李　超，王乃馨，季同康，雷文平，付蕭逸

(徐州工程學(xué)院，江蘇 徐州　221018)

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殼聚糖澄清柚子汁效果的研究

李超，王乃馨，季同康，雷文平，付蕭逸

(徐州工程學(xué)院，江蘇 徐州221018)

摘要：以殼聚糖為澄清劑，研究了殼聚糖用量、澄清溫度和澄清時(shí)間對(duì)柚子汁透光率的影響；在此基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析優(yōu)化殼聚糖澄清柚子汁的最佳工藝.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：殼聚糖澄清柚子汁的最佳工藝參數(shù)為殼聚糖用量0.056 g/100 mL，澄清溫度39.0 ℃，澄清時(shí)間26.4 min，此時(shí)實(shí)際透光率達(dá)最大值98.1%.該方法可為柚子澄清汁的生產(chǎn)提供技術(shù)參考.

關(guān)鍵詞：殼聚糖；柚子汁；澄清；透光率

柚子歸屬蕓香科，有“天然水果罐頭”的美稱.現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，柚子中含有類胰島素、果膠、維生素以及粗纖維等活性成分，具有抗氧化、降血脂、降膽固醇等功效[1-4].殼聚糖是葡萄糖的直鏈多糖，由甲殼素脫乙?；?，其為陽(yáng)聚電解質(zhì)，可使果汁中的蛋白質(zhì)和果膠等陰性電解質(zhì)凝聚形成絮凝物而沉淀，從而達(dá)到澄清果汁的目的[5].殼聚糖澄清作為一種優(yōu)良的澄清方法，具有效率高、效果好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，目前己廣泛應(yīng)用于果汁的澄清[6-8].采用殼聚糖澄清柚子汁在國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)報(bào)道.本試驗(yàn)利用殼聚糖作為絮凝劑對(duì)柚子汁進(jìn)行澄清試驗(yàn)，并探討殼聚糖澄清柚子汁的最佳工藝參數(shù)，為柚子澄清汁的生產(chǎn)提供技術(shù)參考.

1材料與方法

1.1原料與試劑

柚子，市售；殼聚糖(脫乙酰度>90%)，濟(jì)南海得貝海洋生物工程有限公司出品.

1.2儀器與設(shè)備

JYZ-A511型榨汁機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司；FA2104N電子分析天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；7230G可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國(guó)華電器有限公司；THZ-82恒溫振蕩器，常州國(guó)華電器有限公司；TGL-16G型臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠.

1.3方法

1.3.1工藝流程

柚子汁→殼聚糖處理(120 r/min，震蕩)→4000 r/min離心10 min→測(cè)定透光率.

1.3.2柚子汁的制備

柚子→選果→清洗→切塊→榨汁→單層棉布過(guò)濾→4000 r/min離心10 min→柚子汁.

1.3.3殼聚糖溶液的制備

精確稱取粉狀殼聚糖1 g，溶于50 mL蒸餾水中，再加入1 mL冰醋酸(符合GB 1903—2008)，放入80 ℃水浴鍋中加熱，攪拌至溶解，用蒸餾水定容至100 mL，保溫45 min即可使用.注意隨配隨用.

1.3.4工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

首先以殼聚糖用量、澄清溫度和澄清時(shí)間為影響因素，考察其對(duì)透光率的影響；然后選取殼聚糖用量、澄清溫度和澄清時(shí)間對(duì)透光率影響顯著的3個(gè)因素，采用三因素三水平的Box-Behnken試驗(yàn)對(duì)澄清條件進(jìn)行優(yōu)化，因素水平見(jiàn)表1.

表1　因素水平表

設(shè)該模型通過(guò)最小二乘法擬合的二次多項(xiàng)方程為

式中:y表示預(yù)測(cè)透光率;x1,x2和x3為自變量代碼值；β0為常數(shù)項(xiàng)；β1,β2和β3為線性系數(shù)；β12,β13和β23為交互項(xiàng)系數(shù)；β11,β22和β33為二次項(xiàng)系數(shù).

1.3.5透光率的測(cè)定[9]

取少量柚子汁加入到1 cm比色皿中，以娃哈哈純凈水參比，在650 nm下測(cè)定透光率，用T(%)表示，T值越大，澄清度越高，表示澄清效果越好.

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

2.1.1殼聚糖用量的影響

殼聚糖用量對(duì)柚子汁透光率的影響見(jiàn)圖1.

由圖1可知，當(dāng)殼聚糖用量在0～0.04 g/100 mL范圍內(nèi)時(shí)，隨著殼聚糖用量的增加，柚子汁的透光率逐漸增大；當(dāng)殼聚糖用量為0.04 g/100 mL時(shí)，透光率達(dá)到最大值；當(dāng)殼聚糖用量超過(guò)0.04 g/100 mL時(shí)，透光率反而下降.這是因?yàn)闅ぞ厶沁^(guò)少時(shí)，不能吸附果汁中的所有果膠、纖維素等物質(zhì)，達(dá)不到最佳澄清效果，而殼聚糖過(guò)多時(shí)，自身又會(huì)產(chǎn)生沉淀，影響澄清效果.故選擇殼聚糖用量0.04 g/100 mL.

2.1.2澄清溫度的影響

澄清溫度對(duì)柚子汁透光率的影響見(jiàn)圖2.

圖1　殼聚糖用量對(duì)柚子汁透光率的影響

圖2　澄清溫度對(duì)柚子汁透光率的影響

由圖2可知，當(dāng)澄清溫度在20～40 ℃范圍內(nèi)時(shí)，柚子汁的透光率隨著澄清溫度升高而增大，這是因?yàn)闅ぞ厶堑幕钚允艿綔囟鹊挠绊?；但是?dāng)澄清溫度進(jìn)一步升高，超過(guò)40 ℃時(shí)，殼聚糖活性降低，吸附果膠、纖維素等物質(zhì)的能力下降，從而影響透光率.故選擇澄清溫度40 ℃.

2.1.3澄清時(shí)間的影響

澄清時(shí)間對(duì)柚子汁透光率的影響見(jiàn)圖3.

圖3　澄清時(shí)間對(duì)柚子汁透光率的影響

由圖3可知，當(dāng)澄清時(shí)間在5～20 min范圍內(nèi)時(shí)，柚子汁的透光率隨著澄清時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，這是因?yàn)闅ぞ厶俏焦z、纖維素等物質(zhì)需要一個(gè)過(guò)程，時(shí)間太短，吸附并沉淀的果膠、纖維素等物質(zhì)的量較少，柚子汁中還殘留部分果膠、纖維素等，所以透光率較低；當(dāng)澄清時(shí)間超過(guò)20 min時(shí)，前期的沉淀物又會(huì)溶解到柚子汁中，影響透光率.故選擇澄清時(shí)間20 min.

2.2Box-Behnken試驗(yàn)

表2　響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)此模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3.

表3　方差分析結(jié)果

由表3可知，模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，失擬項(xiàng)則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，R2=0.9958，信噪比為36.262，遠(yuǎn)大于4，可知回歸方程擬合度和可信度均很高，所以可以采用此模型對(duì)透光率工藝進(jìn)行分析和預(yù)測(cè).同時(shí)由表3中P值可知：模型的一次項(xiàng)x1和x3為極顯著，x2為顯著；交互項(xiàng)x1x2為顯著，x1x3和x2x3為不顯著；二次項(xiàng)都為極顯著.為進(jìn)一步確定最佳透光率工藝參數(shù)，對(duì)所得到的方程逐步回歸，刪除不顯著項(xiàng)，再求一階偏導(dǎo)，并令其為0，得到的最佳工藝參數(shù)為殼聚糖用量0.056 g/100 mL、澄清溫度39.0 ℃、澄清時(shí)間26.4 min，此時(shí)達(dá)最大值98.6%.為檢驗(yàn)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)所得結(jié)果的可靠性，采用上述優(yōu)化出的參數(shù)進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)際測(cè)得的最大值為98.1%，和理論預(yù)測(cè)值比較，其相對(duì)誤差約為0.51%.

3結(jié)語(yǔ)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了一個(gè)以透光率為目標(biāo)值，以殼聚糖用量、澄清溫度和澄清時(shí)間為因子的數(shù)學(xué)模型，方差分析表明擬合較好.通過(guò)對(duì)回歸方程優(yōu)化計(jì)算，得到殼聚糖澄清柚子汁的最佳工藝參數(shù)為殼聚糖用量0.056 g/100 mL、澄清溫度39.0 ℃、澄清時(shí)間26.4 min.對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，最佳工藝參數(shù)下得到實(shí)際透光率98.1%，與理論值98.6%基本一致.

參考文獻(xiàn)：

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(編輯武峰)

Study on Clarification Effect of Chitosan on Pomelo Juice

LI Chao,WANG Naixin,JI Tongkang,LEI Wenping,FU Xiaoyi

(College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221018, China)

Abstract:Taking chitosan as the clarifier,the effect of chitosan amount,clarification temperature and time on the transmittance of pomelo juice was firstly investigated in the paper.And then,the process of clarifying pomelo juice with chitosan was optimized by the Box-Behnken experiment design and analysis.The results show that the best process parameters are as followed:amount of chitosan 0.056 g/100 mL,clarification temperature 39.0 ℃ and clarification time 26.4 min.Under these conditions,the highest transmittance of pomelo juice is 98.1%.The technique can provide the technical support for the production of the clarified juice of pomelo.

Key words:chitosan; pomelo juice; clarification; transmittance

收稿日期：2016-01-24

基金項(xiàng)目：國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2014GA690105)，徐州工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(XCX2015116)

作者簡(jiǎn)介：李超(1978-)，男，副教授，博士，主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)和食品加工研究.

中圖分類號(hào)：TS275.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-358X(2016)02-0084-05