指導山楂汁加工及指標分析綜合實驗關鍵的措施

張舒凡，姚圣圣，馮 磊，孫雅慧，姚 露，劉曉露，畢蕓杰，趙玉平

（煙臺大學 生命科學學院，山東 煙臺 264005）

職業(yè)技能是學生未來就業(yè)所需的技術和能力。掌握一門專業(yè)技能是就業(yè)的根本，也是順利就業(yè)的途徑之一[1]。2020年12月10日，我國第一屆職業(yè)技能大賽在廣州開幕，習近平總書記發(fā)賀電指出“職業(yè)技能競賽為廣大技能人才提供了展示精湛技能、相互切磋技藝的平臺，對壯大技術工人隊伍、推動經(jīng)濟社會發(fā)展具有積極作用。”綜合實驗的開設是當代高等學校實驗課教學體系改革的重要一環(huán)，食品工程綜合實驗課的開設對很多高校提高學生的技能和創(chuàng)新能力具有重要的積極意義[2-3]。

山楂是一種特殊的水果，具有高于其他水果的總黃酮含量和果膠等生理活性成分，但也為后續(xù)加工和測定帶來很多問題[4-5]。通過近20年的研究，對山楂汁的深加工和分析有了較全面的掌握[6]。

通過制作山楂汁加工工藝實驗和理化指標分析的關鍵點、難點和方法改進，讓學生思考山楂汁的特殊實際問題，與所學課程理論和原理相結合，從而提高學生在從事果蔬汁行業(yè)工作中分析和解決問題的能力。

1 山楂汁加工

1.1 預煮

實驗中的預煮是將山楂果清洗干凈后，在鍋中加入與山楂果同質(zhì)量的水，煮沸后加入山楂時，煮至山楂軟爛、開裂。

預煮是山楂清汁制作的第一步，說明預煮的目的是要軟化山楂果使打醬變得容易；殺滅氧化酶，是為了防止褐變的發(fā)生和營養(yǎng)物質(zhì)的損失[7]；殺菌等為接下來工序運行打下基礎[8]。引導學生思考預煮的作用，在食品化學、生物化學和微生物學方面都發(fā)生了哪些變化，實驗產(chǎn)品和工序的要求。

1.2 果膠酶的使用

將山楂醬冷卻至50℃時加入萬分之五的果膠酶，攪拌均勻，密封。將其置于50℃恒溫水浴中酶解8 h。（思考溫度為何定為50℃）

果膠酶的使用是山楂清汁制備的重中之重。結合“食品酶學課程”內(nèi)容，讓學生了解果膠酶是一個混合酶，由果膠裂解酶、果膠脂酶和半乳糖醛酸酶組成，其中果汁中的甲醇主要來源于果膠脂酶催化果膠而產(chǎn)生。結合生物化學知識，讓學生思考果膠的結構，影響果膠酶作用的條件。

在實驗中發(fā)現(xiàn)有的學生將預煮山楂果醬化后直接加入果膠酶，在規(guī)定的時間內(nèi)還是黏度很大，無法取汁；而大部分學生的實驗山楂汁黏度很少，非常容易提取。判定是因為高溫使得果膠酶失活所致，體現(xiàn)科學用酶的重要性。

1.3 取汁工序

加工山楂汁是實驗的目標，因此取汁的方法和果汁澄清度和出汁率有直接聯(lián)系。要求學生思考取汁方式對山楂清汁的影響及是否會影響到后續(xù)對山楂汁化學指標的測定。取汁方式有壓榨法和離心法[9]；就實驗室的條件采用壓榨法比較簡單，使用范圍廣，但取汁體積的誤差較大，而采用離心法，由于醬的體積較大，每半個小時才能完成一個周期，相對壓榨法復雜，但出汁率和澄清度有保證。可以根據(jù)實驗要求靈活選擇取汁方法。

2 山楂汁的理化指標分析

總黃酮、還原糖和總酸是山楂果的重要理化指標，其測定方法也是學生應該熟練掌握的分析方法。分析山楂清汁的理化指標是對山楂汁營養(yǎng)進行科學判定的重要依據(jù)。對山楂汁進行理化指標的分析涉及到“食品化學”“無機分析”“有機化學”“物理化學”“食品分析”等課程的原理，通過以前學期的實驗課程的檢驗，是對學生從共性到個性、由一般到具體實際能力的考量。要求學生對實驗方案的大體把握，以及對可能出現(xiàn)問題的原理和解決方法進行發(fā)掘。在鍛煉學生實驗操作能力的同時開拓學生的思路，為今后學生解決實驗問題打下良好基礎。

2.1 山楂汁中總黃酮分析的原理性和靈活性

山楂總黃酮是山楂中主要的生物活性成分，總黃酮含量是對山楂品質(zhì)優(yōu)劣的科學評價，對山楂果的食用及相關產(chǎn)品開發(fā)，也為育種專家提供了育種的重要判斷指標，所以準確測定山楂汁中總黃酮含量顯得非常重要。

山楂汁中總黃酮的測定采用的是比色法[10-11]，旨在讓學生掌握比色法及黃酮顯色的原理，熟練用最普通、最簡單的分光光度計完成總黃酮的測定，同時鍛煉學生的觀察記憶能力。

無機分析實驗指出在使用分光光度法測定物質(zhì)含量時，吸光度為0.2～0.7時，物質(zhì)含量與吸光值具有非常好的線性關系，因此在山楂汁總黃酮測定時，以蘆丁為標準品，建立總黃酮含量與吸光度為0.2～0.7時的標準曲線，這是一個原則。

在測定山楂汁總黃酮過程中，先將1 mL山楂汁加到9 mL的無水乙醇中，充分混勻，靜置30 min，離心，取上清液再進行通常總黃酮測定的步驟。

增加這一步驟是通過長期的實驗探討所進行的對總黃酮含量原有測定方法的改進。根據(jù)溶解度的原理在山楂汁特色果汁中的應用，黃酮在乙醇中的溶解度大，尤其是黃酮混合物的溶解度更大，這就確保了山楂汁中總黃酮在乙醇溶液中全部溶解；而山楂汁中影響總黃酮測定的物質(zhì)，最主要是果膠及其不完全水解物等大分子物質(zhì)，在高濃度乙醇溶液中不溶解，也確保了將山楂汁中大分子物質(zhì)的沉淀和離心以加速將山楂汁中的雜質(zhì)除去。而之所以去除大分子雜質(zhì)是因為這些物質(zhì)能與作為顯色劑Al3+橋聯(lián)，并與總黃酮一起形成大分子聚合物，使形成的紅色物質(zhì)快速沉淀，影響所測定的吸光度，導致測定數(shù)據(jù)偏小，與真實值差距偏大。此外，這一步驟也是對總黃酮的一次稀釋。

實驗方法是取乙醇處理后山楂汁的上清液0.5 mL，1.0 mL分別置于2個50 mL容量瓶中（確保其中一個吸光度為0.2～0.7），補去離子水至容量瓶中溶液體積為5 mL，再進行亞硝酸鈉溶液和硝酸鋁溶液處理，于波長510 nm處測其吸光度。記錄數(shù)據(jù)，平行測定3次。

實驗的這一步驟也可以鍛煉學生的應變能力，使學生建立一種思維方式，所測定物質(zhì)的吸光度必須保證為0.2～0.7，這是原則，而根據(jù)實際情況，對測定液中的物質(zhì)稀釋多少倍或濃縮多少倍，要根據(jù)測定的吸光度是否在0.2～0.7范圍內(nèi)進行靈活調(diào)整。

2.2 山楂汁中總酸分析的原理性和靈活性

在食品中總酸的測定過程中，對滴定終點顏色的把握，關乎實驗數(shù)據(jù)的準確度和精確性，而不同的人對顏色的判斷存在主觀上的差異，尤其是總酸測定實驗滴定終點為淡粉色，這更加大了判斷難度。因為山楂汁中所含的色素物質(zhì)較多，有花色素、黃酮[11]等，這些物質(zhì)的最大特點也隨著pH值由酸性到中性再到堿性的變化，體系顏色由山楂汁的紅色到淺紅色再到藍色的變化[12]，與不含色素果汁總酸測定終點的淡粉色疊加，就形成了深藍或黑色，無法有效判斷滴定終點。要盡可能消除反應體系中其他顏色對終點顏色的干擾。因此往后學生在面對不同種類原料和樣品時，要考慮樣品原本的顏色或樣品形成溶液的顏色是否會對終點顏色產(chǎn)生影響。同時，指示劑的選擇也是關鍵，針對不同反應環(huán)境，需要選擇不同指示劑來更好地判斷滴定終點。

解決方法：①實驗對山楂汁進行脫色；②若脫色會對樣品成分產(chǎn)生影響，需要采用電位滴定法來測定樣品中的總酸，滴定終點的pH值為8.2；③將山楂汁加大稀釋倍數(shù)，加適量酚酞足夠掩蓋山楂汁中色素的影響等，靈活措施準確判斷滴定終點。

在實驗中，為了減少測定結果的誤差，體系所消耗NaOH的體積應該大于2 mL，這是原則。當發(fā)現(xiàn)消耗NaOH量小于2 mL時，可以考慮通過調(diào)整NaOH的濃度或者增大樣品液等，使數(shù)據(jù)保持在合理范圍。

2.3 山楂汁中還原糖分析的原理性和靈活性

還原糖測定這個實驗項目開展的目的是掌握山楂汁中還原糖的含量，進一步熟悉還原糖的采用熱滴定法，預滴定和精確滴定方法，同時培養(yǎng)學生在每一次滴定前要對標準葡萄糖溶液進行標定的意識。更重要的是要掌握山楂汁中的色素物質(zhì)對還原糖測定的影響，以及其消除影響的方法[12]。

因為山楂中的黃酮和花色素等色素在堿性條件下顯藍色，而進行滴定還原糖所用的斐林試劑B液中有大量的NaOH，可以使測定體系呈堿性，從而使體系顏色為藍色，不含色素時測定體系顏色的淡黃色，因此若直接使用山楂汁滴定，則會難于判斷滴定終點，所以采用反滴定的方式，或采用一些方法去除色素，以消除色素的影響，可以幫助學生開拓思路、另辟蹊徑。

在進行還原糖稀釋時，以樣品稀釋液的體積與標定消耗的標準葡萄糖溶液體積相差在加減2 mL為宜，而稀釋山楂汁多少倍，可以靈活進行。

3 結語

山楂是水果中較為特殊的一種，加工山楂果汁實驗及其主要成分分析，既可以讓學生掌握現(xiàn)代食品加工技術，又可以根據(jù)其特點和測定指標學習操作原則，從而提高學生理論聯(lián)系實際和具體問題具體分析的創(chuàng)新思維。