猕猴桃冷冻破壁离心取汁工艺

2010-10-19吴树青刘延娟

食品科学 2010年18期

关键词：汁率原汁破壁

吴树青，董明*，王强，刘延娟

(安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥 230036)

猕猴桃冷冻破壁离心取汁工艺

吴树青，董明*，王强，刘延娟

(安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥 230036)

根据缓慢冻结破坏细胞壁的原理，采用冻融离心取汁新工艺制取猕猴桃果汁，对冷冻破壁和离心工艺参数进行单因素和正交试验分析。结果表明：冷冻破壁离心取汁工艺所制备的果汁在出汁率、VC含量、透光率及色泽方面都明显优于传统榨汁工艺，最佳工艺条件为切片厚度0.6cm、－14℃冷冻10h、30℃解冻30min、3000r/min离心20min、100目过滤。

猕猴桃；冷冻破壁；离心取汁；出汁率；VC

Abstract：According to the principle that slow freezing causes cell wall damage, a process for the production of kiwifruit juice was designed based on freezing and thawing for cell wall disruption and centrifugation. Optimal process conditions for freezing,thawing and centrifugation were investigated using single factor and orthogonal array design methods. Results indicated that the productivity, vitamin C content, transmittance and color of kiwifruit juice produced using this process were obviously superior to the juice from traditional squeezing. Slice thickness of 0.6 cm, freezing time of 10 h at －14 ℃, thawing time of 30 min at room temperature, centrifugation time of 20 min at 3000 r/min and filtration pore size of 100 mesh were found optimum.

Key words：kiwifruit；freezing and thawing；juice from centrifugation；juice productivity；vitamin C

猕猴桃(A.chinensisPlanch)又名羊桃、藤梨、基维果(kiwifruit)，营养丰富，富含17种氨基酸及多种维生素、碳水化合物、脂肪和蛋白质成分，每100g鲜果中含VC 70～400mg，约为柑橘的5～10倍，苹果的20～80倍[1-2]。长期饮用猕猴桃果汁，可降低血清、红细胞丙二醛(MDA)含量及提高机体免疫球蛋白水平，有明显的抗癌和抗疲劳作用[3-10]。

传统榨汁需破碎、热杀酶处理后压榨取汁，果胶含量较高时还需果浆酶水解处理，工艺复杂，营养成分破坏严重[11-12]。因此，在猕猴桃果汁加工过程中如何保持原汁VC含量和其他的营养成分，成为果汁加工中的一大难题。冷冻破壁取汁工艺在国内外研究甚少，而且大都是研究速冻原料解冻后压榨取汁[13-15]。本实验利用缓慢冻结破坏细胞壁的原理，研究冷冻破壁离心法制备猕猴桃果汁工艺，以期提高效率，降低成本，减少加工过程中VC和其他营养成分的损耗。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中华猕猴桃：品种为安徽农业大学选育的中华猕猴桃品系“特选-815”，果型大，黄色果肉，果实硬度≥9kg/cm2。2008年11月7日采自安徽省霍邱县皖西猕猴桃研究所。

KDN-F01果浆酶青岛康地恩生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-1800型紫外-可见分光光度计上海美谱达仪器有限公司；GY-1型果实硬度计、糖度计北京仪器仪表有限公司；雷磁pHS-3DpH计上海精密科学仪器有限公司；TD5A-WS台式低速离心机长沙湘仪离心机仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 不同取汁工艺的比较

压榨取汁工艺：猕猴桃→清洗去皮→切分→打浆→果浆酶酶解→灭酶→100目压榨过滤→猕猴桃原汁。

冷冻破壁离心取汁工艺：猕猴桃→清洗去皮→切片→护色→冷冻→解冻→离心→100目过滤→猕猴桃原汁。

对两种工艺生产的果汁的出汁率、可溶性固形物、还原糖、总酸、VC含量和透光率等各种指标进行分析检测，比较猕猴桃不同取汁工艺效果。

1.3.2 冷冻破壁离心取汁工艺参数的单因素试验

对冷冻破壁离心取汁工艺流程中切片厚度、冷冻温度和时间、离心转速和时间进行单因素试验，以出汁率和果汁VC含量为参比标准。

1.3.3 正交试验

根据单因素试验结果，选择冷冻温度(A)、冷冻时间(B)与离心分离的转速(C)3个因素进行正交试验，采用正交表L9(34)进行正交试验(表1)，以出汁率和VC含量为评价指标，确定冷冻破壁离心取汁的最佳工艺条件。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

1.3.4 分析方法

总酸：酸碱滴定法；可溶性固形物：手持折光计；总糖含量：蒽酮比色法；VC含量：紫外快速法[16]；透光率：采用紫外-可见分光光度计在625nm波长处测定。

2 结果与分析

2.1 不同取汁工艺的比较

表2 两种工艺的果汁理化指标比较Table 2 Physical and chemical indexes of kiwifruit juices produced using two different processes

从表2可看出，用冷冻破壁离心法工艺所制备的果汁，出汁率、VC含量、透光率、色泽等主要指标均明显优于传统榨汁工艺生产的果汁。透光率越大，说明引起果汁混浊的物质越少，果汁中的果胶蛋白质的含量越少，越容易过滤澄清。传统压榨工艺制取的果汁混浊，呈棕黄色，VC损失较多，且果汁必须经过果胶酶澄清处理，但可溶性固形物及总糖含量略高于冷冻破壁离心法。

2.2 切片厚度的影响

猕猴桃切片厚度为0.3、0.6、0.9、1.2cm，在0.2%亚硫酸氢钠溶液中护色20min，－10℃条件下冷冻14h，取出在30℃条件下解冻30min，放入离心机中3000r/min离心20min，最后用100目滤布过滤得到原汁，以出汁率为指标，所得结果如图1所示。

图1 切片厚度对出汁率的影响Fig.1 Effect of slice thickness on juice productivity

由图1可得，猕猴桃出汁率随着切片厚度的增加而逐渐下降，0.3cm和0.6cm出汁率相差很小，考虑到切片太薄不易操作，增加了与空气接触面积，易于氧化褐变，所以切片厚度选择0.6cm较为适合。

2.3 冷冻温度和时间的影响

冷冻温度的影响：静态冷冻使果实细胞间隙水分缓慢冻结，冰晶少且逐渐增大，利用冰晶体的机械作用破坏细胞壁。切片厚度为0.6cm，在－6、－10、－14、－18℃条件下分别冷冻10h，取出后在30℃条件下解冻30min，然后放入离心机中，在3000r/min的条件下离心20min，最后用100目滤布过滤得到原汁，检测出汁率和VC含量，结果如图2所示。

图2 冷冻温度对取汁效果的影响Fig.2 Effect of freeing temprature on juice productivity

由图2可知，冷冻温度对出汁率和VC含量都有较为显著影响。在－6～－14℃之间随温度的降低，出汁率和VC含量均呈上升趋势，－18℃条件下出汁率趋于平稳，而VC含量下降。由此得出－14℃是较为理想的冷冻温度。

冷冻时间的影响：切片厚度为0.6cm，在－10℃的条件下冷冻6、10、14、18h，取出解冻、离心取汁(方法同前)，以出汁率和VC含量为指标所得结果见图3。

图3 冷冻时间对取汁效果的影响Fig.3 Effect of freezing time on juice productivity

由图3可知，在－10℃条件下，随着冷冻时间的延长，出汁率变化不大，但VC含量变化较大，在10h时VC含量最高，随后逐渐下降。

2.4 离心转速和时间的影响

离心转速的影响：切片厚度为0.6cm，在0.2%亚硫酸氢钠溶液中护色20min，－10℃冷冻14h，取出30℃解冻30min，放入离心机中以1000～4000r/min离心30min，经过100目过滤得到原汁，以出汁率和VC含量为指标所得结果见图4。

图4 离心转速对取汁效果的影响Fig.4 Effect of centrifugation speed on juice productivity

由图4可知，离心转速的大小对VC含量影响不大，但对出汁率影响较明显。随着转速加大，出汁率逐渐上升，在4000r/min达到最大，但在此转速下的得到的果汁色泽相对较深，综合取汁后的效果，离心转速为3000r/min更加适合。

离心时间的影响：在上述相同的处理条件下，采用3000r/min离心10～40min后得到原汁，其出汁率和VC含量变化见图5。

图5 离心时间对取汁效果的影响Fig.5 Effect of centrifugation time on juice productivity

由图5可看出，离心时间对猕猴桃汁的出汁率和VC含量影响不大，在20min时相对较好。

2.5 冷冻破壁离心取汁工艺的正交试验分析

根据单因素试验结果，选择A冷冻温度(－10、－14、－18℃)、B冷冻时间(10、14、18h)、C离心分离的转速(2000、3000、4000r/min) 3个因素进行正交试验，以出汁率和VC含量作为评价指标，筛选冷冻破壁离心取汁的最佳工艺条件，见表3。

表3 L9(34)正交试验设计及结果Table 3 Orthogonal array design layout and experimental results

从表3可以看出，出汁率和VC含量两指标的极差大小决定因素的主次顺序不同，从出汁率指标分析，因素主次顺序为A＞C＞B，取汁的最佳工艺为A3C2B1，但是A2与A3相差很小；从VC含量指标分析，因素主次顺序为B＞A＞C，取汁的最佳工艺为B1A2C1，但是C1与C2相差很小。综合考虑各项指标，确定最佳取汁工艺为A2B1C2，即在－14℃的条件下冷冻10h、30℃解冻30min、3000r/min离心过滤制取猕猴桃原汁效果最好。

表4 正交试验方差分析表Table 4 Variance analysis for juice productivity with different process conditions

由表4的方差分析可知，冷冻温度对出汁率的影响极显著(P＜0.01)，离心转速对出汁率的影响显著(P＜0.05)，冷冻时间对VC含量的影响显著(P＜0.05)。

3 结论

猕猴桃冷冻破壁离心取汁工艺在出汁率、果汁VC含量、透光率以及色泽方面都明显优于传统榨汁工艺。控制猕猴桃切片厚度为0.6cm，在－14℃的条件下冷冻10h，30℃解冻30min，3000r/min离心20min，100目过滤，可以得到较为澄清的猕猴桃原汁。

冷冻破壁离心取汁法是在微观水平利用冻结产生的机械力破坏组织细胞壁，从而有利于组织汁液的释放，因此可提高出汁率，减少果胶物质的溶出和营养物质的损失[17]。采用冷冻破壁离心工艺制取猕猴桃果汁符合“绿色、营养、环保、健康”要求，具有广阔的应用前景。

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Production of Kiwifruit Juice by Freezing and Thawing for Cell Wall Disruption and Centrifugation