黃 彭，蒲有能，秦 文,*，李傳桂

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014；2.三臺縣科學(xué)技術(shù)局，四川 三臺 621100)

正交試驗(yàn)優(yōu)化四川三臺米棗汁澄清工藝

黃 彭1，蒲有能2，秦 文1,*，李傳桂2

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，四川 雅安 625014；2.三臺縣科學(xué)技術(shù)局，四川 三臺 621100)

以米棗為原料，探討米棗熱燙、果膠酶澄清主要加工工藝參數(shù)。采用單因素試驗(yàn)、組合試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定熱熱燙最佳條件95℃、3min，在此條件下米棗汁褐變指數(shù)為0.124，出汁率為56.0%；果膠酶澄清的最適條件為果膠酶用量0.12g/100mL、酶解溫度45℃、酶解時(shí)間2.5h、酶解pH3.5。在此條件下所得米棗汁澄清度為93.24%，濁度為78.32，果膠試驗(yàn)為“-”。

熱燙；果膠酶；澄清；米棗

四川省三臺縣被譽(yù)之為“中國米棗之鄉(xiāng)”[1]。 2009年，嶄山米棗(Ziziphus jujuba Mill ‘Mi Zao’)被中國綠色食品發(fā)展中心認(rèn)定為綠色食品A級產(chǎn)品。嶄山米棗皮薄肉嫩，入口化渣，酸甜適中，滋陰補(bǔ)腎，健脾開胃等特點(diǎn)更是成為了享譽(yù)川內(nèi)外的名優(yōu)水果[2]。棗果具有很高的食用和藥用價(jià)值，特別是所含抗壞血酸(VC)、多酚、黃酮和環(huán)磷酸腺苷等功能性營養(yǎng)成分的含量較高[3]，并含有大量人體需要的各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素，這些物質(zhì)具有很高的營養(yǎng)保健功效，可起到消炎止咳、降血壓、降血脂、增進(jìn)冠狀動(dòng)脈血流量和防治冠心病、心絞痛等作用，經(jīng)常食用有增進(jìn)人體健康的功效[4]。因此，為了充分利用米棗果實(shí)的價(jià)值，解決米棗的采摘時(shí)間集中、不耐儲藏，米棗深加工技術(shù)不夠成熟這兩大米棗發(fā)展瓶頸。王大鵬等[5]以三臺米棗為原料，采用不同的保鮮劑研究表明，復(fù)合保鮮劑(compound preservative)、殼聚糖和1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)處理結(jié)合低溫能在一定程度上保持米棗的品質(zhì)，緩解米棗成熟期相對集中、保鮮時(shí)間短、延長銷售時(shí)間等問題。棗果實(shí)的精深加工研究主要集中在蜜餞、果汁、果泥、果漿、果醋、果酒、復(fù)合保健茶以及功能性成分的研究[6-7]，但對三臺米棗汁飲料加工還沒有。因此本實(shí)驗(yàn)以米棗為原料，初步探究米棗澄清汁熱燙、澄清加工工藝條件，以期為米棗果汁加工提供技術(shù)支持和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以米棗為原料，2011年8月下旬采摘于四川三臺縣。挑選黃熟期、無病蟲害和機(jī)械傷、大小均勻的果實(shí)，運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室冷藏庫4℃貯藏。

果膠酶固態(tài)制劑(100000U/g) 泰安信得利生物工程有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TCP2色差儀 北京奧依克光電儀器有限公司；智能濁度儀 無錫優(yōu)量儀表公司；Multifuge X1冷凍高速離心機(jī) 美國Thermo公司；UV-3200紫外-可見分光光度計(jì) 上海美譜儀器有限公司；WYF-4手持測糖儀上海帥寧儀器有限公司；pHS-3C＋酸度計(jì) 成都世紀(jì)方舟科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 米棗汁生產(chǎn)技術(shù)工藝流程及操作要點(diǎn)

操作要點(diǎn)：1)選料、清洗 選擇符合原料品質(zhì)要求的米棗鮮果，剔除霉?fàn)€、蟲蛀和機(jī)械損傷果實(shí)。用流動(dòng)水反復(fù)搓洗，除去附著在米棗表面的泥沙等雜質(zhì)；2)去核、護(hù)色：用小刀，縱向破開，盡量保留果肉，去除棗核后，立即放入復(fù)合護(hù)色劑中護(hù)色10min[8]；3)熱燙、榨汁：在適宜的溫度熱燙一定時(shí)間后的棗果溫度降至40℃，添加適量的水榨汁；4)過濾：4層紗布過濾，盡量擠干濾渣，取濾液；5)澄清、離心：先將適量的果膠酶用少量濾液溶解后加入到原果汁中，在適宜的條件下澄清處理后，6000r/min處理10min，取上清液[9]；6)保存：將汁液放入4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 熱燙條件選擇

取5g去核米棗，在90℃水浴條件下，分別燙漂1、2、3、4、5min，榨漿機(jī)榨汁，用紗布擠壓出果汁后測定不同處理的出汁率[10]和褐變指數(shù)[11]；再取等量去核米棗的分別在80、85、90、95、100℃熱漂處理3min后，測定指標(biāo)同上；根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果再進(jìn)行雙因素全組試驗(yàn)。

褐變指數(shù)為取5mL護(hù)色后的米棗汁，加等量丙酮振蕩，7500r/min，離心10min，經(jīng)濾紙過濾取上清液在420mn波長處測吸光度。

1.3.3 果膠酶澄清條件優(yōu)化

取米棗原果汁5mL，果膠酶添加量0.04g/100mL、米栆汁pH3.5、溫度50℃、澄清2h，固定其他條件，分別考察果膠酶的添加量、酶解pH值、作用時(shí)間和溫度對米栆澄清汁工藝的影響，對各單因素試驗(yàn)結(jié)果測定果膠試驗(yàn)、澄清度和濁度[12-13]；根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以果膠酶有量(g/100mL)、澄清溫度(T)和澄清時(shí)間(t)為因素，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)如表1所示，澄清結(jié)果測定指標(biāo)同上。澄清度為以蒸餾水為參比在680nm波長處測定OD值；果膠試驗(yàn)為2mL澄清汁＋4mL酸化乙醇(95%乙醇溶液:1% HCl溶液=99:1)振蕩均勻，10min后觀察果膠狀態(tài)，以“＋、-”表示有無果膠存在，＋越多果膠含量越高[14]。

表1 果膠酶酶解正交試驗(yàn)因素水平表Table1 Factors and levels used in the orthogonal array design for optimizing hydrolysis conditions

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有測定指標(biāo)的數(shù)據(jù)平行測定3次后取平均值，應(yīng)用Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱燙工藝條件的優(yōu)化

熱燙將影響果汁褐變和品質(zhì)下降的多酚氧化酶(PPO)活性喪失，熱燙時(shí)間短，PPO不能完全被滅活，果汁貯藏期間色澤會發(fā)生變化；熱燙時(shí)間過長，果汁的出汁率下降，不利于花色苷和總酚等物質(zhì)的保持[15]。

2.1.1 熱燙單因素試驗(yàn)對米棗汁的影響

2.1.1.1 熱燙時(shí)間對米棗汁的影響

圖1 熱燙時(shí)間對米棗汁的影響Fig.1 Effect of blanching time on the browning index and yield of‘Mi Zao’ jujube juice

從圖1可知，熱燙時(shí)間影響米棗汁的出汁率和褐變指數(shù)。隨著熱燙時(shí)間的延長，褐變指數(shù)不斷地減少，在2～4min無明顯變化，可能因?yàn)闊釥C到2min米棗中的PPO活性基本喪失；4min后，吸光度開始下降可能是米棗中的花色苷和總酚的溶出導(dǎo)致測定米棗汁褐變指數(shù)下降，根據(jù)褐變指數(shù)熱燙時(shí)間應(yīng)控制在2～4min較好。出汁率先隨熱燙時(shí)間的延長而增大，到第3分鐘達(dá)到出汁率達(dá)到最大；3min后開始降低，可能由于細(xì)胞的破壞，米棗果實(shí)中有效成分溶出出汁率下降，根據(jù)出汁率熱燙時(shí)間應(yīng)選擇3min較好。結(jié)合出汁率和褐變指數(shù)熱燙時(shí)間應(yīng)控制3min綜合效果較好，此時(shí)出汁率為53.7%，褐變指數(shù)為0.132。

2.1.1.2 熱燙溫度對米棗汁的影響

從圖2可知，熱燙溫度影響米棗汁的褐變指數(shù)和出汁率。隨著溫度升高褐變指數(shù)隨之減小，當(dāng)達(dá)到85℃以后基本不發(fā)生明顯變化，熱燙溫度應(yīng)該選擇不低于85℃；出汁率先隨溫度升高而增大，在90～95℃熱燙處理出汁率基本沒有明顯變化，超過95℃時(shí)，隨熱燙溫度的升高出汁率隨之減小，可能此時(shí)雖PPO基本被滅活，但溫度升高，導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)VC、花色苷和多酚等物質(zhì)溶出，出汁率下降，因此熱燙溫度應(yīng)控制在90～95℃。綜合考慮褐變指數(shù)和出汁率，防止米棗果汁貯藏變色等問題，因此熱燙溫度95℃時(shí)效果較好，此時(shí)出汁率為45.1%，褐變指數(shù)為0.241。

圖2 熱燙溫度對米棗汁的影響Fig.2 Effect of blanching temperature on the browning index and yield of ‘Mi Zao’ jujube juice

2.1.2 熱燙全組合試驗(yàn)對米棗汁的影響

根據(jù)熱燙單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)6組兩因素三水平試驗(yàn)。從圖3可知，95℃、3min組在6個(gè)組中出汁率最大為56.0% ，褐變指數(shù)最小為0.124。此時(shí)PPO等氧化酶完全滅活，而且還有效保留了果汁中營養(yǎng)成分。因此，選擇此為熱燙條件。

圖3 熱燙全組合試驗(yàn)對米棗汁的影響Fig.3 Effect of different combinations of blanching time and temperature on the browning index and yield of ‘Mi Zao’ jujube juice

2.2 果膠酶澄清條件的優(yōu)化

果膠酶制劑能夠水解引起果汁貯藏混濁的果膠、多糖等物質(zhì)，使果膠失去保護(hù)蛋白質(zhì)的作用而產(chǎn)生沉淀，從而達(dá)到澄清提高出汁率的目的[16]。不需要專業(yè)的設(shè)備就可以達(dá)到澄清目的，但需要適應(yīng)的條件才能發(fā)揮作用。單因素試驗(yàn)中，米棗汁的濁度、澄清度和果膠量都比未加酶處理有明顯變化，但考慮原果汁澄清后在制備米棗汁時(shí)需進(jìn)一步稀釋，澄清效果以澄清度作為最主要的考慮指標(biāo)因素。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中在選用因素時(shí)，由于單因素試驗(yàn)中果膠酶作用米棗計(jì)最佳pH值為3.5，pH值對酶活影響較大，加之正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)留空列便于方差分析，因此正交設(shè)計(jì)將果膠酶作用所有的pH值均調(diào)為3.5，只考慮果膠酶量、作用時(shí)間和溫度3因素。

2.2.1 果膠酶澄清的單因素試驗(yàn)

2.2.1.1 果膠酶用量對米棗汁澄清效果的影響

表2 果膠酶用量對米棗汁澄清效果的影響Table2 Effect of pectinase dose on the clarification of ‘Mii ZZaaoo’jujube juuiiccee

從表2可知，果膠酶的加入明顯影響米棗汁的濁度、澄清度和果膠量。濁度隨果膠酶用量增加而不斷減??；澄清度隨果膠酶用量增加而不斷增加，說明米棗汁在不斷的澄清，但果膠酶用量超過0.08g/100mL時(shí)，澄清度基本不發(fā)生變化；果膠試驗(yàn)隨果膠酶用量增加而果膠量不斷減小，當(dāng)果膠酶用量不小于0.04g/100mL時(shí)，果膠試驗(yàn)均為“-”，此時(shí)果膠、多糖等物質(zhì)基本分解完全。結(jié)合3個(gè)指標(biāo)綜合考慮，果膠酶用量0.08g/100mL 時(shí)效果較好，此時(shí)濁度為93.20，澄清度為85.31%，果膠試驗(yàn)為“-”。

2.2.1.2 pH值對米棗汁澄清效果的影響

表3 pH值對米棗汁澄清效果的影響Table3 Effect of treatment pH on the clarification of ‘Mii ZZaaoo’jujube juuiiccee

從表3分析可知，隨著pH值的增大，米棗汁濁度先隨pH值的增大先減小后增大，在pH3.5時(shí)濁度最小，澄清效果較好；澄清度先隨pH值的增大先增大后減小，在pH值為3.5時(shí)澄清度最大，澄清效果較好；果膠試驗(yàn)在pH3.5時(shí)為“-”，其余都為“＋”或“＋＋”說明在pH值為3.5時(shí)果膠、多糖等物質(zhì)分解比較完全。結(jié)合3個(gè)指標(biāo)綜合選擇果膠酶在最適pH值以外，果膠酶沒有發(fā)揮出最佳活性，澄清效果較差。當(dāng)pH3.5，果膠分解較徹底，能有效防止米棗汁在貯藏期間因果膠與蛋白質(zhì)結(jié)合而產(chǎn)生沉淀，此時(shí)濁度為86.35，澄清度為91.61%，果膠試驗(yàn)為“-”。

2.2.1.3 澄清時(shí)間對米棗汁的影響

從表4可知，隨著作用時(shí)間的延長，米棗汁濁度不斷減小，而澄清度隨之增大，但濁度和澄清度隨之變化的趨勢越來越??；作用時(shí)間不短于2h時(shí)，果膠基本別分解完全。為了節(jié)約時(shí)間和生產(chǎn)成本，結(jié)合3個(gè)指標(biāo)綜合考慮，果膠酶的作用時(shí)間2h就能取得良好澄清效果，此時(shí)濁度為96.52，澄清度為88.90%，果膠試驗(yàn)為“-”。

表4 澄清時(shí)間對米棗汁的影響Table4 Effect of treatment time on the clarification of ‘Mii ZZaaoo’ jujube juice

2.2.1.4 澄清溫度對米棗汁的影響

表5 澄清溫度對米棗汁的影響Table5 Effect of treatment temperature on clarification of ‘Mii ZZaaoo’jujube juuiiccee

從表5可知，隨著果膠酶澄清作用溫度的升高，米棗汁中果膠等物質(zhì)含量逐漸減少；澄清度值先隨溫度升高先增大后減小，當(dāng)溫度不低于40℃時(shí)，澄清度基本沒有較大的變化；濁度隨溫度的升高而減小，但減小趨勢越來越??；果膠試驗(yàn)隨溫度升高明顯越來越澄清，果膠、多糖等物質(zhì)別分解得越來越徹底，當(dāng)溫度高于50℃時(shí)，果膠試驗(yàn)均為“-”。但在30℃時(shí)，濁度反而比室溫時(shí)大，澄清度比室溫時(shí)小，可能由于此時(shí)溫度過低，果膠酶與果膠物質(zhì)結(jié)合而果膠物質(zhì)還沒有被分解，結(jié)合物比單一果膠等物質(zhì)大，測量時(shí)會濁度和澄清度而反常。因此，結(jié)合3個(gè)指標(biāo)綜合選擇，果膠酶澄清時(shí)作用溫度50℃時(shí)，效果較好，此時(shí)濁度為90.12，澄清度為82.52%，果膠試驗(yàn)為“-”。

2.2.2 果膠酶澄清正交試驗(yàn)對米棗汁的影響

根據(jù)表6可知，果膠酶澄清工藝中影響米棗汁澄清度的主次因素依次為A＞B＞C，即果膠酶用量＞澄清溫度＞澄清時(shí)間。果膠酶酶解澄清最佳工藝組合為A3B1C3，即果膠酶用量0.12g/100mL、酶解澄清溫度45℃、酶解澄清時(shí)間2.5h；果膠酶澄清工藝中影響米棗汁濁度的主次因素依次為C＞A＞B，酶解時(shí)間＞果膠酶用量＞酶解溫度。但由于濁度極差的變化很小，空白列的極差都達(dá)1.433與最主要因素酶解時(shí)間極差1.933非常接近，因此濁度在本試驗(yàn)中不是澄清效果好壞的最主要參考指標(biāo)。正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)只對澄清度指標(biāo)進(jìn)行分析方差分析，從表7對方差分析可以看出，果膠酶量對米棗汁澄清工藝澄清度影響極為顯著，而果膠酶澄清時(shí)間和澄清溫度對米棗汁澄清度不顯著。在此條件下進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測得澄清后的米栆汁果膠試驗(yàn)為“-”，澄清度為93.24%，濁度為78.32。果汁淡黃色，有米棗特有的香氣。

表6 果膠酶澄清正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table6 Orthogonal array design and results for optimizing pectinase clarification condition

表7 果膠酶澄清正交試驗(yàn)方差分析表Table7 Analysis of variance for juice yield with various pectinase clarification conditions

3 結(jié) 論

熱燙滅酶的最適條件95℃、3min能夠有效的滅活PPO等酶的活性，防止米棗汁在加工貯藏中的色澤變化；出汁率達(dá)到最大。果膠酶澄清的最適條件為0.12g/100mL、溫度45℃、時(shí)間2.5h、pH3.5。在此條件下米棗汁果膠試驗(yàn)為“-”，澄清度為93.24%，濁度為78.32，能夠比較徹底地分解果膠、多糖等物質(zhì)，防止米棗汁在后期加工貯藏中分層、沉淀等影響品質(zhì)，還可增加果汁透明度和汁液清澈透明、色澤自然。

[1] 王作周. 四川三臺: 打造中國米棗之鄉(xiāng)[N]. 科技日報(bào), 2007-12-18(12).

[2] 陳施丞, 王小珊, 羅琦, 等. 市場經(jīng)濟(jì)中的農(nóng)產(chǎn)品品牌: “嶄山米棗”實(shí)地考察案[J]. 經(jīng)濟(jì)管理者, 2010(20): 78.

[3] 宋仁平. 棗(Ziziphus jujube Mill.)產(chǎn)品質(zhì)量等級劃分的理論依據(jù)研究[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2004.

[4] 趙愛玲, 李登科, 王永康, 等. 棗品種資源的營養(yǎng)特性評價(jià)與種質(zhì)篩選[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào), 2010, 11(6): 811-816.

[5] 王大鵬, 蒲有能, 秦文, 等. 不同保鮮劑對米棗采后貯藏品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2012, 33(10): 301-305.

[6] 楊永祥, 陳錦屏, 吳曼. 紅棗營養(yǎng)保健價(jià)值及其加工利用的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2009(1): 52-54.

[7] UDDIN M B, HUSSAIN I. Development of diversified technology for jujube (Ziziphus jujuba L.) processing and preservation[J]. World Journal of Dairy and Food Sciences, 2012, 7(1): 74-78.

[8] 解利利. 藍(lán)莓濁汁飲料加工技術(shù)的研究[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2011. [9] 陳祖滿. 桑椹果汁飲料制作法[J]. 農(nóng)村新技術(shù), 2009(1): 61-62.

[10] GAO Jia, WANG Baogang, FENG Xiaoyuan, et al. Effect of blanching on quality of sour cherry (Prunus cerasus L. CV. CAB) juice[J]. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences, 2012, 12(1): 123-127.

[11] 葉波. 胡蘿卜澄復(fù)合汁飲料加工工藝及色澤穩(wěn)定性研究[D]. 雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2006.

[12] NDIAYE C. 酶法制備芒果混汁[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2009.

[13] 田金輝. 黑莓果汁的研制[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2006.

[14] 吳治海. 胡蘿卜、杏復(fù)合汁飲料加工工藝及懸浮穩(wěn)定性研究[D]. 雅安: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2006.

[15] 龔吉軍, 李忠海, 鐘海燕, 等. 速凍山藥熱燙工藝研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2006, 27(11): 124-126.

[16] JOSHI V K, PARMAR M, RANA N. Purification and characterization of pectinase produced from apple pomace and evaluation of its efficacy in fruit juice extraction and clarification[J]. Indian Journal of Natural Products and Resources, 2011, 2(2): 189-197.

Optimization by Orthogonal Array Design of Clarification of Jujube Juice from Ziziphus jujuba Mill ‘Mi Zao’Growing in Santai, Sichuan

HUANG Peng1，PU You-neng2，QIN Wen1,*，LI Chuan-gui2
(1. College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China；2. Santai Science and Technology Bureau, Santai 621100, China)

The clarification of ‘Mi Zao’ jujube juice was investigated using blanching followed by pectin treatment. The optimum blanching conditions were determined as 95 ℃ and 3 min, and the browning index of the jujube juice blanched under the optimized conditions was 0.124 and juice yield was 56.0%. The optimum enzymatic treatment conditions were found to be an enzyme dosage of 0.12 g/100 mL, 55 ℃, 2.5 h and pH 3.5. After the optimized treatment, the clarity and turbidity were 93.24% and 78.32, respectively, and pectin test was negative.

blanching；pectinase；clarification；‘Mi Zao’ jujube

TS255.44

A

1002-6630(2013)18-0109-05

10.7506/spkx1002-6630-201318022

2012-08-11

黃彭(1989—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楣呒庸ぜ夹g(shù)。E-mail：pehuang@sina.com

*通信作者：秦文(1967—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)楣卟珊笊砑百A藏技術(shù)。E-mail：qinwen1967@yahoo.com