指導(dǎo)山楂汁加工及指標(biāo)分析綜合實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵的措施

張舒凡，姚圣圣，馮 磊，孫雅慧，姚 露，劉曉露，畢蕓杰，趙玉平

（煙臺(tái)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005）

職業(yè)技能是學(xué)生未來(lái)就業(yè)所需的技術(shù)和能力。掌握一門專業(yè)技能是就業(yè)的根本，也是順利就業(yè)的途徑之一[1]。2020年12月10日，我國(guó)第一屆職業(yè)技能大賽在廣州開(kāi)幕，習(xí)近平總書(shū)記發(fā)賀電指出“職業(yè)技能競(jìng)賽為廣大技能人才提供了展示精湛技能、相互切磋技藝的平臺(tái)，對(duì)壯大技術(shù)工人隊(duì)伍、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有積極作用?！本C合實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)是當(dāng)代高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)課教學(xué)體系改革的重要一環(huán)，食品工程綜合實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)對(duì)很多高校提高學(xué)生的技能和創(chuàng)新能力具有重要的積極意義[2-3]。

山楂是一種特殊的水果，具有高于其他水果的總黃酮含量和果膠等生理活性成分，但也為后續(xù)加工和測(cè)定帶來(lái)很多問(wèn)題[4-5]。通過(guò)近20年的研究，對(duì)山楂汁的深加工和分析有了較全面的掌握[6]。

通過(guò)制作山楂汁加工工藝實(shí)驗(yàn)和理化指標(biāo)分析的關(guān)鍵點(diǎn)、難點(diǎn)和方法改進(jìn)，讓學(xué)生思考山楂汁的特殊實(shí)際問(wèn)題，與所學(xué)課程理論和原理相結(jié)合，從而提高學(xué)生在從事果蔬汁行業(yè)工作中分析和解決問(wèn)題的能力。

1 山楂汁加工

1.1 預(yù)煮

實(shí)驗(yàn)中的預(yù)煮是將山楂果清洗干凈后，在鍋中加入與山楂果同質(zhì)量的水，煮沸后加入山楂時(shí)，煮至山楂軟爛、開(kāi)裂。

預(yù)煮是山楂清汁制作的第一步，說(shuō)明預(yù)煮的目的是要軟化山楂果使打醬變得容易；殺滅氧化酶，是為了防止褐變的發(fā)生和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失[7]；殺菌等為接下來(lái)工序運(yùn)行打下基礎(chǔ)[8]。引導(dǎo)學(xué)生思考預(yù)煮的作用，在食品化學(xué)、生物化學(xué)和微生物學(xué)方面都發(fā)生了哪些變化，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品和工序的要求。

1.2 果膠酶的使用

將山楂醬冷卻至50℃時(shí)加入萬(wàn)分之五的果膠酶，攪拌均勻，密封。將其置于50℃恒溫水浴中酶解8 h。（思考溫度為何定為50℃）

果膠酶的使用是山楂清汁制備的重中之重。結(jié)合“食品酶學(xué)課程”內(nèi)容，讓學(xué)生了解果膠酶是一個(gè)混合酶，由果膠裂解酶、果膠脂酶和半乳糖醛酸酶組成，其中果汁中的甲醇主要來(lái)源于果膠脂酶催化果膠而產(chǎn)生。結(jié)合生物化學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生思考果膠的結(jié)構(gòu)，影響果膠酶作用的條件。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生將預(yù)煮山楂果醬化后直接加入果膠酶，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)還是黏度很大，無(wú)法取汁；而大部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)山楂汁黏度很少，非常容易提取。判定是因?yàn)楦邷厥沟霉z酶失活所致，體現(xiàn)科學(xué)用酶的重要性。

1.3 取汁工序

加工山楂汁是實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，因此取汁的方法和果汁澄清度和出汁率有直接聯(lián)系。要求學(xué)生思考取汁方式對(duì)山楂清汁的影響及是否會(huì)影響到后續(xù)對(duì)山楂汁化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定。取汁方式有壓榨法和離心法[9]；就實(shí)驗(yàn)室的條件采用壓榨法比較簡(jiǎn)單，使用范圍廣，但取汁體積的誤差較大，而采用離心法，由于醬的體積較大，每半個(gè)小時(shí)才能完成一個(gè)周期，相對(duì)壓榨法復(fù)雜，但出汁率和澄清度有保證?？梢愿鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求靈活選擇取汁方法。

2 山楂汁的理化指標(biāo)分析

總黃酮、還原糖和總酸是山楂果的重要理化指標(biāo)，其測(cè)定方法也是學(xué)生應(yīng)該熟練掌握的分析方法。分析山楂清汁的理化指標(biāo)是對(duì)山楂汁營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行科學(xué)判定的重要依據(jù)。對(duì)山楂汁進(jìn)行理化指標(biāo)的分析涉及到“食品化學(xué)”“無(wú)機(jī)分析”“有機(jī)化學(xué)”“物理化學(xué)”“食品分析”等課程的原理，通過(guò)以前學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課程的檢驗(yàn)，是對(duì)學(xué)生從共性到個(gè)性、由一般到具體實(shí)際能力的考量。要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的大體把握，以及對(duì)可能出現(xiàn)問(wèn)題的原理和解決方法進(jìn)行發(fā)掘。在鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的同時(shí)開(kāi)拓學(xué)生的思路，為今后學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題打下良好基礎(chǔ)。

2.1 山楂汁中總黃酮分析的原理性和靈活性

山楂總黃酮是山楂中主要的生物活性成分，總黃酮含量是對(duì)山楂品質(zhì)優(yōu)劣的科學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)山楂果的食用及相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，也為育種專家提供了育種的重要判斷指標(biāo)，所以準(zhǔn)確測(cè)定山楂汁中總黃酮含量顯得非常重要。

山楂汁中總黃酮的測(cè)定采用的是比色法[10-11]，旨在讓學(xué)生掌握比色法及黃酮顯色的原理，熟練用最普通、最簡(jiǎn)單的分光光度計(jì)完成總黃酮的測(cè)定，同時(shí)鍛煉學(xué)生的觀察記憶能力。

無(wú)機(jī)分析實(shí)驗(yàn)指出在使用分光光度法測(cè)定物質(zhì)含量時(shí)，吸光度為0.2～0.7時(shí)，物質(zhì)含量與吸光值具有非常好的線性關(guān)系，因此在山楂汁總黃酮測(cè)定時(shí)，以蘆丁為標(biāo)準(zhǔn)品，建立總黃酮含量與吸光度為0.2～0.7時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，這是一個(gè)原則。

在測(cè)定山楂汁總黃酮過(guò)程中，先將1 mL山楂汁加到9 mL的無(wú)水乙醇中，充分混勻，靜置30 min，離心，取上清液再進(jìn)行通?？傸S酮測(cè)定的步驟。

增加這一步驟是通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)探討所進(jìn)行的對(duì)總黃酮含量原有測(cè)定方法的改進(jìn)。根據(jù)溶解度的原理在山楂汁特色果汁中的應(yīng)用，黃酮在乙醇中的溶解度大，尤其是黃酮混合物的溶解度更大，這就確保了山楂汁中總黃酮在乙醇溶液中全部溶解；而山楂汁中影響總黃酮測(cè)定的物質(zhì)，最主要是果膠及其不完全水解物等大分子物質(zhì)，在高濃度乙醇溶液中不溶解，也確保了將山楂汁中大分子物質(zhì)的沉淀和離心以加速將山楂汁中的雜質(zhì)除去。而之所以去除大分子雜質(zhì)是因?yàn)檫@些物質(zhì)能與作為顯色劑Al3+橋聯(lián)，并與總黃酮一起形成大分子聚合物，使形成的紅色物質(zhì)快速沉淀，影響所測(cè)定的吸光度，導(dǎo)致測(cè)定數(shù)據(jù)偏小，與真實(shí)值差距偏大。此外，這一步驟也是對(duì)總黃酮的一次稀釋。

實(shí)驗(yàn)方法是取乙醇處理后山楂汁的上清液0.5 mL，1.0 mL分別置于2個(gè)50 mL容量瓶中（確保其中一個(gè)吸光度為0.2～0.7），補(bǔ)去離子水至容量瓶中溶液體積為5 mL，再進(jìn)行亞硝酸鈉溶液和硝酸鋁溶液處理，于波長(zhǎng)510 nm處測(cè)其吸光度。記錄數(shù)據(jù)，平行測(cè)定3次。

實(shí)驗(yàn)的這一步驟也可以鍛煉學(xué)生的應(yīng)變能力，使學(xué)生建立一種思維方式，所測(cè)定物質(zhì)的吸光度必須保證為0.2～0.7，這是原則，而根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)測(cè)定液中的物質(zhì)稀釋多少倍或濃縮多少倍，要根據(jù)測(cè)定的吸光度是否在0.2～0.7范圍內(nèi)進(jìn)行靈活調(diào)整。

2.2 山楂汁中總酸分析的原理性和靈活性

在食品中總酸的測(cè)定過(guò)程中，對(duì)滴定終點(diǎn)顏色的把握，關(guān)乎實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精確性，而不同的人對(duì)顏色的判斷存在主觀上的差異，尤其是總酸測(cè)定實(shí)驗(yàn)滴定終點(diǎn)為淡粉色，這更加大了判斷難度。因?yàn)樯介兴纳匚镔|(zhì)較多，有花色素、黃酮[11]等，這些物質(zhì)的最大特點(diǎn)也隨著pH值由酸性到中性再到堿性的變化，體系顏色由山楂汁的紅色到淺紅色再到藍(lán)色的變化[12]，與不含色素果汁總酸測(cè)定終點(diǎn)的淡粉色疊加，就形成了深藍(lán)或黑色，無(wú)法有效判斷滴定終點(diǎn)。要盡可能消除反應(yīng)體系中其他顏色對(duì)終點(diǎn)顏色的干擾。因此往后學(xué)生在面對(duì)不同種類原料和樣品時(shí)，要考慮樣品原本的顏色或樣品形成溶液的顏色是否會(huì)對(duì)終點(diǎn)顏色產(chǎn)生影響。同時(shí)，指示劑的選擇也是關(guān)鍵，針對(duì)不同反應(yīng)環(huán)境，需要選擇不同指示劑來(lái)更好地判斷滴定終點(diǎn)。

解決方法：①實(shí)驗(yàn)對(duì)山楂汁進(jìn)行脫色；②若脫色會(huì)對(duì)樣品成分產(chǎn)生影響，需要采用電位滴定法來(lái)測(cè)定樣品中的總酸，滴定終點(diǎn)的pH值為8.2；③將山楂汁加大稀釋倍數(shù)，加適量酚酞足夠掩蓋山楂汁中色素的影響等，靈活措施準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)。

在實(shí)驗(yàn)中，為了減少測(cè)定結(jié)果的誤差，體系所消耗NaOH的體積應(yīng)該大于2 mL，這是原則。當(dāng)發(fā)現(xiàn)消耗NaOH量小于2 mL時(shí)，可以考慮通過(guò)調(diào)整NaOH的濃度或者增大樣品液等，使數(shù)據(jù)保持在合理范圍。

2.3 山楂汁中還原糖分析的原理性和靈活性

還原糖測(cè)定這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)展的目的是掌握山楂汁中還原糖的含量，進(jìn)一步熟悉還原糖的采用熱滴定法，預(yù)滴定和精確滴定方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生在每一次滴定前要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液進(jìn)行標(biāo)定的意識(shí)。更重要的是要掌握山楂汁中的色素物質(zhì)對(duì)還原糖測(cè)定的影響，以及其消除影響的方法[12]。

因?yàn)樯介械狞S酮和花色素等色素在堿性條件下顯藍(lán)色，而進(jìn)行滴定還原糖所用的斐林試劑B液中有大量的NaOH，可以使測(cè)定體系呈堿性，從而使體系顏色為藍(lán)色，不含色素時(shí)測(cè)定體系顏色的淡黃色，因此若直接使用山楂汁滴定，則會(huì)難于判斷滴定終點(diǎn)，所以采用反滴定的方式，或采用一些方法去除色素，以消除色素的影響，可以幫助學(xué)生開(kāi)拓思路、另辟蹊徑。

在進(jìn)行還原糖稀釋時(shí)，以樣品稀釋液的體積與標(biāo)定消耗的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液體積相差在加減2 mL為宜，而稀釋山楂汁多少倍，可以靈活進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

山楂是水果中較為特殊的一種，加工山楂果汁實(shí)驗(yàn)及其主要成分分析，既可以讓學(xué)生掌握現(xiàn)代食品加工技術(shù)，又可以根據(jù)其特點(diǎn)和測(cè)定指標(biāo)學(xué)習(xí)操作原則，從而提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和具體問(wèn)題具體分析的創(chuàng)新思維。