親水膠體及均質對棗濁汁飲料穩定性的影響

趙光遠 段倩 常楊 曹益恒 縱偉

ZHAOGuang-yuan DUAN Qian CHANG Yang CAO Yi-heng ZONGWei

（鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南 鄭州 450002）

(School of Food and Biological Engineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou,Henan 450002,China)

棗為中國特產，含有豐富的營養成分，具有多種保健和食療作用，古人有“日食三棗、長生不老”之說，棗中的維生素含量為果中之冠，又號稱天然維生素丸。棗中的黃酮類和蘆丁含量均較高，黃酮可保護血管，蘆丁有降血壓效果，所以，鮮棗深受消費者青睞，更是心血管病人的保健食品。然而，鮮棗的鮮食季節很短，且不耐貯藏，將鮮棗加工成營養價值豐富的濁汁飲料，對棗資源的深度開發和利用具有重要意義，而有關鮮棗濁汁飲料的相關研究少見報道[1，2]。

鮮棗濁汁飲料中既有微粒形成的懸浮物，又有果膠、蛋白質等形成的膠體粒子，另外還有脂類物質這些混濁成分賦予了果蔬汁很好的感官品質，并提供了豐富營養。然而，混濁果汁極易出現分層沉淀等現象[3]，影響其感官品質。濁汁飲料懸浮穩定性可以通過添加 V、均質[6]或者添加親水膠體[7，8]得以改善，有研究者[9]還會把以上方法結合起來使用。VC可以防止蘋果汁中的由酚類物質的氧化聚合增大尺寸造成的分層沉淀[5]；均質可以減小果汁中顆粒尺寸而使其渾濁穩定性增高[6]；親水膠體可以增加果汁的黏度以及改變懸浮顆粒的電荷性質而增加渾濁穩定性[8]。由于鮮棗濁汁飲料中含有的VC比蘋果汁高，所以不必再添加。

均質及添加親水膠體雖在其他果蔬濁汁中多有使用報道[6-8]，但其對鮮棗濁汁飲料的渾濁穩定性影響的研究未見報道。所以本試驗重點探討幾種親水膠體及均質對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響，得到其應用的相關工藝和參數，為鮮棗濁汁飲料的工業化提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 主要儀器設備與材料

紫外可見分光光度計：T6新世紀型，北京普析通用儀器有限責任公司；

電位分析儀：Zeta Plus型，美國布魯克海文儀器有限公司；

攪拌機：HR1704型，廣東飛利浦公司；

乳化機：ALM2型，法國Pierre Guerin公司；

高速冷凍離心機：HC-3618R型，安徽中科中佳科學儀器有限公司；

鮮棗：冬棗，購自鄭州果品市場；

黃原膠：山東阜豐發酵有限公司；

耐酸性羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）：食品級，上海山浦化工有限公司；

瓜爾膠、果膠：食品級，上海山浦化工有限公司；

卡拉膠：食品級，滕州市通達海藻工程技術有限公司。

1.2 棗混濁汁飲料的生產工藝

鮮棗→清洗去核→切片→熱處理（沸水）→打漿1 min（料水比1∶1(m∶V)）→膠磨(料水比 1∶3(m∶V))→酶解（50 ℃）→滅酶（沸水浴10 min）→離心（3 500 r/min，10 min）→調配→均質→裝瓶→殺菌（沸水浴10min）→鮮棗汁飲料

1.3 親水膠體種類的選擇

選擇黃原膠、酸性CMC-Na、瓜爾膠、卡拉膠和果膠5種親水膠體作為鮮棗混濁汁的穩定劑，并分別選擇3個添加量，在40℃下進行加速貯存試驗，通過測定貯存7 d后鮮棗汁的濁度、懸浮穩定性、黏度和觀察添加不同穩定劑的鮮棗汁的沉淀情況，確定飲料最佳穩定劑種類及其用量，并進行復配，確定較好的復配比例。

1.4 均質條件的研究

1.4.1 均質溫度對鮮棗汁飲料懸浮穩定性的影響 固定均質壓力為25 MPa，均質1次，考察均質溫度對鮮棗汁飲料濁度保留率的影響。

1.4.2 均質壓力對鮮棗汁飲料懸浮穩定性的影響 固定鮮棗汁飲料的溫度為50℃，均質1次，考查均質壓力對鮮棗汁飲料濁度保留率的影響。

1.4.3 均質次數對鮮棗汁飲料懸浮穩定性的影響 固定鮮棗汁飲料溫度為50℃、均質壓力為25MPa，考查均質次數對鮮棗汁飲料濁度保留率的影響。

根據以上單因素試驗，采用三因素三水平進行正交試驗設計，研究均質壓力、均質溫度和均質次數對鮮棗汁濁度的影響。

1.5 理化指標的測定方法

1.5.1 濁度的測定 參照文獻[3]。濁度以果汁在660 nm的吸光度表示。濁度保留率按(1)計算：

1.5.2 相對黏度的測定 用奧氏黏度計測定30℃時10 mL果汁樣品的流動時間t與相同條件下去離子水的流動時間t0，代入式(2)計算樣品黏度：

式中：

η——30℃時樣品的黏度，mPa.s；

ρ——30℃時樣品的密度（用比重瓶測定），g/mL；

ρ0——30℃時水的密度，0.995 7 g/mL；η0——30℃時水的黏度，0.800 7mPa.s。

1.5.3 果汁中懸浮顆粒Zeta電位的測定 測定Zeta可以探明果汁中懸浮顆粒的帶電性質，帶同種電荷越多則斥力越大，果汁越穩定，反之，果汁越不穩定[5]。采用美國Zeta Plus電位分析儀根據文獻[10]測定。

2 結果與討論

2.1 親水膠體對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響

2.1.1 單一親水膠體對穩定性的影響 由表1可知，添加親水膠體可以明顯提高鮮棗汁體系的相對黏度和懸浮穩定性，添加黃原膠的鮮棗汁，其相對黏度和濁度最大、懸浮穩定性也最好，然而，當黃原膠添加量為0.07%時，就出現了鮮棗汁粘稠、流動性變差的問題。添加瓜爾膠和酸性CMC-Na的鮮棗汁，隨其添加量的增大鮮棗汁的懸浮穩定性顯著提高，但當其添加量分別達到0.08%和0.09%時，鮮棗汁中仍有少量沉淀。添加卡拉膠的鮮棗汁，其添加量為0.02%和0.05%時，鮮棗汁體系的濁度均低于對照，并且在40℃貯存7 d后出現了大量的絮狀沉淀，添加果膠的鮮棗汁在40℃貯存7 d后也出現了較多的沉淀。可見添加單一的親水膠體都不能達到比較滿意的效果。

表1 穩定劑種類及其添加量對鮮棗汁穩定性的影響Table1 Effectsofdifferenthydrocolloidsand the dosageson jujube juice stability

2.1.2 復合穩定劑對穩定性的影響 40℃加速貯存試驗結果表明，單一使用黃原膠粘稠度過大，鮮棗濁汁飲料的風味和口感均不好，故將黃原膠與穩定效果較好、黏度較低的瓜爾膠和酸性CMC-Na進行兩兩復配，總添加量為0.08%，采用不同的復配比例，研究這兩種復配膠對飲料穩定性的影響，結果見圖1～3和表1。

圖1 復配膠對鮮棗濁汁飲料濁度的影響Figure1 Effectsof the cooperation ofhydrocolloidson turbidity

圖2 復配膠對鮮棗濁汁飲料濁度保留率的影響Figure2 Effectsof the cooperation ofhydrocolloids on turbidity retention rate

由圖1和圖2可知，黃原膠與酸性CMC-Na復配較黃原膠與瓜爾膠復配有更大的濁度和更好的懸浮穩定性，并且其隨著復配比例的增大而增大，但變化不是很明顯，也就是說黃原膠與酸性CMC-Na復配能使鮮棗濁汁體系更穩定。黃原膠與瓜爾膠復配的鮮棗濁汁飲料，原來的濁度較小、懸浮穩定性較差，但隨著黃原膠加入量的增大，其濁度和懸浮穩定性才得到明顯改善，這可能仍是依靠黃原膠的增稠作用來改善鮮棗濁汁飲料的穩定性，并不能體現復配膠的優勢，因此，選擇黃原膠與酸性CMC-Na復配。

由圖3可知，這兩種復配膠的黏度都隨著復配比例的增大而增大，而黃原膠與酸性CMC-Na復配的鮮棗濁汁飲料較黃原膠與瓜爾膠的有更大的黏度，為了防止黏度過大而導致鮮棗汁飲料的流動性差的問題，選擇黃原價與酸性CMC-Na的復配比例為1∶1。

由表2可知，鮮棗濁汁飲料懸浮顆粒的Zeta電位絕對值低于25 mV，顆粒間的靜電斥力小，不足以維持鮮棗汁體系的穩定。添加黃原膠和酸性CMC-Na可以在很大程度上提高鮮棗濁汁飲料體系的Zeta電位絕對值，懸浮顆粒間產生了強的靜電斥力而阻止了顆粒由于聚集而引起的沉淀，但兩者Zeta電位絕對值仍低于25mV。黃原膠和酸性CMC-Na復配能產生協同作用，大大提高了鮮棗濁汁飲料體系的Zeta電位絕對值，為-25.84 mV，并增加了體系的黏度，進一步提高了體系的懸浮穩定性，因而穩定效果最好。

圖3 復配膠對鮮棗濁汁飲料黏度的影響Figure 3 Effectsof the cooperation ofhydrocolloids on the relative viscosity

表2 添加不同穩定劑的鮮棗汁飲料中懸浮顆粒的Zeta電位Table2 Z-potentialof the jujube juice with differenthydrocolloid

2.2 均質對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響

2.2.1 均質溫度對懸浮穩定性的影響 由圖4可知，經過均質的鮮棗汁飲料的濁度保留率都顯著高于對照（50.34%），均質能顯著提高鮮棗汁飲料的懸浮穩定性。當均質溫度由30℃升至50℃時，鮮棗濁汁飲料的濁度保留率由74.90%升至88.45%，50℃時的濁度保留率最高，隨著溫度的繼續升高，濁度保留率逐漸下降。可見均質溫度為50℃左右較理想。

圖4 均質溫度對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響Figure4 Effectofhomogeneous temperatureon the stability of jujube cloudy juice

2.2.2 均質壓力對懸浮穩定性的影響 由圖5可知，經過均質的濁度保留率顯著高于對照。隨著均質壓力的增大，鮮棗濁汁飲料的濁度保留率一直增大(持續增加)，當均質壓力由10 MPa升至25 MPa時，鮮棗濁汁飲料的濁度保留率由67.66%升至85.09%，當均質壓力增大到20 MPa時，隨著均質壓力的增大，鮮棗濁汁飲料的濁度保留率增加趨勢變緩。以下正交試驗均質壓力選用小于25MPa。

圖5 均質壓力對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響Figure 5 Effectofhomogeneouspressureon the stabilityof jujube cloudy juice

2.2.3 均質次數對懸浮穩定性的影響 由圖6可知，濁度保留率隨均質次數的增加，先增大后減小，均質兩次時，鮮棗濁汁飲料的濁度保留率最高，為88.13%，而均質1次時和均質3次時分別為84.79%和76.92%。均質能使混濁汁顆粒在擠壓、沖擊和失壓膨脹等的作用下進一步細化，均質2次時鮮棗汁飲料的濁度保留率大于均質1次的。

圖6 均質次數對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響Figure6 Effectofhomogeneous timeson the stability of jujube cloudy juice

2.2.4 均質正交試驗結果 在單因素試驗的基礎上，設計正交試驗，考察一次均質壓力、二次均質壓力和均質溫度對濁度保留率的影響，水平因素見表3，其結果見表4。

表3 正交因素水平表Table3 Three factors three levelsorthogonal table

表4 均質對鮮棗濁汁飲料穩定性的影響Table4 Effectsofhomogeneouson the stability of jujube cloudy juice

由表4可知，因素作用的主次順序為A>C>B，即第一次均質壓力>均值溫度>第二次均質壓力，最佳試驗條件是A3B3C2，即50℃均質2次，第1次均質壓力25 MPa，第2次均質壓力為25MPa。

由方差分析和F檢驗（表5）可知，第1次均質壓力對鮮棗濁汁飲料的濁度保留率影響顯著，第2次均質壓力和均質溫度的影響不顯著。

表5 正交試驗方差分析表Table5 Resultsofvariance analysis

均質對果汁懸浮穩定性的影響有雙重作用：①均質能細化果汁中的懸浮顆粒，當均質壓力和均質次數在一定范圍內增加會使其顆粒更小，有利于果汁穩定性的保持；②果蔬汁是一種剪切—稀化流體，受到剪切作用時，其黏度會下降，當果汁中懸浮顆粒破碎成更小的顆粒后，即使停止剪切，果汁的黏度也不會恢復到剪切以前的水平[11]。考慮到隨著均質次數和均質壓力的增加，果汁的黏度會下降，進而使鮮棗汁飲料在貯藏過程中沉降加快，導致其懸浮穩定性變差，同時也會使鮮棗汁飲料中的VC等營養成分損失更多，因此，確定均質的條件為50℃均質1次，均質壓力為25MPa。

3 結論

(1)單一使用黃原膠粘稠度過大，鮮棗濁汁飲料的風味和口感均不好，黃原膠與酸性CMC-Na復配生產的鮮棗濁汁飲料較黃原膠與瓜兒膠復配有更好的穩定性，黃原膠與酸性CMC-Na復配的比例為1∶1，添加量為0.08%。

(2)黃原膠與酸性CMC-Na復配生產的鮮棗濁汁飲料較對照 (-17.08 mV)和單一使用黃原膠 (-22.79 mV)和酸性CMC-Na(-21.66mV)有更大的Zeta電位值(-25.84mV)。

(3)綜合考慮果汁的營養成分及渾濁穩定性，均質條件為50℃均質1次，均質壓力為25 MPa。

1 鄧士賢.大棗和構祀的營養及藥用價值[J].食品研究與開發,1994(3):34～37.

2 趙光遠，張歡歡，縱偉.酶法制備鮮棗混濁汁[J]，食品與發酵工業，2011（8）：195～199.

3 趙光遠，荊利強，張雪瑩，等.儲藏溫度和時間對混濁蘋果汁渾濁穩定性的影響[J].食品與機械，2012,28(5)：159～162.

4 廖小軍,辛力.鮮榨蘋果汁工業化生產技術[J].食品工業科技,1999(6):58～59.

5 趙光遠，張露，許時嬰，等.蘋果渾濁汁貯藏過程中渾濁穩定性的研究[J].農業工程學報，2007，23(5):220～225.

6 陳麗平，王海鷗.酶解及均質對香蕉漿料穩定性的影響[J].食品工業科技，2004，25(8)：65～69.

7 Genovese D B,Lozano JE.The effect of hydrocolloids on the stability and viscosity of cloudy apple juices[J].Journal of Food Hydrocolloids,2001，15(1)1～7.

8 秦藍，許時嬰.不同的親水膠體對胡蘿卜混汁儲藏穩定性的影響[J].無錫輕工大學學報，2003,2（3）：21～25.

9 趙光遠，李娜，縱偉，等.膠對混濁蘋果汁混濁穩定性的影響[J].中國農學通報，2007，23（2）129～133.

10 趙光遠，刁華娟，荊利強.制備不同分子量和不同酯化度蘋果果膠的研究[J].食品與機械，2011,27（6）：48～50.

11 何進武,黃惠華,涂宗財.渾濁胡蘿卜汁的流變特性研究[J].食品工業,1997(4):10～12.