離子交換樹脂調控黃冠梨汁色值研究

劉佳，龔小梅，李喜宏，*，冷傳祝，李敏，張姣姣，張文濤

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；2.寧夏林業國際合作項目管理中心，寧夏銀川750000；3.國投中魯果汁有限公司，北京100037）

離子交換樹脂調控黃冠梨汁色值研究

劉佳1，龔小梅2，李喜宏1，*，冷傳祝3，李敏1，張姣姣1，張文濤1

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；2.寧夏林業國際合作項目管理中心，寧夏銀川750000；3.國投中魯果汁有限公司，北京100037）

以黃冠梨試材，研究離子交換樹脂對色值穩定性影響，重點明確離子交換樹脂對不同腐爛程度果汁的色值調控效果。采用離子交換樹脂與活性炭兩種方法對果汁分別進行處理，同時三種離子交換樹脂進行組合，比較色值、色值穩定性、總酚含量、氨基態氮含量的變化，結果表明：離子交換樹脂組合處理的不同爛果率梨汁色值下降緩慢、色值穩定性顯著提高、總酚含量以及氨基態氮含量相對下降，爛果率達到6%時能在40 d內滿足車間要求的T440保持在45%以上的要求。其中，采用離子交換樹脂組合處理爛果率6%濃縮汁得到最佳指標，36d時色值穩定在透光率54.3%左右，dT440穩定在35%左右，氨基態氮下降50mg/100g，總酚下降25mg/100g。

黃冠梨；濃縮汁；離子交換樹脂；爛果率；色值穩定性

褐變是濃縮果汁加工的世界性難題，對果汁的外觀、風味、營養均產生較大影響，影響果汁的商品價值［1-3］。其中腐爛率影響最大，是果汁加工的關鍵控制點。使用腐爛程度高的水果生產果汁，微生物超標，風味差等問題嚴重，而且其中的微生物、微生物代謝物等因素對于色值影響很大。

色值是反映果汁顏色深淺程度的一項重要的理化指標，因此在果汁的加工過程中要對其進行適當的脫色處理［4］。在果汁加工過程中，活性炭是經常使用的吸附劑，主要用來降低果汁中的色值以及祛除果汁中的棒曲霉素（Patulin）等有害物質。采用活性炭脫色，會在超濾截留液中積累大量的活性炭以及果汁固形物，使超濾負載增大，同時容易造成超濾系統生產能力降低，甚至造成超濾膜管的堵塞，并且不易實現自動化，添加劑會殘留在果汁里［4-6］。與傳統的方法相比，采用樹脂柱對果汁進行吸附處理，不僅可以大幅提高果汁的色值，而且對果汁的透光率也有一定的提高，同時離子樹脂還可以降低果汁中的多酚類及氨基酸類物質，有效降低蘋果汁的濁度［6-7］。

在果汁的生產過程中，控制無原料爛果率并不現實，因此尋求一個既合乎實際又能保障色值相對穩定的處理方法是至關重要的。本試驗采用大孔吸附樹脂、陽離子交換樹脂及陰離子交換樹脂組合的方式對原汁進行處理，進行相關研究。采用單純的一種離子交換樹脂處理濃縮汁，會去除其中大部分的氨基酸類物質，雖然有利于色值的穩定，但降低了果汁的營養價值。因此在處理過程中采用部分原汁過離子交換樹脂的方案，即：原汁先過大孔樹脂脫色，脫色后原汁的二分之一過陽離子樹脂去除帶酸性集團的氨基酸類物質，過完陽離子的樹脂原汁的二分之一過陰離子樹脂去除帶堿性基團的氨基酸類物質，最終將所有原汁充分混合濃縮。

1材料與方法

1.1原料與試劑

梨：河北地區黃冠品種；大孔吸附樹脂、LX-108型樹脂、LX-206型樹脂：購于西安藍曉公司；活性炭：購于福建元力公司；沒食子酸、福林酚試劑：Sgima公司；甲醇、Na2CO3、NaOH等試劑均為國產分析純：北京化工廠。

1.2主要儀器

721型紫外-可見分光光度計：北京普希通用儀器有限公司；M269754恒溫水浴鍋：西北儀器（北京）科技有限公司；DGG-101-2恒溫箱：天津市天宇實驗儀器有限公司；RE-52A旋轉蒸發器：上海亞榮生化儀器廠；HR2004榨汁機：飛利浦公司；Centrifuge 5804R冷凍離心機：德國Eppendorf公司。

1.3試驗方法

1.3.1測定方法

1.3.1.1色值測定

將濃縮梨汁用超純水調到糖度11.5 Brix，倒入1cm石英比色皿，于波長440 nm處檢測透光率［8］。

1.3.1.2色值穩定性測定

按照色值測定方法，檢測濃縮蘋果汁的初始色值，然后將濃縮蘋果汁放入恒溫箱，將箱溫調至28℃，每天取出10 mL檢測色值，并計算與初始色值的差值，如公式（1）所示。色值差值越大，色值穩定性越差［9］。

式中：dT為色值差值；T1為濃縮蘋果汁的色值；T2為濃縮蘋果汁的初始色值。

1.3.1.3總酚含量

Folin-Ciocalteu法［10］。沒食子酸作標準物。準確移取各待測梨汁樣品500μL，分別加入Folin酚試劑25mL，7.5%Na2CO3溶液2 mL，然后用水定容至10 mL，混合均勻，在45℃水浴中反應15 min。取出樣品混合10 s后，4 000 r/min離心20 min，于765 nm波長下測定吸光度。

1.3.1.4氨基態氮

參考國家專業標準氨基態氮測定法［11］。

1.3.2生產工藝

1.3.2.1工藝流程

試驗組采用樹脂組合方式處理原果汁，而對照組采用現有工藝對原果汁進行處理。

試驗組：榨汁→殺菌→酶解→過濾→大孔吸附樹脂→LX-108型樹脂→LX-206型樹脂→殺菌→濃縮；

對照組：榨汁→殺菌→酶解→活性炭脫色→傳統輔料澄清→過濾→殺菌→濃縮。

1.3.2.2操作要點

新樹脂的清洗：LX-108型樹脂使用2 BV/h 4% HCl以1.5 BV/h的流速過柱，結束后以2 BV/h的水洗樹脂至中性，待用；LX-206型樹脂使用2 BV/h 4% NaOH以1.5 BV/h的流速過柱，結束后以2 BV/h的水洗樹脂至中性，待用。

1.3.3樹脂組合方式的確定

處理1：梨汁流速控制在2 BV/h，將過濾后原果汁先經過大孔吸附樹脂柱脫色，然后將脫色后的果汁過陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，過柱后的果汁進行殺菌，殺菌后進行85℃水浴濃縮，在第20天時測定果汁色值。

處理2：梨汁流速為2 BV/h，將過濾后原果汁的1/2過大孔吸附樹脂柱脫色，脫色后的果汁標記為A液；然后將全部的A液過陽離子交換樹脂柱，經過該樹脂柱后的果汁標記為B液；將B液的1/2過陰離子交換樹脂柱，過柱后的果汁標記為C液；然后將B、C液混合，殺菌后進行85℃水浴濃縮，在第20天時測定果汁色值。

處理3：梨汁流速為2 BV/h，將過濾后原果汁的1/ 2過大孔吸附樹脂柱脫色，脫色后的果汁標記為A液；然后將A液的1/2過陽離子交換樹脂柱，經過該樹脂柱后的果汁標記為B液；將全部的B液過陰離子交換樹脂柱，過柱后的果汁標記為C液；然后將A、C液混合，殺菌后進行85℃水浴濃縮，在第20天時測定果汁色值。

處理4：梨汁流速控制在2 BV/h，將過濾后原果汁的1/2過大孔吸附樹脂柱脫色，脫色后的果汁標記為A液；然后將A液的1/2過陽離子交換樹脂柱，經過該樹脂柱后的果汁標記為B液；將B液的1/2過陰離子交換樹脂柱，過柱后的果汁標記為C液；然后將A、B、C液混合，殺菌后進行85℃水浴濃縮，在第20天時測定果汁色值。

1.3.4黃冠梨腐爛率的確定

取不同程度腐爛的黃冠梨，實驗室將其切分為0%爛果率、6%爛果率和12%爛果率分別榨汁，榨汁后按選定的樹脂組合方式流程進行，測定樹脂組合對不同爛果率梨汁的色值穩定性的影響。

2結果與分析

2.1樹脂組合方式的確定

梨汁的酶促褐變與非酶促褐變是引起果汁褐變的主要原因，而果汁中氨基態氮及多酚類物質是這兩種褐變方式的關鍵因子。雖然降低氨基態氮及多酚類物質的含量可有效減緩果汁褐變進程，但是也會大大降低果汁的營養價值。梨汁通過四種不同的樹脂組合方式進行過濾吸附后濃縮，測定濃縮汁的氨基態氮、總酚含量，結果如圖1、2所示。

圖1　不同處理對氨基態氮、總酚的影響Fig.1Different treatments on amino nitrogen，total phenols

圖2　不同組合對色值的影響Fig.2Different treatments on color value

第1種處理方式明顯降低兩類營養物質的含量，同時在第20天時，色值變化與其他處理組相比差異不明顯。在各組處理色值變化差異不明顯的情況下，第4種處理方式可明顯提高營養物質含量。因此在接下來的試驗過程中采用第4種樹脂組合方式處理果汁，研究對不同腐爛率梨汁的色值影響。

2.2樹脂組合對爛果率0%果汁的影響

對0%爛果率黃冠梨榨汁后，分別進行樹脂組合或活性炭處理，結果如圖3、圖4所示。

在65天內，兩種不同處理的果汁透光率均出現不同程度的下降，而樹脂組合處理過的果汁透光率雖有所降低，但仍保持在80%以上。由圖4可以看出，樹脂組合處理過的果汁色值穩定性明顯提高，能在較長時間內保持色值穩定。常用的活性炭處理對0%爛果率果汁色值穩定性的影響相對樹脂組合處理的較差。

2.3爛果率6%果汁色值及色值穩定性的變化

對6%爛果率梨進行榨汁后，經兩種不同方式處理，結果如圖5、圖6所示。

圖3　爛果率0%果汁不同處理下T440的變化Fig.3Different treatments on decay rate of 0%juice T440 changes

圖4　爛果率0%果汁不同處理下dT440的變化Fig.4Different treatments on decay rate of 0%juice dT440 changes

圖5　爛果率6%果汁不同處理下T440的變化Fig.5Different treatments on decay rate of 6%juice T440 changes

圖6　爛果率6%果汁不同處理下dT440的變化Fig.6Different treatments on decay rate of 6%juice dT440 changes

在第36天時，活性炭處理的果汁透光率低于20%，而樹脂組合處理過的果汁透光率能保持在50%以上，能滿足車間45%的目標。由圖6可以看出，樹脂組合處理過的果汁色值穩定性優于活性炭處理，能在較長時間內保持色值穩定。采用離子樹脂組合方式對6%爛果率果汁進行處理，既能滿足車間要求，又符合現實條件。

2.4樹脂組合調控爛果率12%果汁色值

處理結果如圖7、圖8所示。

圖7　爛果率12%果汁不同處理下T440的變化Fig.7Different treatments on decay rate of 12%juice T440 changes

圖8　爛果率12%果汁不同處理下dT440的變化Fig.8Different treatments on decay rate of 12%juice dT440 changes

第10天時，活性炭處理的果汁透光率就已經達0%。離子樹脂組合處理過的梨汁T440值下降速度比活性炭處理組緩慢，但樹脂組合處理過的果汁透光率在第18天時穩定在42.1%左右，已不能滿足車間45%的目標。說明爛果率嚴重的原料榨取的果汁色值穩定性差，不能利用這類原料制作果汁。由圖8可以看出，樹脂組合處理過的果汁雖然色值穩定性相比于活性炭處理組的好，但是由于原料腐爛嚴重，也不能滿足車間日均變化率（dT440/d）≤1.33的要求。

3結語

本試驗采用離子樹脂組合方式對不同爛果率黃冠梨榨取的果汁色值進行研究，旨在解決工廠化生產中爛果率不能嚴格控制的問題。離子樹脂組合通過吸附梨汁中氨基態氮及多酚類物質對果汁的褐變進行控制。對0%爛果率的梨汁，離子樹脂組合方式處理的梨汁在兩個月內T440＞80%，很好的保持梨汁色值穩定性，但控制爛果率為0在實際生產中卻難以實現；對6%爛果率的梨汁，36 d內樹脂組合處理的梨汁T440＞50%，符合車間28℃下存放30 d色值不低于45，即“日均變化率（dT440/d）≤1.33”的要求，既符合實際生產，又能滿足車間要求；對12%爛果率的梨汁，在第18天時，T440為42.1%，色值穩定性差，不能滿足車間要求，不適合制作果汁。因此，在車間生產過程中，控制爛果率在6%以下，采用離子交換樹脂組合工藝可有效控制果汁色值的穩定性。

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Research on the Color Values of Ion Exchange Resin Regulation Pear Juice

LIU Jia1，GONG Xiao-mei2，LI Xi-hong1，*，LENG Chuan-zhu3，LI Min1，ZHANG Jiao-jiao1，ZHANG Wen-tao1
（1.School of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；2.Ningxia Forestry International Cooperation Project Management Center，Yinchuan 750000，Ningxia，China；3.SDIC Zhonglu Fruit Juice CO.，LTD.，Beijing 100037，China）

Yellow pear as a test material，we studied the effect of ion exchange resins for color values stability，focused ion exchange resin composition regulation effect different degrees rotting fruit color values.Using ion exchange resins and activated carbon were processed for juice while three ion exchange resin composition，compare the color value，color value stability，total phenols content and amino nitrogen content.The results showed that：the resin composition handle different decay rates of pear，color values decreased slowly，significantly improved the stability of the color value，total phenols content and amino nitrogen content relative decline，when the decay rate of 6%to meet the requirement that 40 workshop T440 days remain above 45%.Among them，the best indicator derived from the resin composition processing decay rate of 6%concentrate juice.Among them，the use of the resin composition processing of fruit juice concentrate decay rate of 6%to obtain the best indicator，36 days color value stable at around 54.3%，dT440 stable at around 35%，amino nitrogen decreased by 50 mg/100 g，total phenols decreased by 25 mg/100 g.

yellowpear；concentratejuice；ionexchangeresin；decayrate；colorvaluestability

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.003

2015-10-11

天津市科技型中小企業專項資金項目（13KQZZGX0632）

劉佳（1991—），女（漢），碩士，研究方向：農產品低溫物流與保鮮。

李喜宏（1960—），男，教授，博士，研究方向：農產品低溫物流與保鮮。