洋蔥汁的不同澄清工藝優化及其對品質影響的對比研究

袁先鈴，劉梓建，張譜予，萬曉玉

(四川輕化工大學 生物工程學院，四川 宜賓 644000)

洋蔥，別名玉蔥、蔥頭，百合科蔥屬植物，果實制汁具有甜香辛辣的口感，特征風味濃郁，同時富含酚類、黃酮類、維生素C等功能性營養物質，具有降低膽固醇、降血脂、抗高血壓、抗糖尿病、抗血栓形成和抗高同型半胱氨酸血癥的作用，并且具有許多其他生物活性，包括抗氧化、抗癌、免疫調節和益生元活性，具有極高的營養價值和加工特性[1-2]。

由于洋蔥在收獲貯藏過程中，易出現鱗莖發芽、腐爛等特點，所以將其加工為洋蔥片、洋蔥粉、洋蔥醬、洋蔥汁等產品延長貯藏期并拓寬洋蔥深加工渠道[3-6]。在洋蔥汁加工、貯藏期間，由于其中含量豐富的酚類化合物、蛋白質、果膠、纖維素、淀粉等大分子物質，它們間離子電荷性質的差異導致絮凝和沉降，使洋蔥汁易發生渾濁、二次沉淀的現象，嚴重限制了洋蔥汁的商品價值，澄清處理作為洋蔥汁產品生產過程中的關鍵環節，對于洋蔥汁的貯藏性、穩定性與品質特點均具有重大作用。

因此，篩選出一種澄清效果優良且對洋蔥原汁品質影響較小的方法，是目前急需解決的問題。國內外果汁澄清方法常分為三類：物理澄清法(自然沉淀、加熱絮凝、超濾、硅藻土等)、化學澄清法(添加化學澄清劑吸附懸濁物如殼聚糖等)與酶澄清法(果膠酶、纖維素酶、蛋白酶等)[7-11]。通過洋蔥制汁品種預試驗篩選得出的河南黃皮洋蔥具有高出汁率、豐富的營養物質、較強的抗氧化活性等特點適宜作為制汁原料。此次試驗通過殼聚糖澄清法、果膠酶澄清法、纖維素酶澄清法、自然沉淀澄清法、加熱澄清法、PVPP澄清法共6種澄清方法研究不同方法的差異性，旨在提高洋蔥汁的貯藏穩定性及感官品質，為洋蔥汁的進一步開發提供了研究思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料與試劑

洋蔥：購于河南，去除外果皮并切塊備用，再用組織搗碎機將洋蔥碎塊打漿3 min，之后使用雙層的200目紗布進行粗濾，得到的上清液即為洋蔥原汁，保存于4 ℃冰箱中待測。

主要化學試劑：1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、2,6-二氯靛酚、2,2′-聯氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽，上海麥克林生化科技有限公司；水溶性維生素E、兒茶素，上海源葉生物科技有限公司；福林酚(Folin-Ciocalteu)，飛凈生物科技有限公司；葡萄糖、濃硫酸、沒食子酸、香草醛，西隴化工股份有限公司；甲醇、鹽酸、抗壞血酸，天津市科密歐化學試劑有限公司；氫氧化鈉、乙醇，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 試驗儀器

SP520型攪拌機 浙江蘇泊爾股份有限公司；凱特TG16G型冷凍離心機 鹽城市凱特實驗儀器有限公司；UV-1900i型雙光束紫外可見分光光度計 日本島津公司；ZDJ-4A型自動電位滴定儀 上海精密科學儀器有限公司；LC-DR-32B型數顯糖度計 上海力辰邦西儀器科技有限公司；UltraScan VIS型臺式色差儀 美國HunterLab(亨特立)顏色管理公司。

1.2 澄清工藝

1.2.1 澄清工藝流程

殼聚糖法、果膠酶法、纖維素酶法、PVPP法：洋蔥原汁→適量相應溶液→絮凝→200目尼龍網粗濾→6000 r/min離心(4 ℃)10 min。

加熱絮凝法：洋蔥原汁→水浴鍋中加熱→絮凝→200目尼龍網粗濾→6000 r/min 離心(4 ℃)10 min。

自然沉淀法：洋蔥原汁→20 ℃下自然沉淀→200目尼龍網粗濾→6000 r/min 離心(4 ℃)10 min。

1.2.2 澄清工藝的優化

以透光率為指標，通過單因素試驗得到以下條件：殼聚糖法、果膠酶法、纖維素酶法均以添加量、處理時間和處理溫度作為主要因素，設計三因素三水平正交試驗表(見表1～表3)；PVPP法的澄清條件：添加量0.08%，在40 ℃下水浴保溫2.5 h；自然澄清條件：在20 ℃下自然沉淀10 h；加熱絮凝條件：在70 ℃下保溫10 min。

表1 殼聚糖澄清工藝正交試驗因素水平設計表Table 1 The factors and levels design table of orthogonal test for chitosan clarification process

表2 果膠酶澄清工藝正交試驗因素水平設計表Table 2 The factors and levels design table of orthogonal test for pectinase clarification process

表3 纖維素酶澄清工藝正交試驗因素水平設計表Table 3 The factors and levels design table of orthogonal test for cellulase clarification process

1.3 理化指標測定

1.3.1 透光率的測定

吸取少量澄清后的樣品于比色杯中，使用紫外可見光分光光度計并以蒸餾水為參比，在630 nm波長下分別測定洋蔥汁的吸光度，再將吸光度換算為透光率，洋蔥汁澄清度用透光率T(%)來表示。

1.3.2 pH的測定

pH自動電位滴定儀經校正后，取1.2.1已經制備好的洋蔥汁30 mL，在室溫下測定3種洋蔥汁的pH值。

1.3.3 可溶固形物含量的測定

數顯糖度計經蒸餾水校正后，用滴管吸取1～2 滴洋蔥汁于數顯糖度計表面，常溫下進行讀數。

1.3.4 總酸的測定

采用pH電位滴定法，參考國標《食品中總酸的測定》[12]，將洋蔥汁稀釋至合適倍數，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH 8.2后讀數。

1.3.5 總糖的測定

采用苯酚-硫酸顯色法測定，參考Tian等[13]的方法。

1.3.6 色差的測定

采用高精度全自動色差儀進行洋蔥汁色差測定：首先選擇透射模式，0.9525 cm 條件下用黑板與白色標準板進行校準，以去離子水作為參照液，測定3種洋蔥的L*、a*、b*值，L*代表其亮度，L*越高亮度越高；a*代表其紅綠值，正值為偏向紅色，負值為偏向綠色；b*代表其黃藍值，正值為偏向黃色，負值為偏向藍色。

1.3.7 總酚的測定

采用Folin-Ciocalteu比色法，參照Wolfe等[14]的方法。取30 g洋蔥汁與30 mL體積分數為95%的乙醇，常溫低數攪拌30 min后離心(3 000×g，10 min)，沉淀重提1次，上清液為總酚提取液。取0.1 mL提取液與1 mL Folin-Ciocalteu試劑混合，靜置5 min后加入3 mL 75 g/L的Na2CO3溶液和5 mL蒸餾水，在30 ℃反應1 h，在765 nm下測定吸光值。

1.3.8 黃酮的測定

采用香草醛-甲醇-鹽酸顯色法，參考Wu等[15]的方法，略作修改。提取方法與總酚的提取液方法相同，取1 mL提取液加入5 mL 10%香草醛-甲醇溶液，然后在1 min內加入3 mL HCl，置于室溫下反應20 min，在500 nm處測定吸光值。

1.3.9 維生素C的測定

采用2,6-二氯靛酚滴定法，參考國標《食品中抗壞血酸的測定》[16]。

1.3.10 抗氧化活性的測定

參照周寧等[17]的方法，略作修改。配制6種不同質量濃度的Trolox溶液，同時做對照組(0.1 mL不同濃度的標準溶液+4.0 mL無水乙醇)與空白組(0.1 mL蒸餾水+4.0 mL DPPH溶液)，取0.1 mL Trolox溶液加入4.0 mL DPPH溶液，室溫下避光貯藏20 min待體系穩定后在517 nm下測定吸光值，并根據公式(1)計算不同濃度Trolox標準溶液對DPPH自由基的清除能力。

(1)

洋蔥汁樣品的測定：按照上述方法測定稀釋到合適倍數的洋蔥汁對DPPH自由基的清除能力。

1.4 數據處理

試驗均做3個平行，試驗數據使用Origin 2019與Excel 2010進行整理和繪圖，并采用SPSS軟件對試驗數據進行顯著性分析，顯著性水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖澄清工藝

殼聚糖在充分攪拌下，破壞果汁穩定性的正負電荷被中和，促使果汁中的懸浮物吸附在殼聚糖表面產生絮凝作用，達到果汁澄清的目的。此外，殼聚糖具有抗菌和防腐作用，能有效延長果汁的保質期，被廣泛應用于果汁澄清產業[18]。韓希鳳通過3種澄清劑篩選出殼聚糖對石榴果醋具有最優的澄清效果，澄清度達到98%[19]。而毛文英等將歐李果汁先采用果膠酶處理, 再使用殼聚糖進行澄清，試驗表明歐李果汁的澄清度達到了92.4%，且營養成分變化較小[20]。

表4 殼聚糖澄清正交試驗結果表Table 4 The orthogonal test results of chitosan clarification

續 表

表5 殼聚糖澄清正交試驗結果方差分析Table 5 The variance analysis of orthogonal test results of chitosan clarification

由表4和表5可知，在殼聚糖法澄清洋蔥汁的過程中，3種試驗因素對透光率的影響顯著性大小依次為：殼聚糖添加量>處理時間>處理溫度，最優澄清工藝條件組合為A3B3C3，即殼聚糖溶液添加量0.4 g/L、溫度40 ℃、保溫時間50 min。經對最優化工藝條件驗證，得出透光率為95.82%。

2.2 果膠酶澄清工藝

果膠酶是最早應用于水果和葡萄酒加工行業的幾種酶之一。迄今為止，這種酶已占全球酶市場的約25%，尤其是在果汁行業生產澄清果汁，產量更高，風味更好[21]。

表6 果膠酶澄清正交試驗結果表

表7 果膠酶澄清正交試驗結果方差分析

由表6和表7可知，在果膠酶澄清法澄清洋蔥汁的過程中，3種試驗因素對透光率的影響顯著性大小依次為：處理時間>處理溫度>果膠酶添加量，最優澄清工藝條件組合為A3B3C3，最優澄清工藝參數為果膠酶添加量0.035%、溫度45 ℃、保溫時間2.5 h,驗證后透光率為95.31%。

2.3 纖維素酶澄清工藝

纖維素酶是屬于催化纖維素和相關纖維素寡糖水解的酶的總稱，它們是由一種酶復合物形成的，這種酶復合物協同作用于果蔬汁中纖維素材料的水解以達到澄清的目的[22]。程浩等通過采用殼聚糖、酸性蛋白酶與纖維素酶的復合澄清劑對柿子醋的澄清取得了較好的成效[23]。

表8 纖維素酶澄清正交試驗結果表

表9 纖維素酶澄清正交試驗結果方差分析

由表8與表9可知，纖維素酶澄清法澄清洋蔥汁的過程中，3種試驗因素對透光率的影響顯著性大小依次為：纖維素酶添加量>處理溫度>處理時間，最優澄清工藝條件組合為A2B3C3，最優澄清參數為纖維素酶添加量0.06%、溫度45 ℃、保溫時間2.5 h，驗證后透光率為94.37%。

2.4 不同澄清工藝對洋蔥汁品質的影響

2.4.1 不同澄清工藝對洋蔥汁理化指標的影響

表10 洋蔥汁基本理化成分Table 10 The basic physical and chemical components of onion juice

表11 洋蔥汁色差值Table 11 The color difference of onion juice

由表10和表11可知，洋蔥原汁的透光率、可溶性固形物含量、色差出現顯著變化，pH、總糖、總酸無顯著差異，其中6種方法的澄清率均呈現顯著影響，殼聚糖法、果膠酶法、纖維素酶法均達到了95%的澄清率，效果好于PVPP法(87.51%)、加熱澄清法(85.57%)與自然沉淀法(80.32%)，殼聚糖法與PVPP法是吸附果汁中的果膠類物質，而酶澄清法是通過酶解果膠、纖維素等物質從而使果汁澄清，加熱澄清法是通過溫度使果汁中某些蛋白質變性達到澄清目的，自然澄清法則是通過果汁中的大分子物質緩慢聚合沉降，過程較為緩慢且澄清效果較差。在可溶性固形物含量上，除自然沉淀法以外均有不同程度的損失，這是因為其余5種方法均經過了加熱絮凝，導致可溶性固形物含量減少，5種澄清方法的保存率依次為：加熱澄清法(94.01%)>殼聚糖法(93.68%)>纖維素酶法(89.61%)>PVPP法(88.82%)>果膠酶法(84.61%)，可證明加熱時間與固形物含量損失率呈線性相關。對于色差而言，總體上澄清后洋蔥汁的L*上升，a*除PVPP法以外總體下降，b*中PVPP法、果膠酶法、自然沉淀法上升，其余下降，洋蔥汁亮度增加，綠度增加，PVPP法、果膠酶法、自然沉淀法黃度增加，殼聚糖法、纖維素酶法、加熱澄清法黃度降低，洋蔥汁色差的變化主要來自于澄清度的提高從而增大了其透光性，6種方法中PVPP法的色差變化極大是因為PVPP具有一定的脫色作用而造成的。

2.4.2 不同澄清工藝對洋蔥汁營養成分及抗氧化性的影響

圖1 洋蔥汁總酚含量比較Fig.1 Comparison of total phenol content in onion juice

圖2 洋蔥汁Vc含量比較

圖3 洋蔥汁黃酮含量比較

圖4 洋蔥汁抗氧化性比較

由圖1～圖4可知，不同澄清方法中洋蔥汁的總酚含量、Vc含量與抗氧化性能均有不同程度的降低，但黃酮含量卻均呈現顯著上升趨勢。總酚含量由原汁的37.45 mg/100 g減少至22.79～33.41 mg/100 g，Vc含量由原汁的8.24 mg/100 g降低至5.29～7.72 mg/100 g，抗氧化性由原汁的0.17 mg/mL Trolox降低至0.08～0.16 mg/mL Trolox，黃酮含量由原汁的2.54 mg/100 g上升至3.27～8.25 mg/100 g。其中加熱澄清法與PVPP法營養損失最為嚴重，損失原因是酚類物質與Vc均不能耐高溫，PVPP法的作用原理是吸附果汁中的多酚物質，從而使總酚含量大幅降低。黃酮含量均上升的原因可能是在溫度與澄清劑的作用下分解細胞壁，釋放內部小分子物質，而自然沉淀法則是在長時間的靜置過程中，果汁中的多種酶類分解大分子物質，導致黃酮含量上升。抗氧化性受果蔬汁中酚類、黃酮類和Vc等的影響，且與酚類物質具有極其重要的關系，由圖1與圖4可知，抗氧化性與總酚含量趨勢較為一致。

3 結論

3.1 殼聚糖工藝參數

殼聚糖最優澄清工藝條件組合則為殼聚糖溶液添加量為0.4 g/L，水浴保溫溫度為40 ℃，水浴保溫時間為50 min，此工藝澄清結果為95.82%。

3.2 果膠酶工藝參數

果膠酶最優澄清工藝條件組合則果膠酶添加量為0.035%，水浴保溫溫度為45 ℃，水浴保溫時間為2.5 h，此工藝澄清結果為95.31%。

3.3 纖維素酶工藝參數

纖維素酶最優澄清工藝條件為纖維素酶添加量為0.06%，水浴保溫溫度為45 ℃，水浴保溫時間為2.5 h，此工藝澄清結果為94.37%。

3.4 洋蔥汁品質影響分析

殼聚糖法、果膠酶法與纖維素酶法的澄清效果較PVPP法、加熱澄清法與自然澄清法更好，均達到了95%的澄清度；6種澄清方法的理化指標除色差與可溶性固形物含量上無顯著差異，果膠酶法、纖維素酶法與PVPP法的固形物含量損失較為嚴重；在營養成分及抗氧化性測定中，殼聚糖法、纖維素酶法、自然沉淀法對原汁的品質影響較小。

綜合分析認為殼聚糖法澄清效果良好，營養損失量較低，作用時間最短，并具有抑菌效果，符合現代食品的發展趨勢。