濃縮果汁濃縮方法的研究現(xiàn)狀及展望*

何靖柳 ， 張秋霞 ，劉 楊 ， 劉 薇 ， 盧柳欣

（雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 雅安 625000）

我國(guó)的地理環(huán)境優(yōu)越，水果資源尤為豐富。其根本原因是有規(guī)模龐大的水果種植產(chǎn)業(yè)。從品種結(jié)構(gòu)上看，主要有蘋果、香蕉、葡萄、桃子、柑橘、梨等品種，這些品種占我國(guó)所有水果種植品種的55.4%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)水果產(chǎn)量約有2.9億t[1]。其中，蘋果、柑橘、梨產(chǎn)量位居前列。蘋果、葡萄、梨等水果的成熟期集中在8—9月份前后，受季節(jié)影響較大，不同水果存在貯藏時(shí)間和貯藏條件的差異，隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)以及受貯藏條件的影響，都會(huì)導(dǎo)致水果品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化，因此將水果進(jìn)行深加工極其重要。將新鮮水果榨汁后通過加工處理，去除掉果汁中的部分水，使其水分含量不低于3.0%的濃縮物被稱為濃縮果汁。濃縮果汁具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)[2]：1）產(chǎn)品水分活度比新鮮果汁低、可溶性固形物含量比新鮮果汁高，濃縮果汁相比新鮮果汁不易被微生物生長(zhǎng)利用，可以有效延長(zhǎng)其貯存期。2）濃縮果汁占地面積小，在運(yùn)輸和貯藏過程中節(jié)省了不少空間，以及在運(yùn)輸過程中降低了成本。3）可以為眾多的飲品店提供基料。濃縮果汁除了可以有效地保留大量維生素、礦物質(zhì)、糖類等營(yíng)養(yǎng)成分外，還留有原果汁的風(fēng)味。目前，常用熱濃縮技術(shù)、非熱濃縮技術(shù)和其他濃縮技術(shù)來對(duì)濃縮果汁進(jìn)行深加工。而這些不同的濃縮方法對(duì)濃縮果汁品質(zhì)影響巨大。因此，本課題組綜述了不同濃縮技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了這些技術(shù)對(duì)濃縮果汁產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效益的影響。

1 熱濃縮技術(shù)

熱濃縮技術(shù)包括常壓加熱濃縮、真空加熱濃縮等方法，加熱濃縮是傳統(tǒng)的熱濃縮技術(shù)，它是由熱處理引發(fā)的各種物理化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的變化，會(huì)直接影響濃縮果汁的色、香、味，破壞其生物活性物質(zhì)的含量，而真空加熱濃縮比常壓加熱濃縮對(duì)果汁保留的有效成分多。

1.1 常壓加熱濃縮

常壓加熱濃縮，在加熱過程中水分沸騰會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣作為動(dòng)力來驅(qū)使果蔬汁中的水分，這些水分會(huì)被沸騰所產(chǎn)生的水蒸氣作為再次加熱的動(dòng)力分離出來，留下難以揮發(fā)性的成分，從而提高可溶性固形物的濃度[3]。已有研究表明，常壓加熱濃縮與冷凍濃縮相比，兩者同時(shí)蒸發(fā)掉1 kg水消耗的能力差距大，冷凍1 kg水需要334 kJ的熱量，蒸發(fā)1 kg水需供給約2 440 kJ的熱量。從耗能上分析，冷凍濃縮比加熱濃縮節(jié)約能源。冷凍濃縮可以保持液體食物原有的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)和顏色，具有熱變性小的優(yōu)點(diǎn)[4-6]。并且，常壓加熱濃縮耗能多，對(duì)食物原有的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)和顏色保留不好。

1.2 真空加熱濃縮

在一定壓力條件下進(jìn)行，提供真空環(huán)境，在較低溫度下降低沸點(diǎn)完成濃縮，這一方法被稱為真空加熱濃縮[7]。李靖靖等[8]以蘋果汁中的抗氧化成分包括維生素C（VC）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）為研究對(duì)象，分析了濃縮果汁在不同溫度下濃縮的過程中這些物質(zhì)含量的變化。結(jié)果表明，在將蘋果汁的總干物從12%濃縮至 40%的過程中，采用40 ℃進(jìn)行真空濃縮，VC、SOD和CAT損失率僅為8.4%、5.6%和7.7%；隨著濃縮溫度的升高，3種抗氧化成分的損失率也快速增加，在60 ℃條件下，其損失率分別高達(dá)95.2%、56.8%和75.1%；而當(dāng)濃縮溫度超過80 ℃時(shí)，果汁的抗氧化能力幾乎消失殆盡。因此，真空加熱濃縮溫度在40 ℃下營(yíng)養(yǎng)成分保留最好。陳學(xué)紅等[9]用真空濃縮的方法對(duì)綠蘆筍汁進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)濃縮程度越高，綠蘆筍汁VC和總黃酮的含量不斷下降，其色澤暗淡，總糖和總酚的含量不斷增加，真空濃縮的椰漿保存時(shí)間比常壓濃縮的保存時(shí)間長(zhǎng)。

2 非熱濃縮技術(shù)

非熱濃縮技術(shù)包括冷凍濃縮技術(shù)和冰溫濃縮技術(shù)，二者都是在0 ℃以下進(jìn)行的，特別是相對(duì)于熱濃縮技術(shù)生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，非熱濃縮技術(shù)可以更好地保持果汁的原汁原味，呈現(xiàn)良好的色澤[10-11]。

2.1 冷凍濃縮技術(shù)

把溶液中的部分水分冷凍，轉(zhuǎn)化為細(xì)小的冰晶，使水分從液相中除去，從而達(dá)到濃縮的目的，這種方法被稱為冷凍濃縮。肖旭霖等[12]采用梯度降溫的冷凍濃縮技術(shù)濃縮蘋果汁，得到的蘋果濃縮汁維生素C含量與鮮果維生素C含量的差別極小，口感佳；袁林峰等[13]用冷凍濃縮技術(shù)濃縮的甘蔗汁最大程度上保留了新鮮甘蔗的風(fēng)味；孫卉卉等[14]也研究發(fā)現(xiàn)用冷凍濃縮技術(shù)生產(chǎn)的葡萄汁作為發(fā)酵的原料，其產(chǎn)品品質(zhì)好，形成的酒色亮紅、口感宜人、香氣濃郁，品質(zhì)均得到顯著改善。冷凍濃縮雖然是可以較好地保存住果汁中的風(fēng)味、芳香物質(zhì)和維生素C等成分，但是濃縮比不高，固形物含量相對(duì)熱濃縮低。冷凍濃縮對(duì)水果原料有選擇性，果汁會(huì)發(fā)生大量損失，且對(duì)于某些黏度較大的物料濃縮效果不好。即使冷凍濃縮能很好地避免加熱對(duì)果汁營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的破壞，但由于冰晶形成需要在極短的時(shí)間和極低的溫度通過冰晶生成帶，需要單獨(dú)的設(shè)備進(jìn)行，耗資大；此外，形成的冰晶僅為毫米級(jí)，分離操作等仍較困難[15]。目前，單一的冷凍濃縮設(shè)備的成本較高，很大程度上限制了中小型企業(yè)往大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

2.2 冰溫濃縮技術(shù)

近年來，冰溫技術(shù)逐漸興起，隨著冰溫技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，但相關(guān)報(bào)道依舊很少。冰溫真空濃縮是指在負(fù)壓的狀態(tài)下，將果汁的溫度控制在零度以下、冰點(diǎn)以上進(jìn)行濃縮脫水。高欣月等[16]將真空加熱和冰溫真空兩種方式進(jìn)行對(duì)比，對(duì)蘋果汁進(jìn)行濃縮處理，發(fā)現(xiàn)冰溫濃縮技術(shù)可延緩果汁理化性質(zhì)的變化，其多酚含量也下降，還具有澄清果汁的效果。冰溫濃縮所需要的溫度比冷凍濃縮所需要的溫度略高，既保持了果汁的原有顏色又不需要過低的溫度，對(duì)比濃縮果汁初始各項(xiàng)指標(biāo)，冰溫濃縮果汁都能較好地保留其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)且設(shè)備耗資小。

3 其他濃縮技術(shù)

膜分離技術(shù)通過高分子薄膜兩側(cè)的壓力差、濃度差等外界的能量差作為分離、提純、富集等操作的動(dòng)力，對(duì)溶液中各組分進(jìn)行純化后得到較高濃度的物質(zhì)。目前，膜分離濃縮技術(shù)在羅漢果汁[17]、葡萄汁[18]、草莓汁以及仙人掌與梨的混合汁中進(jìn)行研究，表明這些果汁品質(zhì)較好，其濃縮工藝條件取得了一定的進(jìn)展。GALAVEMA等[19]采用超濾結(jié)合反滲透技術(shù)保留了橙汁大部分生物活性物質(zhì)；魏仲珊等[20]通過超濾處理蘋果汁，提高了果汁的澄清度，蘋果汁維生素C基本沒遭到破壞。從上述成功的案例中，可以得出：膜濃縮可以很好地澄清果汁，保留住果汁的有效成分，沒有熱濃縮和冷凍濃縮耗能高。但是，膜分離技術(shù)也存在如下幾個(gè)問題：1）膜材料成本高，極少企業(yè)能將其真正投入到生產(chǎn)中。2）存在一定的環(huán)境污染以及膜損耗嚴(yán)重等問題，更加重了膜濃縮技術(shù)的成本、技術(shù)問題[21]。

4 展望

隨著人類生活水平的提高，越來越多的人關(guān)注自身健康，高檔飲料、果汁等也逐漸成為人們?nèi)粘ＯM(fèi)的主體。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求，食品的加工技術(shù)也需要不斷優(yōu)化，用最佳的工藝技術(shù)保留住水果中最多的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)的果汁濃縮生產(chǎn)，主要采用熱濃縮技術(shù)，加熱破壞了原有果汁營(yíng)養(yǎng)組織結(jié)構(gòu)，影響了原有果汁風(fēng)味、顏色，使其芬芳物質(zhì)流失。冷凍濃縮和冰溫濃縮技術(shù)能最大程度地保留水果的色、香、味以及其他有效營(yíng)養(yǎng)成分，但冷凍濃縮冰晶形成需單獨(dú)進(jìn)行，設(shè)備耗資大，單一的冷凍濃縮設(shè)備的成本較高，限制了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；冰溫濃縮技術(shù)目前的研究和應(yīng)用還較少，還需進(jìn)一步研究。因此，總體上來說，濃縮果汁濃縮方法的研究還需要后人繼續(xù)研究。