艾克拜爾·艾海提 許艷順，2 姜啟興 夏文水

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2.好想你棗業(yè)股份有限公司，河南 新鄭 451100）

紅棗具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及藥用價(jià)值，含有豐富的蛋白質(zhì)、糖、氨基酸、VC等，還含有P、Ca、Zn、Fe等多種礦物質(zhì)和微量元素［1］。棗汁是紅棗深加工的主要方向之一，棗汁可加工成飲料或者作為原料添加到其它食品中。在棗汁生產(chǎn)過(guò)程中，澄清技術(shù)是影響棗汁生產(chǎn)及貯藏的關(guān)鍵因素。蛋白質(zhì)、果膠等物質(zhì)是在棗汁生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯藏過(guò)程中引起混濁的重要成分［2］。

對(duì)于棗汁的澄清研究，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道不多。目前，棗澄清技術(shù)主要有離心法、明膠法、聚乙烯吡咯烷酮法、硅溶膠法、果膠酶法等［3］。這些方法存在著澄清劑的量難以掌控、作用時(shí)間長(zhǎng)、作用溫度高、營(yíng)養(yǎng)損失嚴(yán)重、連續(xù)性不好、留下異味等缺點(diǎn)［4］。

殼聚糖是一種無(wú)毒、安全天然的高分子化合物，具有良好生物降解性、吸附性［5］，帶正電荷的殼聚糖分子與果汁中帶負(fù)電荷的微粒相互作用，形成絮凝而沉淀，從而達(dá)到澄清目的［6］。研究［7］表明，殼聚糖由于具有優(yōu)良的絮凝作用而廣泛應(yīng)用于果汁的澄清中，該方法相比于其它方法，有澄清效果好、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期較短、成本低、澄清汁品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)對(duì)殼聚糖對(duì)棗汁的澄清工藝進(jìn)行了重點(diǎn)研究。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

紅棗：新疆喀什澤普祖娜爾駿干棗，市售；

殼聚糖：食品級(jí)，脫乙酰度為90%，江蘇雙林海洋生物藥業(yè)有限公司；

硅藻土、膨潤(rùn)土：化學(xué)純，中國(guó)醫(yī)藥（集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑公司；

環(huán)磷酸腺苷標(biāo)準(zhǔn)品：生化試劑，上海原葉生物科技有限公司；

1.2 儀器設(shè)備

高效液相色譜儀：Waters 600型，配備2410示差折光檢測(cè)器和Empower工作站，美國(guó)Waters公司；

紫外－可見(jiàn)光分光光度計(jì)：UV 1000型，上海天美科技有限公司；

色差計(jì)：CR－400型，日本美能達(dá)公司；

電熱恒溫水浴鍋：HH－4型，江蘇金壇市榮華儀器制造有限公司；

高速組織搗碎機(jī)：DS－1型，上海標(biāo)本模型制造廠；

離心機(jī)：TDL－5－A型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

阿貝折光儀：WZS－I型，上海第二分析儀器廠；

電子天平：JB5374－91型，梅特勒－托利多儀器廠（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 棗汁的制備 選擇無(wú)腐爛、無(wú)病蟲害的干棗，在清水中清洗瀝干后，先于60℃ 烘烤1h，再80℃烘烤1h，待紅棗散發(fā)焦香味時(shí)，將其取出去核，并用組織破碎機(jī)將棗肉破碎。取定量已破碎的棗肉，加0.4%果膠酶和7倍的水 （m／m），在50℃酶解3h，過(guò)濾得到固形物含量為10.4%的棗汁，該工藝浸提率為74.83%。

1.3.2 紅棗汁澄清方法

（1）硅藻土法：取20mL棗汁，添加0.8g／L硅藻土，在40℃保溫30min，離心后取上清液，觀察澄清效果。

（2）膨潤(rùn)土法：取20mL棗汁，添加0.8g／L膨潤(rùn)土，在55℃保溫20min，離心后取上清液，觀察澄清效果。

（3）殼聚糖法：取20mL棗汁，添加1.0g／L殼聚糖，在25℃保溫60min，離心后取上清液，觀察澄清效果。

對(duì)殼聚糖用量、澄清溫度、澄清時(shí)間進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，確定最適工藝條件。

1.3.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

（1）可溶性固形物：用阿貝折光儀測(cè)定。

（2）透光率：用分光光度計(jì)測(cè)定，以660nm處的測(cè)定透光率T%值表示。

（3）果膠：采用咔唑比色法［8］。

（4）總糖：采用蒽酮比色法［8］。

（5）蛋白質(zhì)：采用紫外分光光度法［8］。

（6）VC：采用紫外快速測(cè)定法［8］。

（7）總酚：采用Folin－Ciocaileu比色法［9］。

（8）黃酮：采用硝酸鋁顯色法［10］。

（9）環(huán)磷酸腺苷：采用高效液相色譜法［11］。

（10）色差值：用CR－400色差計(jì)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 澄清效果的比較

通過(guò)預(yù)試驗(yàn)初步優(yōu)化3種澄清方法的工藝條件，并在初步優(yōu)化條件下比較3種方法對(duì)棗汁的澄清效果。

2.1.1 澄清方法對(duì)透光率的影響 3種澄清方法對(duì)棗汁透光率的影響見(jiàn)表1。

表1 澄清方法對(duì)透光率的影響Table 1 Effect of clarification methods on transmittance

由表1可知，應(yīng)用殼聚糖澄清所得的棗汁透光率為91.5%，其余兩種方法澄清所得棗汁透光率都低于90%。

2.1.2 澄清方法對(duì)棗汁色澤的影響 果汁在澄清過(guò)程中色澤可能會(huì)發(fā)生變化，果汁的L／a／b值是評(píng)價(jià)果汁色澤變化的重要指標(biāo)。不同澄清方法對(duì)棗汁色澤的影響見(jiàn)表2。

表2 澄清方式對(duì)紅棗汁色澤的影響Table 2 Comparison of antibrowning test of the three clarification methods

由表2可知，3種澄清劑處理?xiàng)椫?，棗汁的L、a、b值均有一定的變化。殼聚糖處理后的棗汁L值和b值最大，a值最小，明亮強(qiáng)度最強(qiáng)，褐變最輕。

2.1.3 澄清方法對(duì)澄清棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響 果汁在貯藏過(guò)程中出現(xiàn)渾濁或沉淀現(xiàn)象，導(dǎo)致果汁的透光率下降。不同澄清方法對(duì)棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響見(jiàn)圖1。

圖1 澄清方式對(duì)澄清棗汁貯藏穩(wěn)定性的影響Figure 1 Storage stability comparison of clarification methods on jujube juice

由圖1可知，用殼聚糖澄清的棗汁在室溫下放置12個(gè)月，其透光率基本不變，具有較好的貯藏穩(wěn)定性。而相同條件下，硅藻土和膨潤(rùn)土法澄清的棗汁則產(chǎn)生不同程度的二次渾濁，透光率明顯降低，貯藏穩(wěn)定性較差。綜上可知，3種澄清方式中，殼聚糖澄清效果最好。

2.2 影響殼聚糖澄清效果的因素研究

2.2.1 殼聚糖添加量的影響 由圖2可知，隨著殼聚糖用量增加，澄清棗汁透光率快速增加，殼聚糖用量0.8g／L時(shí)透光率達(dá)到最高值，之后又逐漸下降。這主要是因?yàn)闅ぞ厶怯昧可贂r(shí)引起渾濁的物質(zhì)不能完全被除去，澄清效果較差。殼聚糖用量過(guò)大時(shí)，殼聚糖在棗汁里本身形成一種膠體溶液，影響果汁透光率［12］。

圖2 殼聚糖用量對(duì)澄清效果的影響Figure 2 Effect of chitosan dosage on clarification of jujube juice

2.2.2 澄清時(shí)間的影響 由圖3可知，當(dāng)澄清60min以內(nèi)時(shí)，透光率逐漸增大。當(dāng)澄清時(shí)間大于60min時(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，透光率反而降低。這是由于帶正電荷的殼聚糖與果汁中果膠、蛋白質(zhì)等帶負(fù)電荷的物質(zhì)相互作用產(chǎn)生絮凝沉淀物質(zhì)需要一定的時(shí)間。而絮凝沉淀物質(zhì)在果汁中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分絮凝沉淀物質(zhì)則會(huì)重新分散在棗汁，引起棗汁透光率降低［13］。

圖3 澄清作用時(shí)間對(duì)澄清效果的影響Figure 3 Effect of clarifying time on clarification of jujube juice

2.2.3 殼聚糖作用溫度的影響 由圖4可知，當(dāng)溫度低于30℃時(shí)，隨著溫度升高，棗汁的透光率增大。當(dāng)溫度高于30℃時(shí)，隨著溫度的升高，透光率略有下降。原因可能是殼聚糖對(duì)棗汁的澄清作用主要是熱凝作用和架橋作用來(lái)達(dá)到。當(dāng)溫度為30℃時(shí)，架橋作用充分形成，透光率達(dá)到最高，而溫度高于30℃時(shí)，熱凝作用占澄清的主要地位，透光率反而有所下降［14］。

圖4 殼聚糖作用溫度對(duì)澄清效果的影響Figure 4 Effect of clarifying temperature on clarification of jujube juice

2.2.4 殼聚糖澄清正交試驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定的正交試驗(yàn)因素水平取值見(jiàn)表3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表3 正交試驗(yàn)因素水平表Table 3 Factor level table of orthogonal design

表4 殼聚糖處理澄清正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results analysis of the orthogonal test on chitosan clarification

由表4可知，影響殼聚糖澄清工藝的各因素的主次順序?yàn)锳＞B＞C，各因素的最優(yōu)組合為A3B2C1，即殼聚糖用量為1.0g／L，澄清時(shí)間為60min，澄清溫度為25℃。在最優(yōu)條組合件下其透光率可達(dá)91.7%，同樣條件下未澄清處理的棗汁透光率僅為65.9%。

由表5可知，殼聚糖用量對(duì)棗汁澄清效果的影響顯著。而殼聚糖作用時(shí)間和溫度對(duì)棗汁澄清效果的影響不顯著。

2.3 棗汁經(jīng)殼聚糖澄清處理前后的成分變化

棗汁澄清前后主要成分變化情況見(jiàn)表6。由表6可知，經(jīng)殼聚糖澄清處理后的棗汁可溶性固性和總糖含量變化很小，而引起棗汁渾濁的果膠、蛋白質(zhì)在棗汁中有明顯降低，棗汁透亮度顯著提高。

表5 殼聚糖處理澄清正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 5 Results analysis of the orthogonal variance on chitosan clarification

表6 澄清前后主要成分分析Table 6 Analysis of main components before and after jujube juice clarification ／%

黃酮、VC、環(huán)磷酸腺苷是紅棗具有抗氧化、延緩衰老、預(yù)防心腦血管疾病、降血壓、抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)功能的主要功能成分［15］。在加工過(guò)程中，盡可能保留以上功能成分有助于提高產(chǎn)品保健價(jià)值。澄清前后主要功能成分含量變化情況見(jiàn)表7。

表7 澄清前后主要功能成分含量的變化Table 7 Changes of main functional components before and after jujube juice clarification

由表7可知，紅棗主要功能成分含量在澄清前后發(fā)生一定的變化。澄清處理后，黃酮損失7.57%、VC損失8.52%、環(huán)磷酸腺苷損失7.16%?？傮w來(lái)說(shuō)，損失率不大。引起損失的原因可能是，澄清劑吸附掉部分功能成分。

3 結(jié)論

（1）以棗汁透光率、色澤、貯藏穩(wěn)定性為指標(biāo)對(duì)3種澄清方法進(jìn)行比較。結(jié)果表明，經(jīng)殼聚糖澄清處理的棗汁透光率最高，亮度最強(qiáng)，貯藏穩(wěn)定性最好，澄清效果最優(yōu)。

（2）殼聚糖澄清棗汁工藝優(yōu)化條件為殼聚糖用量1.0g／L，澄清時(shí)間60min，澄清溫度25℃。該條件下透光率可達(dá)91.7%。

（3）棗汁澄清處理后，可溶性固形物和總糖基本不變，主要功能成分黃酮損失7.57%、VC損失8.52%、環(huán)磷酸腺苷損失7.16%，總體來(lái)說(shuō)，損失率不大。而引起棗汁渾濁的主要成分果膠、蛋白質(zhì)，分別被殼聚糖絮凝減少79.20%和49.32%，在棗汁中有明顯降低，澄清的棗汁透亮度大有提高。

1 張曉峰，劉暢，陳慶森，等.棗在我國(guó)加工利用現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策［J］.鄭州牧業(yè)工程高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007（5）：25～26.

2 Beveridge T，Harrison J E，Veto L，et al.Detection of filter media derived haze in apple juice concentrate［J］.Food Research International，1996，29（5－6）：577～583.

3 Chatterjee S，Chatterjee S，Chatterjee B P，et al.Clarification of fruit juice with chitosan［J］.Process Biochem.，2004，39（12）：2 229～2 232.

4 Alvarez S，Riera F A，Alvarez R，et al.A new inte－grated membrane process for producing clarified apple juice and apple juice aroma concentrate［J］.Food Eng.，2000（46）：109～115.

5 Rui Carlos Castro Domingues，Sebastio Braz Faria Junior，Rafael Bernardes Silva，et al.Clarification of passion fruit juice with chitosan：Effects of coagulation process variables and comparison with centrifugation and enzymatic treatments［J］.Process Biochemistry，2012（47）：467～471.

6 于淑蘭，趙東風(fēng)，王文政.殼聚糖澄清蘆薈、葡萄、棗、姜復(fù)合汁［J］.食品研發(fā)與開(kāi)發(fā)，2010，31（3）：98～101.

7 夏文水.殼聚糖澄清果汁作用的研究［J］.無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1993，12（2）：111～116.

8 韓雅珊.食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1992.

9 陳崗，蔣和體，唐春紅.橄欖中多酚類物質(zhì)的分離純化及功能性研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2009.

10 Sun L，Xic H X，Sun J J，et al.Determination of flavonoids in rctus cratagi by colorimetry［J］.Chin Tradit Pat Med.，2001，23（10）：748～750.

11 崔志強(qiáng)，盂憲軍，王傳杰，等.HPLC法測(cè)定冬棗環(huán)磷酸腺苷含量［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2006，27（3）：158～160.

12 吳兵.殼聚糖對(duì)櫻桃汁澄清效果的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（27）：14 950～14 954.

13 黃蓋群，劉剛，雷波，等.殼聚糖對(duì)桑果汁澄清效果的研究［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，22（6）：1 757～1 760.

14 邢樹(shù)文，姚潔如.殼聚糖對(duì)番石榴汁澄清作用的研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2008，24（9）：914～916.

15 樊保國(guó).棗果的功能因子與保健食品的研究進(jìn)展［J］.食品科學(xué)，2005，26（9）：587～591.