卡拉胶对蜂蜜澄清效果的研究

蜂蜜是一种具有保健功能的天然食品，单一花种蜜独特的花香味颇受人们喜爱。随着人们物质生活水平的提高，对蜂蜜的需求越来越大。食品饮料行业大量使用蜂蜜增加产品风味及利用其保健功能。但由于蜂蜜中的蛋白质、氨化物及胶体物质溶解于水后会产生大量混浊物质且难于去除，销售的成品内容物中有沉淀物，易使消费者误解成产品微生物污染。

目前，蜂蜜的澄清处理方法有机械澄清、聚醚砜过滤[1]和混凝等。机械澄清方法只能除去由一定直径细小物质引起的浑浊，产品贮存过程中仍有小物质缓慢凝聚形成雾状物质。聚醚砜超滤是溶液透过膜上微孔流入膜的低限侧，大分子物质被膜截留，但这种方式过滤的耗材大、处理成本高。将混凝澄清技术运用到蜂蜜溶液处理中，却能很好地解决蜂蜜在水中分散悬浮的状态。

卡拉胶（Carrageenan），又称鹿角菜胶、角叉菜胶、爱尔兰苔菜胶，是一种从海洋红藻（包括角叉菜属、麒麟菜属、杉藻属及沙菜属等）中提取的多糖的统称，是多种物质的混合物[2-3]。不同类型卡拉胶中硫酸基的含量存在差别，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]。各种卡拉胶溶液的凝胶温度均随浓度的增加而增加，但不同类型卡拉胶在同一浓度时的凝胶温度不同；卡拉胶的反应活性主要来自半乳糖残基上带有的半酯式硫酸基（ROSO3-），它具有较强的阴离子活性，是一种典型的阴离子多糖。

蜂蜜含有一定量的胶体物质，在蜂蜜中分散有大分子或小分子的集合体，分散质粒子直径在1～100 nm，是介于真溶液和悬浮物质之间的中间物，它主要由部分蛋白质、戊聚糖类及无机物质组成，一般不容易被过滤或沉淀出[5]。如能消除或降低胶粒的电动电位，就有可能使微粒碰撞聚结，失去稳定性。而卡拉胶与蜂蜜中蛋白质反应，可以使蜂蜜溶液澄清，且能保持蜂蜜原有的花香味。其作用机理是卡拉胶阴离子基团与蜂蜜中带正电荷的高分子蛋白质通过静电吸引形成结合键，并迅速促使各种微小带正电荷的蛋白质、葡聚糖凝聚成大片絮状物快速沉降。在一定温度下凝聚物不断增多，此时可通过棉饼过滤得到澄清溶液。因此，本试验重点验证带有负电荷的κ型卡拉胶对蜂蜜溶液的澄清效果。

1 材料与方法

1.1 材料

椴树蜂蜜（封盖原蜜），浓度42.2°Bé，产自吉林省；卡拉胶（MZ-03F型），绿新（福建）食品有限公司提供；脱脂棉饼（规格30.0 µm），广州澳兴过滤器材有限公司提供。

1.2 仪器与设备

不锈钢夹层锅，工厂自制；WGZ-200S浊度仪，上海昕瑞仪器低度表有限公司；WFZ800-D3B紫外分光光度计，北京瑞利分析仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 卡拉胶对蜂蜜溶液澄清效果的验证

称取椴树蜂蜜450 kg，加饮用纯净水675 kg，配制成40%的蜂蜜溶液（蜂蜜42.2°Bé，对应的含水量约为18.65%，则40%蜂蜜溶液的波美度约为18.3°Bé）。将稀释后的蜂蜜溶液分成8组，每组5份，每份25.0 kg，在搅拌条件下每份分别加入卡拉胶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。为确保蜂蜜的花香味，加入不等量的卡拉胶后对溶液的pH值不作校正。分别于40 ℃、50 ℃、56 ℃、65 ℃和75 ℃条件下对蜂蜜溶液保温20 min[6]。通过对处理后的蜂蜜溶液进行浊度和感官指标分析，初步验证卡拉胶对蜂蜜的澄清效果。然后，将处理后的蜂蜜溶液通过棉饼过滤机进行过滤，再将蜂蜜过滤液在一定真空度、低温条件下浓缩成蜂蜜膏体样品。通过对蜂蜜膏体样品进行理化指标分析，进一步确认卡拉胶对蜂蜜的澄清效果。

1.3.2 检验方法

羟甲基糠醛按GB/T 18932.18—2003进行检测；淀粉酶活性按GB/T 18932.16—2003进行检测；感官分析方法按GB/T 12311—2012进行检验；浊度按GB/T 5750.4—2006进行检验。

2 结果与分析

2.1 不同添加量及温度下卡拉胶对蜂蜜溶液感官指标的影响

由表1可知，蜂蜜溶液在40 ℃、50 ℃条件下，卡拉胶添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保温20 min时，卡拉胶与蜂蜜中蛋白质相互吸引力较小，没有形成絮状物质，蜂蜜溶液呈混浊状态，无澄清效果[7]。

表1 不同卡拉胶添加量在设定温度下保温20 min时的蜂蜜溶液感官指标结果表

蜂蜜溶液在56 ℃，卡拉胶添加量为0.15 g/25 kg，保温20 min时，蜂蜜溶液仍为混浊状态，无澄清效果；卡拉胶添加量在0.30～1.20 g/25 kg和7.50～10.00 g/25 kg时，蜂蜜溶液只有少量絮状形成，但溶液呈半透明状态，澄清效果不理想；在该温度条件下，当卡拉胶添加量为2.40 g/25 kg和5.00 g/25 kg时，蜂蜜溶液絮状明显，有澄清效果，但需检测蜂蜜溶液的理化指标，进一步确认澄清效果。蜂蜜溶液在65 ℃，卡拉胶添加量为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，保温20 min时，絮状形成，但溶液呈半透明状态，澄清效果不理想；当卡拉胶添加量在1.20～5.00 g/25 kg，保温20 min时，蜂蜜溶液絮状明显，呈透明状态，澄清效果良好，但需检测蜂蜜溶液的理化指标，进一步确认澄清效果。蜂蜜溶液在75 ℃，卡拉胶添加量为0.15 g/25 kg、7.50 g/25 kg、10.00 g/25 kg，保温20 min时，絮状形成，但溶液呈半透明状态，澄清效果不理想；当卡拉胶添加量在0.30～5.00 g/25 kg，保温20 min时，絮状明显，溶液呈透明状态，澄清效果较好，但需检测蜂蜜溶液的理化指标，进一步确认澄清效果。

2.2 不同添加量及温度下卡拉胶对蜂蜜溶液浊度指标的影响

由表2可知，蜂蜜溶液在40 ℃、50 ℃条件下，卡拉胶添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保温20 min时，卡拉胶与蜂蜜中蛋白质相互吸引力较小，没有形成絮状物质，蜂蜜溶液的浊度值在80 NTU以上，无澄清效果。蜂蜜溶液在56 ℃条件下，卡拉胶添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保温20 min，蜂蜜溶液的浊度值在64 NTU以上，澄清效果不理想。蜂蜜溶液在65 ℃和75 ℃条件下，卡拉胶添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保温20 min，卡拉胶阴离子基团与蜂蜜中带正电荷的高分子蛋白质相互吸引，并加速促使各种微小蛋白凝聚生成大片絮状物，蜂蜜溶液浊度值迅速下降[8-9]；此时，蜂蜜溶液浊度保持在10～14 NTU，澄清效果明显，但需检测蜂蜜溶液的理化指标，进一步确认澄清效果及产品质量。

表2 不同卡拉胶添加量在设定温度下保温20 min时的蜂蜜溶液浊度结果表

2.3 不同卡拉胶添加量对蜂蜜溶液澄清浓缩后理化指标的影响

将蜂蜜溶液在65 ℃和75 ℃条件下，卡拉胶添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保温20 min，得到的16组样品，分别通过棉饼过滤机（规格30 µm）进行过滤，不同组别的蜂蜜溶液采用不同棉饼，防止交叉污染。将过滤后的蜂蜜溶液进行浓缩，浓缩时设备技术参数设定为真空度（-0.09 MPa）、物料温度56 ℃，浓缩成16份蜂蜜样品。对16份浓缩蜂蜜样品分别进行羟甲基糠醛、淀粉酶活性检测，结果见表3[10]。

由表3可知，添加不同剂量的卡拉胶蜂蜜溶液在65 ℃条件下处理后再进行浓缩，得到8份蜂蜜样品，经对样品检测，只有羟甲基糠醛一项指标稍有变化，指标上升幅度小于10%，淀粉酶活性没有变化[11-13]。另外8份蜂蜜溶液在75 ℃条件下处理后再进行浓缩的蜂蜜样品，羟甲基糠醛、淀粉酶活性指标变化较大，说明该温度条件下处理的蜂蜜溶液活性成分受到破坏，降低了蜂蜜的营养价值。

表3 不同卡拉胶添加量在不同温度下保温20 min对蜂蜜理化指标的影响表

因此，在75 ℃条件下不适合对蜂蜜溶液进行澄清处理；65 ℃处理后的蜂蜜溶液活性成分基本无变化，该温度适用卡拉胶对蜂蜜溶液进行澄清处理。

2.4 不同卡拉胶添加量在设定温度下对蜂蜜感官指标的影响

由表4可知，不同卡拉胶添加量在设定的65 ℃条件下对蜂蜜溶液处理后感官指标有不同变化。卡拉胶添加量为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时，蜂蜜溶液只是絮状形成，但溶液呈半透明状态，澄清效果不理想。当卡拉胶添加量在1.20 g/25 kg、2.40 g/25 kg、5.00 g/25 kg 3个添加量时，蜂蜜溶液絮状明显，呈透明状态，澄清效果良好。同时，卡拉胶添加量为2.40 g/25 kg时，对应的蜂蜜溶液浊度值为10.65 NTU，属同温度条件下最低值，因此该卡拉胶添加量在此设定的温度下对蜂蜜溶液澄清处理效果最显著。

表4 不同卡拉胶添加量在65 ℃条件下保温20 min对蜂蜜感官指标及浊度的影响表

3 结论

带负电卡拉胶处理蜂蜜溶液，随着温度的上升分子热运动加速，与蜂蜜中的胶体微粒的电位离子撞击，降低胶粒的电动电位，胶粒因电位降低或消除以致失去稳定性，胶粒相互聚结凝聚，形成不溶性的大分子物质而沉淀[14]。通过物理阻隔式过滤，得到澄清的蜂蜜溶液。但当处理温度达到或超过75 ℃时，随着卡拉胶添加量的增大，蜂蜜中小微粒絮状物不易凝聚，无法使蜂蜜中的蛋白质完全沉淀，澄清效果适得其反。通过分析，40%椴树蜂蜜25 kg，添加卡拉胶2.4 g，在65 ℃处理20 min，对蜂蜜溶液的澄清效果最好。