蜂蜜是一種具有保健功能的天然食品,單一花種蜜獨特的花香味頗受人們喜愛。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高,對蜂蜜的需求越來越大。食品飲料行業(yè)大量使用蜂蜜增加產(chǎn)品風(fēng)味及利用其保健功能。但由于蜂蜜中的蛋白質(zhì)、氨化物及膠體物質(zhì)溶解于水后會產(chǎn)生大量混濁物質(zhì)且難于去除,銷售的成品內(nèi)容物中有沉淀物,易使消費者誤解成產(chǎn)品微生物污染。
目前,蜂蜜的澄清處理方法有機械澄清、聚醚砜過濾[1]和混凝等。機械澄清方法只能除去由一定直徑細(xì)小物質(zhì)引起的渾濁,產(chǎn)品貯存過程中仍有小物質(zhì)緩慢凝聚形成霧狀物質(zhì)。聚醚砜超濾是溶液透過膜上微孔流入膜的低限側(cè),大分子物質(zhì)被膜截留,但這種方式過濾的耗材大、處理成本高。將混凝澄清技術(shù)運用到蜂蜜溶液處理中,卻能很好地解決蜂蜜在水中分散懸浮的狀態(tài)。
卡拉膠(Carrageenan),又稱鹿角菜膠、角叉菜膠、愛爾蘭苔菜膠,是一種從海洋紅藻(包括角叉菜屬、麒麟菜屬、杉藻屬及沙菜屬等)中提取的多糖的統(tǒng)稱,是多種物質(zhì)的混合物[2-3]。不同類型卡拉膠中硫酸基的含量存在差別,其中以I(Iota)-型的含量最高,λ(Lamda)-型和k(kappa)-型的含量相差不多,混合型的含量最少[4]。各種卡拉膠溶液的凝膠溫度均隨濃度的增加而增加,但不同類型卡拉膠在同一濃度時的凝膠溫度不同;卡拉膠的反應(yīng)活性主要來自半乳糖殘基上帶有的半酯式硫酸基(ROSO3-),它具有較強的陰離子活性,是一種典型的陰離子多糖。
蜂蜜含有一定量的膠體物質(zhì),在蜂蜜中分散有大分子或小分子的集合體,分散質(zhì)粒子直徑在1~100 nm,是介于真溶液和懸浮物質(zhì)之間的中間物,它主要由部分蛋白質(zhì)、戊聚糖類及無機物質(zhì)組成,一般不容易被過濾或沉淀出[5]。如能消除或降低膠粒的電動電位,就有可能使微粒碰撞聚結(jié),失去穩(wěn)定性。而卡拉膠與蜂蜜中蛋白質(zhì)反應(yīng),可以使蜂蜜溶液澄清,且能保持蜂蜜原有的花香味。其作用機理是卡拉膠陰離子基團與蜂蜜中帶正電荷的高分子蛋白質(zhì)通過靜電吸引形成結(jié)合鍵,并迅速促使各種微小帶正電荷的蛋白質(zhì)、葡聚糖凝聚成大片絮狀物快速沉降。在一定溫度下凝聚物不斷增多,此時可通過棉餅過濾得到澄清溶液。因此,本試驗重點驗證帶有負(fù)電荷的κ型卡拉膠對蜂蜜溶液的澄清效果。
椴樹蜂蜜(封蓋原蜜),濃度42.2°Bé,產(chǎn)自吉林??;卡拉膠(MZ-03F型),綠新(福建)食品有限公司提供;脫脂棉餅(規(guī)格30.0 μm),廣州澳興過濾器材有限公司提供。
不銹鋼夾層鍋,工廠自制;WGZ-200S濁度儀,上海昕瑞儀器低度表有限公司;WFZ800-D3B紫外分光光度計,北京瑞利分析儀器公司。
1.3.1 卡拉膠對蜂蜜溶液澄清效果的驗證
稱取椴樹蜂蜜450 kg,加飲用純凈水675 kg,配制成40%的蜂蜜溶液(蜂蜜42.2°Bé,對應(yīng)的含水量約為18.65%,則40%蜂蜜溶液的波美度約為18.3°Bé)。將稀釋后的蜂蜜溶液分成8組,每組5份,每份25.0 kg,在攪拌條件下每份分別加入卡拉膠0.15 g、0.30 g、0.60 g、1.20 g、2.40 g、5.00 g、7.50 g和10.00 g。為確保蜂蜜的花香味,加入不等量的卡拉膠后對溶液的pH值不作校正。分別于40 ℃、50 ℃、56 ℃、65 ℃和75 ℃條件下對蜂蜜溶液保溫20 min[6]。通過對處理后的蜂蜜溶液進行濁度和感官指標(biāo)分析,初步驗證卡拉膠對蜂蜜的澄清效果。然后,將處理后的蜂蜜溶液通過棉餅過濾機進行過濾,再將蜂蜜過濾液在一定真空度、低溫條件下濃縮成蜂蜜膏體樣品。通過對蜂蜜膏體樣品進行理化指標(biāo)分析,進一步確認(rèn)卡拉膠對蜂蜜的澄清效果。
1.3.2 檢驗方法
羥甲基糠醛按GB/T 18932.18—2003進行檢測;淀粉酶活性按GB/T 18932.16—2003進行檢測;感官分析方法按GB/T 12311—2012進行檢驗;濁度按GB/T 5750.4—2006進行檢驗。
由表1可知,蜂蜜溶液在40 ℃、50 ℃條件下,卡拉膠添加量在0.15~10.00 g/25 kg,保溫20 min時,卡拉膠與蜂蜜中蛋白質(zhì)相互吸引力較小,沒有形成絮狀物質(zhì),蜂蜜溶液呈混濁狀態(tài),無澄清效果[7]。
表1 不同卡拉膠添加量在設(shè)定溫度下保溫20 min時的蜂蜜溶液感官指標(biāo)結(jié)果表
蜂蜜溶液在56 ℃,卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg,保溫20 min時,蜂蜜溶液仍為混濁狀態(tài),無澄清效果;卡拉膠添加量在0.30~1.20 g/25 kg和7.50~10.00 g/25 kg時,蜂蜜溶液只有少量絮狀形成,但溶液呈半透明狀態(tài),澄清效果不理想;在該溫度條件下,當(dāng)卡拉膠添加量為2.40 g/25 kg和5.00 g/25 kg時,蜂蜜溶液絮狀明顯,有澄清效果,但需檢測蜂蜜溶液的理化指標(biāo),進一步確認(rèn)澄清效果。蜂蜜溶液在65 ℃,卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg、0.30 g/25 kg、0.60 g/25 kg、7.50 g/25 kg和10.00 g/25 kg,保溫20 min時,絮狀形成,但溶液呈半透明狀態(tài),澄清效果不理想;當(dāng)卡拉膠添加量在1.20~5.00 g/25 kg,保溫20 min時,蜂蜜溶液絮狀明顯,呈透明狀態(tài),澄清效果良好,但需檢測蜂蜜溶液的理化指標(biāo),進一步確認(rèn)澄清效果。蜂蜜溶液在75 ℃,卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg、7.50 g/25 kg、10.00 g/25 kg,保溫20 min時,絮狀形成,但溶液呈半透明狀態(tài),澄清效果不理想;當(dāng)卡拉膠添加量在0.30~5.00 g/25 kg,保溫20 min時,絮狀明顯,溶液呈透明狀態(tài),澄清效果較好,但需檢測蜂蜜溶液的理化指標(biāo),進一步確認(rèn)澄清效果。
由表2可知,蜂蜜溶液在40 ℃、50 ℃條件下,卡拉膠添加量在0.15~10.00 g/25 kg,保溫20 min時,卡拉膠與蜂蜜中蛋白質(zhì)相互吸引力較小,沒有形成絮狀物質(zhì),蜂蜜溶液的濁度值在80 NTU以上,無澄清效果。蜂蜜溶液在56 ℃條件下,卡拉膠添加量在0.15~10.00 g/25 kg,保溫20 min,蜂蜜溶液的濁度值在64 NTU以上,澄清效果不理想。蜂蜜溶液在65 ℃和75 ℃條件下,卡拉膠添加量在0.15~10.00 g/25 kg,保溫20 min,卡拉膠陰離子基團與蜂蜜中帶正電荷的高分子蛋白質(zhì)相互吸引,并加速促使各種微小蛋白凝聚生成大片絮狀物,蜂蜜溶液濁度值迅速下降[8-9];此時,蜂蜜溶液濁度保持在10~14 NTU,澄清效果明顯,但需檢測蜂蜜溶液的理化指標(biāo),進一步確認(rèn)澄清效果及產(chǎn)品質(zhì)量。
表2 不同卡拉膠添加量在設(shè)定溫度下保溫20 min時的蜂蜜溶液濁度結(jié)果表
將蜂蜜溶液在65 ℃和75 ℃條件下,卡拉膠添加量在0.15~10.00 g/25 kg,保溫20 min,得到的16組樣品,分別通過棉餅過濾機(規(guī)格30 μm)進行過濾,不同組別的蜂蜜溶液采用不同棉餅,防止交叉污染。將過濾后的蜂蜜溶液進行濃縮,濃縮時設(shè)備技術(shù)參數(shù)設(shè)定為真空度(-0.09 MPa)、物料溫度56 ℃,濃縮成16份蜂蜜樣品。對16份濃縮蜂蜜樣品分別進行羥甲基糠醛、淀粉酶活性檢測,結(jié)果見表3[10]。
由表3可知,添加不同劑量的卡拉膠蜂蜜溶液在65 ℃條件下處理后再進行濃縮,得到8份蜂蜜樣品,經(jīng)對樣品檢測,只有羥甲基糠醛一項指標(biāo)稍有變化,指標(biāo)上升幅度小于10%,淀粉酶活性沒有變化[11-13]。另外8份蜂蜜溶液在75 ℃條件下處理后再進行濃縮的蜂蜜樣品,羥甲基糠醛、淀粉酶活性指標(biāo)變化較大,說明該溫度條件下處理的蜂蜜溶液活性成分受到破壞,降低了蜂蜜的營養(yǎng)價值。
表3 不同卡拉膠添加量在不同溫度下保溫20 min對蜂蜜理化指標(biāo)的影響表
因此,在75 ℃條件下不適合對蜂蜜溶液進行澄清處理;65 ℃處理后的蜂蜜溶液活性成分基本無變化,該溫度適用卡拉膠對蜂蜜溶液進行澄清處理。
由表4可知,不同卡拉膠添加量在設(shè)定的65 ℃條件下對蜂蜜溶液處理后感官指標(biāo)有不同變化??ɡz添加量為0.15 g/25 kg、0.30 g/25 kg、0.60 g/25 kg、7.50 g/25 kg和10.00 g/25 kg時,蜂蜜溶液只是絮狀形成,但溶液呈半透明狀態(tài),澄清效果不理想。當(dāng)卡拉膠添加量在1.20 g/25 kg、2.40 g/25 kg、5.00 g/25 kg 3個添加量時,蜂蜜溶液絮狀明顯,呈透明狀態(tài),澄清效果良好。同時,卡拉膠添加量為2.40 g/25 kg時,對應(yīng)的蜂蜜溶液濁度值為10.65 NTU,屬同溫度條件下最低值,因此該卡拉膠添加量在此設(shè)定的溫度下對蜂蜜溶液澄清處理效果最顯著。
表4 不同卡拉膠添加量在65 ℃條件下保溫20 min對蜂蜜感官指標(biāo)及濁度的影響表
帶負(fù)電卡拉膠處理蜂蜜溶液,隨著溫度的上升分子熱運動加速,與蜂蜜中的膠體微粒的電位離子撞擊,降低膠粒的電動電位,膠粒因電位降低或消除以致失去穩(wěn)定性,膠粒相互聚結(jié)凝聚,形成不溶性的大分子物質(zhì)而沉淀[14]。通過物理阻隔式過濾,得到澄清的蜂蜜溶液。但當(dāng)處理溫度達到或超過75 ℃時,隨著卡拉膠添加量的增大,蜂蜜中小微粒絮狀物不易凝聚,無法使蜂蜜中的蛋白質(zhì)完全沉淀,澄清效果適得其反。通過分析,40%椴樹蜂蜜25 kg,添加卡拉膠2.4 g,在65 ℃處理20 min,對蜂蜜溶液的澄清效果最好。