唐 輝 鐘瑞敏 肖仔君 （韶關(guān)學(xué)院英東食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005）

柚子（Citrus grandis）屬柑橘類果實(shí)，不僅含有人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)素和活性物質(zhì)，而且具有較高的藥用保健價(jià)值［1，2］。柚子屬于季節(jié)性水果，耐貯存性能差，對(duì)其進(jìn)行深加工以延長(zhǎng)銷售時(shí)間，同時(shí)賦予更高的附加值，已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)［3，4］。

柚汁在制作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)過(guò)度苦味現(xiàn)象，嚴(yán)重影響風(fēng)味和口感。研究［5，6］表明，柚汁中主要苦味物質(zhì)為檸檬苦素與柚皮苷，類檸檬苦素中最重要苦味源是檸堿，其在水溶液中的苦味閾值為1.0μg/mL，柚皮苷是一類黃酮化合物，在水溶液中的苦味閾值為20μg/mL。鐘曉婷等［7］研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)度脫苦會(huì)引起柚汁中Vc含量大幅下降，大大降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。如何減少這些苦味物質(zhì)而又不至于改變柚汁的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是柚汁加工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

去除柚汁中苦味物質(zhì)的方法主要有：β－環(huán)糊精屏蔽脫苦、酶法脫苦、吸附脫苦等［8］。β－環(huán)糊精包埋脫苦時(shí)間長(zhǎng)，效率低，苦味物質(zhì)容易重新析出，效果并不顯著［9］。柚苷酶價(jià)格昂貴且活性較低，目前用于商業(yè)生產(chǎn)的柚苷酶產(chǎn)品還不夠成熟［10］。大孔樹脂屬多孔性交聯(lián)聚合物，性能穩(wěn)定，無(wú)毒，比表面積高，有良好的吸附能力，價(jià)格便宜且可循環(huán)使用［11］。筆者在預(yù)試驗(yàn)中嘗試用普通大孔樹脂色譜柱進(jìn)行脫苦，雖然脫苦效果很好，但柚汁的風(fēng)味很差，幾乎沒有柚子的風(fēng)味，所以還要用特制的大孔樹脂色譜柱進(jìn)行脫苦才可以既保證脫苦率又保證柚子汁的風(fēng)味。筆者［12］前期研究發(fā)現(xiàn)，非極性大孔樹脂D101較極性大孔樹脂HPD450具有更高的脫苦效果。本研究擬在前期研究［12］基礎(chǔ)上剔除對(duì)脫苦影響不明顯的搖床轉(zhuǎn)速因素，選擇樹脂添加量、脫苦時(shí)間、脫苦溫度、柚汁pH值為試驗(yàn)因素進(jìn)行單因素和正交優(yōu)化試驗(yàn)，以柚汁的脫苦率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)一步研究D101大孔樹脂對(duì)柚汁中苦味物質(zhì)的脫除。為更好地保留其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增加Vc的損失率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。旨在將柚汁中的苦味減少到可接受范圍，并盡可能的保留其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而為解決柚汁加工的關(guān)鍵工藝提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

蜜柚：采購(gòu)于韶關(guān)市場(chǎng)；

大孔樹脂：D101型，滄州寶恩化工有限公司；

柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)品、檸檬苦素標(biāo)準(zhǔn)品：純度均在99.8%以上，廣州市齊云生物技術(shù)有限公司；

振蕩培養(yǎng)箱：SPX－250B－D型，上海博迅事業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；

可見分光光度計(jì)：Spectrumlab 22c型，上海棱光技術(shù)有限公司；

快速漩渦振蕩器：MM－2型，江蘇省姜堰市沈高康健生化器具廠；

手持糖度儀：B80型，上海文暢精密量?jī)x有限公司。

1.2 方法

1.2.1 榨汁工藝

柚子→去皮去囊衣→榨汁（加入0.2%檸檬酸、50%蒸餾水）→酶解（果膠酶0.3%、酶解溫度45℃、酶解時(shí)間2h）→鈍酶（85℃、15min）→用三足式離心機(jī)過(guò)濾（添加0.3%硅藻土助濾）→澄清型柚汁→冷凍（－18℃冷凍冰柜）→待用（脫苦、調(diào)配）

1.2.2 大孔樹脂的活化方法 參照文獻(xiàn)［11］。

1.2.3 各種衡量指標(biāo)的測(cè)定方法

（1）柚皮苷的測(cè)定：參照文獻(xiàn)［13］，運(yùn)用戴維斯（Davis）方法，圖1為柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)曲線，R2＝0.999 6。

（2）檸檬苦素的測(cè)定：參照文獻(xiàn)［14］，檸檬苦素標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2，R2＝0.999 5。

圖1 柚皮苷標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 1 Standard curve of naringin

圖2 檸檬苦素標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 2 Standard curve of limonoids

（3）脫苦率：參照文獻(xiàn)［12］，此脫苦率計(jì)算方法綜合考慮了檸檬苦素在水中的閾值為柚皮苷的20倍，將柚皮苷賦予權(quán)重為1，則檸檬苦素為20。按脫苦率式（1）計(jì)算：

式中：

T——柚汁中苦味物質(zhì)的脫苦率，%；

C柚——未脫苦原柚汁中的柚皮苷含量，μg/mL；

C1——脫苦后柚汁中柚皮苷含量，μg/mL；

C檸——未脫苦原柚汁中的檸檬苦素的含量，μg/mL；

C2——脫苦后柚汁中檸檬苦素的含量，μg/mL；

20——檸檬苦素苦味閾值權(quán)重倍數(shù)值。

（4）Vc的測(cè)定：根據(jù)GB 6195—1986，Vc含量采用2，6－二氯靛酚滴定法測(cè)定。Vc損失率按式（2）計(jì)算：

式中：

SVc——Vc損失率，%；

C1——脫苦后柚汁中Vc的含量，mg/100g；

C2——脫苦后柚汁中Vc的含量，mg/100g。

（5）可溶性固形物的測(cè)定：運(yùn)用手持折光儀法［15］。

1.2.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）樹脂添加量單因素試驗(yàn)：分別取D101樹脂添加量為1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，在樹 脂作用時(shí)間 5 min、吸附溫度40℃、柚汁pH 3.5的條件下進(jìn)行脫苦，考察樹脂添加量對(duì)柚汁脫苦率、Vc損失率的影響，每個(gè)水平重復(fù)3次。

（2）樹脂作用時(shí)間單因素試驗(yàn)：在樹脂添加量2%、吸附溫度40℃、柚汁pH 3.5的條件下，分別作用5，10，15，20，25 min，考察樹脂作用時(shí)間對(duì)柚汁脫苦率、Vc損失率的影響，每個(gè)水平重復(fù)3次。

（3）吸附溫度單因素試驗(yàn)：選擇吸附溫度分別為20，30，40，50℃，在樹脂添加量為2%、樹脂作用時(shí)間15min、柚汁pH 3.5的條件下進(jìn)行脫苦，考察吸附溫度對(duì)柚汁脫苦率、Vc損失率的影響，每個(gè)水平重復(fù)3次。

（4）柚汁pH值單因素試驗(yàn)：調(diào)整柚汁pH值分別為2.5，3.5，4.5，5.5，在樹脂添加量為2%、樹脂作用時(shí)間15 min、吸附溫度30℃的條件下進(jìn)行脫苦，考察柚汁pH值對(duì)柚汁脫苦率、Vc損失率的影響，每個(gè)水平重復(fù)3次。

1.2.5 正交優(yōu)化試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選擇對(duì)脫苦率和Vc損失率影響較大的因素進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，并以脫苦率、Vc損失率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2.6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 以優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行3次脫苦驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測(cè)定脫苦率、Vc損失率，加糖調(diào)配其可溶性固形物并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。以驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 樹脂添加量對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響 由圖3可知，樹脂添加量對(duì)脫苦率、Vc損失率都有明顯影響。隨著樹脂添加量的增加，脫苦率、Vc損失率都呈明顯增加趨勢(shì)。當(dāng)樹脂添加量達(dá)2%左右時(shí)，柚汁脫苦率的增加趨勢(shì)放緩，繼續(xù)增加樹脂添加量，柚汁的脫苦率只有少量增加。Vc損失率在樹脂添加量達(dá)到2%以上時(shí)，有一個(gè)明顯的增加坡度。因此，樹脂添加量過(guò)多會(huì)使其營(yíng)養(yǎng)成分損失較多，但過(guò)少的添加量并不能達(dá)到較好的脫苦效果［5］。這可能與D101的吸附性能有關(guān)，D101屬于非極性樹脂，對(duì)柚皮苷和檸檬苦素的吸附是發(fā)生在其顆?；钚晕稽c(diǎn)所構(gòu)成的表面上，影響其吸附效率的主要因素為樹脂的比表面積與孔徑的大小，樹脂添加量越多，比表面積越大，對(duì)果汁中柚皮苷和檸檬苦素等苦味物質(zhì)的吸附位點(diǎn)也越多，脫苦效果就越好，但當(dāng)柚汁中苦味物質(zhì)被吸附到一定程度時(shí)，即便再增加樹脂添加量，脫苦率也呈緩慢增加的趨勢(shì)。另一方面，D101對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)Vc的吸附率較苦味物質(zhì)的吸附低，這可能也與其吸附性能有關(guān)［16］。因此，本試驗(yàn)選擇樹脂的最佳添加量為2%。

圖3 D101樹脂添加量對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響作用Figure 3 Effects of including different amount of D101resin on the debittering rate and the loss rate of Vc

2.1.2 樹脂作用時(shí)間對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響 由圖4可知，樹脂作用時(shí)間對(duì)脫苦率、Vc損失率均有影響，隨著樹脂作用時(shí)間的增加，柚汁脫苦率、Vc損失率呈增加趨勢(shì)。脫苦率的增加趨勢(shì)在開始時(shí)較急劇，當(dāng)作用時(shí)間達(dá)到15min左右時(shí)，轉(zhuǎn)為緩慢增加趨勢(shì)。Vc損失率的增加趨勢(shì)在開始時(shí)也較為急劇，10min左右開始趨于平緩，但總體變化不大，變化量在10%左右。由此可知，若樹脂作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，Vc等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失將增加，會(huì)影響果汁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，此外柚汁的一些酸性營(yíng)養(yǎng)成分與樹脂長(zhǎng)時(shí)間接觸，亦會(huì)被大量吸附，導(dǎo)致柚汁pH值發(fā)生改變，易引發(fā)柚汁沉淀［6］。但樹脂作用時(shí)間若過(guò)短，則柚汁中苦味物質(zhì)脫除效果不佳。這可能是由于樹脂作用時(shí)間長(zhǎng)，柚汁與樹脂接觸更充分，從而使柚皮苷和檸檬苦素在樹脂中進(jìn)行充分的粒擴(kuò)散和膜擴(kuò)散，使樹脂吸附能力提高，但是如果吸附時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，吸附達(dá)到一定的程度，吸附量并不會(huì)顯著增加，且延長(zhǎng)了操作周期，增加了成本［17］。綜合考慮，本試驗(yàn)確定樹脂的最佳作用時(shí)間為15 min左右。

圖4 樹脂作用時(shí)間對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響Figure 4 Effects of adsorption time of resin on the debittering rate and the loss rate of Vc

2.1.3 吸附溫度對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響 由圖5可知，吸附溫度對(duì)Vc損失率影響較明顯，對(duì)脫苦率稍有影響。吸附溫度從20℃變化至50℃時(shí)，脫苦率稍有增加，但趨勢(shì)緩慢。Vc損失率變化趨勢(shì)明顯，當(dāng)吸附溫度高于30℃時(shí)，Vc損失率急劇增加。Vc損失率影響較明顯可能是由于Vc的熱穩(wěn)定性較低，隨溫度升高，Vc熱分解作用增強(qiáng)［15］。吸附溫度對(duì)脫苦率也稍有影響，說(shuō)明苦味物質(zhì)在樹脂上吸附是吸熱過(guò)程，升溫有利于吸附［16］。但溫度升高不利于產(chǎn)品品質(zhì)的保證，從圖5可以看出，在30℃前Vc損失率增加的趨勢(shì)較平緩，為了盡可能避免Vc損失率出現(xiàn)驟增現(xiàn)象，本試驗(yàn)選擇最佳吸附溫度為30℃。

圖5 吸附溫度對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響作用Figure 5 Effects of adsorption temperature of resin on the debittering rate and the loss rate of Vc

圖6 柚汁pH值對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響Figure 6 Effects of Pommelo Juice’s pH on the debittering rate and the loss rate of Vc

2.1.4 柚汁pH值對(duì)脫苦率、Vc損失率的影響 由圖6可知，柚汁pH值對(duì)脫苦率的影響很小。當(dāng)pH值從2.5變化至5.5時(shí)，脫苦率變化趨勢(shì)呈直線，說(shuō)明柚汁pH值對(duì)脫苦率影響不明顯。但pH值的改變對(duì)Vc損失率有較大的影響，當(dāng)柚汁pH值低于3.5時(shí)，Vc損失率較低，尤其當(dāng)柚汁pH值為3.5左右時(shí)，Vc損失率有很小幅度的降低，當(dāng)其值高于3.5時(shí)，隨著pH值的增加，Vc損失率急劇上升。柚汁pH值為3.5即為榨汁后柚汁的pH值，為了盡可能減少Vc的損失率，且從經(jīng)濟(jì)角度考慮，柚汁脫苦時(shí)的pH值最佳條件定為損失率最低點(diǎn)即pH值為3.5。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，D101樹脂添加量、樹脂作用時(shí)間、吸附溫度、柚汁pH值對(duì)柚汁Vc的損失率均有不同程度的影響，但對(duì)柚汁脫苦率有影響的因素主要是樹脂添加量、樹脂作用時(shí)間、吸附溫度。為了進(jìn)一步優(yōu)化脫苦工藝條件，以樹脂添加量、樹脂作用時(shí)間、吸附溫度為研究因素，以脫苦率、Vc損失率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中柚汁的pH值確定為3.5。正交試驗(yàn)因素水平見表1，試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見表2。

表1 正交試驗(yàn)的因素水平表Table 1 The table of factor and level of orthogonal experiments

由表2可知，脫苦率的極差結(jié)果R值中RB＞RA＞＞RC，Vc損失率的極差結(jié)果R值中RA＞＞RC＞RB，考慮柚汁脫苦率越大越好，脫苦優(yōu)方案為A3B3C2，考慮Vc的損失率越小越好，脫苦優(yōu)方案為A1B1C1。但由表3、4可知，對(duì)柚汁脫苦率影響最大的因素是樹脂作用時(shí)間，且影響顯著（P＜0.05），但其對(duì)Vc損失率影響較小，為了提高其脫苦率且Vc損失率較低，應(yīng)取B3為脫苦作用時(shí)間的最佳水平。對(duì)柚汁Vc損失率影響最大的因素是樹脂添加量，影響顯著（P＜0.05），為了更好地保留Vc的含量，樹脂添加量的最佳水平取中間值A(chǔ)1。吸附溫度對(duì)脫苦率及Vc損失率的影響結(jié)果一致，影響不顯著（P＞0.05），從節(jié)約能源考慮，取C2為最佳的因素水平。綜合考慮脫苦率和Vc損失率的試驗(yàn)結(jié)果，最適宜的工藝參數(shù)為A1B3C2，即樹脂添加量為1.7%，脫苦時(shí)間為18min，吸附溫度為30℃。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Orthogonal experiment design and experimental result

表3 柚汁脫苦率的方差分析表Table 3 Analysis of Variance table on the debittering rate

表4 柚汁Vc損失率的方差分析表Table 4 Analysis of Variance table on the loss rate of Vc

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了進(jìn)一步驗(yàn)證正交試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在D101樹脂添加量1.7%，樹脂作用時(shí)間18min，吸附溫度30℃，柚汁pH值3.5的條件下進(jìn)行，以脫苦率、Vc損失率為指標(biāo)，結(jié)果表明，3次實(shí)驗(yàn)平均脫苦率為69.91%，平均 Vc損失率為25.62%。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，得到D101大孔樹脂對(duì)澄清柚汁脫苦率的最佳工藝條件為樹脂添加量1.7%，樹脂作用時(shí)間18min，吸附溫度30℃，柚汁pH值3.5。該條件下實(shí)際測(cè)得的脫苦率為69.91%，Vc損失率為25.62%，脫苦效果較理想，且Vc損失率較低。

因本研究為實(shí)驗(yàn)室研究，效果較理想，接下來(lái)可將其應(yīng)用于中試實(shí)驗(yàn)。另外，在中試實(shí)驗(yàn)和大規(guī)模生產(chǎn)中，此種搖床接觸式大孔樹脂脫苦存在生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，因此可考慮采用加壓式樹脂柱層析法等脫苦方式。

1 張韻冰.中國(guó)柑桔屬植物——新種［J］.植物研究，1991，11（2）：5～7.

2 Mitchell D H，Pearce R M.Removal of bitter naringin and limonin form citrus juices containing the same：US，4514427［P］.1985—04—30.

3 蔣新祥瑞，周燦芳，萬(wàn)忠，等.2010年廣東柑桔產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，24（5）：15～17.

4 吳厚玖.中國(guó)柑桔加工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.中國(guó)南方果樹，2001，30（4）：19～20.

5 賴崇德，涂曉贅，張智平，等.柑橘類果汁苦味物質(zhì)去除方法的研究進(jìn)展［J］.江西科學(xué)，2007，25（6）：720～725.

6 孫蘭萍.柑桔類果汁苦味物質(zhì)的脫除研究［J］.食品工業(yè)科技，2003，24（1）：97～100.

7 鐘曉婷，嵇海峰，許鍵，等.琯溪蜜柚果汁樹脂吸附脫苦前后酚類物質(zhì)含量的測(cè)定［J］.食品工業(yè)科技，2014，24（2）：136～139.

8 顧苗青，馮賽男，余小林，等.活性炭－超聲波聯(lián)合處理對(duì)蜜柚果汁脫苦效果的研究［J］.食品與機(jī)械，2013，29（1）：36～40.

9 Chien Po，Shen Fu.Monitoring enzymatic debittering in grapefruit juice by high performance liquid chromatograph［J］.Journal of Food and Drug Analysis，2001，9（2）：115～120.

10 王鴻飛，李和生，董明敏，等.柚皮苷酶對(duì)柑桔類果汁脫苦效果的研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（6）：174～177.

11 吳厚玖，焦必林，壬華，等.幾種樹脂對(duì)柚苷的吸附作用研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，1997，23（4）：37～39.

12 唐輝，肖仔君，鐘瑞敏，等.大孔樹脂對(duì)長(zhǎng)壩柚汁脫苦工藝的研究［J］.食品工業(yè)科技，2012，24（23）：276～280.

13 Davis W B.Determination of flavanones in citrus fruits［J］.Analytical chemistry，1947，19（7）：476～478.

14 田慶國(guó)，丁霄霖.測(cè)定橘核中檸檬苦素類似物的分光光度法［J］.分析測(cè)試學(xué)報(bào)，1999，18（5）：45～47.

15 韓永生，周欣.固載二氧化氯緩釋保鮮劑對(duì)巨峰葡萄保鮮效果的研究［J］.包裝工程，2009，30（2）：9～11.

16 王重，史作，施榮富，等.酚醛型吸附樹脂VB12吸附性能研究［J］.高分子學(xué)報(bào)，2004，2（1）：67～69.

17 姜志新，諶竟清，宋正孝.離子交換分離工程［M］.天津：天津大學(xué)出版社，1992：154～155.