番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清工艺研制

杜 磊，王长彪

(1.运城学院 生命科学系，山西运城044000;2.山西省农业科学院生物技术研究中心，太原，030031)

随着人们生活品质的提高，对于衣食住行的要求也越来越多。在饮料方面，近些年多营养、多功能的复合饮料层出不穷，其中复合果蔬汁深受老百姓欢迎［1，2］。番木瓜芹菜复合果蔬汁是前人开发出来的一款具有抗癌功能的饮料，芹菜中含有的芹菜素对胃癌、皮肤癌、前列腺癌等多种癌症有抑制及预防功效，番木瓜汁浓郁醇香，除了富含多种营养元素之外，还可以缓解改善芹菜汁不易被消费者接受的口味［3－6］，目前关于番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清效果的研究鲜有报道。本文首次以壳聚糖为澄清剂［7］，对番木瓜芹菜复合果蔬汁的澄清工艺进行了研究，以期为芹菜番木瓜复合果蔬汁的开发提供理论依据。

1.材料与方法

1.1 材料与仪器

常山国华电器有限公司制造的HH－4型数显恒温水浴锅，上海舜宇恒平科学仪器有限公司制造的FA2104型电子分析天平，上海仪电分析仪器有限公司制造的UV762型紫外可见分光光度计，美的集团股份有限公司制造的BL25C33多功能搅拌机，天津市华北试验仪器有限公司制造的WY－IT型手持折光仪，上海生物工程有限公司生产的壳聚糖，蒸馏水实验室自制，芹菜、番木瓜购于山西运城华联超市。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 制备番木瓜芹菜复合果蔬汁

依据番木瓜汁20%，芹菜汁10%，白砂糖10%的配方［6］调配番木瓜芹菜复合果蔬汁，搅拌均匀后在 50℃ 、20MPa 下均质 2min［8］。

1.2.3 壳聚糖用量对番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清效果的影响

室温条件下，调整复合果蔬汁pH为3.51，各量取50mL于6支试管中，在边加边摇的状态下于各试管中依次加入壳聚糖，壳聚糖终浓度依次为0.06g/L、0.08g/L、0.10g/L、0.12g/L、0.14g/L 和 0.16g/L，轻轻摇匀确保壳聚糖和果蔬汁充分接触，将6支试管静置于50℃的水浴锅中90min。依据有关公式计算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，最后得出本实验条件下的壳聚糖最适用量［9］，本实验每个处理3次重复，下同。

1.2.4 番木瓜芹菜复合果蔬汁的pH值对澄清效果的影响

室温条件下，准备6份复合果蔬汁并分别将pH调至 2.40、2.81、3.30、3.75、4.18、4.70，各量取50mL于6支试管中，在边加边摇的状态下于各试管中依次加入已得出的壳聚糖最适用量，将6支试管静置于50℃的水浴锅中90min。依据有关公式计算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，最后得出本实验条件下的最适pH值。

1.2.5 温度对番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清效果的影响

室温条件下，将复合果蔬汁pH调至已得出的最适澄清pH值。各量取50mL于6支试管中，在边加边摇的状态下于各试管中依次加入已得出的壳聚糖最适用量，将6支试管静置于恒温水浴锅中90min，水浴锅温度依次为 30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃。依据有关公式计算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，最后得出本实验条件下的最适澄清温度。

1.2.6 澄清时间对番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清效果的影响

室温条件下，将复合果蔬汁pH调至已得出的最适澄清pH值，各量取50mL于6支试管中，在边加边摇的状态下于各试管中依次加入已得出的壳聚糖最适用量，将6支试管静置于已得出的最适澄清温度的水浴锅中，静置时间分别为30min、40min、50min、60min、70min、80min。依据有关公式计算出汁率、可溶性固形物含量和透光率，得出本实验条件下的最适澄清时间。

1.2.7 正交试验

在上述单因素实验的基础上，设计了壳聚糖澄清番木瓜芹菜复合果蔬汁的四因素、三水平正交实验，四因素依次为澄清剂用量(A)、复合果蔬汁pH值(B)、澄清温度(C)、澄清时间(D)。

1.3 数据测定方法

1.3.1 可溶性固形物含量

采用手持折光仪测量可溶性固形物含量。

1.3.2 澄清度

采用分光光度法，通过测量796nm波长下的透光率T(%)来表示复合果蔬汁的澄清度，参比为蒸馏水。

1.3.3 出汁率

2.结果与分析

2.1 壳聚糖用量对番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清效果的影响

下图1显示的是壳聚糖用量对复合果蔬汁澄清效果的影响。结果显示壳聚糖用量在0.08－0.12g/L区间时透光率和出汁率均达到唯一的峰值，分别为97.81%和97.62%。图1中显示透光率、出汁率随着壳聚糖用量的增加，数值均呈现先上升再下降的趋势。其原理如下:壳聚糖对果汁的澄清是因为它分子内的羟残基与果汁中的果胶上携带的阴离子结合形成沉淀，随着壳聚糖用量的增加，透光率增大，当用量达到一定程度时，体系粘度会因为壳聚糖用量过多而增加，从而导致果汁中悬浮的颗粒不易下降［10］，最终导致透光率下降。本部分实验中可溶固形物含量基本处于8.5%左右，其数值基本不受壳聚糖用量变化的影响。

图1 壳聚糖用量对复合果蔬汁透光率、出汁率的影响Figure1 Effect of chitosan concentration on clarification of transmittance and juice date

2.2 复合果蔬汁pH值对澄清效果的影响

下图2显示的是复合果蔬汁pH值对澄清效果的影响。结果显示pH值为3.3－3.75区间时透光率和出汁率均达到唯一的峰值，分别为98.29%和97.41%。图2中显示透光率、出汁率随着pH值的增加，数值均呈现先上升再下降的趋势。这是因为pH值增大影响了壳聚糖分子中游离氨基的量及果胶等胶体类物质所带的电荷量［11］，最终影响了絮凝沉淀的效果，pH值较小时，絮凝沉淀的效果较好，随着pH值增大，絮凝沉淀的效果变差。本部分实验中可溶固形物含量基本处于8.5%左右，其数值基本不受pH值变化的影响。

2.3 澄清温度对复合果蔬汁澄清效果的影响

图2 复合果蔬汁pH值对复合果蔬汁透光率，出汁率的影响Figure 2 Effect of pH on clarification of transmittance and juice date

下图3显示的是澄清温度对澄清效果的影响。结果显示澄清温度为40－50℃区间时透光率和出汁率均达到唯一的峰值，分别为98.23%和97.34%。图3中显示透光率、出汁率随着澄清温度的增加，数值均呈现先上升再下降的趋势。本部分实验中可溶固形物含量基本处于8.5%左右，其数值基本不受澄清温度变化的影响。

图3 澄清温度对复合果蔬汁透光率，出汁率的影响Figure 3 Effect of temperature on clarification of transmittance and juice date

2.4 澄清时间对复合果蔬汁澄清效果的影响

下图4显示的是澄清时间对澄清效果的影响。结果显示澄清时间为50－60min区间时透光率和出汁率均达到唯一的峰值，分别为97.74%和97.15%。图4中显示透光率、出汁率随着澄清时间的增加，数值均呈现先上升再下降的趋势。这是因为当澄清时间小于50min时，壳聚糖分子内的游离羟基与复合果蔬汁中的果胶类物质，随着时间的延长，达到充分螯合而沉淀下来;当澄清时间大于60min时，部分沉淀物可能又重新溶解导致复合果蔬汁再次产生轻微浑浊［11］，从而导致澄清度下降。本部分实验中可溶固形物含量基本处于8.5%左右，其数值基本不受澄清时间变化的影响。

2.5 正交试验结果及分析

通过单因素实验得到了壳聚糖的用量、复合果蔬汁的pH值、澄清温度、澄清时间四个因素的最适值或最适范围，在此基础上进行了四因素三水平的正交试验。正交试验因素、水平见下表1。

图4 澄清时间对复合果蔬汁透光率，出汁率的影响Figure 4 Effect of times on clarification of transmittance and juice date

表1 正交实验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

下表2显示的是四因素三水平的试验过程，正交试验结果和极差值R显示，四个单因素影响澄清效果的重要程度从大到小依次为壳聚糖用量＞澄清时间＞澄清温度＞复合果蔬汁pH值。最优工艺组合为A2B1C3D2，即壳聚糖用量0.1g/L、复合果蔬汁的pH值3.50、澄清温度48℃、澄清时间55min。以此工艺条件处理番木瓜芹菜复合果蔬汁透光率达到98.8%。

表2 L9(34)正交试验表Table 2 Orthogonal test L9(34)result and analysis

3.结论

壳聚糖对番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清的单因素试验结果表明，壳聚糖用量为0.08－0.12g/L，果蔬汁 pH 值为3.3－3.75，澄清温度为40－50℃，澄清时间为50－60min时，澄清效果较好且可溶性固形物含量基本处于稳定状态，均在8.5%左右;壳聚糖对番木瓜芹菜复合果蔬汁澄清的正交试验结果表明，四个单因素影响澄清效果的重要程度从大到小依次为壳聚糖用量＞澄清时间＞澄清温度＞复合果蔬汁pH值。最优工艺组合为壳聚糖用量0.1g/L、复合果蔬汁pH值3.50、澄清温度48℃、澄清时间55min，澄清后番木瓜芹菜复合果蔬汁透光率达到98.8%。

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