紅棗汁澄清工藝研究

李柯柯 ，鮑宇茹 ，王靜 ，任順成 ，*

（1.河南工業大學糧油食品學院，河南鄭州450001；2.河南工業大學國際教育學院，河南鄭州450001）

紅棗是鼠李科棗植物棗樹的果實，屬于藥食同源食物，不僅含有碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質、多酚類化合物、有機酸等營養成分，而且具有健胃養脾、治咳潤肺、調血補血、防治心血管病、降血脂、抗變態反應等藥用價值[1]。以紅棗為原料生產的棗汁因獨特的芳香和風味使其成為飲料和釀酒的主要成分，但紅棗在加工過程中，紅棗汁具有的果膠、淀粉、多酚、蛋白質等物質會影響棗汁的澄清效果，從而影響棗汁飲料的色澤及感官品質。為了獲得明亮澄清的產品，紅棗汁必須澄清。通常，澄清工藝可以通過離心、酶處理或用聚乙烯吡咯烷酮、硅溶膠、明膠等澄清劑來完成。然而在這些加工過程中存在操作不連續、物力人力消耗大、時間消耗多的問題，除此之外添加劑的使用可能影響棗汁香味[2-3]。

殼聚糖分布廣泛、無毒無味、成本低廉。在酸溶液中，膠體顆粒能夠在殼聚糖分子與果汁中蛋白質等物質的相互作用下而絮凝沉淀，這一功能使殼聚糖廣泛應用于梨、柚子、棗等果汁的澄清中[4-7]。本文用安全、低毒、高效的果膠酶、殼聚糖、硅藻土和膨潤土澄清處理紅棗汁，比較其澄清效果，并研究殼聚糖澄清紅棗汁的工藝，對澄清前后棗汁的主要營養成分進行測定，為棗汁工業化生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗：新疆灰棗，市售；果膠酶（食品級52 300 U/g）、殼聚糖（AR）：泰安信得利生物工程有限公司；膨潤土（食品級）：浙江華特實業集團；硅藻土（食品級）：濟南浩然化工科技有限公司；檸檬酸（食品級）：鄭州翰碩化工原料有限公司；冰醋酸（AR）：天津市天力化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

CR-410色差計：柯尼卡美能達投資有限公司；FA1104數顯電子分析天平：上海方瑞儀器有限公司；TD5A離心機：常州市萬合儀器制造有限公司；RHB-20ATC手持式折射儀：武強縣天壘儀表廠；UV-759紫外可見分光光度計：天津市順諾儀器科技有限公司；57330-U手動SPME進樣器、57328-U50/30μm DVB/CA/PDMS：美國Supelco公司；RE-52旋轉蒸發儀：上海亞榮生化儀器廠；5975C GC-MS：美國安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 制備紅棗汁

挑選飽滿、成熟度好、無蟲蛀、無損傷的干棗并用流水洗滌以除去粘附的雜質，瀝干后在60℃下恒溫烘烤60 min，再在80℃下恒溫烘烤30 min，待紅棗散發焦香味時，將紅棗取出，切分去核，并用九陽料理機破碎果肉至3 mm～5 mm。稱取10 g破碎的棗肉，在pH值為3.5，酶解溫度50℃，酶解時間5 h的條件下，添加0.3%果膠酶及紅棗肉重量8倍水，得到紅棗汁（可溶性固形物含量：9.7%，浸提率：73.19%）。

1.3.2 紅棗汁澄清的不同方法

1）果膠酶法：量取20 mL棗汁，添加0.2 g/L果膠酶，在pH=3.5，55℃恒溫水浴鍋中澄清1.5 h后，再在沸水中加熱3 min，滅酶，取出冷卻至室溫后離心（4 000 r/min，15 min），測定上清液透光率（波長為660 nm）。

2）殼聚糖法：量取20mL棗汁，添加0.6g/L殼聚糖，在30℃恒溫水浴鍋中澄清40 min后，在4 000 r/min，15 min條件下離心，取上清液于660nm下測定透光率。

3）膨潤土法：量取20 mL棗汁，添加0.6 g/L膨潤土，在35℃恒溫水浴鍋中澄清50min后，在4000r/min，15 min條件下離心，取上清液于660 nm下測定透光率。

4）硅藻土法：量取20 mL棗汁，添加1.4 g/L殼聚糖，在40℃恒溫水浴鍋中澄清90min后，在4000r/min，15 min條件下離心，取上清液于660 nm下測定透光率。

1.3.3 可溶性固形物含量的測定

用手持糖度儀測定，平行測定3次。

1.3.4 透光率的測定

在660 nm下，用蒸餾水作空白，測定透光率，表示紅棗汁的澄清度。

1.3.5 濁度的測定

用分光光度計法測定濁度。

1.3.6 總糖含量的測定

用蒽銅-硫酸比色法測定[8]。

1.3.7 維生素C含量的測定

使用2，6-二氯靛酚滴定法測定[9]。

1.3.8 色澤的測定

色差計測定亮度L、紅色-綠色值a、黃色-藍色值b值，使用前用白板校正[10]。

1.3.9 澄清棗汁香氣成分測定

1.3.9.1 萃取頭的老化[11]

將固相微萃取的50/30 μmDVB/CAR/PDMS萃取纖維頭在氣相色譜的進樣口老化20 min，溫度250℃，載氣流量為1 mL/min。

1.3.9.2 GC檢測樣品制備[12]

精確稱取9 g棗汁于15 mL螺口頂空瓶中，用聚四氟乙烯密封，45℃恒溫水浴保溫10 min，將老化好的萃取頭插入樣品液中，萃取針與液面保持1 cm～1.5 cm，頂空吸附50 min（45℃水浴中）。取出萃取針后，進樣，GC/MS分析10 min。

1.3.9.3 氣相色譜—質譜條件

色譜條件：HP-5，毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進樣口溫度：250℃，柱室升溫程序：40℃保持5 min，之后以5℃/min升溫至240℃保持5 min；載氣：高純氦氣；流速：1.0 mL/min。

質譜條件：離子化模式：電子電離源EI；電子能量：70 eV；離子源溫度：230℃，MS四級桿 150℃，傳輸線溫度280℃；掃描范圍：29 amu～650 amu，全掃描數據采集。

2 結果與分析

2.1 不同方法澄清效果的比較

紅棗經過果膠酶浸提后得到的紅棗原汁用果膠酶、殼聚糖、膨潤土和硅藻土澄清，通過正交優化試驗確定4種澄清方法的最優工藝條件（做3次重復取平均值），并比較其澄清效果。

2.1.1 澄清方式對透光率的影響

澄清方式對透光率的影響見表1。

試驗結果如表1所示，殼聚糖的澄清效果能夠使紅棗原汁的透光率達到98%以上，高于其它澄清方式。

表1 澄清方式對透光率的影響Table 1 The effect of clarification on transmittance

2.1.2 澄清方式對色澤的影響

紅棗汁的色澤在澄清過程中可能發生改變，4種澄清方法對其影響的結果見表2。

表2 澄清方式對色澤的影響Table 2 Effect of clarification methods on color

試驗結果如表2所示，經果膠酶澄清后的紅棗汁，其a值上升，L值、b值下降，紅棗汁色澤變深，亮度減小，向偏紅色方向改變，顏色變暗；經殼聚糖、膨潤土、硅藻土澄清處理后的紅棗原汁a值下降，L、b值都上升。然而經殼聚糖處理后的棗汁a值最低，L、b值最高，亮度最強，澄清度最強，褐變最小。

2.1.3 澄清方式對棗汁貯藏穩定性的影響

紅棗原汁浸提后，經果膠酶、殼聚糖、膨潤土、硅藻土處理后置于室溫條件下一個月，并分析澄清方法對其濁度、可溶性固形物含量和透光率的影響，之后觀察棗汁外觀，結果見表3。

表3 澄清方法對棗汁貯藏穩定性的影響Table 3 Effect of clarification methods on storage stability of jujube juice

試驗結果如表3所示，澄清后的棗汁濁度較原棗汁低。經膨潤土、果膠酶、硅藻土處理后的原棗汁均出現了不同程度的渾濁，但殼聚糖仍能使棗汁保持澄清透明，無沉淀。果膠酶能夠水解對棗汁中的細小懸浮物有保護作用的果膠，導致其溶出而沉淀，從而使棗汁澄清。但是經果膠酶澄清后的棗汁可溶性固形物主要包含蛋白質、多糖等，同時棗汁中還存在天然的酚類物質，它們經過長時間貯藏后聚合，造成后渾濁現象，降低棗汁貯藏穩定性[13-15]。硅藻土和膨潤土吸附能力較強，能夠吸附果膠、色素等物質，但其吸附能力有限，未能較好的去除引起澄清后渾濁的果膠等物質[16-17]。而殼聚糖能使產生渾濁的果膠-蛋白質-多酚三元復合凝集物除去，得到的紅棗汁最穩定，濁度最低[5]。綜上所述，4種方法中澄清效果最佳的是殼聚糖。

2.2 研究影響殼聚糖澄清效果的因素

2.2.1 濃度對棗汁澄清效果的影響

濃度對棗汁澄清效果的影響見圖1。

圖1 殼聚糖濃度對澄清效果的影響Fig.1 Effects of chitosan dosage on the clarification of jujube juice

如圖1所示，殼聚糖在0.2 g/L～1.2 g/L的濃度范圍內，棗汁透光率逐漸增大至97.7%（濃度為0.8 g/L）后又逐漸減小，這是因為殼聚糖濃度的大小與棗汁中不穩定成分的含量有關；當殼聚糖濃度過低時，果汁中的不穩定成分如果膠、纖維素、蛋白質、多酚及多糖等不能完全絮凝，澄清效果較差；濃度過高則使多余的殼聚糖形成穩定的膠體，棗汁透光率降低[18-19]。

2.2.2 溫度對殼聚糖澄清效果的影響

溫度對殼聚糖澄清效果的影響見圖2。

圖2 溫度對棗汁澄清效果的影響Fig.2 Effect of temperature on clarification of jujube juice

試驗結果如圖2所示，棗汁溫度低于30℃時，透光率逐漸增加，溫度達到30℃時，棗汁透光率達到最大值98.05%，而當棗汁溫度高于30℃時，透光率逐漸下降，其原因可能是殼聚糖是一種直鏈多聚糖，溫度對其黏度影響所致。另外，溫度也會影響棗汁中的果膠、纖維素、多酚等特性，對澄清效果產生一定的影響[20-21]。

2.2.3 時間對殼聚糖澄清效果的影響

時間對殼聚糖澄清效果的影響見圖3。

圖3 時間對澄清效果的影響Fig.3 The Effect of time on clarification

試驗結果如圖3所示，澄清時間小于40 min時，棗汁透光率逐漸增加；澄清時間為40 min時，透光率達到最大值98.2%，但是透光率伴隨著時間的延長而降低。其原因可能是帶正電荷的殼聚糖與棗汁中帶負電荷的不穩定成分相互作用產生沉淀物，但其絮凝沉降也需要時間，若沉降時間長，那么沉淀物會重新溶解，使得棗汁出現二次渾濁，導致透光率降低[22]。

2.2.4 殼聚糖澄清棗汁的優化試驗

2.2.4.1 正交試驗因素水平設計

根據2.2.1-2.2.3殼聚糖對棗汁澄清的單因素試驗的結果，進行正交試驗，各因素水平取值見表4。

表4 正交試驗因素水平表Table 4 Factors and levels of orthogonal design

2.2.4.2 正交試驗結果及直觀分析

根據表4取值進行正交試驗，結果如表5所示。

從表5通過對正交試驗結果的直觀分析得出，影響殼聚糖澄清工藝的各因素的主次順序為：A＞C＞B，即溫度＞時間＞殼聚糖濃度，其中最優組合為A2C2B1。即殼聚糖澄清紅棗汁的最優工藝條件為：殼聚糖濃度為0.6 g/L，溫度30℃，時間40 min，透光率達到98.60%。

表5 正交試驗結果Table 5 The results of orthogonal test

2.3 殼聚糖澄清處理前后棗汁營養成分含量的變化

棗汁經殼聚糖處理后，其可溶性固形物、總糖等含量會發生變化，結果如表6所示。

表6 殼聚糖澄清處理對棗汁主要營養成分的影響Table 6 Effect of chitosan clarification on the main nutritional components of jujube juice

試驗結果如表6所示，與原棗汁相比，處理后的棗汁總糖、可溶性固形物和VC含量保存率較高，同時棗汁的透光率明顯提高。

3 結論

在幾種澄清劑中，殼聚糖澄清處理的棗汁透光率最高，達到（98.50±0.06）%；其棗汁澄清透亮，穩定性好，不易褐變?？傊?，殼聚糖澄清效果佳。殼聚糖澄清紅棗汁的最佳工藝為：濃度0.6 g/L，溫度30℃，時間40 min，透光率達到98.60%。殼聚糖澄清處理前后棗汁中可溶性固形物、總糖和VC含量保存率較高。

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