草莓汁澄清工艺研究

李 娜，孙翔宇，战吉宬*

（中国农业大学 食品科学与营养工程学院，北京 100083）

草莓（Fragaria ananassaDuch），又叫洋莓、红莓、地莓等，系蔷薇科浆果类多年生常绿草本植物，果实色泽鲜艳，香味浓郁，酸甜可口，风味独特，素有“水果皇后”之美誉[1]。其含水量大、果皮薄、组织娇嫩、柔软多汁，缺乏坚硬外皮保护，耐贮藏性差，在常温下仅仅可以保存1～2 d[2]。通常草莓的果肉含蛋白质10 g/kg、果胶10～17 g/kg、有机酸6～16 g/kg、脂肪6 g/kg、糖50～120 g/kg、维生素C（vitamin C，VC）500～1 200 mg/kg、无机盐6 g/kg、粗纤维14 g/kg；富含钙、铁、磷、锌等矿质营养物质[3]。草莓还有消暑解热、生津止渴和利尿止泻的功效，并在抗菌、抗肿瘤和抗人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）病毒等方面具有一定的效果[4]。总体来讲，草莓是一种营养丰富但又不耐贮存、货架期短的水果，将草莓制成草莓汁，是草莓深加工过程中最有潜力的加工方式之一[5]，既延长了其货架期，又能够通过深加工增加其附加值。

草莓汁在贮藏期间，在温度、氧气及光照等外界条件的影响下，会出现色泽下降、混浊度增加、营养物质损耗等现象，这将直接影响到果汁的品质。果汁混浊主要包括生物性混浊和非生物性混浊，生物性混浊是由微生物及其代谢产物引起的。非生物性混浊的因素很多，包括果汁中的蛋白质和多酚聚合物，果胶与蛋白质聚合物，以及酚类化合物与氧化聚合物等[6]。

澄清是草莓汁和草莓酒加工工艺中的一个关键环节。目前常用的果汁澄清方法有自然澄清法、酶解澄清法、壳聚糖澄清法、吸附剂澄清法、超滤微滤澄清法等[7]。果汁的澄清技术正在由传统澄清法向现代澄清法过渡，并结合多种澄清工艺共同作用。就草莓汁的澄清而言，目前应用较多的仍然是酶解法澄清和吸附剂法澄清，壳聚糖澄清[8]和超滤微滤[9]澄清工艺也正在逐步完善。最佳的澄清方法不仅应能够得到良好稳定的澄清效果，而且要尽量少的破坏草莓汁中的营养物质，更多地保留其色、香、味。

本研究以红颜草莓为原料，首先分别确定果胶酶和壳聚糖2种单一澄清方法的最佳作用条件，再使用果胶酶-壳聚糖的复合澄清法进行澄清处理，并与单一澄清法进行比较，目的是找到最佳的草莓汁澄清方法，提高草莓汁和草莓酒的品质。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料

红颜草莓，采自北京市昌平区香屯村北路西草莓园19号棚，经测定，其理化指标见表1。

表1 红颜草莓理化指标检测结果Table 1 Detection results of physicochemical indicators of strawberry

1.1.2 试剂

英纳帝斯果胶酶（酶活50 000 U/g）：爱赛科有限公司；壳聚糖（脱乙酰度80.0%～95.0%，黏度50～800 mPa·s）：国药集团化学试剂有限公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-1800型紫外分光光度计：岛津国际贸易（上海）有限公司；1T-LO阿贝折光仪：日本Atago公司；掌上型-1袖珍数字式糖度仪：北京中科科尔仪器有限公司；5430R离心机：德国Eppendorf公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果胶酶法澄清草莓汁

果胶酶处理草莓汁工艺流程：

草莓→挑选、洗涤→除梗、破碎→加入不同量的果胶酶→粗滤（四层纱布）→离心（4 000 r/min、10 min）→测定相关指标

金秋十月，硕果飘香。10月10日，截至2018年9月底，我省共治理水土流失面积6.67万平方公里，水土流失治理度达到61.8%，全省水土流失面积大为减少，水土流失强度大为减轻。

取10 mL pH值为3.5的草莓汁于试管中，分别加入0.005 g/L、0.010 g/L、0.015 g/L、0.020 g/L的果胶酶，摇匀后于50 ℃恒温水浴锅中静置20 min，之后离心（4 000 r/min、10 min），测定草莓汁澄清效果及理化指标。

1.3.2 壳聚糖法澄清草莓汁

壳聚糖处理草莓汁工艺流程：

草莓→挑选、洗涤→除梗、破碎→粗滤（四层纱布）→壳聚糖处理→离心（4 000 r/min、10 min）→测定相关指标

单因素试验：取10 mL pH值为3.5的草莓汁于试管中，进行壳聚糖添加量（0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L、0.5 g/L、0.6 g/L）、水浴时间（20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min）、水浴温度（5 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃）和草莓汁pH值（3.0、3.3、3.5、3.7、4.0、4.3）的单因素试验，以草莓汁的透光率为评价指标，优化壳聚糖法澄清条件。

正交优化试验：根据单因素试验结果，以草莓汁的透光率为评价指标，选择壳聚糖添加量（A）、水浴时间（B）、水浴温度（C）、草莓汁pH值（D）为影响因素，进行4因素3水平的壳聚糖澄清草莓汁条件优化正交试验[10]。

1.3.3 果胶酶-壳聚糖复合法处理草莓汁

1.3.4 草莓汁理化指标的测定

澄清度的测定[11]：用分光光度计测定草莓汁的澄清度，以蒸馏水作参比。用紫外分光光度计在波长630 nm处测定草莓汁的透光率，用透光率（T%）表示果汁的澄清度。透光率越大，表明澄清效果越好。

出汁率采用称质量法[12]，其计算公式如下：

式中：P为出汁率，%；J为澄清汁质量，g；W为草莓汁原浆质量，g。

可溶性固形物测定：采用手持数字式糖度仪测定草莓汁的可溶性固形物含量[13]。

VC含量测定：按照李玉红[14]的方法，采用钼蓝比色法测定。

可滴定酸含量测定：采用国标GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的和滴定法测定。

2 结果与分析

2.1 果胶酶添加量对草莓汁澄清效果的影响

通过添加不同量的果胶酶澄清草莓汁，测定其出汁率、透光率和可溶性固形物含量，测定结果如表2所示。

表2 果胶酶添加量对草莓汁澄清效果的影响Table 2 Effect of pectinase addition on clarification of strawberry juice

由表2可知，当果胶酶添加量为0.015 g/L时，其出汁率为82.16%，透光率为86.20%，可溶性固形物含量为10.63%，澄清效果都优于其他几组，因此确定用果胶酶澄清草莓汁时，最佳的添加量为0.015 g/L。

2.2 壳聚糖法澄清草莓汁的单因素试验

壳聚糖添加量、水浴时间、水浴温度、草莓汁pH值单因素试验结果见表3。

表3 壳聚糖法澄清草莓汁单因素条件作用结果Table 3 The results of chitosan clarification single factor experiment

由表3可知，随着壳聚糖添加量的增多，透光率逐渐加大，当壳聚糖用量为0.5 g/L时，透光率达到95.9%，之后随着用量继续增大，透光率开始下降。随着水浴时间的加长，透光率不断增加，到25 min时达到峰值，透光率为94.7%。随着水浴温度的升高，透光率逐步呈现增大的趋势，水浴温度为55 ℃时，透光率达到96.8%，之后随着水浴温度升高，透光率下降。不同草莓汁pH下，壳聚糖澄清效果并无太大变化，透光率在94%～97%。当果汁pH值在3.5时，透光率最高，达到95.8%。

2.3 壳聚糖法澄清草莓汁的正交试验

在单因素试验基础上，以透光率作为评价指标，进行壳聚糖对草莓汁澄清效果的正交优化试验，结果与分析见表4，方差分析见表5。

表4 澄清效果优化正交试验结果与分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for clarification effect optimization

由表4可知，在壳聚糖澄清草莓汁的试验中，4个因素对其澄清结果影响大小依次为A＞B＞D＞C，即壳聚糖添加量＞水浴时间＞草莓汁pH值＞水浴温度。以透光率为评价指标，最优组合为A3B2C2D1，即最佳的作用条件为壳聚糖添加量为0.6 g/L，水浴时间为25 min，水浴温度55 ℃，草莓汁pH值为3.3。在此优化条件下进行3次平行试验，得到的草莓汁透光率为95.06%。

表5 正交试验结果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表5可知，在4个因素中，壳聚糖添加量对结果影响显著，其余因素对结果影响不显著。

2.4 果胶酶-壳聚糖复合法处理草莓汁的效果

果胶酶-壳聚糖（果胶酶0.015 g/L和壳聚糖0.6 g/L）复合法处理草莓汁放置在4 ℃的环境下，不同天数后的各指标变化情况见表6。

表6 果胶酶-壳聚糖复合法处理草莓汁不同天数后理化指标对比Table 6 Comparison of physicochemical indicators of strawberry juice by pectinase-chitosan method in different days

由表6可知，果胶酶-壳聚糖处理草莓汁后透光率由76.9%升高到97.3%，可溶性固形物含量由10.0%降低到8.3%，还原型VC由于在加工中都不稳定[15]，含量损失稍大，保存率为68.86%，可滴定酸含量由7.11 g/L降低到6.98 g/L。

在4 ℃的条件下放置30 d，其透光率及VC保存率呈现下降趋势，可滴定酸含量有所升高，可溶性固形物含量变化不大。结果表明，果胶酶-壳聚糖复合法澄清处理草莓汁是可行的。

3 结论

通过果胶酶处理草莓汁试验，得到果胶酶最佳用量为0.015 g/L，此时透光率达到86.2%；通过壳聚糖处理草莓汁的单因素试验和正交试验，得到壳聚糖处理草莓汁的最佳工艺条件为壳聚糖添加量为0.6 g/L，水浴时间为25 min，水浴温度55 ℃，草莓汁pH值为3.3，在此条件下处理草莓汁，透光率为95.06%。

在单一法处理草莓汁试验的基础上，采用果胶酶-壳聚糖复合法处理草莓汁，得到97.3%的透光率，且处理后草莓汁在4 ℃环境下保存30 d，其理化指标并未受到太大影响。因此，果胶酶-壳聚糖复合法处理草莓汁，可作为一种良好的澄清方法使用。

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