殼聚糖對葡萄汁的澄清作用

劉崑,高婷婷,楊柳

(遼寧醫(yī)學院,遼寧錦州,121001)

殼聚糖對葡萄汁的澄清作用

劉崑,高婷婷,楊柳

(遼寧醫(yī)學院,遼寧錦州,121001)

旨在研究殼聚糖對葡萄汁澄清的效果。通過單因素實驗可知,殼聚糖添加量 0.6～0.8g/L,澄清溫度為50～70℃,pH值為 3.49,澄清時間為 40～60 min時,對葡萄汁澄清效果較好,正交實驗對殼聚糖澄清葡萄汁適宜工藝:殼聚糖添加量 0.8g/L,葡萄汁澄清溫度為 60℃,澄清時間為 50 min,pH選擇葡萄汁的自然 pH值 3.49,其透光率可達 92.3%。與原相比葡萄汁可溶性固形物含量、pH值基本不變,果膠和蛋白質大量清除,提高了葡萄果汁的穩(wěn)定性。

殼聚糖,葡萄汁,澄清

葡萄汁產生渾濁和沉淀主要有 3方面原因:(1)蛋白質、果膠引起霧濁;(2)多酚類物質不穩(wěn)定引起的渾濁;(3)酒石酸析出及葡萄果肉碎片殘留引起的沉淀[1]。目前葡萄汁澄清的材料有果膠酶、蛋白酶、皂土、酪蛋白、牛血清蛋白、蛋清、明膠等[2]。殼聚糖作為天然陽離子澄清劑,具有良好絮凝能力,可與果漿中帶負電荷的蛋白質、纖維素、果膠相互作用而將其絮凝[3],同時殼聚糖分子中的乙?；赏ㄟ^氫鍵吸附果汁中某些酚類化合物[4]。殼聚糖作為生物體產物,具有天然、安全、無毒、無害等特點。已被美國食品藥物管理局 (FDA)批準為食品添加劑[5]。本文采用殼聚糖對葡萄汁進行處理,通過對殼聚糖用量、澄清溫度、澄清 pH值以及澄清時間 4個參數進行單因素和正交實驗確定最佳澄清條件,試圖為葡萄汁的生產提供優(yōu)化的工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫外可見分光光度計 (UV765),上海精密科學儀器有限公司);恒溫水浴鍋 (HH-S型,金壇市科興儀器廠);離心機 (TDL-60C),上海精密科學儀器有限公司);飛利浦榨汁機;精密 pH計 (PHS-3C),上海雷磁儀器廠);阿貝折射儀 (WAY型),上海精密光學儀器公司);巨峰葡萄 (市售);殼聚糖 (河南金潤食品添加劑有限公司)取 1g殼聚糖用 100 mL質量分數 1%檸檬酸溶液充分攪拌并加熱溶解。

1.2 工藝流程

原料→挑選→清洗→破碎→榨汁→過濾→原果汁→離心分離→加入殼聚糖→澄清葡萄汁

1.3 試驗方法

1.3.1 澄清方法

選擇新鮮、成熟、無蟲害的葡萄,用流動水反復搓洗 3次,除去附著在葡萄表面的泥沙等雜質;洗凈后的葡萄除去葡萄籽,破碎,打漿榨汁;用 4層紗布過濾,過濾后的葡萄汁在 4 000 r/min,離心 5 min。將壓榨離心后的葡萄汁分別在殼聚糖用量 (0.2～1.2 g/L)、溫度 (30～80℃)、澄清時間 (20～80 min)、pH值 (2.48～6.45)條件下對葡萄汁進行澄清,取澄清液測定其透光率、可溶性固形物、果膠物質定性檢測,以考察各因素對澄清效果的影響,然后根據單因素試驗結果,對殼聚糖用量、溫度、時間進行正交試驗,確定最適工藝條件。

1.3.2 測定項目

1.3.2.1 澄清度測定

取一定量的葡萄原汁,加入 0.6 g/L的殼聚糖,在 50℃下澄清 60 min后過濾,采用分光光度測定澄清葡萄汁在不同波長下的透光率,進而確定最適波長。在適宜波長處,以蒸餾水為空白,測定葡萄汁透光率 T值作為葡萄汁澄清度,T值越大澄清度越高,表明葡萄汁澄清效果越好。

1.3.2.2 果膠物質定性檢測[6-7]

采用乙醇變性法測定,98%變性乙醇[V(無水乙醇 )∶V(濃鹽酸 )=98∶2)與葡萄澄清汁按 1∶1比例混合,裝入 30 mL的試管,用手 4指緊握試管,大拇指按緊試管口,翻轉輕搖,靜置 30 min后觀察。若液體的產生絮狀物,表明果汁中的果膠物質還沒有被徹底分解,用“+”表示。若液體的表面沒有絮狀物產生,表明果汁中的果膠物質已基本被分解,說明果汁中無果膠物質存在,用“-”表示。

1.3.2.3 可溶性固形物的測定

采用折光法 (GB 12143.1-1988)。

1.3.2.4 蛋白質含量測定

用考馬斯亮藍 G-250法。

2 結果與分析

2.1 測定澄清葡萄汁透光率最適波長的確定

取一定的葡萄原汁,按 0.6 g/L(殼聚糖 /原汁)加入殼聚糖,在 50℃,葡萄汁自然 pH值 3.49下,作用 60 min后,測定葡萄澄清汁在不同波長下的透光率,其結果見圖 1。

圖 1 測定波長與葡萄汁透光率的關系

由圖 1可知,澄清葡萄汁的透光率值隨著測定波長的增大而逐漸增大并趨于穩(wěn)定,當測定波長達到 710 nm后,澄清葡萄汁的透光率達到 93%以上并趨于穩(wěn)定,說明測定澄清葡萄汁透光率的最適吸收波長為 710 nm。

2.2 殼聚糖用量對葡萄汁澄清的影響

由圖 2可知,殼聚糖澄清葡萄汁時,其用量對澄清效果有很大影響。隨著殼聚糖用量的增加,葡萄汁的透光率升高,增加到 0.6 g/L時,透光率達到最大94.5%;殼聚糖量進一步增加時,透光率逐步下降。這主要由于殼聚糖用量少時,膠體物質不能完全被除去,澄清效果差;用量過多時,殼聚糖又部分溶解于葡萄汁中,使葡萄汁出現混濁。

圖 2 殼聚糖用量與葡萄汁透光率的關系

從表 l中看出,葡萄汁中可溶性固形物含量隨殼聚糖添加量增加基本沒有明顯變化。殼聚糖添加量達到 0.4g/L,果膠呈陽性反應,說明葡萄汁中果膠物質沒有被完全除去;增加到 0.6 g/L時,果膠呈陰性反應,葡萄汁中果膠物質基本能被完全除去。綜上可知,殼聚糖的最佳用量是 0.6～0.8g/L。

表1 殼聚糖用量與葡萄汁中可溶性固形物含量及果膠含量程度的關系

2.3 殼聚糖澄清時間對葡萄汁澄清的影響

由圖 3可知,當隨著殼聚糖添加量增加,葡萄汁的透光率上升較快,澄清在 60 min時,達到最大值89.1%,當澄清時間超過 60 min后,透光率緩慢減低。這是由于殼聚糖與葡萄汁中果膠等帶負電荷物質相互作用,產生絮凝沉淀物,絮凝沉淀物在葡萄汁中停留時間過長,會造成沉淀物的部分重新溶解,導致沉淀物減少。

圖 3 不同澄清時間與葡萄汁透光率的關系

從表 2可知,殼聚糖澄清時間的長短對葡萄汁可溶性固形物含量基本無影響。對果膠物質含量有一定影響,殼聚糖加入后,澄清時間小于 30 min時,果膠定性檢測呈陽性,說明葡萄汁中果膠物質沒有被完全除去;當澄清時間大于 30 min時,葡萄汁中果膠物質基本能被完全除去。

綜上可知,用殼聚糖澄清葡萄汁時,澄清時間以40～60 min為最佳。

表2 澄清時間與葡萄汁中可溶性固形物含量及果膠含量程度的關系

2.4 殼聚糖澄清溫度對葡萄汁澄清的影響

溫度不僅對殼聚糖的黏性有很大影響,且對葡萄汁中膠體物質的穩(wěn)定性影響較大,從而影響到殼聚糖對葡萄汁澄清的效果。由圖 4可以看出,隨著溫度的升高,澄清汁的透光率先增加,溫度為 60℃時,透光率達到最大汁為 92.5%;隨溫度上升,透光率下降;但溫度過高使殼聚糖發(fā)生降解,從而降低了殼聚糖溶液的絮凝效果,膠體物質的熱凝變性作用占澄清的主導地位,但這種澄清效果不明顯。

由表 3可以看出,隨著葡萄汁溫度的升高,可溶性固形物基本沒有變化。葡萄汁的溫度低于 40℃時,葡萄汁中的果膠呈陽性反應,說明果膠未被徹底吸附;溫度高于 40℃時,果膠呈陰性反應,說明果膠物質已基本被完全吸附。

綜上可知,用殼聚糖澄清葡萄汁時,澄清溫度以50～70℃為最佳。

圖 4 不同澄清溫度與葡萄汁透光率的關系

表3 澄清溫度與葡萄汁中可溶性固形物含量及果膠含量程度的關系

2.5 殼聚糖澄清 pH值對葡萄汁澄清的影響

殼聚糖澄清葡萄汁時,pH值不僅對殼聚糖的電荷性質、膠體物質的凝聚作用、葡萄汁中膠體物質的穩(wěn)定性,以及葡萄汁的顏色都有影響。從圖 5可以看出,葡萄汁 pH值對透光率有較大的影響。隨著 pH增加,透光率上升;葡萄汁在自然 pH值 3.49條件下,透光率最大 89.4%;pH值在 3.49～6.45內,透光率逐漸降低。

pH值變化對葡萄汁的顏色有一定的影響。葡萄汁自然 pH值下為紫紅色,隨著 pH值增加葡萄汁的顏色由紫紅色轉變藏藍色進而變成草綠色。

由表 4可知,pH值在 2.48～6.45內,葡萄澄清汁中的可溶性固形物含量基本無變化。葡萄汁在自然 pH值在 3.49以后,葡萄澄清汁中的果膠呈陰性反應,說明果膠物質已基本被除去。

綜上可知,考慮到澄清后葡萄汁的顏色、透光率、果膠含量、可溶性固形物,pH值選擇在自然 pH值3.49。

圖 5 不同 pH值與葡萄汁透光率的關系

表4 pH值與葡萄汁中可溶性固形物含量及果膠含量程度的關系

2.6 殼聚糖對葡萄汁澄清的多因素正交試驗

2.6.1 正交試驗因素水平設計

根據以上殼聚糖對葡萄汁澄清的單因素試驗的結果,進行正交試驗,設計如表 5。

表5 正交試驗因素水平

2.6.2 正交試驗結果及分析

正交試驗 (表 6)結果表明,決定試驗結果因素的主次順序為 A>B>C。最適組合為 A2B2C2,即殼聚糖用量為 0.8 g/L,葡萄汁澄清溫度為 60℃,澄清時間為 50 min。取一定量的葡萄原汁,以 0.8g/L的量添加殼聚糖,然后在 60℃溫度下澄清 50 min,取其上清液過濾后測透光率,結果為 92.3%?？芍?利用殼聚糖最佳條件澄清的葡萄原汁,其透光率最高。

2.7 殼聚糖澄清葡萄汁前后變化

選正交最佳組合 A2B2C2對葡萄汁進行澄清處理,測定殼聚糖澄清處理后葡萄汁的透光率、可溶性固形物的變化等指標,并與澄清前的作對比,試驗結果見表 7。

表6 L9(34)正交試驗及結果分析

表7 葡萄汁殼聚糖澄清前后各成分變化

由表 7結果可知,澄清后葡萄汁中可溶性固形物含量減少,但不明顯;澄清后的透光率比澄清前顯著提高,澄清后葡萄汁透光率為澄清前的 3.91倍;蛋白質含量澄清后比澄清前下降了 55.1%;澄清后清除了影響葡萄汁澄清度的果膠,果膠定性實驗由原來的陽性變?yōu)殛幮?。由上可?采用殼聚糖澄清葡萄汁能大量清除了影響葡萄汁澄清度的果膠和部分蛋白質。

3 結論

通過殼聚糖對葡萄汁澄清的單因素試驗研究表明,殼聚糖用量為 0.6～0.8 g/L,澄清時間為 40～60 min,澄清溫度為 50～70℃時,殼聚糖對葡萄汁澄清處理的效果較好,且可溶性固形物含量基本不變。在此基礎上,采用正交試驗,得出殼聚糖對葡萄汁澄清處理的最適工藝條件為:殼聚糖添加量 0.8 g/L,葡萄汁澄清溫度為 60℃,澄清時間為 50 min,pH值選擇葡萄汁的自然 pH值 3.49,其透光率可達 92.3%。影響葡萄汁穩(wěn)定性的果膠和蛋白質在澄清過程中被大量清除,葡萄汁穩(wěn)定性大大提高。

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Effects of Chitosan on Clarification of Grape Fruit Juice

Liu Kun,Gao Ting-ting,Yang Liu
(Collge of Food Science and Engineering,LiaoningMedicalUniversity,Jinzhou 121001,China)

The clarification of grape juice by means of chitosan was studied.The results from the test of single factor showed that the optimum chitosan amount,temperature,pH and clarification ti me was 0.6～0.8g/L,50～70℃,3.49 and 40～60min respectively for clarification of grape juice.The results from the orthogonal test showed that the optimum technological condition for clarification of grape juice was adding 0.8 g/L chitosan at 60℃for 50min and its trans mittance of the clarified grape juice was up to 92.3%。Comparing with the original grape juice,the contents of soluble solids,pH were al most the same after clarification.Removing both the pectin and some proteins i mproved the stability of grape juice.

chitosan,grape juice,clarification

碩士,講師。

2010-11-18,改回日期:2010-12-22