洋蔥汁的不同澄清工藝優(yōu)化及其對(duì)品質(zhì)影響的對(duì)比研究

袁先鈴，劉梓建，張譜予，萬(wàn)曉玉

(四川輕化工大學(xué) 生物工程學(xué)院，四川 宜賓 644000)

洋蔥，別名玉蔥、蔥頭，百合科蔥屬植物，果實(shí)制汁具有甜香辛辣的口感，特征風(fēng)味濃郁，同時(shí)富含酚類(lèi)、黃酮類(lèi)、維生素C等功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有降低膽固醇、降血脂、抗高血壓、抗糖尿病、抗血栓形成和抗高同型半胱氨酸血癥的作用，并且具有許多其他生物活性，包括抗氧化、抗癌、免疫調(diào)節(jié)和益生元活性，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和加工特性[1-2]。

由于洋蔥在收獲貯藏過(guò)程中，易出現(xiàn)鱗莖發(fā)芽、腐爛等特點(diǎn)，所以將其加工為洋蔥片、洋蔥粉、洋蔥醬、洋蔥汁等產(chǎn)品延長(zhǎng)貯藏期并拓寬洋蔥深加工渠道[3-6]。在洋蔥汁加工、貯藏期間，由于其中含量豐富的酚類(lèi)化合物、蛋白質(zhì)、果膠、纖維素、淀粉等大分子物質(zhì)，它們間離子電荷性質(zhì)的差異導(dǎo)致絮凝和沉降，使洋蔥汁易發(fā)生渾濁、二次沉淀的現(xiàn)象，嚴(yán)重限制了洋蔥汁的商品價(jià)值，澄清處理作為洋蔥汁產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于洋蔥汁的貯藏性、穩(wěn)定性與品質(zhì)特點(diǎn)均具有重大作用。

因此，篩選出一種澄清效果優(yōu)良且對(duì)洋蔥原汁品質(zhì)影響較小的方法，是目前急需解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外果汁澄清方法常分為三類(lèi)：物理澄清法(自然沉淀、加熱絮凝、超濾、硅藻土等)、化學(xué)澄清法(添加化學(xué)澄清劑吸附懸濁物如殼聚糖等)與酶澄清法(果膠酶、纖維素酶、蛋白酶等)[7-11]。通過(guò)洋蔥制汁品種預(yù)試驗(yàn)篩選得出的河南黃皮洋蔥具有高出汁率、豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、較強(qiáng)的抗氧化活性等特點(diǎn)適宜作為制汁原料。此次試驗(yàn)通過(guò)殼聚糖澄清法、果膠酶澄清法、纖維素酶澄清法、自然沉淀澄清法、加熱澄清法、PVPP澄清法共6種澄清方法研究不同方法的差異性，旨在提高洋蔥汁的貯藏穩(wěn)定性及感官品質(zhì)，為洋蔥汁的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供了研究思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料與試劑

洋蔥：購(gòu)于河南，去除外果皮并切塊備用，再用組織搗碎機(jī)將洋蔥碎塊打漿3 min，之后使用雙層的200目紗布進(jìn)行粗濾，得到的上清液即為洋蔥原汁，保存于4 ℃冰箱中待測(cè)。

主要化學(xué)試劑：1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、2,6-二氯靛酚、2,2′-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽，上海麥克林生化科技有限公司；水溶性維生素E、兒茶素，上海源葉生物科技有限公司；福林酚(Folin-Ciocalteu)，飛凈生物科技有限公司；葡萄糖、濃硫酸、沒(méi)食子酸、香草醛，西隴化工股份有限公司；甲醇、鹽酸、抗壞血酸，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉、乙醇，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 試驗(yàn)儀器

SP520型攪拌機(jī) 浙江蘇泊爾股份有限公司；凱特TG16G型冷凍離心機(jī) 鹽城市凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；UV-1900i型雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 日本島津公司；ZDJ-4A型自動(dòng)電位滴定儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司；LC-DR-32B型數(shù)顯糖度計(jì) 上海力辰邦西儀器科技有限公司；UltraScan VIS型臺(tái)式色差儀 美國(guó)HunterLab(亨特立)顏色管理公司。

1.2 澄清工藝

1.2.1 澄清工藝流程

殼聚糖法、果膠酶法、纖維素酶法、PVPP法：洋蔥原汁→適量相應(yīng)溶液→絮凝→200目尼龍網(wǎng)粗濾→6000 r/min離心(4 ℃)10 min。

加熱絮凝法：洋蔥原汁→水浴鍋中加熱→絮凝→200目尼龍網(wǎng)粗濾→6000 r/min 離心(4 ℃)10 min。

自然沉淀法：洋蔥原汁→20 ℃下自然沉淀→200目尼龍網(wǎng)粗濾→6000 r/min 離心(4 ℃)10 min。

1.2.2 澄清工藝的優(yōu)化

以透光率為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)得到以下條件：殼聚糖法、果膠酶法、纖維素酶法均以添加量、處理時(shí)間和處理溫度作為主要因素，設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)表(見(jiàn)表1～表3)；PVPP法的澄清條件：添加量0.08%，在40 ℃下水浴保溫2.5 h；自然澄清條件：在20 ℃下自然沉淀10 h；加熱絮凝條件：在70 ℃下保溫10 min。

表1 殼聚糖澄清工藝正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表Table 1 The factors and levels design table of orthogonal test for chitosan clarification process

表2 果膠酶澄清工藝正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表Table 2 The factors and levels design table of orthogonal test for pectinase clarification process

表3 纖維素酶澄清工藝正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表Table 3 The factors and levels design table of orthogonal test for cellulase clarification process

1.3 理化指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 透光率的測(cè)定

吸取少量澄清后的樣品于比色杯中，使用紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)并以蒸餾水為參比，在630 nm波長(zhǎng)下分別測(cè)定洋蔥汁的吸光度，再將吸光度換算為透光率，洋蔥汁澄清度用透光率T(%)來(lái)表示。

1.3.2 pH的測(cè)定

pH自動(dòng)電位滴定儀經(jīng)校正后，取1.2.1已經(jīng)制備好的洋蔥汁30 mL，在室溫下測(cè)定3種洋蔥汁的pH值。

1.3.3 可溶固形物含量的測(cè)定

數(shù)顯糖度計(jì)經(jīng)蒸餾水校正后，用滴管吸取1～2 滴洋蔥汁于數(shù)顯糖度計(jì)表面，常溫下進(jìn)行讀數(shù)。

1.3.4 總酸的測(cè)定

采用pH電位滴定法，參考國(guó)標(biāo)《食品中總酸的測(cè)定》[12]，將洋蔥汁稀釋至合適倍數(shù)，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH 8.2后讀數(shù)。

1.3.5 總糖的測(cè)定

采用苯酚-硫酸顯色法測(cè)定，參考Tian等[13]的方法。

1.3.6 色差的測(cè)定

采用高精度全自動(dòng)色差儀進(jìn)行洋蔥汁色差測(cè)定：首先選擇透射模式，0.9525 cm 條件下用黑板與白色標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行校準(zhǔn)，以去離子水作為參照液，測(cè)定3種洋蔥的L*、a*、b*值，L*代表其亮度，L*越高亮度越高；a*代表其紅綠值，正值為偏向紅色，負(fù)值為偏向綠色；b*代表其黃藍(lán)值，正值為偏向黃色，負(fù)值為偏向藍(lán)色。

1.3.7 總酚的測(cè)定

采用Folin-Ciocalteu比色法，參照Wolfe等[14]的方法。取30 g洋蔥汁與30 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇，常溫低數(shù)攪拌30 min后離心(3 000×g，10 min)，沉淀重提1次，上清液為總酚提取液。取0.1 mL提取液與1 mL Folin-Ciocalteu試劑混合，靜置5 min后加入3 mL 75 g/L的Na2CO3溶液和5 mL蒸餾水，在30 ℃反應(yīng)1 h，在765 nm下測(cè)定吸光值。

1.3.8 黃酮的測(cè)定

采用香草醛-甲醇-鹽酸顯色法，參考Wu等[15]的方法，略作修改。提取方法與總酚的提取液方法相同，取1 mL提取液加入5 mL 10%香草醛-甲醇溶液，然后在1 min內(nèi)加入3 mL HCl，置于室溫下反應(yīng)20 min，在500 nm處測(cè)定吸光值。

1.3.9 維生素C的測(cè)定

采用2,6-二氯靛酚滴定法，參考國(guó)標(biāo)《食品中抗壞血酸的測(cè)定》[16]。

1.3.10 抗氧化活性的測(cè)定

參照周寧等[17]的方法，略作修改。配制6種不同質(zhì)量濃度的Trolox溶液，同時(shí)做對(duì)照組(0.1 mL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液+4.0 mL無(wú)水乙醇)與空白組(0.1 mL蒸餾水+4.0 mL DPPH溶液)，取0.1 mL Trolox溶液加入4.0 mL DPPH溶液，室溫下避光貯藏20 min待體系穩(wěn)定后在517 nm下測(cè)定吸光值，并根據(jù)公式(1)計(jì)算不同濃度Trolox標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)DPPH自由基的清除能力。

(1)

洋蔥汁樣品的測(cè)定：按照上述方法測(cè)定稀釋到合適倍數(shù)的洋蔥汁對(duì)DPPH自由基的清除能力。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)均做3個(gè)平行，試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Origin 2019與Excel 2010進(jìn)行整理和繪圖，并采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖澄清工藝

殼聚糖在充分?jǐn)嚢柘?，破壞果汁穩(wěn)定性的正負(fù)電荷被中和，促使果汁中的懸浮物吸附在殼聚糖表面產(chǎn)生絮凝作用，達(dá)到果汁澄清的目的。此外，殼聚糖具有抗菌和防腐作用，能有效延長(zhǎng)果汁的保質(zhì)期，被廣泛應(yīng)用于果汁澄清產(chǎn)業(yè)[18]。韓希鳳通過(guò)3種澄清劑篩選出殼聚糖對(duì)石榴果醋具有最優(yōu)的澄清效果，澄清度達(dá)到98%[19]。而毛文英等將歐李果汁先采用果膠酶處理, 再使用殼聚糖進(jìn)行澄清，試驗(yàn)表明歐李果汁的澄清度達(dá)到了92.4%，且營(yíng)養(yǎng)成分變化較小[20]。

表4 殼聚糖澄清正交試驗(yàn)結(jié)果表Table 4 The orthogonal test results of chitosan clarification

續(xù) 表

表5 殼聚糖澄清正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 5 The variance analysis of orthogonal test results of chitosan clarification

由表4和表5可知，在殼聚糖法澄清洋蔥汁的過(guò)程中，3種試驗(yàn)因素對(duì)透光率的影響顯著性大小依次為：殼聚糖添加量>處理時(shí)間>處理溫度，最優(yōu)澄清工藝條件組合為A3B3C3，即殼聚糖溶液添加量0.4 g/L、溫度40 ℃、保溫時(shí)間50 min。經(jīng)對(duì)最優(yōu)化工藝條件驗(yàn)證，得出透光率為95.82%。

2.2 果膠酶澄清工藝

果膠酶是最早應(yīng)用于水果和葡萄酒加工行業(yè)的幾種酶之一。迄今為止，這種酶已占全球酶市場(chǎng)的約25%，尤其是在果汁行業(yè)生產(chǎn)澄清果汁，產(chǎn)量更高，風(fēng)味更好[21]。

表6 果膠酶澄清正交試驗(yàn)結(jié)果表

表7 果膠酶澄清正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

由表6和表7可知，在果膠酶澄清法澄清洋蔥汁的過(guò)程中，3種試驗(yàn)因素對(duì)透光率的影響顯著性大小依次為：處理時(shí)間>處理溫度>果膠酶添加量，最優(yōu)澄清工藝條件組合為A3B3C3，最優(yōu)澄清工藝參數(shù)為果膠酶添加量0.035%、溫度45 ℃、保溫時(shí)間2.5 h,驗(yàn)證后透光率為95.31%。

2.3 纖維素酶澄清工藝

纖維素酶是屬于催化纖維素和相關(guān)纖維素寡糖水解的酶的總稱(chēng)，它們是由一種酶復(fù)合物形成的，這種酶復(fù)合物協(xié)同作用于果蔬汁中纖維素材料的水解以達(dá)到澄清的目的[22]。程浩等通過(guò)采用殼聚糖、酸性蛋白酶與纖維素酶的復(fù)合澄清劑對(duì)柿子醋的澄清取得了較好的成效[23]。

表8 纖維素酶澄清正交試驗(yàn)結(jié)果表

表9 纖維素酶澄清正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

由表8與表9可知，纖維素酶澄清法澄清洋蔥汁的過(guò)程中，3種試驗(yàn)因素對(duì)透光率的影響顯著性大小依次為：纖維素酶添加量>處理溫度>處理時(shí)間，最優(yōu)澄清工藝條件組合為A2B3C3，最優(yōu)澄清參數(shù)為纖維素酶添加量0.06%、溫度45 ℃、保溫時(shí)間2.5 h，驗(yàn)證后透光率為94.37%。

2.4 不同澄清工藝對(duì)洋蔥汁品質(zhì)的影響

2.4.1 不同澄清工藝對(duì)洋蔥汁理化指標(biāo)的影響

表10 洋蔥汁基本理化成分Table 10 The basic physical and chemical components of onion juice

表11 洋蔥汁色差值Table 11 The color difference of onion juice

由表10和表11可知，洋蔥原汁的透光率、可溶性固形物含量、色差出現(xiàn)顯著變化，pH、總糖、總酸無(wú)顯著差異，其中6種方法的澄清率均呈現(xiàn)顯著影響，殼聚糖法、果膠酶法、纖維素酶法均達(dá)到了95%的澄清率，效果好于PVPP法(87.51%)、加熱澄清法(85.57%)與自然沉淀法(80.32%)，殼聚糖法與PVPP法是吸附果汁中的果膠類(lèi)物質(zhì)，而酶澄清法是通過(guò)酶解果膠、纖維素等物質(zhì)從而使果汁澄清，加熱澄清法是通過(guò)溫度使果汁中某些蛋白質(zhì)變性達(dá)到澄清目的，自然澄清法則是通過(guò)果汁中的大分子物質(zhì)緩慢聚合沉降，過(guò)程較為緩慢且澄清效果較差。在可溶性固形物含量上，除自然沉淀法以外均有不同程度的損失，這是因?yàn)槠溆?種方法均經(jīng)過(guò)了加熱絮凝，導(dǎo)致可溶性固形物含量減少，5種澄清方法的保存率依次為：加熱澄清法(94.01%)>殼聚糖法(93.68%)>纖維素酶法(89.61%)>PVPP法(88.82%)>果膠酶法(84.61%)，可證明加熱時(shí)間與固形物含量損失率呈線性相關(guān)。對(duì)于色差而言，總體上澄清后洋蔥汁的L*上升，a*除PVPP法以外總體下降，b*中PVPP法、果膠酶法、自然沉淀法上升，其余下降，洋蔥汁亮度增加，綠度增加，PVPP法、果膠酶法、自然沉淀法黃度增加，殼聚糖法、纖維素酶法、加熱澄清法黃度降低，洋蔥汁色差的變化主要來(lái)自于澄清度的提高從而增大了其透光性，6種方法中PVPP法的色差變化極大是因?yàn)镻VPP具有一定的脫色作用而造成的。

2.4.2 不同澄清工藝對(duì)洋蔥汁營(yíng)養(yǎng)成分及抗氧化性的影響

圖1 洋蔥汁總酚含量比較Fig.1 Comparison of total phenol content in onion juice

圖2 洋蔥汁Vc含量比較

圖3 洋蔥汁黃酮含量比較

圖4 洋蔥汁抗氧化性比較

由圖1～圖4可知，不同澄清方法中洋蔥汁的總酚含量、Vc含量與抗氧化性能均有不同程度的降低，但黃酮含量卻均呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì)?？偡雍坑稍?7.45 mg/100 g減少至22.79～33.41 mg/100 g，Vc含量由原汁的8.24 mg/100 g降低至5.29～7.72 mg/100 g，抗氧化性由原汁的0.17 mg/mL Trolox降低至0.08～0.16 mg/mL Trolox，黃酮含量由原汁的2.54 mg/100 g上升至3.27～8.25 mg/100 g。其中加熱澄清法與PVPP法營(yíng)養(yǎng)損失最為嚴(yán)重，損失原因是酚類(lèi)物質(zhì)與Vc均不能耐高溫，PVPP法的作用原理是吸附果汁中的多酚物質(zhì)，從而使總酚含量大幅降低。黃酮含量均上升的原因可能是在溫度與澄清劑的作用下分解細(xì)胞壁，釋放內(nèi)部小分子物質(zhì)，而自然沉淀法則是在長(zhǎng)時(shí)間的靜置過(guò)程中，果汁中的多種酶類(lèi)分解大分子物質(zhì)，導(dǎo)致黃酮含量上升?？寡趸允芄咧蟹宇?lèi)、黃酮類(lèi)和Vc等的影響，且與酚類(lèi)物質(zhì)具有極其重要的關(guān)系，由圖1與圖4可知，抗氧化性與總酚含量趨勢(shì)較為一致。

3 結(jié)論

3.1 殼聚糖工藝參數(shù)

殼聚糖最優(yōu)澄清工藝條件組合則為殼聚糖溶液添加量為0.4 g/L，水浴保溫溫度為40 ℃，水浴保溫時(shí)間為50 min，此工藝澄清結(jié)果為95.82%。

3.2 果膠酶工藝參數(shù)

果膠酶最優(yōu)澄清工藝條件組合則果膠酶添加量為0.035%，水浴保溫溫度為45 ℃，水浴保溫時(shí)間為2.5 h，此工藝澄清結(jié)果為95.31%。

3.3 纖維素酶工藝參數(shù)

纖維素酶最優(yōu)澄清工藝條件為纖維素酶添加量為0.06%，水浴保溫溫度為45 ℃，水浴保溫時(shí)間為2.5 h，此工藝澄清結(jié)果為94.37%。

3.4 洋蔥汁品質(zhì)影響分析

殼聚糖法、果膠酶法與纖維素酶法的澄清效果較PVPP法、加熱澄清法與自然澄清法更好，均達(dá)到了95%的澄清度；6種澄清方法的理化指標(biāo)除色差與可溶性固形物含量上無(wú)顯著差異，果膠酶法、纖維素酶法與PVPP法的固形物含量損失較為嚴(yán)重；在營(yíng)養(yǎng)成分及抗氧化性測(cè)定中，殼聚糖法、纖維素酶法、自然沉淀法對(duì)原汁的品質(zhì)影響較小。

綜合分析認(rèn)為殼聚糖法澄清效果良好，營(yíng)養(yǎng)損失量較低，作用時(shí)間最短，并具有抑菌效果，符合現(xiàn)代食品的發(fā)展趨勢(shì)。