紅棗汁澄清工藝研究

李柯柯 ，鮑宇茹 ，王靜 ，任順成 ，*

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南鄭州450001；2.河南工業(yè)大學國際教育學院，河南鄭州450001）

紅棗是鼠李科棗植物棗樹的果實，屬于藥食同源食物，不僅含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、多酚類化合物、有機酸等營養(yǎng)成分，而且具有健胃養(yǎng)脾、治咳潤肺、調(diào)血補血、防治心血管病、降血脂、抗變態(tài)反應等藥用價值[1]。以紅棗為原料生產(chǎn)的棗汁因獨特的芳香和風味使其成為飲料和釀酒的主要成分，但紅棗在加工過程中，紅棗汁具有的果膠、淀粉、多酚、蛋白質(zhì)等物質(zhì)會影響棗汁的澄清效果，從而影響棗汁飲料的色澤及感官品質(zhì)。為了獲得明亮澄清的產(chǎn)品，紅棗汁必須澄清。通常，澄清工藝可以通過離心、酶處理或用聚乙烯吡咯烷酮、硅溶膠、明膠等澄清劑來完成。然而在這些加工過程中存在操作不連續(xù)、物力人力消耗大、時間消耗多的問題，除此之外添加劑的使用可能影響棗汁香味[2-3]。

殼聚糖分布廣泛、無毒無味、成本低廉。在酸溶液中，膠體顆粒能夠在殼聚糖分子與果汁中蛋白質(zhì)等物質(zhì)的相互作用下而絮凝沉淀，這一功能使殼聚糖廣泛應用于梨、柚子、棗等果汁的澄清中[4-7]。本文用安全、低毒、高效的果膠酶、殼聚糖、硅藻土和膨潤土澄清處理紅棗汁，比較其澄清效果，并研究殼聚糖澄清紅棗汁的工藝，對澄清前后棗汁的主要營養(yǎng)成分進行測定，為棗汁工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗：新疆灰棗，市售；果膠酶（食品級52 300 U/g）、殼聚糖（AR）：泰安信得利生物工程有限公司；膨潤土（食品級）：浙江華特實業(yè)集團；硅藻土（食品級）：濟南浩然化工科技有限公司；檸檬酸（食品級）：鄭州翰碩化工原料有限公司；冰醋酸（AR）：天津市天力化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CR-410色差計：柯尼卡美能達投資有限公司；FA1104數(shù)顯電子分析天平：上海方瑞儀器有限公司；TD5A離心機：常州市萬合儀器制造有限公司；RHB-20ATC手持式折射儀：武強縣天壘儀表廠；UV-759紫外可見分光光度計：天津市順諾儀器科技有限公司；57330-U手動SPME進樣器、57328-U50/30μm DVB/CA/PDMS：美國Supelco公司；RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；5975C GC-MS：美國安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 制備紅棗汁

挑選飽滿、成熟度好、無蟲蛀、無損傷的干棗并用流水洗滌以除去粘附的雜質(zhì)，瀝干后在60℃下恒溫烘烤60 min，再在80℃下恒溫烘烤30 min，待紅棗散發(fā)焦香味時，將紅棗取出，切分去核，并用九陽料理機破碎果肉至3 mm～5 mm。稱取10 g破碎的棗肉，在pH值為3.5，酶解溫度50℃，酶解時間5 h的條件下，添加0.3%果膠酶及紅棗肉重量8倍水，得到紅棗汁（可溶性固形物含量：9.7%，浸提率：73.19%）。

1.3.2 紅棗汁澄清的不同方法

1）果膠酶法：量取20 mL棗汁，添加0.2 g/L果膠酶，在pH=3.5，55℃恒溫水浴鍋中澄清1.5 h后，再在沸水中加熱3 min，滅酶，取出冷卻至室溫后離心（4 000 r/min，15 min），測定上清液透光率（波長為660 nm）。

2）殼聚糖法：量取20mL棗汁，添加0.6g/L殼聚糖，在30℃恒溫水浴鍋中澄清40 min后，在4 000 r/min，15 min條件下離心，取上清液于660nm下測定透光率。

3）膨潤土法：量取20 mL棗汁，添加0.6 g/L膨潤土，在35℃恒溫水浴鍋中澄清50min后，在4000r/min，15 min條件下離心，取上清液于660 nm下測定透光率。

4）硅藻土法：量取20 mL棗汁，添加1.4 g/L殼聚糖，在40℃恒溫水浴鍋中澄清90min后，在4000r/min，15 min條件下離心，取上清液于660 nm下測定透光率。

1.3.3 可溶性固形物含量的測定

用手持糖度儀測定，平行測定3次。

1.3.4 透光率的測定

在660 nm下，用蒸餾水作空白，測定透光率，表示紅棗汁的澄清度。

1.3.5 濁度的測定

用分光光度計法測定濁度。

1.3.6 總糖含量的測定

用蒽銅-硫酸比色法測定[8]。

1.3.7 維生素C含量的測定

使用2，6-二氯靛酚滴定法測定[9]。

1.3.8 色澤的測定

色差計測定亮度L、紅色-綠色值a、黃色-藍色值b值，使用前用白板校正[10]。

1.3.9 澄清棗汁香氣成分測定

1.3.9.1 萃取頭的老化[11]

將固相微萃取的50/30 μmDVB/CAR/PDMS萃取纖維頭在氣相色譜的進樣口老化20 min，溫度250℃，載氣流量為1 mL/min。

1.3.9.2 GC檢測樣品制備[12]

精確稱取9 g棗汁于15 mL螺口頂空瓶中，用聚四氟乙烯密封，45℃恒溫水浴保溫10 min，將老化好的萃取頭插入樣品液中，萃取針與液面保持1 cm～1.5 cm，頂空吸附50 min（45℃水浴中）。取出萃取針后，進樣，GC/MS分析10 min。

1.3.9.3 氣相色譜—質(zhì)譜條件

色譜條件：HP-5，毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度：250℃，柱室升溫程序：40℃保持5 min，之后以5℃/min升溫至240℃保持5 min；載氣：高純氦氣；流速：1.0 mL/min。

質(zhì)譜條件：離子化模式：電子電離源EI；電子能量：70 eV；離子源溫度：230℃，MS四級桿 150℃，傳輸線溫度280℃；掃描范圍：29 amu～650 amu，全掃描數(shù)據(jù)采集。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同方法澄清效果的比較

紅棗經(jīng)過果膠酶浸提后得到的紅棗原汁用果膠酶、殼聚糖、膨潤土和硅藻土澄清，通過正交優(yōu)化試驗確定4種澄清方法的最優(yōu)工藝條件（做3次重復取平均值），并比較其澄清效果。

2.1.1 澄清方式對透光率的影響

澄清方式對透光率的影響見表1。

試驗結(jié)果如表1所示，殼聚糖的澄清效果能夠使紅棗原汁的透光率達到98%以上，高于其它澄清方式。

表1 澄清方式對透光率的影響Table 1 The effect of clarification on transmittance

2.1.2 澄清方式對色澤的影響

紅棗汁的色澤在澄清過程中可能發(fā)生改變，4種澄清方法對其影響的結(jié)果見表2。

表2 澄清方式對色澤的影響Table 2 Effect of clarification methods on color

試驗結(jié)果如表2所示，經(jīng)果膠酶澄清后的紅棗汁，其a值上升，L值、b值下降，紅棗汁色澤變深，亮度減小，向偏紅色方向改變，顏色變暗；經(jīng)殼聚糖、膨潤土、硅藻土澄清處理后的紅棗原汁a值下降，L、b值都上升。然而經(jīng)殼聚糖處理后的棗汁a值最低，L、b值最高，亮度最強，澄清度最強，褐變最小。

2.1.3 澄清方式對棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響

紅棗原汁浸提后，經(jīng)果膠酶、殼聚糖、膨潤土、硅藻土處理后置于室溫條件下一個月，并分析澄清方法對其濁度、可溶性固形物含量和透光率的影響，之后觀察棗汁外觀，結(jié)果見表3。

表3 澄清方法對棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響Table 3 Effect of clarification methods on storage stability of jujube juice

試驗結(jié)果如表3所示，澄清后的棗汁濁度較原棗汁低。經(jīng)膨潤土、果膠酶、硅藻土處理后的原棗汁均出現(xiàn)了不同程度的渾濁，但殼聚糖仍能使棗汁保持澄清透明，無沉淀。果膠酶能夠水解對棗汁中的細小懸浮物有保護作用的果膠，導致其溶出而沉淀，從而使棗汁澄清。但是經(jīng)果膠酶澄清后的棗汁可溶性固形物主要包含蛋白質(zhì)、多糖等，同時棗汁中還存在天然的酚類物質(zhì)，它們經(jīng)過長時間貯藏后聚合，造成后渾濁現(xiàn)象，降低棗汁貯藏穩(wěn)定性[13-15]。硅藻土和膨潤土吸附能力較強，能夠吸附果膠、色素等物質(zhì)，但其吸附能力有限，未能較好的去除引起澄清后渾濁的果膠等物質(zhì)[16-17]。而殼聚糖能使產(chǎn)生渾濁的果膠-蛋白質(zhì)-多酚三元復合凝集物除去，得到的紅棗汁最穩(wěn)定，濁度最低[5]。綜上所述，4種方法中澄清效果最佳的是殼聚糖。

2.2 研究影響殼聚糖澄清效果的因素

2.2.1 濃度對棗汁澄清效果的影響

濃度對棗汁澄清效果的影響見圖1。

圖1 殼聚糖濃度對澄清效果的影響Fig.1 Effects of chitosan dosage on the clarification of jujube juice

如圖1所示，殼聚糖在0.2 g/L～1.2 g/L的濃度范圍內(nèi)，棗汁透光率逐漸增大至97.7%（濃度為0.8 g/L）后又逐漸減小，這是因為殼聚糖濃度的大小與棗汁中不穩(wěn)定成分的含量有關(guān)；當殼聚糖濃度過低時，果汁中的不穩(wěn)定成分如果膠、纖維素、蛋白質(zhì)、多酚及多糖等不能完全絮凝，澄清效果較差；濃度過高則使多余的殼聚糖形成穩(wěn)定的膠體，棗汁透光率降低[18-19]。

2.2.2 溫度對殼聚糖澄清效果的影響

溫度對殼聚糖澄清效果的影響見圖2。

圖2 溫度對棗汁澄清效果的影響Fig.2 Effect of temperature on clarification of jujube juice

試驗結(jié)果如圖2所示，棗汁溫度低于30℃時，透光率逐漸增加，溫度達到30℃時，棗汁透光率達到最大值98.05%，而當棗汁溫度高于30℃時，透光率逐漸下降，其原因可能是殼聚糖是一種直鏈多聚糖，溫度對其黏度影響所致。另外，溫度也會影響棗汁中的果膠、纖維素、多酚等特性，對澄清效果產(chǎn)生一定的影響[20-21]。

2.2.3 時間對殼聚糖澄清效果的影響

時間對殼聚糖澄清效果的影響見圖3。

圖3 時間對澄清效果的影響Fig.3 The Effect of time on clarification

試驗結(jié)果如圖3所示，澄清時間小于40 min時，棗汁透光率逐漸增加；澄清時間為40 min時，透光率達到最大值98.2%，但是透光率伴隨著時間的延長而降低。其原因可能是帶正電荷的殼聚糖與棗汁中帶負電荷的不穩(wěn)定成分相互作用產(chǎn)生沉淀物，但其絮凝沉降也需要時間，若沉降時間長，那么沉淀物會重新溶解，使得棗汁出現(xiàn)二次渾濁，導致透光率降低[22]。

2.2.4 殼聚糖澄清棗汁的優(yōu)化試驗

2.2.4.1 正交試驗因素水平設(shè)計

根據(jù)2.2.1-2.2.3殼聚糖對棗汁澄清的單因素試驗的結(jié)果，進行正交試驗，各因素水平取值見表4。

表4 正交試驗因素水平表Table 4 Factors and levels of orthogonal design

2.2.4.2 正交試驗結(jié)果及直觀分析

根據(jù)表4取值進行正交試驗，結(jié)果如表5所示。

從表5通過對正交試驗結(jié)果的直觀分析得出，影響殼聚糖澄清工藝的各因素的主次順序為：A＞C＞B，即溫度＞時間＞殼聚糖濃度，其中最優(yōu)組合為A2C2B1。即殼聚糖澄清紅棗汁的最優(yōu)工藝條件為：殼聚糖濃度為0.6 g/L，溫度30℃，時間40 min，透光率達到98.60%。

表5 正交試驗結(jié)果Table 5 The results of orthogonal test

2.3 殼聚糖澄清處理前后棗汁營養(yǎng)成分含量的變化

棗汁經(jīng)殼聚糖處理后，其可溶性固形物、總糖等含量會發(fā)生變化，結(jié)果如表6所示。

表6 殼聚糖澄清處理對棗汁主要營養(yǎng)成分的影響Table 6 Effect of chitosan clarification on the main nutritional components of jujube juice

試驗結(jié)果如表6所示，與原棗汁相比，處理后的棗汁總糖、可溶性固形物和VC含量保存率較高，同時棗汁的透光率明顯提高。

3 結(jié)論

在幾種澄清劑中，殼聚糖澄清處理的棗汁透光率最高，達到（98.50±0.06）%；其棗汁澄清透亮，穩(wěn)定性好，不易褐變?？傊?，殼聚糖澄清效果佳。殼聚糖澄清紅棗汁的最佳工藝為：濃度0.6 g/L，溫度30℃，時間40 min，透光率達到98.60%。殼聚糖澄清處理前后棗汁中可溶性固形物、總糖和VC含量保存率較高。

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