枸杞汁分离技术研究

初乐，马寅斐，赵岩，丁辰，和法涛，朱风涛

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南250014）

枸杞（Lycium barbarum）是茄科、枸杞属落叶小灌木，主要分布在河西走廊、柴达木盆地以及青海至山西的黄河沿岸地带[1]，其中以宁夏枸杞最为著名。枸杞作为药食同源的植物，具有调节免疫、抗遗传损伤、调节血脂血糖、延缓衰老和清除自由基等功能[2,3]。

近年来在国家政策扶持下作为西北地区特色果品资源，枸杞的种植面积迅速增加，干果产量也在稳步增长[4]。但目前，枸杞主要以原料产品——枸杞干果在市场上流通，深加工比例不足10%，加工品有枸杞汁、原汁、浓缩汁、枸杞粉、枸杞多糖、枸杞酒等[1]。枸杞汁可作为果汁、饮料、功能食品等的配料，是枸杞的主要加工品。但纵观市场上的枸杞清汁产品，质量参差不齐，尤其是在贮藏过程中枸杞汁中会产生明显的悬浮物。枸杞中粗蛋白含量为13.54%，多糖含量为3%，此外还含有较多的色素、多酚及果胶等物质，在贮藏过程中极易发生聚合产生混浊现象，造成产品品质不稳定[5]。枸杞汁制作工艺多为枸杞经复水破碎打浆后压榨，再进一步酶解、超滤后获得枸杞清汁。目前研究中多采用澄清法、果胶酶酶解、蛋白质酶解等方法来提高枸杞汁澄清度[5-8]，但对前处理的取汁技术研究较少。在压榨过程中，枸杞果皮中的色素、纤维等物质极易进入枸杞汁中，给后期的酶解和超滤造成压力。鉴于此，本文探讨了分离技术在枸杞汁加工中的应用，并比较了其与压榨法得到的枸杞汁的差异，为枸杞汁加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

枸杞干，济南八里桥市场购买，品种为宁杞5号。多功能一体机，德国Stephan公司；压榨机，德国Wahlei公司；TDL-离心机，上海安亭科学仪器厂；752分光光度计、阿贝折光仪，上海精密分析仪器厂；便携式浊度计，美国哈希；酸度计，梅特勒-托利多公司。

1.2 方法

1.2.1 枸杞汁加工工艺流程

枸杞干→挑选清洗→按比例加水→预煮→破碎打

多糖：按照GB/T 18672-2002附录A的方法测定[9]。

总酸：按照GB/T 12456-2008规定的方法测定[10]，结果以柠檬酸计。

蛋白质：按照GB/T 5009.5-2016规定的方法测定[11]。

脂肪：按照GB/T 5009.6-2016规定的方法测定[12]。

胡萝卜素：枸杞汁采用溶剂进行反复浸提，然后采用分光光度法测定其含量[13]。

稳定性：将枸杞汁过滤后得到枸杞清汁，按照GB 18963-2012中稳定性试验方法测定[14]。浆→离心/压榨→枸杞汁

1.2.2 操作要点

（1）挑选无腐烂、无病虫害、无杂质的枸杞，用清水洗净枸杞表面的尘土，清洗时间为3 min，重复2次。

（2）清洗干净后的枸杞果实按照一定的质量比加水浸泡，然后加热至90℃保持10 min，使枸杞充分溶胀软化，然后经破碎机粉碎成果浆。

（3）离心：采用离心机分离果浆，收集上清液，得到枸杞汁。

压榨：采用榨汁机对枸杞浆进行压榨，收集压榨汁即为枸杞汁。

1.2.3 检测方法

可溶性固形物：用校正后的阿贝折光仪测定，测定温度为20℃。

枸杞汁上清液得率的计算公式见式（1）。

2 结果与分析

2.1 不同离心转速对上清液得率的影响

复水比为1:4，复水时间为30 min，离心时间为10 min，研究不同的离心转速对上清液得率的影响，实验结果见图3。由于不同复水比对枸杞清汁的可溶性固形物影响较大，因此，在试验中将枸杞清液可溶性固形物统一按照16°Brix换算得率。

图1 不同离心转速对上清液得率的影响Fig.1 Effect of different centrifugal speeds on the yield of wolfberry juice

如图1所示，随着离心转速的增加，上清液比例逐渐增加，因为转速越大离心力越大，对于同样的材料，上清液和色素层分离得越彻底，故得率越高。当离心转速达到4500 r/min时，得率最高，继续提高转速得率变化不显著。因此离心转速选择4500 r/min。

2.2 不同离心时间对上清液得率的影响

复水比为1:4，复水时间为30 min，离心转速为3000 r/min，研究不同离心时间对上清液得率的影响，实验结果见图2。

图2 不同离心时间对上清液得率的影响Fig.2 Effect of different centrifugation time on the yield of wolfberry juice

如图2所示，随着离心时间的增加，上清液得率先上升后下降，可能是由于时间过长有果胶凝集，影响了色素层与上清液的分离。因此，离心时间选择15 min。

2.3 不同复水比对上清液得率的影响

复水时间为30 min，离心转速为3000 r/min，离心时间为10 min，研究不同复水比对上清液得率的影响，结果见图3。

图3 不同复水比对上清液得率的影响Fig.3 Effect of different rehydration ratios on the yield of wolfberry juice

由图3可知，在复水比1:1的试验中发现，干枸杞充分溶胀吸水，破碎打浆离心后上清液太少，所以考虑从1:2开始处理。随着复水比的增加，上清液的得率越来越小。原因是加水将溶液稀释，同样的离心条件下分散在水中的颗粒越来越多，离心后所得的沉淀越来越少。因此最佳复水比是1:2。

2.4 不同复水时间对上清液得率的影响

复水比为1:4，复水时间为30 min，离心时间为10 min，研究不同复水时间对上清液得率的影响（见图4）。

图4 不同复水时间对上清液得率的影响Fig.4 Effect of different rehydration time on the yield of wolfberry juice

如图 4所示，随着复水时间的增加，上清液得率先增加后减少，复水时间过少时干枸杞吸水不充分，不能破碎完全，离心效果不好；复水60 min时上清液得率最高；时间过长，破碎的粒径较小，形成稳定的分散体系，离心后不易沉淀，得率下降。因此最佳复水时间是60 min。

2.5 分离工艺参数的正交优化实验

为了进一步确定分离工艺各因素的最优组合，进行正交实验，实验设计见表1，结果见表2。

由表3可知，影响枸杞汁得率的因素主次为：复水比（C）＞离心转速（A）＞复水时间（D）＞离心时间（B）。分离最佳工艺参数为A3B3C1D2，即转速5000 r/min，离心时间20 min，复水比1:2，复水时间60 min。经验证试验，该条件下得率为94.9%，均优于其他实验组。

2.6 枸杞汁品质对比

将干枸杞按照1:2（枸杞:水）比例进行预煮复水，然后分别采用正交优化后的离心工艺与压榨工艺得到枸杞汁，两者进行理化指标对比，结果见表3。

从表3中可以看出，离心工艺的枸杞汁与压榨的相比，得率、可溶性固形物、总酸、蛋白质、脂肪指标没有明显差异，离心后的枸杞汁中多糖与胡萝卜素含量较低，这可能是由于胡萝卜素主要存在于枸杞的果皮中，采用压榨法能够将果皮中的色素挤出，这也导致得到的枸杞汁颜色偏红，而离心后的枸杞汁颜色为淡棕色，无明显红色。同样，在橙汁加工中采用全果压榨取汁，果皮中的脂溶性成分会进入果汁，导致香气变化[15]。在后期的果汁酶解和过滤中，由于压榨法得到的枸杞汁含有色素、多糖等大分子物质高，在过滤时易堵塞膜管，过滤效率没有离心法得到的枸杞汁高。离心后的枸杞汁稳定性提高了，可能是由于枸杞汁中胡萝卜素含量低，过滤后的残留更低，在储存中极低量的色素物质难以与蛋白质等大分子物质发生聚合等反应，从而提高了枸杞汁的稳定性。

表1 分离参数正交实验水平表Table 1 Orthogonal experiment level of separation parameters

表2 分离参数正交实验结果Table 2 Orthogonal experimental results of separation parameters

表3 不同枸杞汁品质的对比Table 3 Quality comparison of different wolfberry juice

3 结论

本研究得到枸杞汁分离的最佳工艺参数：离心转速5000 r/min，离心时间20 min，复水比1:2，复水时间60 min，该条件下枸杞汁得率为94.9%。此外，试验还对比了离心法与压榨法得到的枸杞汁品质，发现离心法得到的枸杞汁多糖及胡萝卜素含量较低、稳定性提高，其余指标无明显差异。同时，离心法的枸杞汁更易过滤，沉淀层色素含量较高，可干燥做枸杞粉。此研究对比了常用的取汁技术，可为目前的枸杞汁加工技术提供理论参考依据。