柠檬汁对甘蔗汁保鲜工艺的研究

张莉，王淼，杜德俊，沈王庆（内江师范学院化学化工学院，四川内江641112）



柠檬汁对甘蔗汁保鲜工艺的研究

张莉，王淼，杜德俊，沈王庆*
（内江师范学院化学化工学院，四川内江641112）

摘要：为了研究甘蔗汁的保鲜工艺。利用单因素法考查了加热温度、加热时间和柠檬汁与甘蔗汁体积比对甘蔗汁保鲜的影响，在此基础上利用L9（34）正交试验考查了甘蔗的3、6、9 d的保鲜效果。结果表明适当的增加加热温度、延长加热时间和增加柠檬与鲜甘蔗汁的体积比能够有效延长甘蔗汁的保鲜时间。甘蔗汁贮藏6d的最优组合为A3B3C2，即处理温度为140℃，处理时间为45min，柠檬汁与甘蔗汁体积比为4∶40；因素的主次关系为：处理温度（A）、处理时间（B）、柠檬汁与甘蔗汁体积比（C）。鲜甘蔗汁在加入柠檬汁与甘蔗汁体积比为4∶40，120℃温度下加热25 min时，甘蔗汁可有效保鲜9d。

关键词：甘蔗汁；保鲜；柠檬汁；维生素C

甘蔗汁不仅甘甜可口，而且具有很好的药用价值。现代医学研究表明，甘蔗中含有丰富的糖分（蔗糖、葡萄糖和果糖）、水分，同时含有对人体新陈代谢十分有益的各种蛋白质、脂肪、钙、磷、铁、维生素和多种氨基酸、有机酸等，不但能给食物增添甜味，而且还可以提供人体所需的营养和热量[1-2]。

新鲜的甘蔗汁作为一种廉价的甜饮料在很多国家、地区受欢迎。甘蔗收获季节，甘蔗汁作为一种流行的饮料在路旁小摊、餐馆和饭店到处可见，但是，甘蔗汁的快速变质影响到其加工和销售。寻找有效的方法保鲜甘蔗汁，不仅能够扩大甘蔗汁的市场，而且也能够加强甘蔗汁的安全和质量[3]。目前针对在甘蔗汁的加工和贮存过程中，出现的酶促褐变与微生物污染的问题，通过冷藏、热烫、复合饮料、添加食品保鲜剂[5-16]等处理方法对甘蔗汁的保鲜研究有初步成效。通常，冷藏、热烫在杀菌方面有一定效果，但贮存方式过于苛刻。食品添加剂虽然被允许适用于食品生产行业，但是化学食品添加剂对人体健康不利。复合饮料的开发不但可以使各成分间营养互补，同时也可借助各个成分中特有的风味，获得具有较佳感官品质的饮品。

柠檬是一种营养和药用价值极高的水果。柠檬汁中含有大量的糖类、碳水化合物、磷、钙、铁及柠檬酸、维生素、黄酮类等，其中丰富的抗血坏酸、柠檬酸通过抑制醌类物质还原成酚类物质或者将酚类物质氧化成醌类物质来减轻褐变的发生程度，同时减少了菌体对糖类的消耗，使得柠檬具有较好的杀菌作用，被广泛地用于果汁、食品的加工工艺中[3-4]。柠檬汁与甘蔗汁配用，不仅能在风味上相互取长补短，成为大众口味的佳品，更能益胃生津等；可用于饮酒过度，积热伤津，心烦口渴，呕哕少食。其相关研究还鲜见报道。利用甘蔗生产饮料产品可以减少甘蔗运输及采后过程中等出现的一系列问题，同时为广大消费者提供一类新型饮料。

本研究采用产自内江的甘蔗去皮取汁，在常温环境中测定了果汁的理化性质（总糖含量、维生素C、pH、可溶性固形物含量）的变化及感官评价。通过单因素试验研究了不添加任何化学保鲜试剂的情况下的加热温度、加热时间和柠檬与甘蔗汁体积比对甘蔗汁保鲜的影响，在此基础上通过L9（34）正交试验选出优化工艺。通过该工艺甘蔗汁能有效地保鲜9 d，较大地提高了甘蔗汁的保鲜时间。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

甘蔗汁：甘蔗经检验合格后，用65℃～75℃热水冲洗表面约1 min左右。去掉头尾和表皮，用刀具将其破碎成长约3 cm～4 cm碎片，后放入榨汁机中进行榨汁。在转速5 000 r/min条件下，经离心机离心10 min后取上清液；柠檬果汁：挑选新鲜无腐烂的柠檬洗净，去皮、去核，用刀切成薄片。放入榨汁机榨汁后，用两层纱布进行粗过滤，所得滤液再用5 000 r/min离心机离心10 min后取上清液；冰乙酸、磷酸、抗坏血酸、氯化铜均为分析纯成都金山化学有限公司。

AE240电子分析天平：梅特勒-托利多；752紫外可见分光光度计：北京谱析；DHG电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；糖度仪：杭州陆恒生物科技有限公司；HH-S2数显恒温水浴锅：金坛市医疗仪器厂；TGL-10c离心机：上海安停科学仪器；榨汁机：飞利浦股份有限公司；PHS-3E型pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；SHB-B95型循环水式多用真空泵：郑州长城择工贸有限公司；阿贝折射仪：上海彼爱姆光学仪器。

1.2方法

1.2.1甘蔗汁理化性质测定

主要考查柠檬汁中的VC含量[17]、可溶性固形物含量[17]、pH[18]和总糖含量[18]。

1.2.2加热温度对甘蔗汁保鲜的影响

分别准确移取40 mL甘蔗汁于1﹟～5﹟编号干燥的锥形瓶中，在60、80、100、120、140℃温度下各加热25 min，密封、冷却，考查不同贮存天数（2、4、6 d）理化性质（总糖含量、可溶性固形物含量、pH、VC含量）的变化，得出较佳加热温度。

1.2.3加热时间对甘蔗汁保鲜的影响

分别准确移取40 mL甘蔗汁于1﹟～5﹟编号干燥的锥形瓶中，在100℃下将样品分别加热15、25、35、45、60 min后取出，密封冷却，考查不同贮存天数（2、4、6 d）理化性质（总糖含量、可溶性固形物含量、pH、VC含量）的变化，得出较佳加热时间。

1.2.4柠檬汁与甘蔗汁体积比对甘蔗汁保鲜的影响

分别准确移取40 mL甘蔗汁于0﹟～5﹟编号干燥的锥形瓶中，在100℃下将样品均加热25 min后，密封冷却，分别加入0、1、2、3、4、5 mL的柠檬汁，考查不同贮存天数（2、4、6 d）的理化性质（总糖含量、可溶性固形物含量、pH、VC含量）的变化，得出较佳体积比。

1.2.5正交试验设计

以加热温度、加热时间和柠檬汁与甘蔗汁体积比为因素设计成L9（34）正交试验因素水平如表1所示。研究其理化性质（pH、VC含量、可溶性固形物含量、总糖含量）和感官评价。

表1因素与水平表Table 1 Factors and levels

2　结果与讨论

2.1甘蔗汁的理化性质

鲜甘蔗汁的主要指标如表2所示。

表2鲜甘蔗汁的主要指标Table 2 The main physical and chemical indicators of sugar cane

表2中的数据为鲜甘蔗汁中各理化性质，由表2可知甘蔗汁的pH为5.10，呈弱酸性，而人的正常pH 为7.35～7.45，不宜大量食用甘蔗汁。甘蔗的VC含量为66.45 mg/g，甘蔗对人身体有益，能够补充人体所需的维生素，提高免疫能力。甘蔗的含糖量相当丰富，基本达到了20.5°Br，因而被广泛的运用于制糖产业。

2.2加热温度对甘蔗汁保鲜的影响

不同加热温度下样品的理化性质变化如表3所示。

表3不同加热温度下样品的理化性质变化Table 3 The physical and chemical properties change of sample under the different heating temperature

表3分别为温度60、80、100、120、140℃下和空白样品的理化性质（pH、VC含量、可溶性固形物含量、总糖含量）在室温保存6 d的变化情况。根据表中数据可知加热处理后样品的理化性质均较空白样品（室温贮存的甘蔗汁）的变化小，其中100、120℃和140℃3个样品的各理化性质较60、80℃变化范围小，且在6 d后无明显变坏现象。这可能是因为高温使微生物的细胞呼吸受到抑制或者减少，适当的增加加热的温度在杀菌方面有一定的效果，减少微生物对糖类、维生素的消耗，有效地延长果汁的保存时间。综上所述，较佳的加热温度为100、120、140℃。

2.3加热时间对甘蔗汁保鲜的影响

不同加热时间下样品的理化性质变化如表4所示。

表4不同加热时间下样品的理化性质变化Table 4 The physical and chemical properties change of sample under the different heating time

表4为不同加热时间和空白样品室温保存6d的理化性质（pH、VC含量、可溶性固形物含量、总糖含量）变化。由表4可知，随着贮存天数的增加，样品的各理化性质较空白样品（室温贮存的甘蔗汁）变化小，其中2﹟～5﹟样品的各理化性质变化较加热时间为1﹟变化趋势小，有一定的保鲜效果。同一天测得1﹟～4﹟样品VC含量依次上升，5﹟样品有所下降，但可溶性固形物含量、总糖含量基本依次增加。这可能是随着加热时间的延长样品水分含量有所减少，可溶性固形物含量、总糖含量会增加，但加热时间过长VC的流失会增大，适当的延长加热时间能够有效延长果汁的保鲜时间。综上所述，较佳的加热时间为25、35、45 min。

2.4柠檬汁与甘蔗汁体积比对甘蔗汁保鲜的影响

表5为0﹟～5﹟样品的各理化性质的变化情况。

表5不同柠檬汁与甘蔗汁配比样品的的理化性质变化Table 5 The physical and chemical properties change of samples under different ratio

由表5可知，在6 d的保存时间里，1﹟～5﹟样品的各理化性质变化比0﹟样品小，试验同时发现样品的口感、色泽等均呈良好趋势。其中1﹟、2﹟号样品的各理化性质变化又较3﹟、4﹟、5﹟号大。由VC含量值数据可知，3﹟～5﹟号样品的VC含量较0﹟号样品明显增大，这是由于柠檬汁含有丰富的维生素；添加柠檬汁后pH有所下降，酸度增加，可减少菌体对糖类的消耗，能延长甘蔗汁的保鲜时间。

2.5最优配比

表6是经过正交试验甘蔗汁贮藏3 d后的各理化性质和感官评价表。

表6甘蔗汁的理化性质及感官评价（3 d）Table 6 The physical and chemical properties and sensory evaluation of sugarcane juice（3 d）

在色泽、口感方面除1、6号样品有轻微的变味，其余样品的变化不大，保存效果良好；3、4和7号都能得到“浅黄透明、较少沉淀、无挂壁、无变味”的样品，且7号样品的VC含量、可溶性固形物含量和总糖含量都要高于3号和4号，pH基本接近。

表7是甘蔗汁贮藏6 d后的各理化性质和感官评价的试验与结果。

pH标准定为3，VC含量（mg/g）的标准定为45，可溶性固形物含量（%）的标准定为19，总糖含量（°Br）的标准定为19；感官评价（色泽、沉淀、挂壁、口感情况）的标准为“浅黄色透明、较少沉淀、无挂壁、无变味”，每变一项，且变化程度为一个档次扣2分，色泽的3个档次为：浅黄色透明、黄色透明、黄色微透；沉淀3个档次为：较少沉淀、少沉淀、多沉淀；挂壁的二个档次为：无挂壁、轻微挂壁；口感的4个档次为：无变味、微变味、少许变味、变味。试验2号中的感官评价为“黄色微透、多沉淀、无挂壁、少许变味”，即其感官评价的分数为-4分-4分+0分-4分＝-12分。以综合评分为单指标进行，计算结果如表7、8所示。由表7的综合评分可知，试验号为9的最高为5.67分，其次分别是试验号为7号和4号。

表7甘蔗汁保鲜的试验与结果（6 d）Table 7 The physical and chemical properties and sensory evaluation of sugar cane juice（6 d）

表8为甘蔗汁保鲜试验的计算结果。

表8甘蔗汁保鲜试验的计算结果（6 d）Table 8 The physical and chemical properties and sensory evaluation of sugar cane juice（6 d）

由表8可知最优组合为A3B3C2，与表7中试验号为9的一致。因此甘蔗汁贮藏6 d的最优组合为A3B3C2，加热温度为140℃，处理时间为45 min，柠檬汁与甘蔗汁体积比为4∶40；由极差R可知因素的主次关系为：处理温度（A）、加热时间（B）、柠檬汁与甘蔗汁体积比（C）。

表9是经过正交试验处理后保存9 d各甘蔗汁样品的理化性质及感官评价表。

表9甘蔗汁的理化性质及感官评价（9 d）Table 9 The physical and chemical properties and sensory evaluation of sugar cane juice（9 d）

从表9中可以看出，在保存9 d后4号样品（120℃加热25 min、柠檬汁与甘蔗汁体积比4∶40）维生素C的含量较其它试验高，果汁的感官评价较为理想、保鲜效果最佳。可见鲜甘蔗汁在加入柠檬汁与甘蔗汁体积比为4∶40，120℃温度下加热25 min时，有明显的保鲜效果。

3　结论

适当地增加加热的温度、延长加热时间和增加柠檬与鲜甘蔗汁的体积比能够有效延长甘蔗汁的保鲜时间；甘蔗汁贮藏6 d的最优组合为A3B3C2，即处理温度为140℃，处理时间为45 min，柠檬汁与甘蔗汁体积比为4∶40；由极差R可知因素的主次关系为：处理温度（A）、处理时间（B）、柠檬汁与甘蔗汁体积比（C）。鲜甘蔗汁在加入柠檬汁与甘蔗汁体积比为4∶40，120℃温度下加热25 min时，有明显的保鲜效果，可使甘蔗汁有效保鲜9 d。

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Study on Technology of Sugarcane Juice Preservation with Lemon Juice

ZHANG Li，WANG Miao，DU De-jun，SHEN Wang-qing*
（College of Chemistry & Chemical Engineering，Neijiang Normal University，Neijiang 641112，Sichuan，China）

Abstract：In order to preserve sugarcane juice，it was heated under different treatment（A），heat time（B）and the ratio of lemon juice（C）. The vitamin C，soluble solid，total sugars content，pH were determined. The optimal process conditions was selected，namely when it was heated at 120℃for 25 min，and the volume of lemon juice and sugarcane juice was 4∶40. The change of total sugars，vitamin C，pH value，soluble solids content were slowed and the browning of fruit juice was inhibited. On this condition，the sugarcane juice can be preserved for 9 days. This study may provide reference for research on preservation of sugarcane juice.

Key words：sugarcane juice；preservation；lemon juice；vitamin C

作者简介：张莉（1991—），女（汉），在读本科生，研究方向：化工工艺。*通信作者：沈王庆，副教授，主要从事化工工艺等方面的研究。

基金项目：2013年度内江师范大学生科研项目（13NSD-26）；2013年内江师范学院成果转化重大培育项目（13CZ01）

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.050