紀(jì)　陽(yáng),劉曉庚,徐征宇,方夢(mèng)婷,劉知豪,毛匡奇,孫穎瑛,陳凱倫,曹思倩

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210023)

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無(wú)花果果脯生產(chǎn)中褐變糖液的脫色實(shí)驗(yàn)

紀(jì)陽(yáng),劉曉庚*,徐征宇,方夢(mèng)婷,劉知豪,毛匡奇,孫穎瑛,陳凱倫,曹思倩

(南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210023)

無(wú)花果果脯蜜餞生產(chǎn)中糖液褐變嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量,為確保產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效益,研究褐變糖液脫色十分必要。用脫色劑方法脫色,經(jīng)單因素法和正交實(shí)驗(yàn)法得到的最優(yōu)化工藝條件是:竹質(zhì)粉末活性炭+H103樹(shù)脂、脫色時(shí)間60～70 min、脫色酸度pH7.0、脫色溫度48 ℃、脫色劑配比m(H103)∶m(竹質(zhì)粉末活性炭)=1∶2.0、脫色劑用量6.5 g/20 mL原糖液。其結(jié)果之一是糖液脫色率可達(dá)85.68%±0.18%(p<0.05);其二是在固形物含量和色度相同下,本法所得脫色糖液與用白砂糖直接配制的糖液相比總糖量略降(低2.36%±0.08%,p<0.05),比還原糖稍增(高2.16%±0.08%,p<0.05),還含有蛋白質(zhì)(132.4±12.4)mg/kg(p<0.05)和花青素(9.6±2.2)mg/kg(p<0.05)。且儲(chǔ)藏效果和穩(wěn)定性均更好,無(wú)花果果脯試制品也完全符合我國(guó)GB 14884-2003要求。本法可實(shí)現(xiàn)褐變糖液綜合利用,且應(yīng)用于生產(chǎn)可行。

無(wú)花果,果脯蜜餞,褐變糖液,脫色,脫色率

無(wú)花果(FicuscaricaLinn.)為?？崎艑俣嗄晟淙~果樹(shù)結(jié)出的果實(shí),是一種營(yíng)養(yǎng)高和用途廣的藥食兼用型水果,目前全球的年產(chǎn)量約為280萬(wàn)噸,我國(guó)年產(chǎn)量還不到1萬(wàn)噸,但近年來(lái)發(fā)展迅速[1]。果脯蜜餞是無(wú)花果重要的加工利用途徑,占總加工量的1/5～1/3[1]。無(wú)花果果脯蜜餞在加工的浸漬和煮制過(guò)程中糖液是通過(guò)不斷補(bǔ)料而重復(fù)使用的,且經(jīng)反復(fù)使用的糖液,粘度不斷增高,色澤也會(huì)逐漸加深,以致影響果脯蜜餞的產(chǎn)品質(zhì)量,使糖液最終形成黑褐色、粘稠、混濁的褐變糖液[2]。造成糖液顏色變深的原因既有像多酚氧化酶(PPO)的酶促褐變,也有無(wú)花果果食色素如花色素、聚花青素、黃酮和聚多酚等的溶出,更主要的是來(lái)自美拉德反應(yīng)(Maillard Reaction)和焦糖化反應(yīng)等的非酶促褐變[3]。其中以羰氨反應(yīng)引起的美拉德褐變影響最顯著。糖液在高溫及酸性環(huán)境下煮制,蔗糖逐漸轉(zhuǎn)化成還原糖,與甘薯原料中的蛋白質(zhì)或氨基酸縮合等一系列復(fù)雜反應(yīng)過(guò)程,最終形成黑色素;傳統(tǒng)方法煮制果脯中,由于溫度控制不當(dāng),糖液濃度過(guò)高,導(dǎo)致焦糖化作用形成黑褐色的焦糖色素,并產(chǎn)生苦澀味和焦糊味而影響其安全性[4]。如果這些糖液得不到處理和循環(huán)利用,不僅造成很大的浪費(fèi),而且還可能污染環(huán)境[5]。糖液粘稠和混濁的一個(gè)重要原因是原料中的果膠、淀粉和其它膠體物質(zhì)、懸浮果肉屑及纖維微粒等。在果脯的糖煮過(guò)程中這些膠體物質(zhì)逐漸溶于糖液內(nèi),在糖液中形成穩(wěn)定的膠體體系,致使糖液粘度增高;同時(shí)膠體對(duì)果汁中殘存的果肉顆粒等細(xì)小懸浮物有保護(hù)作用,使糖液混濁不清[6]。在前人研究糖液澄清脫色[5-11]的基礎(chǔ)上,本實(shí)驗(yàn)針對(duì)無(wú)花果糖液的組成特點(diǎn),采用先澄清分離制得果膠后,再用樹(shù)脂-活性炭聯(lián)合法脫色制得脫色糖液或糖漿,通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)考察了脫色和分離的工藝條件。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

無(wú)花果果脯蜜餞褐變糖液句容市虎耳山無(wú)花果合作社加工廠(chǎng)提供;活性炭蘇州正洋化工科技有限公司;001×7、201×7、AB-8、ADS-17、D111、NKA-Ⅱ及X-5樹(shù)脂蘭州大學(xué)樹(shù)脂有限公司;D101、D1400、H103、HP-20及LSA-10樹(shù)脂上海開(kāi)平樹(shù)脂有限公司(其中大孔樹(shù)脂的性能見(jiàn)表1所示);NaCl、NaOH、乙醇、鹽酸、氨水等化學(xué)試劑均為分析純國(guó)藥集團(tuán)試劑有限公司,南京化學(xué)試劑有限公司;實(shí)驗(yàn)所用水去離子水或純凈水。

UV-8000A雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上海元析儀器有限公司;pHS-3C精密酸度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司;LH-T32手持式折光儀杭州陸恒生物科技有限公司;BS224S電子分析天平北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;DL-5C離心機(jī)上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng);12 L真空冷凍干燥機(jī)美國(guó)LABCONCO公司;JJ-1電動(dòng)攪拌器江蘇金壇榮華儀器廠(chǎng);SHA-B水浴恒溫振蕩器榮華電器有限公司;FR-1210精密干燥箱上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠(chǎng);HLB恒流泵燕山儀表總廠(chǎng);PL-S11W 254、365 nm紫外線(xiàn)燈荷蘭Philips公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1褐變糖液的脫色方法取20.0 mL檢測(cè)過(guò)色度的褐變糖液于具塞三角瓶中,加入一定量已處理好的脫色劑,于一定恒溫下振蕩一段時(shí)間,于4000 r/min離心5 min,然后傾濾,濾渣經(jīng)處理回收色素及脫色劑,濾液加入一定量乙醇和異丙醇(3∶1體積比混合液)至濃度為45%(V/V),于4000 r/min離心5 min,然后傾濾,濾液再加入乙醇和異丙醇至濃度為55%,再于4000 r/min離心5 min后分離,合并兩次濾渣并用乙醇洗滌(分離的乙醇液可用于沉淀果膠),得無(wú)花果果膠;濾液減壓蒸餾回收乙醇和異丙醇后,檢測(cè)色度和糖度,合格后裝瓶備用。

1.2.2褐變糖液吸收光波長(zhǎng)的選擇以同濃度的白砂糖水溶液為空白,用分光光度計(jì)對(duì)果脯蜜餞糖煮后所得褐變糖液進(jìn)行掃描得到其吸收曲線(xiàn),以尋找其吸收特征波長(zhǎng)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量用工作波長(zhǎng)。

1.2.3糖液浸漬煮制次數(shù)的選擇取無(wú)花果果脯生產(chǎn)廠(chǎng)中加(補(bǔ))料次數(shù)為1～10的浸漬煮制糖液進(jìn)行色度和果膠含量測(cè)定。

1.2.4脫色劑的選擇

1.2.4.1活性炭的選擇分別選取了木質(zhì)、竹質(zhì)和煤質(zhì)的顆粒狀與粉末狀共6種活性炭,先按文獻(xiàn)[7]中的預(yù)處理方法進(jìn)行預(yù)處理好后,再采用靜態(tài)吸附法,分別稱(chēng)取0.5 g(準(zhǔn)確至0.001 g)已處理好的不同活性炭,加入10.00 mL褐變糖液,室溫下以120 r/min振蕩45 min。過(guò)濾分離溶液,取其上清液,測(cè)定其A555,比較不同活性炭處理褐變糖液的脫色率并篩選出脫色效果好的活性炭。

1.2.4.2樹(shù)脂的選擇在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[8-11],選取了001×7、201×7、AB-8、ADS-17、D101、D111、D1400、H103、HP-20、LSA-10、NKA-Ⅱ及X-5對(duì)褐變糖液有脫色作用的12種樹(shù)脂,先按文獻(xiàn)[8]中的預(yù)處理方法進(jìn)行預(yù)處理好后,采用靜態(tài)吸附法,分別稱(chēng)取1 g(準(zhǔn)確至0.001 g)已處理好的不同樹(shù)脂,加入10.00 mL褐變糖液,室溫下以120 r/min振蕩60 min后,過(guò)濾分離溶液,取其上清液,測(cè)定其A555,比較不同樹(shù)脂處理褐變糖液的脫色率并篩選出脫色效果好的樹(shù)脂。

1.2.4.3混合脫色及其優(yōu)化在前面確定的活性炭和樹(shù)脂后,按不同配比將兩種脫色劑進(jìn)行混合均勻后,采用靜態(tài)吸附法進(jìn)一步考察混合脫色劑的脫色效果,并用正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。

1.2.5不同浸漬煮制糖液的獲取不同浸漬煮制糖液取自無(wú)花果果脯生產(chǎn)廠(chǎng),并將無(wú)花果果脯生產(chǎn)廠(chǎng)中初次浸漬煮制糖液定為第一浸漬煮制糖液,以后每加(補(bǔ))無(wú)花果原料所得的糖液依次為第二、第三、……第N次的浸漬煮制糖液。

1.2.6單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.6.1脫色劑配比和用量的控制在前人研究[5-11]和預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在脫色溫度45 ℃、脫色酸度pH7.0、脫色時(shí)間60 min三個(gè)條件不變的情況下,按褐變糖液的脫色方法將混合脫色劑的配比設(shè)計(jì)為m(H103)∶m(竹質(zhì)粉末活性炭)=1∶1、1∶1.5、1∶2、1.5∶1、2∶1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2.6.2脫色溫度的控制在前人研究[5-11]和預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在脫色劑配比1∶2、脫色酸度pH7.0、脫色時(shí)間60 min三個(gè)條件不變的情況下,按褐變糖液的脫色方法將脫色溫度分別控制為30、40、45、50、55、60 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2.6.3脫色酸度的控制在前人研究[5-11]和預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在脫色劑配比1∶2、脫色溫度45 ℃、脫色時(shí)間60 min三個(gè)條件不變的情況下,按褐變糖液的脫色方法將脫色酸度分別控制pH為4、5、6、7、8、9進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2.6.4脫色時(shí)間的控制在前人研究[5-11]和預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在脫色劑配比1∶2、脫色溫度45 ℃,脫色酸度pH7.0三個(gè)條件不變的情況下,按褐變糖液的脫色方法將脫色時(shí)間分別控制為30、40、50、60、70、80 min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2.7正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在考察脫色劑種類(lèi)和用量、脫色溫度、脫色時(shí)間、脫色酸度和脫色工序順序等單因素影響的基礎(chǔ)上,對(duì)脫色劑配比和用量、脫色溫度、脫色酸度4個(gè)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,得到褐變糖液脫色最適宜的工藝條件,因素水平見(jiàn)表2。

表2　L9(34)正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

1.3相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定方法

1.3.1果膠的測(cè)定用3.5-二甲苯酚分光光度法[12]測(cè)定。

1.3.2總糖的測(cè)定用DNS法測(cè)定[13]。

1.3.3還原糖的測(cè)定用GBT 5009.7-2008之直接滴定法測(cè)定。

1.3.4可溶性固形物的測(cè)定采用GB 12295-90之折光儀法測(cè)定。

1.3.5蛋白質(zhì)的測(cè)定采用GB 5009.5-2010之考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定。

1.3.6花色素的測(cè)定按文獻(xiàn)[14]方法測(cè)定。

1.3.7糖液酸度的測(cè)定用PHS-3C數(shù)字式精密pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.8脫色率的測(cè)定將糖液在紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上進(jìn)行波長(zhǎng)掃描后發(fā)現(xiàn)在555 nm波長(zhǎng)處有較強(qiáng)吸收,因此選擇555 nm為檢測(cè)波長(zhǎng)以蒸餾水為參比下測(cè)其吸光度A555,然后按下式計(jì)算糖液脫色率[6]。

糖液脫色率(%)=脫色前A555-脫色后A555/脫色前A555×100

1.3.9糖液糖損失率的測(cè)定將糖液脫色前后的含糖量按下式計(jì)算糖液脫色時(shí)糖損失率。

糖液脫色糖損失率(%)=脫色前糖液含糖量-脫色后糖液含糖量/脫色前糖液含糖量×100

1.3.10脫色糖液穩(wěn)定性的測(cè)定將脫色處理后的糖液加熱至75 ℃,殺菌30 min,冷卻至室溫并于紫外光、自然光和暗箱中放置,觀(guān)測(cè)沉淀析出的天數(shù)和糖液吸光度(A555)的變化,并與同濃度白砂糖糖液對(duì)照。

1.3.11脫色糖液生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定 在工廠(chǎng)將脫色糖液代替白砂糖糖液進(jìn)行無(wú)花果果脯生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),按我國(guó)果脯蜜餞質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 14884-2003測(cè)定其產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),并進(jìn)行分析。

1.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法

所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次,數(shù)據(jù)用SPSS 15.0軟件處理,其結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2　結(jié)果與分析

2.1糖液吸收光波長(zhǎng)的確定

按1.2.2方法測(cè)得其吸收曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。在波長(zhǎng)555 nm處有一特征吸收峰,因此,選擇此波長(zhǎng)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量用工作波長(zhǎng),并將該波長(zhǎng)下測(cè)得的吸光度A555作為衡量脫色效果的指標(biāo)。

圖1　原糖液的吸收曲線(xiàn)Fig.1　Absorption curve of raw sugar liquor

2.2糖液浸漬煮制次數(shù)對(duì)其色度和果膠含量的影響

從圖2可見(jiàn),10次浸漬煮制過(guò)程中糖液色度和果膠含量均呈上升趨勢(shì),其中果膠含量在前3次浸漬煮制中含量上升速率快,第5次后果膠含量上升速率大大趨緩并趨于零。原因是開(kāi)始時(shí)果膠溶出快而多,隨著浸漬煮制次數(shù)增加糖液果膠含量增加且趨于飽和,因此其溶出和含量趨于平衡;而糖液色度幾乎呈勻速增加,但在后面的第9、10次浸漬煮制對(duì)色度增速提高。這表明糖液成色至少來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面,一方面是無(wú)花果中天然含有的色素溶解到糖液中,另一方面則是浸漬煮制過(guò)程中由于美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)等非酶促褐變所致,而且隨著浸漬煮制次數(shù)增加這種非酶促褐變作用更加突出和加速,因此會(huì)出現(xiàn)第9、10次浸漬煮制對(duì)色度增速加快的現(xiàn)象。因此,建議加(補(bǔ))料次數(shù)以不超過(guò)7次為宜。

圖2　浸漬煮制過(guò)程中色度和果膠的變化Fig.2　Changes of chroma and pectin in boiling process of impregnation

2.3脫色劑的選擇

按1.2.4脫色劑的選擇方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得結(jié)果分別見(jiàn)圖3～圖5。

2.3.1活性炭的選擇從圖3可知,生物質(zhì)活性炭的脫色效果明顯好于煤質(zhì)活性炭,顆粒狀活性炭脫色效果明顯優(yōu)于粉末狀活性炭,木質(zhì)活性炭略遜色于竹質(zhì)活性炭,相差僅0.1%～0.5%。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是活性炭脫色效果是由其吸附性能所決定,所考察的活性炭吸附性能優(yōu)劣情況恰好與上述測(cè)定結(jié)果相符,也與陳潔蘭等[15]的報(bào)道一致。另外,若考慮脫色成本,生產(chǎn)上選用木質(zhì)粉末活性炭更經(jīng)濟(jì)。

圖3　活性炭對(duì)原糖液的脫色效果Fig. 3　Activated carbon for raw sugar liquid decolorizing effect

2.3.2樹(shù)脂的選擇從圖4可知,離子交換樹(shù)脂中D111陰離子型對(duì)無(wú)花果果脯蜜餞糖液的脫色效果好,且同類(lèi)型樹(shù)脂交換容量大的D111(9.5 mmol/g)較交換容量大的201×7(3.6 mmol/g)對(duì)糖液的脫色效果要好;而在大孔樹(shù)脂中樹(shù)脂的孔徑、比表面積、極性和孔容均影響著其對(duì)糖液的脫色效果,以孔徑與糖液色素分子大小相當(dāng)、比表面積高、孔容大、極性與糖液色素分子極性相當(dāng)?shù)臉?shù)脂對(duì)糖液的脫色效果最好。實(shí)驗(yàn)的12種樹(shù)脂中以H103對(duì)無(wú)花果糖液的脫色率最高(85.5%±0.2%,p<0.05),其次是D1400(84.7%±0.2%,p<0.05)。

2.3.3混合脫色劑的選擇從圖5可知,混合脫色劑的脫色效果明顯好于單一脫色劑,且脫色效果以H103+竹質(zhì)粉末活性炭為最好,但其差異不太大。原因是粉末活性炭和這兩種大孔樹(shù)脂對(duì)色素的脫除有良好的互補(bǔ)性,因此它們混合后脫色的協(xié)同作用得以顯現(xiàn)而使其脫色效果更好。

圖4　樹(shù)脂對(duì)原糖液的脫色效果Fig. 4　Resin for raw sugar liquid decolorizing effect

圖5　混合脫色劑對(duì)原糖液的脫色效果Fig. 5　Mixed decolorizing agent for raw sugar liquid decolorizing effect

2.4單因素對(duì)糖液脫色的影響

在得到初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果和了解前人研究的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)考察了以下4個(gè)主要因素的影響

2.4.1脫色劑配比和用量的影響從圖6可知,脫色劑配比為m(H103)∶m(竹質(zhì)粉末活性炭)=1∶1.5時(shí)脫色率最高而糖損失率也較低,因此脫色劑配比以m(H103)∶m(竹質(zhì)粉末活性炭)=1∶1.5為宜。

圖6　脫色劑配比的影響Fig.6　The influence of the ratio of decolorizing agent

按1.2.6.1方法將混合脫色劑的用量分別設(shè)置為1.0、2.0、3.0、5.0、8.0、10.0 g/20 mL原糖液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)圖7。從圖7可知,脫色劑用量增加,脫色率起始呈上升變化;當(dāng)用量為5.0 g/20 mL后即達(dá)到脫色率最高的平衡態(tài),而糖損失率隨脫色劑用量增加起始呈下降變化;當(dāng)用量為5.0 g/20 mL后即達(dá)到糖損失率最低的平衡態(tài)。因此,混合脫色劑用量以不低于5.0 g/20 mL為宜。

圖7　混合脫色劑用量的影響Fig.7　The influence of mixed decolorizing agent

2.4.2脫色溫度的影響按1.2.6.2的方法進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)圖8。由圖8可知,在低溫區(qū)脫色率隨溫度升高而增加,當(dāng)溫度為45 ℃時(shí)達(dá)最高,而后則隨溫度升高反而下降;而糖損失率在低溫區(qū)隨溫度升高而減少,當(dāng)溫度為50 ℃時(shí)達(dá)最低,而后則隨溫度升高迅速增加。原因可能是一方面高溫會(huì)使糖液失水縮合甚至碳化、分解,另一方面溫度升高,糖液粘度減小,分子熱運(yùn)動(dòng)加快,使其易滲透入活性炭的組織內(nèi)部而被吸附。所以脫色溫度以45～50 ℃為宜。

圖8　脫色溫度的影響Fig.8　The influence of decolorizing temperature

2.4.3脫色酸度的影響按1.2.6.3的方法控制糖液脫色的pH進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)圖9。由圖9可知,脫色率隨脫色酸度呈拋物線(xiàn)狀變化,而糖損失率隨脫色酸度呈凹線(xiàn)狀變化,當(dāng)pH為6～8時(shí)脫色率高而糖損失率低,因此,脫色酸度以控制pH6～8為宜。原因可能是糖液在中性環(huán)境下糖是以有利于活性炭吸附的極性小的分子狀態(tài)為主,而在酸性或堿性條件糖會(huì)分解,從而導(dǎo)致糖損失率在中性條件最低。

圖9　脫色酸度的影響Fig.9　The influence of decolorizing acidity

2.4.4脫色時(shí)間的影響按1.2.6.4的方法控制糖液脫色的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)圖10。從圖10可得,隨著脫色時(shí)間的延長(zhǎng),脫色率起始不斷增加,但到達(dá)60 min后脫色率穩(wěn)定;而糖損失率卻是隨時(shí)間延長(zhǎng)而緩慢上升,但60 min后上升幅度增加。因此,脫色時(shí)間以控制60～70 min為宜。

圖10　脫色時(shí)間的影響Fig.10　The influence of decolorizing time

2.5糖液脫色工藝條件的優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,為精準(zhǔn)得到糖液脫色工藝條件而選擇混合脫色劑配比、脫色劑用量、脫色溫度和脫色酸度4個(gè)主要影響因素,依據(jù)優(yōu)化理論[16]設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)其工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,以得到糖液的最適宜脫色工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析見(jiàn)表3和表4。

表3　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

注:不同小寫(xiě)字母標(biāo)注表示組間有顯著性差異(p<0.05)。

表4　褐變糖液脫色率方差分析

注:*臨界值F0.05(2,2)=19.0,F0.01(2,2)=99.0。

由表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果和直觀(guān)分析可知,所選4個(gè)影響因素是合適的,其影響順序是:脫色酸度>脫色溫度>脫色劑配比>脫色劑用量,所得的最優(yōu)水平是A2B2C2D2,即最適宜工藝條件為:脫色酸度pH7.0、脫色溫度48 ℃、脫色劑配比m(H103)∶m(竹質(zhì)粉末活性炭)=1∶2.0、脫色劑用量6.5 g/20 mL原糖液;從表4的方差分析也進(jìn)一步說(shuō)明脫色酸度影響極顯著,脫色溫度影響顯著,脫色劑用量和脫色劑配比不顯著,這與直觀(guān)分析結(jié)果一致。

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)效應(yīng)指標(biāo)的估算方法[16]得到在最優(yōu)條件下糖液的脫色率為85.53%,為進(jìn)一步驗(yàn)證估算結(jié)果,實(shí)驗(yàn)測(cè)得在最優(yōu)條件(A2B2C2D2)下無(wú)花果糖液的脫色率為85.68%±0.18%(p<0.05),這與按優(yōu)化理論的估算值很吻合,也佐證了所設(shè)計(jì)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)是科學(xué)可靠的。且得到糖液脫色率較陳潔蘭等[15]的方法高21.46個(gè)百分點(diǎn)的良好結(jié)果。

另外,為進(jìn)一步測(cè)定脫色糖液的質(zhì)量而進(jìn)行了與直接現(xiàn)配白砂糖液的比較測(cè)定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果是脫色糖液與直接現(xiàn)配白砂糖液在固形物含量相同下,脫色糖液的總糖含量降低了2.36%±0.08%(p<0.05),且還原糖增加了2.16%±0.08%(p<0.05),還含有直接現(xiàn)配白砂糖液不含有的蛋白質(zhì)和花青素,經(jīng)測(cè)定分別為(132.4±12.4) mg/kg(p<0.05)、(9.6±2.2) mg/kg(p<0.05),且測(cè)得它們色度完全相同。

2.6脫色糖液的穩(wěn)定性及應(yīng)用

按1.2.1和1.3.10的方法進(jìn)行脫色糖液穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),其結(jié)果表明,脫色糖液的穩(wěn)定性與對(duì)照組直接用白砂糖配制的糖液的穩(wěn)定性是相當(dāng)?shù)?。差別就在于因?yàn)槊撋且何催M(jìn)行脫蛋白質(zhì)和脫鹽的處理,所以導(dǎo)致其在紫外光照射20 d時(shí)顏色變得更加清亮透徹,50 d開(kāi)始出現(xiàn)懸浮物,90 d能看到極少量的沉淀析出,直到180 d也僅能明顯看到少量沉淀析出;而對(duì)照組在紫外光照射40 d才有顏色變得更加清亮透徹,60 d開(kāi)始出現(xiàn)懸浮物,90 d僅能看到極微小懸浮物,直到180 d也僅能明顯看到懸浮物未能看到沉淀析出;但所有這些情況下測(cè)得其清液的吸光度(A555)的變化甚微。實(shí)驗(yàn)表明,陰涼干燥條件下脫色糖液與對(duì)照組幾乎無(wú)差異,也就說(shuō)明脫色糖液在正常條件下是穩(wěn)定的。

按以上方法將脫色糖液用于無(wú)花果果脯生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明試制品完全符合我國(guó)果脯蜜餞質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 14884-2003的要求。

3　結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)得到聯(lián)合脫色劑較單一脫色劑脫色效果要好得多。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到設(shè)計(jì)用活性炭+大孔樹(shù)脂混合恒溫浸漬方式聯(lián)合脫色劑對(duì)無(wú)花果果脯蜜餞褐變糖液脫色的最優(yōu)化條件是:竹質(zhì)粉末活性炭+H103大孔吸附樹(shù)脂、脫色時(shí)間60～70 min、脫色酸度pH7.0、脫色溫度48 ℃、脫色劑配比m(H103)∶m(竹質(zhì)粉末活性炭)=1∶2.0、脫色劑用量6.5 g/20 mL原糖液。在此條件下糖液脫色率達(dá)85.68%±0.18%(p<0.05)。

在固形物含量相同下,脫色糖液與直接現(xiàn)配白砂糖液相比,脫色糖液中的總糖量略降(低2.36%±0.08%,p<0.05),還原糖稍增(高2.16%±0.08%,p<0.05),還含有蛋白質(zhì)(132.4±12.4) mg/kg(p<0.05)和花青素(9.6±2.2) mg/kg(p<0.05),但二者的色度完全相同;且儲(chǔ)藏效果和穩(wěn)定性均更好,無(wú)花果果脯試制品也完全符合我國(guó)果脯蜜餞質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB14884-2003的要求。本法可實(shí)現(xiàn)褐變糖液綜合利用,且應(yīng)用于生產(chǎn)可行。

[1]曹尚銀. 無(wú)花果高效栽培與加工利用[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2002.

[2]張馳,陳固. 甘薯果脯加工工藝研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2001,22(6):28-30.

[3]謝明勇,胡曉波,王遠(yuǎn)勝. 食品化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011：200-216.

[4]N A Michael Eskin,Fereidoon Shahidi. Biochemistry of Foods(Third Edition)[M]. London:Academic Press Elsevier Inc,2013,245-289.

[5]肖春玲,趙曙瑩,李青萍. 櫻桃番茄果脯糖煮液的澄清與脫色研究[J].食品科技,2007(2):122-125.

[6]M Hamachi,B B Gupta,R Ben Aim. Ultrafiltration:a means for decolorization of cane sugar solution[J]. Separation and Purification Technology,2003,30(3):229-239.

[7]H L Mudoga,H Yucel,N S Kincal. Decolorization of sugar syrups using commercial and sugar beet pulp based activated carbons[J]. Bioresource Technology,2008,99(9):3528-3533.

[8]郭會(huì)燦,敦冬梅,楊明,等. 1400樹(shù)脂對(duì)香菇多糖脫色性能的研究[J].中國(guó)釀造,2008(16):45-46.

[9]姚紅,王洪新,朱松,等. 水蘇糖液脫色樹(shù)脂的篩選及其工藝優(yōu)化[J].食品工業(yè)科技,2011,32(4):224-227.

[10]M T Moreira,C Palma,G Feijoo,et al. Decolorization of ion-exchange effluents derived from sugar-mill operations byBjerkanderasp. BOS55[J]. International Biodeterioration & Biodegradation,1997,40(2-4):125-129.

[11]J Kammerer,D R Kammerer,R Carle. Impact of saccharides and amino acids on the interaction of apple polyphenols with ion exchange and adsorbent resins[J]. Journal of Food Engineering,2010,98(2):230-239.

[12]徐安康,陳明義,楊克輝,等. 3.5-二甲苯酚分光光度法測(cè)定果膠[J].天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1993(1):51-55.

[13]孫偉偉,曹維強(qiáng),王靜. DNS法測(cè)定玉米秸稈中總糖[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2006,27(6):120-123.

[14]GB/T 22244-2008 保健食品中前花青素的測(cè)定[S].

[15]陳潔蘭,趙力超. 甘薯果脯廢糖液果膠酶澄清及活性炭脫色工藝研究[J].食品工業(yè)科技,2009,30(9):235-238.

[16]耿延華,步秀君,魏效玲. 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的效應(yīng)計(jì)算與指標(biāo)值預(yù)估[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào),2001,18(4):51-54.

Decolorization of sugar preserved figs browning

JI Yang,LIU Xiao-geng*,XU Zheng-yu,FANG Meng-ting,LIU Zhi-hao,MAO Kuang-qi, SUN Ying-ying,CHEN Kai-lun,CAO Si-qian

(College of Food Science and Engineering,Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety,Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing, Nanjing University of Finance and Economics,Nanjing 210023,China)

Browning syrup decolorization in the fig candied fruit production influences the quality of products seriously. In order to ensure the quality of products and improve the production efficiency,it was necessary to research the browning syrup decolorization. Through single factor test and orthogonal test by joint discoloring agent,the optimum process conditions were:bamboo powder activated carbon+H103 resin,decolorizing time 60～70 min,decolorization pH7.0,decolorization temperature 48 ℃,decolorant ratio m(H103)∶m(bamboo powder activated carbon)=1∶2.0,reductant dosage 6.5 g/20 mL raw sugar liquor. Under these conditions,the following results were received. Firstly,the sugar decolorization rate reached 85.68%±0.18%(p<0.05). Secondly,under the same solid content and colourity,compared with the decolorized syrup prepared by the method and the syrup directly made of white sugar,total sugar content decreased slightly(2.36% low±0.08%,p<0.05),but reducing sugar content increased slightly(2.16%±0.08%,p<0.05),also contained protein(132.4±12.4)mg/kg(p<0.05)and anthocyanins(9.6±2.2)mg/kg(p<0.05). And this method also led to better storage effect and stability. The fig candied fruit trial product was in full compliance with the requirements of candied fruit quality standard in China. Therefore,this method could realize the comprehensive utilization of sugar browning,and should be used in the production of viable.

figs;candied fruit;browning syrup;decolorization;decolorizing rate

2015-09-08

紀(jì)陽(yáng)(1995-)，男，大學(xué)本科，研究方向：食品化學(xué)與分析，E-mail：2531770189@qq.com。

劉曉庚(1962-)，男，教授，主要從事化學(xué)教學(xué)和食品科學(xué)方面的研究，E-mail：lxg_6288@163.com。

江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(2014-2016)；江蘇省和南京財(cái)經(jīng)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助(201525)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)10-0283-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.049