陳 晨，張 琳，劉增根，陶燕鐸，邵 赟，*，梅麗娟

(1.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海西寧810008; 2.中國科學(xué)院研究生院，北京100049)

白刺果汁生產(chǎn)工藝研究

陳 晨1，2，張 琳1，2，劉增根1，2，陶燕鐸1，邵 赟1，*，梅麗娟1

(1.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海西寧810008; 2.中國科學(xué)院研究生院，北京100049)

對(duì)白刺果汁生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，以白刺果汁中總多酚含量為標(biāo)準(zhǔn)，探討在膠體磨、高壓均質(zhì)、膜分離的生產(chǎn)條件下白刺果汁品質(zhì)的變化。結(jié)果表明:在膠體磨研磨3次，每次7min，高壓均質(zhì)操作壓力100MPa，高壓均質(zhì)3次，0.1μm的陶瓷膜流速為80mL/min，10000u有機(jī)膜操作壓力為20kg，流速為100mL/min的條件下生產(chǎn)的白刺果汁中總多酚含量最高，果汁的品質(zhì)最好。

白刺果汁，膠體磨，高壓均質(zhì)，膜分離技術(shù)

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白刺果實(shí) 2010年8月采于青海省諾木洪農(nóng)場(chǎng)，經(jīng)中國科學(xué)院西北高原生物研究所梅麗娟高級(jí)工程師鑒定為唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)。

有機(jī)膜分離設(shè)備、陶瓷膜分離設(shè)備 合肥世杰膜工程有限責(zé)任公司;膠體磨、高壓均質(zhì)機(jī) 上海東華高壓均質(zhì)廠;DC-UHT-20管式殺菌機(jī)、DC-GZS無菌灌裝室 上海達(dá)程設(shè)備有限公司。

1.2 總多酚的測(cè)定

1.2.1 測(cè)定方法 將白刺果汁稀釋50倍，然后取1mL的樣品加到10mL的容量瓶中，依次加6mL水，0.5mL福林-酚顯色劑，搖勻后10min內(nèi)加入1.5mL 20%的碳酸鈉溶液，最后定容至刻度。以相應(yīng)的試劑為空白，在760nm下測(cè)定吸光度。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 取對(duì)照品沒食子酸溶液0、0.1、0.2、0.3、0.4mL，分別置于10mL容量瓶中，各加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，得到不同濃度的對(duì)照品溶液。按照1.2.1的測(cè)定方法測(cè)得不同濃度對(duì)照品溶液的吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，對(duì)照品濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得線性回歸方程為:Y=3.094X +0.0178。相關(guān)系數(shù)為0.9994。

1.3 白刺果汁生產(chǎn)工藝流程

白刺果實(shí)(未去皮)→膠體磨研磨→高壓均質(zhì)→陶瓷膜除雜→有機(jī)膜生產(chǎn)→超高溫瞬時(shí)滅菌→灌裝→白刺果汁成品

白刺果實(shí)含有豐富的花青素，所以在膠體磨研磨時(shí)未去皮。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，為了降低食品添加劑對(duì)果汁品質(zhì)的影響，未使用任何添加劑。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠體磨的生產(chǎn)條件對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.1.1 膠體磨生產(chǎn)時(shí)間對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 將白刺果投入膠體磨中進(jìn)行研磨，在研磨時(shí)間分別為3、5、7、9、12min的條件下考察白刺果汁的總多酚含量。由圖1可知，隨著時(shí)間的延長，總多酚的含量先增加后平緩，其原因可能是長時(shí)間膠體磨的研磨已經(jīng)使白刺果實(shí)中總多酚的提取完全，因此研磨時(shí)間選7min。

圖1 膠體磨時(shí)間對(duì)白刺果汁總多酚含量影響

2.1.2 膠體磨生產(chǎn)次數(shù)對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 將白刺果投入膠體磨中進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間為7min，在研磨次數(shù)分別為1、2、3、4、5次的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖2可知，白刺果汁中總多酚含量隨著研磨次數(shù)增加而提高，當(dāng)次數(shù)超過3次，白刺果汁中總多酚含量變化不大，研磨次數(shù)過多會(huì)增加能耗，因此研磨次數(shù)為3次。

圖2 膠體磨次數(shù)對(duì)白刺果汁總多酚含量影響

2.2 高壓均質(zhì)機(jī)生產(chǎn)條件對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.2.1 高壓均質(zhì)機(jī)的操作壓力對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 經(jīng)過膠體膜研磨7min、研磨次數(shù)為3次的白刺果汁投入高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行高壓均質(zhì)操作，高壓均質(zhì)次數(shù)為2次，在高壓均質(zhì)壓力分別為70、80、90、100、110、120MPa的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖3可知，隨著高壓均質(zhì)壓力提高，白刺果汁中總多酚含量也提高，當(dāng)壓力達(dá)到100MPa時(shí)總多酚含量最高。這是因?yàn)閯傞_始細(xì)胞內(nèi)外溶質(zhì)濃度差很大，溶質(zhì)從被破碎的外層組織細(xì)胞釋放比從完整的內(nèi)層釋放容易的多，隨著高壓均質(zhì)壓力提高，對(duì)多酚類物質(zhì)有一定的破壞作用。

圖3 高壓均質(zhì)壓力對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.2.2 高壓均質(zhì)機(jī)的生產(chǎn)次數(shù)對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 經(jīng)過膠體膜研磨7min、研磨次數(shù)為3次的白刺果汁投入高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行高壓均質(zhì)操作，高壓均質(zhì)壓力為100MPa，在高壓均質(zhì)次數(shù)分別為1、2、3、4、5次的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖4可知，白刺果汁中總多酚含量隨著次數(shù)增加而提高，當(dāng)次數(shù)超過3次，白刺果汁中總多酚含量變化不大，故高壓均質(zhì)3次已足夠。

圖4 高壓均質(zhì)次數(shù)對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.3 陶瓷膜生產(chǎn)條件對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.3.1 陶瓷膜孔徑對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 經(jīng)過100MPa條件下高壓均質(zhì)3次生產(chǎn)的白刺果汁投入陶瓷膜進(jìn)行除雜操作，流速為100mL/min，在陶瓷膜孔徑分別為0.05、0.1、0.2、0.5μm的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖5可知，當(dāng)陶瓷膜的孔徑為0.1μm時(shí)，總多酚含量最高，其原因可能是小孔徑的陶瓷膜會(huì)使總多酚截留，而大孔徑的陶瓷膜會(huì)使雜質(zhì)得不到很好的分離，如大分子的果膠和蛋白等。

圖5 陶瓷膜的孔徑對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.3.2 陶瓷膜流速對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 經(jīng)過100MPa條件下高壓均質(zhì)次數(shù)為3次生產(chǎn)的白刺果汁投入陶瓷膜進(jìn)行除雜操作，在陶瓷膜孔徑為0.1μm，流速分別為60、80、100、120、140mL/min的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖6可知，當(dāng)陶瓷膜的流速為80mL/min時(shí)，總多酚含量最高，其原因可能是流速過快之后，提高流速，總多酚含量反而呈下降趨勢(shì)。會(huì)影響白刺果汁對(duì)陶瓷膜的滲透壓，改變陶瓷膜的除雜效果。

圖6 陶瓷膜的流速對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.4 有機(jī)膜生產(chǎn)條件對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.4.1 有機(jī)膜分子量對(duì)白刺果汁中總多酚的影響經(jīng)過采用0.1μm陶瓷膜流速為80mL/min條件下生產(chǎn)的白刺果汁投入有機(jī)膜進(jìn)行分離操作，流速為100mL/min、操作壓力為20kg時(shí)，在有機(jī)膜分子量分別為2000、5000、10000、15000、20000u的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖7可知，當(dāng)有機(jī)膜的分子量為10000u時(shí)，總多酚含量最高。多酚是一類物質(zhì)總稱，它們分子量均小于10000u，10000u有機(jī)膜可以使多酚透過，截留大于10000u的大分子雜質(zhì)，因此10000u有機(jī)膜生產(chǎn)的白刺果汁中總多酚含量最高。

圖7 有機(jī)膜分子量對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.4.2 有機(jī)膜流速對(duì)白刺果汁中總多酚的影響 經(jīng)過采用0.1μm陶瓷膜流速為80mL/min條件下生產(chǎn)的白刺果汁投入有機(jī)膜進(jìn)行分離操作，有機(jī)膜分子量為10000u、操作壓力為20kg，在流速分別為60、80、100、120、140mL/min的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖8可知，當(dāng)有機(jī)膜流速為100mL/min時(shí)，白刺果汁中總多酚含量最高。

圖8 有機(jī)膜流速對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.4.3 有機(jī)膜操作壓力對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

經(jīng)過采用0.1μm陶瓷膜流速為80mL/min條件下生產(chǎn)的白刺果汁投入有機(jī)膜進(jìn)行分離操作，有機(jī)膜分子量為10000u、流速為100mL/min，在有機(jī)膜操作壓力分別為15、18、20、22、24kg的條件下考察白刺果汁中總多酚的含量。由圖9可知，當(dāng)有機(jī)膜操作壓力為20kg時(shí)，總多酚含量最高。有機(jī)膜操作壓力改變有機(jī)膜兩側(cè)滲透壓，從而改變多酚物質(zhì)在膜內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)，改變白刺果汁中總多酚含量。

圖9 有機(jī)膜操作壓力對(duì)白刺果汁中總多酚的影響

2.5 滅菌與灌裝

將上述處理后的果汁在135℃下殺菌30s，當(dāng)料液的溫度降至90～95℃后迅速灌裝和封蓋(此時(shí)飲料瓶及蓋已洗凈、滅菌)，灌裝后得白刺果汁成品。

2.6 白刺果汁成品總多酚測(cè)定

將20批白刺果實(shí)分別依次經(jīng)過膠體磨研磨(研磨3次，每次7min)、高壓均質(zhì)(100MPa，高壓均質(zhì)3次)、0.1μm的陶瓷膜(流速為80mL/min)、10000u有機(jī)膜(流速為100mL/min，操作壓力為20kg)后滅菌灌裝得到的果汁按照1.2.1項(xiàng)下的操作方法進(jìn)行含量測(cè)定，結(jié)果取平均值，結(jié)果表明，白刺果汁成品含有9.2mg/mL的總多酚。

3 結(jié)論

用膠體磨、高壓均質(zhì)、陶瓷膜、有機(jī)膜生產(chǎn)白刺果汁，白刺果汁中的多酚含量高，相比于其他的傳統(tǒng)工藝具有一定的優(yōu)勢(shì)。

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Processing technology of Nitraria tangutorum Bobr.juice

CHEN Chen1，2，ZHANG Lin1，2，LIU Zeng-gen1，2，TAO Yan-duo1，SHAO Yun1，*，MEI Li-juan1
(1.Northwest Institut of Plateau Biology Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China; 2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China)

Technology of colloid mill，high pressure homogenizer and membrance separation were used in the production process of Nitraria tangutorum Bobr juice.It was found that the juice quality of Nitraria tangutorum Bobr. juice was great by colloid mill(three times，7min each time)，high pressure homogenizer(100MPa，three times)，ceramic membrane(0.1μm，80mL/min)，organic film(10000Da，100mL/min，20kg)，and the juice had the highest total polyphenol content.

Nitraria tangutorum Bobr.juice;colloid mill;high pressure homogenizer;membrane separation

TS201.1

B

1002-0306(2011)11-0289-03

白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)為蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺屬(Nitraria)，多分布在干旱地區(qū)，有防風(fēng)固沙等作用，而且白刺有很高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值［1-2］，白刺果具有健胃補(bǔ)脾、滋陰潤肺、活血消食等功效，民間主要用于治療脾胃虛弱、消化不良、神經(jīng)衰弱等癥。現(xiàn)代科學(xué)研究證明，白刺含有豐富的花青素、多酚、黃酮等成分，因此白刺具有抗氧化、抗疲勞、抗缺氧、降血脂、防治動(dòng)脈硬化等作用［3-5］。膠體磨、高壓均質(zhì)是現(xiàn)代食品工業(yè)的一項(xiàng)新技術(shù)，在生產(chǎn)過程中果汁受到強(qiáng)大的剪切力、摩擦力、撞擊力等復(fù)合力的作用，能有效地分散、破碎、乳化、混合，提高加工效率、增加經(jīng)濟(jì)效益［6-7］。膜分離技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于食品工業(yè)，其中陶瓷膜有耐高溫、耐腐蝕、分離效率高、清洗消毒方便、機(jī)械性能好、使用壽命長以及可進(jìn)行高壓反沖等優(yōu)點(diǎn)［8］，用陶瓷膜超濾的果汁不僅比利用明膠、硅藻土、果膠酶過濾果汁的澄清效果好，而且比巴氏滅菌果汁的口感純正［9］。有機(jī)膜的微濾過程依據(jù)“篩分”效應(yīng)，利用膜兩邊的壓力差作為推動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)小分子物質(zhì)和大分子物質(zhì)的分離［10］。本研究利用膠體磨和高壓均質(zhì)對(duì)白刺果加工處理，然后用陶瓷膜超濾、有機(jī)膜分離技術(shù)進(jìn)行白刺果汁的澄清、除菌加工，并檢測(cè)評(píng)價(jià)白刺果汁的總多酚含量，期望能通過改進(jìn)加工技術(shù)，提升白刺果汁的品質(zhì)，開拓更廣闊的白刺市場(chǎng)。

2010-11-30 *通訊聯(lián)系人

陳晨(1984-)，男，研究方向:天然藥物化學(xué)。

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2007BAI45B00)。