌落總數(shù)和感官質(zhì)量的影響結(jié)果，兩種殺菌方式在不同程度上均有效改善了果汁的貯藏品質(zhì)，而高溫短時殺菌果汁在貯藏期能夠保持更高的產(chǎn)品穩(wěn)定性，更適合于光皮木瓜果汁的殺菌處理。

3 結(jié)論

光皮木瓜由于其高膳食纖維含量，直接榨汁后果渣中仍含有大量未溶出組分。將打漿分離后的果渣進行酶解，可以在減少果渣量的同時提高出汁率[27]，二次取汁后的漿液添加能夠起到增加香氣、改善色澤的作用，但不溶性固形物的引入會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。因此，本研究從取汁方式、穩(wěn)定劑選擇和殺菌方式三方面對生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，以提高產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性。取汁方式中綜合對不溶性固形物含量和存放穩(wěn)定性的考量，選擇更適合的打漿取汁方式；穩(wěn)定劑的選擇與復(fù)配中引入加權(quán)穩(wěn)定性，使篩選指標更合理，通過均勻試驗設(shè)計，確定適宜的穩(wěn)定劑復(fù)配方案為結(jié)冷膠0.02%、黃原膠0.02%、瓜爾豆膠0.10%；殺菌方式中，高溫短時殺菌果汁在貯藏期理化、微生物和感官品質(zhì)的穩(wěn)定性更好。后續(xù)如果能夠?qū)馄つ竟瞎泄δ艹煞值挠行艹鲞M一步研究，則更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提升。