取汁工藝對藍莓汁成分的影響研究

朱金艷+張建麗

取汁工藝是制汁單元操作中重要的環節，不同的果蔬汁采用不同的取汁方式。由于藍莓的液體成分包含在它的組織細胞中，細胞的外圍是一層由大量果膠和少部分的纖維素和半纖維素等物質組成。所謂熱浸取汁，就是用熱水使藍莓中的功效成分溶解出來。浸提的溫度不僅影響出汁率，還影響果汁中的營養成分，浸提時間過長就會有微生物繁殖，影響果汁的營養品質。藍莓果膠含量高，而果膠物質的存在會大大降低藍莓的出汁率，取汁過程中加入果膠酶不僅可以溶解果膠物質，還可以保持一定的其他有益酶的活性。

本文采用浸提取汁和酶解取汁，并對各個營養成分指標進行比較，得出藍莓取汁的最佳工藝；再用正交來確定最理想工藝參數。

1 材料

1 材料與試劑

實驗室用藍莓為“藍豐”，打碎為果漿，立即冷凍貯存。果膠酶：3000微克/毫升（湖南金雞鷹）。

2 試驗設備

榨汁機（九陽JYL-Y910）；電子天平（CP224）； 高速冷凍離心機（TGL-16M）； 電導儀（FE30）；酸度計（PB-10）；阿貝氏折射儀（WAY）；紫外分光光度計（UV-1750）；安捷倫（HPLC 1260）；安捷倫（HPLC 1200）；原子吸收分光光度計（AA-700）。

2 試驗方法

2.1 出汁率

出汁率=（果汁總重-加水）/果重

2.2 pH、電導率、可溶性固形物的測定

pH值測定：酸度計直接測定。

電導率測定：電導儀直接測定。

可溶性蛋白質的測定：阿貝氏折射儀。

2.3 花色苷的測定

4個品種的藍莓分別榨汁處理，用真空泵進行抽濾，取2毫升濾液加入旋裝蒸發瓶，按照濾液∶60%的甲醇=1∶20的比例添加甲醇，然后在50℃的水浴條件下提取60分鐘，最后在旋轉蒸發裝置中，蒸發近干，用2.5毫升甲醇沖旋裝蒸發瓶，移入比色管中，最后滴加至5毫升。

1.HPLC分析：

ZORBAX SB-18（4.6×250毫米，5微米）色譜柱。KH2PO4緩沖液的配置：準確稱取1.36克的KH2PO4，用H3PO4調節pH的范圍在1.6～1.8，用超純水稀釋定容至1.36克/升。流動相：C液：乙腈-KH2PO4緩沖液=50∶950；D液：乙腈-KH2PO4緩沖液=50∶50，流動相的洗脫梯度：C液：0時90%；0～30分鐘時達到55%；30～31分鐘時55%～0%；31～34分鐘時保持0%；34～35分鐘時0%到90%，35～40分鐘保持90%。測定波長為518納米，流速為1毫升/分，柱溫50℃，進樣體積為20微升。樣品要過0.45微米的有機相膜，可以上機走樣。

2.花色苷含量的測定

pH=1.0的緩沖液∶0.2摩爾/升KCL∶0.2mol/L HCL=25∶67（體積比）。

pH=4.5的緩沖液：1摩爾/升NaAc∶1摩爾/升HCL∶H2O=100∶60∶90（體積比）。

將1毫升的上述提取的果汁分別用pH=1和pH=4.5的溶液稀釋25倍，陰暗處放置25分鐘，用去離子水扣空白，分別在紫外分光光度計510納米和700納米條件下測定其值，樣品測定3次，求出均值。

m=（A×M×DF）/（ξ×L）*1000

A=[（A510-A700）pH=1.0-（A510-A700）pH=4.5]

式中：A為稀釋樣品的吸光度值；M為C21H21O12相對分子質量449.2；DF為樣品體積稀釋倍數；ξ為矢車菊色素-3-葡萄糖苷的消光系數26900；L為光程長1厘米；A510為在510納米波長下樣品的吸光度值；A700為在700納米波長下的吸光度值。

2.4 總酚的測定

標準溶液的配置：準確稱取5.0毫克的沒食子酸，用超純水稀釋至50毫升，得到濃度為0.1毫克/毫升的標準品。

標準曲線的制作：取上述配置的標準品0、0.05、0.1、0.2、0.4毫升分別置于10毫升比色管內，分別加6毫升的去離子水，在振蕩器上振蕩30秒，加FC搖勻，然后向上述反應液加2毫升7%的Na2CO3，用超純水定容至10毫升刻度線，在75℃的條件下反應10分鐘。制得的標準曲線為：

用上述提取后的樣品代替標準溶液，取200微升，用不加果汁的試劑做空白對照。

2.5 總黃酮的測定

標準曲線的制作：配置蘆丁標品使其濃度為0.1克/升，吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00毫升該溶液于10毫升的容量瓶中，再加入0.3毫升5%的NaNO2搖勻，待靜置6分鐘后，加入0.3毫升10% AL（NO3）3，再過6分鐘后加入4毫升4%的NaOH，并且充分震蕩，用50%的乙醇滴加稀釋至10毫升，靜止10分后，用紫外測定510納米波長處的值。制得的標準曲線為：

樣品處理：用上述提取后的樣品1毫升，代替標準品進行測定。

2.6 可溶性蛋白質的測定

標準蛋白質溶液為100微克/毫升的牛肉血清蛋白。

考馬斯亮藍G-250溶液：1000毫升的溶液中含有0.1克考馬斯亮藍G-250，50毫升90%的乙醇，100毫升85%的磷酸為所需溶液。

標準曲線的制作：量取標準蛋白質溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0毫升，向每個比色管中加去離子水1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0毫升后振蕩使溶液混合均勻，然后加5.0毫升的考馬斯亮藍G-250，慢慢振蕩。2分鐘后即可測定，以不加蛋白質的作對照組，在紫外分光光度計595納米的條件下測定其值。

樣品處理：天平量2.0克樣品，再量5毫升超純水混合均勻，真空泵抽濾，取液體即為測定所需溶液。用1毫升進行測定。

2.7 維生素C的測定

采用鄰菲羅啉分光光度法，Vc標準品配置成400微克/毫升，現配現用，鄰菲羅啉為0.01摩爾/升，FeCl3·6H2O溶液為0.003摩爾/升，乙二胺四乙酸二鈉溶液0.05摩爾/升，醋酸溶液為1摩爾/升，CuSO4為5微克/毫升。

標準曲線的制作：吸取Vc標準溶液0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0毫升置于25毫升的容量瓶中，分別加入FeCl3·6H2O溶液2.5毫升，振蕩搖勻，再加入2.5毫升CuSO4，混合均勻后，將2.5毫升鄰菲羅啉放到混合液中，混合均勻，反應持續1分鐘后，加入0.5毫升EDTA溶液，滴加超純水至25毫升，在紫外分光光度計514納米的條件下測定其值。標準曲線為：

樣品處理：稱取2.0克的藍莓果榨汁處理，再進行抽濾，得到的即為待測溶液，用1毫升Vc待測液代替Vc標準品進行測定。

2.8 DPPH清除率的測定

4毫克/升的DPPH溶液：量取4毫克的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼，用無水乙醇滴加至1000毫升刻度線。

稱取1克藍莓漿，加5毫升無水乙醇，充分振蕩，4000轉/分保持10分鐘，用上層溶液以測定所需。

量取40微升藍莓汁，加入4毫克/升的DPPH溶液，空白組分以40微升無水乙醇代替藍莓果汁，振蕩搖勻避光放置30分在紫外分光光度計517納米下讀取其吸光度值。

DPPH清除率為：IP（%）=[（Ac-As）/Ac]×100

式中：Ac為空白組分的吸光度值；As為樣品組分的吸光度值。

2.9 總糖的測定

直接滴定法，以毫克/毫升為單位。

3 熱浸取汁工藝試驗設計

取藍莓果漿∶去離子水=1∶2，分別在30、40、50、60、70℃條件下浸提2小時；取藍莓果漿∶去離子水=1∶2，50℃條件下浸提1、2、2.5、3、4小時。測定其出汁率和營養成分指標。

4 果膠酶解取汁工藝試驗設計

取藍莓果漿∶去離子水=2∶1，添加果膠酶量為0.5%，在50℃條件下浸提1、2、2.5、3、4小時；取藍莓果漿∶去離子水=1∶2，添加果膠酶量分別為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%在50℃條件下浸提2小時；取藍莓果漿∶去離子水=1∶2，添加果膠酶量為0.5%，分別在30、40、50、60、70℃條件下浸提2小時；測定其營養品質。根據出汁率得出最優工藝參數。

5 酶解正交試驗設計

由以上試驗可得出，采取正交試驗對酶解制得藍莓汁的工藝進行優化，列出試驗參數用量、作用溫度、作用時間3個因素對出汁率的最優的工藝條件。

6 結果與討論

6.1 熱浸與果膠酶酶解的出汁率對比

由圖5（a）（b）可以看出，在取汁過程中加入果膠酶，藍莓的出汁量有顯著性的增加。由圖（a）看出，溫度在30～50℃范圍內。隨著浸提溫度的增加，酶解和熱浸工藝藍莓汁出汁率都會提高，在50℃時出汁率達到最大，超過50℃；隨著浸提溫度的再次升高，酶解和熱浸工藝的藍莓汁出汁率都會減小，但是熱浸工藝引起藍莓出汁率降低的更佳迅速，而酶解工藝下降比較緩慢。由圖（b）可知，在2小時之內，隨著熱浸時間的增加酶解和熱浸工藝的出汁率都會提高，但是超過2小時之后，出汁率會減小。

6.2 熱浸與酶解pH、電導率、可溶性固形物對比

如圖6（a）可看出，酶解工藝取汁藍莓汁的pH小于熱浸取汁的pH，30～70℃時，熱浸取汁隨著溫度的增加，pH略有增大，但變化不顯著；在30～60℃，酶解取汁藍莓汁的pH略有升高，在60～70℃，隨著溫度的升高，pH急劇下降。由圖6（b）可知，在1～2小時內，隨著浸提和酶解時間的增加，pH減小，之后熱浸工藝的pH，增加很快，在3～4小時內，熱浸和酶解工藝又略有下降，4～5小時間兩種工藝pH均趨于不變。如圖6（c）所示，在浸提溫度和酶解溫度的影響下，熱浸工藝藍莓汁的電導率高于酶解工藝。在30～70℃，熱浸工藝的藍莓汁電導率一直在增加，在30～50℃，酶解工藝的電導率幾乎不變，到60℃下降到最低，60～70℃電導率增加。

由圖6（d）可知，隨著浸提和酶解的時間的增加，熱浸工藝電導率大于酶解工藝，而且浸提1～5小時內，熱浸工藝的藍莓汁電導率變化很小；在酶解3小時，電導率最小。

由于果膠酶分解藍莓汁中不溶于水的果膠細胞中膠層，能夠分解細胞壁，能夠作用于高酯度果膠分子，這樣就增加了果汁中的可溶性固形物的量。由圖6（f）得出，果膠酶酶解可溶性固形物的濃度大于熱浸工藝，在30～60℃是果膠酶的活性溫度范圍，藍莓汁的可溶性固形物含量增加。由圖6（d）看出，隨著酶解時間的延長，酶解到4小時時可溶性固形物達到最大值。

6.3 熱浸與酶解的花色苷含量對比

由圖7可知，酶解工藝的花色苷含量明顯高于熱浸工藝的含量，在30～50℃，1～2小時間，隨著溫度升高、浸提時間增加，花色苷含量不斷增加，溫度超過50℃、浸提時間2小時，酶解工藝、熱浸工藝藍莓汁花色苷都在減少。

6.4 熱浸與酶解的總酚含量對比

由圖8可知，酶解工藝的總酚含量顯著高于熱浸工藝，但是兩種的工藝隨溫度和浸提時間的延長變化趨勢是一致的。酶解工藝和熱浸工藝在30～50℃，隨溫度升高，含量增加；50℃為含量最高點，之后隨溫度增加，總酚減少。酶解工藝和熱浸工藝都是在1～2小時內隨浸提時間延長，總酚含量增加，2～5小時總酚減少。

6.5 熱浸與果膠酶酶解的總黃酮對比

由圖9兩個圖可知，果膠酶酶解工藝總黃酮含量高于熱浸工藝，隨溫度變化，兩種工藝的藍莓汁總黃酮含量都是先增加達到一個最大含量后減少。

6.6 熱浸與酶解可溶性蛋白含量對比

由圖10（a）得出，酶解工藝和熱浸工藝的可溶性蛋白質含量隨溫度升高都是增加的，相對比可知酶解工藝可溶性含量高于熱浸工藝，隨浸提時間的增加，兩種工藝總黃酮都在增加，4小時之后略有減少。

6.7 熱浸與酶解的Vc含量對比

由圖11可知，酶解工藝和熱浸工藝的隨溫度的增加，時間的延長，Vc的含量呈現下降的趨勢。

6.8 熱浸與酶解的DPPH清除率含量對比

由圖12可知，酶解工藝DPPH清除能力顯著大于熱浸工藝，60℃范圍內，隨著溫度的增加清除能力提高，溫度再增加，清除能力大幅度降低。

7 正交試驗結果分析

由表2可知，果膠酶處理時間、處理溫度、添加量對于藍莓出汁率的影響大小依次為：A>B>C；對果汁花色苷的影響大小為：A>B>C；對果汁總黃酮的影響大小為：B>C>A；對果汁總酚的影響大小為：B>A>C；對果汁Vc的影響大小為：A>B>C；對果汁DPPH清除能力的影響大小為：B>A>C；

正交試驗結果表明：出汁率最佳工藝參數是A2B2C2，即酶處理溫度50℃、處理時間2小時、酶添加量0.5%。

7.1 驗證試驗

由正交確定的最佳酶解工藝下，即溫度50℃，時間2小時，果膠酶添加量0.5%。對此進行驗證試驗，通過試驗得出，藍莓汁的出汁率為86.51%，可溶性固形物為4.5%，電導率為1031微西門子/厘米，總糖含量為33.48毫克/毫升，花色苷含量為0.033毫克/毫升，總酚含量為2.19毫克/毫升，總黃酮含量為1.3毫克/毫升，可溶性蛋白質為0.121毫克/毫升，Vc含量為0.13毫克/毫升，DPPH清除率為80.21%。

與9個正交試驗的指標值比較，此試驗的值更有優越性，充分說明了最佳酶解條件的可靠性。

7.2 酶解取汁前后藍莓汁的營養成分對比

采用優化后的酶解取汁工藝制備藍莓汁，然后對酶解前后藍莓汁的主要營養成分進行測定，如表4所示，果膠酶酶解對藍莓汁的營養品質的保持起到了良好的作用，總糖、總酚、總黃酮、可溶性蛋白質、Vc、DPPH清除率都有顯著地增加，只有花色苷的含量損失嚴重，損失達到90%以上。

8 討論

簡單熱浸工藝對提高藍莓汁出汁率效果影響較大，首先鈍化果汁中的PPO和POD，減少果汁的變色，POD在H2O2存在情況下與PPO發生協同作用，促進果汁中物質的氧化，引起果汁的褐變。但熱浸是一種高強度的熱處理工藝，由于溫度過高，會引起果蔬汁的營養成分的流失；熱浸工藝的再一缺陷就是，單一的熱浸工藝不能夠將藍莓果中的營養成分完全溶出，營養物質損失嚴重，為了避免這些缺點，我們采用果膠酶酶解和低溫度的熱浸工藝共同完成藍莓藍莓的取汁單元操作。

果膠酶和熱浸結合處理藍莓果汁是一種比較溫和強度的熱處理，利用了熱浸抑制酶活性的優點，保持果汁的鮮艷色澤。藍莓中的果膠物質含量較多，用果膠酶處理藍莓果漿是為了分解藍莓果漿的膠類物質，損壞藍莓組織細胞壁并可以增加成品中的可溶性物質、總酚、花色苷、總黃酮等營養物質。事實上，果膠酶通常是被用于提高植物組織的提取率。這樣藍莓果膠物質減少，黏度降低，出汁率得到明顯的提高。然而，藍莓果汁的澄清度仍然很低，得到的果汁需要進一步澄清步驟實現可接受果汁產品的穩定性和色澤。

9 結論

熱浸取汁單元操作和酶解取汁單元操作進行比較得出結論：酶解工藝在藍莓出汁率和營養物質保持上都優于熱浸工藝。

熱浸工藝的出汁率最高的工藝參數，溫度50℃，浸提2小時，出汁率67%，可溶性固形物為3.35%，電導率為1141微西門子/厘米，總糖含量為32.51毫克/毫升，花色苷含量為0.042毫克/毫升，總酚含量為2.20毫克/毫升，總黃酮含量為1.67毫克/毫升，可性蛋白質為0.104毫克/毫升，Vc含量為0.20毫克/毫升，DPPH清除率為53.19%

酶解取汁的得出最佳工藝的品質指標：出汁率86.51%，可溶性固形物4.5%，電導率1031微西門子/厘米，總糖含量為 33.48毫克/毫升，花色苷含量為0.033毫克/毫升，總酚含量為2.19毫克/毫升，總黃酮含量為1.13毫克/毫升，可溶性蛋白質為0.121毫克/毫升，Vc含量為0.38毫克/毫升，DPPH清除率為80.21%，在最佳工藝條件下，酶解前后藍莓汁的營養品質對比，果膠酶酶解對藍莓汁的營養品質的保持起到了良好的作用，總糖、總酚、總黃酮、可溶性蛋白質、Vc、DPPH清除率都有顯著地增加，只有花色苷的含量損失嚴重，損失率達到90%以上。