澄清生姜汁的制备及品质研究

摘 要：为了提高姜汁的品质和稳定性，改善其外观、口感，保留有效成分，本试验研究了酶添加量、酶解温度、酶解时间对安丘生姜汁澄清效果的影响，以透光率为评价指标，通过单因素和正交试验优化姜汁的澄清工艺，并对生姜汁的澄清效果、活性成分和体外抗氧化活性进行了分析评价。结果表明，姜汁的最佳澄清工艺为果胶酶添加量0.050%、酶解温度45 ℃、酶解时间1.5 h，在此条件下，姜汁的透光率为98.47%。澄清后的生姜汁色泽较好，无沉淀出现，且总酸、可溶性固形物、粗多糖、总酚含量分别为2.01 g/L、2.50%、53.80 mg/g、3.27 mg/g。澄清生姜汁的DPPH·清除率、ABTS+·清除率和总还原力分别较未澄清的生姜汁提高了15.67%、9.35%和40.00%，表现出良好的抗氧化活性，为姜汁饮料及其工业化提供理论依据。

关键词：姜汁；果胶酶；澄清；活性成分；抗氧化

中图分类号：R283 文献标志码：A 文章编号：1008-1038（2025）01-0013-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.01.003

Preparation and Quality Study of Clarified Ginger Juice

HU Fuxia1， GUI Mengxue2， MA Chao1， FAN Qi1， PAN Jianhe3， ZHANG Ming1*

（1. Jinan Fruit Research Institute， All China Federation of Supply amp; Marketing Co-operatives， Jinan 250014， China;

2. Shandong Agriculture and Engineering University， Zibo 255300， China; 3. Anqiu Linfu Food Co.， Ltd.，

Weifang 262102， China）

Abstract： In order to improve the quality and stability of ginger juice， and to enhance its appearance， taste， and retention of active components， this study investigated the effects of enzyme dosage， enzyme hydrolysis temperature， and enzyme hydrolysis time on the clarification of Anqiu ginger juice. The transparency was used as the evaluation index to optimize the clarification process of ginger juice through single factor and orthogonal experiments. The clarification effect， active ingredients， and antioxidant activity of raw ginger juice were analyzed and evaluated. The results showed that the optimal clarification process of ginger juice was as follows： Pectinase addition of 0.050%， enzymatic hydrolysis temperature of 45 ℃， enzymatic hydrolysis time of 1.5 h， and the light transmittance of ginger juice was 98.47%. The contents of total acid， soluble solids， crude polysaccharides and total phenols in the clarified ginger juice were 2.01 g/L， 2.50%， 53.80 mg/g and 3.27 mg/g. In vitro antioxidant experiments showed that the clarified ginger juice on DPPH·， ABTS+· and total reducing power also significantly increased by 15.67%， 9.35% and 40.00% compared to unclarified ginger juice， showing good antioxidant activity， which provided a theoretical basis for ginger beverage and its industrialization.

Keywords： Ginger juice; pectinase; clarification; active ingredients; antioxidant

生姜（Zingiber officinale Roscoe）又名姜根、鲜生姜、白蜡元等，是姜科多年生草本植物姜的新鲜根茎。生姜在我国普遍种植，主要分布在江苏、山东、浙江、福建等地，种植历史悠久[1]。生姜含有蛋白质、氨基酸、糖类、维生素和矿物质等多种营养物质，同时还含有姜酮、姜烯酚、姜辣素等活性成分，具有发汗解表、温中散寒、和胃止呕、促进消化等功效[2-4]。现代研究表明，生姜还具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抑菌及增强免疫力等作用，是一种不可多得的食品、药品和保健品的天然原料[5-6]。

目前，生姜加工产品主要为姜片、姜丝、姜糖、姜粉和姜汁等。其中，姜汁加工主要为传统手工榨汁和机械化榨汁，制备的姜汁体系复杂，且浑浊有沉淀，严重影响其色泽、风味和口感[7-8]。果胶酶是澄清果汁生产中必不可少的酶，通过催化果胶的分解作用，打破果汁中果胶的网络结构，降低果汁的黏度，从而加速液体的流动性，从而提高果汁的出汁率和澄清度[9]。在此过程中，果胶酶能够有效降解果汁中的果胶成分，减少果汁中果胶引起的浑浊现象，并促进固体杂质的沉降，从而使得果汁更加澄清。果胶酶通过对混浊生姜汁进行酶解制成澄清生姜汁，可以保持体系的稳定，提高姜汁的口感和质感，更利于姜汁饮料的开发与生产；同时，还可以去除汁液中的固体杂质和悬浮物，减少微生物和霉菌的滋生和繁殖，从而延长姜汁的保存期。本研究以安丘生姜为原料，采用果胶酶对生姜汁进行澄清处理，研究了酶添加量、酶解温度、酶解时间对姜汁澄清效果的影响，通过正交实验确定了姜汁的最佳澄清工艺。并将原汁与澄清生姜汁的澄清效果、活性成分及抗氧化能力进行对比，为生姜的加工利用和姜汁的开发提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生姜，由安丘临福食品有限公司提供。

果胶酶，山东隆科特酶制剂有限公司；福林酚试剂，上海源叶生物科技有限公司；无水乙醇、无水碳酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、三氯化铁，天津市凯通化学试剂有限公司；氢氧化钠，国药集团化学制药有限公司；铁氰化钾、三氯乙酸，天津市永大化学试剂有限公司；浓硫酸，烟台远东精细化有限公司；苯酚，天津市恒兴化学试剂制造有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

STEPHAN UM5破碎机，江苏省金坛市正基仪器有限公司；ME204E万分位电子天平，梅特勒托利多仪器（上海）有限公司；TDL-5-A低速离心机，上海安亭科学仪器厂；N4紫外可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；SB-1100水浴锅，上海爱朗仪器有限公司；阿贝折射仪，上海光学仪器厂；FD-2真空冷冻干燥机，上海比朗仪器制造有限公司；EYELA N-1100旋转蒸发仪，上海仪电分析仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 姜汁制备

生姜经挑选后洗净去皮，切成1.5 cm左右的碎块。将碎块与其质量50%的蒸馏水混合在一起，加0.5%的维生素C护色，在破碎机中高速捣碎成姜糊状，用2层100目的尼龙滤布过滤[10]，所得姜汁即为鲜榨姜汁，然后用柠檬酸将姜汁pH调至4.0，备用。

1.3.2 单因素试验

取50 mL、pH 4.0的姜汁抽提液，在果胶酶添加量0.1%、酶解温度50 ℃的条件下，处理1 h。酶解结束后迅速升温至92 ℃，水浴10 min进行灭酶处理，然后3 000 r/min离心10 min，取上清液在650 nm下测定透光率[11-12]。

在固定其他单因素的基础上，果胶酶添加量设置为0.010%、0.025%、0.050%、0.100%、0.200%、0.300%，酶解温度设置为40、45、50、55、60 ℃，酶解时间设置为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，以生姜汁的透光率为评价指标，进行单因素试验。

1.3.3 正交试验

在单因素试验的基础上，以生姜汁的透光率为响应值，对果胶酶添加量（A）、酶解温度（B）、酶解时间（C）三个因素进行三因素三水平正交试验，确定生姜汁的最佳澄清工艺。正交试验因素水平设计见表1。

1.4 理化指标测定

1.4.1 透光率

用紫外可见分光光度计测定650 nm波长下果胶酶处理的澄清姜汁的透光率，评价姜汁的澄清效果。

1.4.2 总酸

取25 mL澄清姜汁样品，置于250 mL容量瓶中，用无CO2的水定容，摇匀备用。取50 mL样品，置于250 mL三角瓶中，加入2～4滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L氢氧化钠标准滴定溶液滴定，至30 s内微红色不褪色，记录消耗的氢氧化钠标准滴定溶液的体积[13]。总酸含量根据公式（1）计算。

X/（g·L-1）=×1 000" （1）

式中，X为试样中总酸的含量，g/L；c为氢氧化钠标准滴定溶液的浓度，mol/L；V1为滴定试液时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；V2为空白实验时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mL；K为酸的换算系数，g/mmoL；F为试液的稀释倍数；M为吸取试样的体积，mL。

1.4.3 可溶性固形物含量

采用阿贝折光仪测定可溶性固形物含量[14]。

1.4.4 粗多糖含量

取10 mL澄清姜汁，加入20 mL 50%乙醇，50 ℃提取30 min，然后在4 000 r/min下离心10 min，用旋转蒸发仪将上清液浓缩到原体积的1/3，加入4倍体积的95%的乙醇，过夜后，放置在电炉上将乙醇蒸发至无醇味，收集沉淀，冷冻干燥得澄清姜汁粗多糖[15]。澄清姜汁粗多糖含量根据公式（2）计算。

粗多糖含量/（mg·g-1）=×1 000（2）

式中，m1为冻干后多糖的质量，g；m2为澄清姜汁的质量，g。

1.4.5 多酚

参照Cui等[16]的方法，以没食子酸标准品为对照品，测定样品在765 nm处的吸光度，以没食子酸标准品的浓度x（mg/mL）为横坐标，吸光度y为纵坐标，绘制标准曲线，得到回归方程：y=12.813x+0.012 8，R2=0.999 6。

取5 mL澄清姜汁，加入50%乙醇20 mL，在50 ℃下提取30 min，然后4 000 r/min离心10 min，取上清液置于50 mL容量瓶中，得到多酚提取液。取1 mL多酚提取液于具塞试管中，加入1.0 mL福林酚试剂，充分混匀后静置15 min，随后加入3.0 mL、7.5% Na2CO3，定容至10 mL，混匀，室温下反应1 h，于765 nm处测定吸光度。利用标准曲线计算澄清姜汁多酚的浓度，并按照公式（3）计算澄清姜汁中多酚浓度，以没食子酸计。

多酚浓度/（mg·g-1）＝"（3）

式中，c为多酚浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；N为稀释倍数；M为样品质量，g。

1.5 抗氧化能力的测定

1.5.1 DPPH·清除能力

参考韦学丰等[17]的方法稍作修改。将2.0 mL澄清生姜汁与2.0 mL DPPH溶液（0.2 mol/L）加入试管中，充分混匀后避光静置30 min，在517 nm处测定吸光度A1。按照上述方法，加入2.0 mL澄清生姜汁和2.0 mL无水乙醇，测吸光度A2；加入2.0 mL DPPH溶液和2.0 mL去离子水，测吸光度A0，以维生素C作为阳性对照。DPPH·的清除率根据公式（4）计算。

DPPH·清除率/％=（１－）×１００（4）

1.5.2 ABTS+·清除率

参照Adhikari等[18]稍作修改。配制7 mmol/L ABTS和2.45 mmol/L K2S2O8溶液，等比例混合后在25 ℃下避光反应12～16 h。在734 nm下用无水乙醇稀释至吸光度为0.70±0.01，配制成ABTS工作液。将3.0 mL澄清生姜汁和3.0 mL ABTS工作液加入试管中，充分混匀后避光反应10 min，在734 nm处测定吸光度，记为A1。按照上述方法，加入3.0 mL澄清生姜汁和3.0 mL无水乙醇，测其吸光度，记为A2；加入3.0 mL ABTS溶液和3.0 mL去离子水，测其吸光度，记为A0，以维生素C作为阳性对照。ABTS+·的清除率根据公式（5）计算。

ABTS+·清除率/％=（１－）×１００（5）

1.5.3 总还原力

参考孙昕[19]稍作修改。将1.0 mL样品溶液与2.5 mL磷酸缓冲液、2.5 mL 1%铁氰化钾混匀，在50 ℃水浴中加热20 min后冷却至室温。然后加入2.5 mL 10%三氯乙酸，并将混合物以3 000 r/min离心10 min。取2.5 mL上清液与2.5 mL蒸馏水、0.5 mL 0.1% 三氯化铁充分混合，静置10 min，在700 nm处测吸光度，以维生素C作为阳性对照。

1.6 数据处理

使用SPSS 17.0进行单因素方差分析（ANOVA），所有试验重复3次，数据以“平均值±标准偏差”的形式表示，P＜0.05差异显著。

2 结果与分析

2.1 生姜汁澄清工艺单因素试验

2.1.1 酶添加量对姜汁澄清效果的影响

由图1可知，酶添加量对生姜汁透光率的影响较大，随着酶添加量的增加，姜汁透光率呈先上升后下降的趋势。当酶添加量为0.05%时，透光率达到最高，为97.00%。这可能是因为果胶酶可以水解果胶类物质，使体系中其它胶体物质失去果胶的保护作用而析出沉淀，从而实现姜汁澄清[20]；而继续增加酶的添加量，姜汁的透光率开始下降，说明过量的果胶酶不仅不能增加果胶的水解速率、提高生姜汁的澄清度，并且生产成本增大。因此，果胶酶的最适酶添加量为0.05%。

2.1.2 酶解温度对姜汁澄清效果的影响

由图2可知，随着温度的升高，姜汁透光率先增大后减小。当酶解温度50 ℃时，透光率达到最大，这可能是由于果胶酶的活性随着温度的升高而提高。当温度超过50 ℃后，澄清效果呈下降的趋势，因为温度过高会破坏酶的空间结构，从而使酶的活性降低甚至失活，故姜汁的澄清度降低[21]。因此，本试验中酶解温度以50 ℃为宜。

2.1.3 酶解时间对姜汁澄清效果的影响

由图3可知，果胶酶酶解时间小于2 h时，姜汁的透光率随着酶解时间的延长呈上升趋势，由91.93%升至98.29%，表明在酶水解开始时，姜汁有较多的果胶类物质，酶解反应较快，使姜汁的胶体稳定性被破坏，悬浮颗粒被沉积，姜汁的透明度大大提高。当温度超过2 h后，姜汁的透光率反而下降，在2.5 h时透光率降至95.60%，原因可能是酶解时间过长，导致多酚等物质氧化褐变，造成澄清度降低。因此，酶解时间以2 h为宜。

2.2 生姜汁澄清工艺正交优化试验结果及分析

如表2所示，各因素对姜汁澄清效果的影响大小排序为A（酶解温度）＞B（酶添加量）＞C（酶解时间）。由表3的方差分析结果可知，酶添加量和酶解温度对姜汁的澄清度影响效果较为显著（P＜0.05）。澄清生姜汁的最优澄清条件为A2B1C1，即果胶酶添加量为0.050%、酶解温度为45 ℃、酶解时间为1.5 h。在此条件下，进行3次平行试验，澄清姜汁的透光率为98.50%，表明该工艺重复性良好，具有一定的可行性。

2.3 理化指标分析

2.3.1 生姜汁澄清前后品质评价

通过对生姜汁澄清前后品质分析（见表4），用果胶酶法制备的生姜汁澄清效果明显，透光率明显提高，姜味较浓郁并且澄清姜汁稳定，没有沉淀生成。

2.3.2 原汁和澄清生姜汁的基本成分对比

不同产地、不同品种、不同成熟度生姜的基本成分均有差异。由表5可知，原汁中的总酸含量为1.21 g/L，而澄清姜汁中含有2.01 g/L的总酸，原因可能是果胶酶处理过程中会释放羧酸和半乳糖醛酸，降低姜汁的pH，导致澄清生姜汁中的总酸有所提高。姜汁经过澄清处理后，可溶性固形物的含量由2.00%升高到2.50%，这可能是果胶酶使组织中不溶性的果胶物质分解为可溶性的果胶物质，提高了可溶性固形物的含量。粗多糖的含量由44.60 mg/g提高到53.80 mg/g，可能是果胶的水解产物中包含了未完全水解的多糖类物质，以及果胶酶处理导致的溶液中其他成分溶解性的改变。原汁中多酚的含量为2.56 mg/g，而澄清姜汁中多酚含量为3.27 mg/g，果胶酶水解果胶，破坏了植物细胞的细胞壁和胞间层，使得原本被包裹在细胞内的多酚类化合物得以释放到汁液中。多酚具有抗氧化和抗炎作用，有助于保护人体细胞免受自由基损害。姜汁中的总酚含量越高，其抗氧化和抗炎的能力也越强。综上所述，澄清生姜汁的营养成分比原汁多，在食品加工等行业有广阔的应用前景。

2.4 抗氧化能力

以1 mg/mL的维生素C溶液作为对照，分别对原汁和澄清姜汁的DPPH·清除能力、ABTS+·清除能力和总还原力进行测定。由表6可以看出，原汁、澄清生姜汁的DPPH·清除率、ABTS+·清除率、总还原力分别为72.13%、32.08%、0.575和83.40%、35.08%、0.805，表明原汁和澄清姜汁均具有较好的抗氧化能力，且澄清姜汁抗氧化能力更好，但两者抗氧化能力均弱于同浓度下的维生素C。综上，本实验制备的澄清姜汁具有一定的抗氧化能力，适宜生产保健作用的功能性饮料。

3 结论

本试验以生姜为原料制备澄清生姜汁，通过单因素和正交试验，得到了生姜汁的最优澄清工艺为酶添加量0.050%、酶解温度45 ℃、酶解时间1.5 h。在此条件下，澄清生姜汁的透光率可达98.50%，澄清度高，无沉淀出现，且澄清姜汁中总酸含量为2.01 g/L、可溶性固形物含量为2.50%、总酚含量为3.27 mg/g、粗多糖含量为53.80 mg/g。抗氧化结果表明，澄清生姜汁的DPPH·清除率、ABTS+·清除率、总还原力较原汁分别提高了15.67%、9.35%、40.00%，说明澄清生姜汁的抗氧化能力显著高于原汁。澄清生姜汁的制备分析了生姜汁中活性成分的生物活性，探索了其在食品加工中的应用领域和可能性，为后期新型生姜制品的开发提供了新思路和理论依据。

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