壳聚糖对菠萝汁澄清作用的影响

2011-12-01徐晓娇赵文婧武平

食品研究与开发 2011年9期

徐晓娇，赵文婧，武平

（太原师范学院，山西太原 030031）

果汁澄清效果的好坏直接影响了产品的品质和外观，果汁中存在果胶质、树胶质和蛋白质等悬浮物，必须通过澄清作用除去。目前在果汁加工工业中，果汁澄清通常是采用果胶酶和淀粉酶水解，结合助凝剂加膨润土、硅胶等处理（简称酶法）来完成。该操作复杂，周期长，费用高[1]，而且不能从根本上解决果汁在贮藏过程中引起的非生物性浑浊和褐变[2]。近年来出现的壳聚糖具有优良的絮凝效果，并且来源丰富。作为生物体产物，具有良好的生物相容性、适合性与安全性，对人体无拮抗作用，已被美国食品药物管理局（FDA）批准为食品添加剂，这些性质使壳聚糖在果汁澄清中成为一种有吸引力的新型食品添加剂，而且已在一些厂家的生产实践中取得较好的效果。

菠萝学名凤梨，是我国热带和亚热带四大名果之一[3]，也是中南美洲和亚太地区重要的经济作物[4]。其果实营养丰富，含有糖类、蛋白质、粗纤维、多种维生素及微量元素，具有清热解暑、降血压、预防便秘和抗癌等功效[5]。但菠萝季节性强，收获期较为集中，鲜果含水量高，呼吸强度大，在贮藏、运输过程容易腐烂变质[6]。将鲜果加工成菠萝汁是有效的解决途径之一，且菠萝果汁因其独特的风味和保健功效，而深受消费者喜爱[7]。但由于菠萝果浆中含有易引起果汁混浊、沉淀的果胶、蛋白质等物质，在加工过程中若未能除去，会使菠萝汁在加工、储存或销售过程中产生沉淀。

壳聚糖是食物中唯一的阳离子聚合物[8]，在食品行业中是一种重要的化学澄清剂，可用于果汁、啤酒、饮料等的澄清[9]。壳聚糖与酸或酸性化合物结合后，成为聚阳离子电解质，可与果浆中带负电荷的蛋白质、纤维素、果胶相互作用而将其絮凝[10]，同时壳聚糖分子中的乙酰基可通过氢键吸附果汁中某些酚类化合物[11]。因此，本文采用壳聚糖对菠萝果汁进行处理，试图为壳聚糖的应用及菠萝汁的工艺生产条件提供依据。

1 材料和仪器

1.1 材料

新鲜菠萝成熟度达到八至九成熟：购自于市场；壳聚糖，脱乙酰度>90%，北京索莱宝科技有限公司；其他化学试剂：市售分析纯。

1.2 仪器及设备

LD4-2型高速离心机：北京医用离心机厂；WFJ2100型分光光度计：上海尤尼柯仪器有限公司；HRHS24型恒温水浴锅：青岛海尔特种电冰柜有限公司；高速组织匀浆机：江苏金坛宏华仪器厂；精密pH计。

2 方法

2.1 工艺流程

菠萝→分选→去皮→切块→搅碎→粗滤取汁→加壳聚糖→搅拌→离心→取上清液分析

操作要点：1）选用成熟新鲜，无病虫害的果实；2）洗涤：用流动水快速冲洗，除去附着在菠萝表面的泥沙等杂质；3）榨汁：削皮、去端、切块后迅速打浆榨汁；4）离心处理：时间10 min，转速4000 r/min。

2.2 果汁透光率的测定

采用分光光度法。取少量澄清汁加入到1 cm比色皿中，以蒸馏水参比，在波长650 nm下，测果汁的透光率，用T（%）表示，T值越大，澄清度越高，表时果汁的澄清效果越好。

2.3 壳聚糖处理澄清菠萝汁的方法

在菠萝原汁中加入壳聚糖0.1 g/L～1.0 g/L，经离心、过滤得到澄清汁，在菠萝汁澄清最佳条件（pH为3.46、澄清时间为1.0 h、温度为35 ℃）下进行实验[12]。

2.4 果胶物质定性测定

采用乙醇法。取一支洁净的试管，加入菠萝澄清汁10 mL，再加入无水乙醇10 mL，用大拇指按紧试管口，手紧握试管，使其翻转轻摇3次，静置1 h后观察。若没有凝胶状物质出现，表明果汁中的果胶已基本被除去，说明果汁中无果胶物质，用“-”表示；若有凝胶状物质出现，表明果汁中的果胶物质还没被脱尽，说明果汁中有果胶物质存在，用“+”表示。果汁中凝胶物质愈多，其“+”也愈多。

2.5 还原糖测定

用3，5－二硝基水扬酸比色法，以葡萄糖计[13]。

2.6 总酸测定

用酸碱滴定法，以柠檬酸计[14]。

2.7 蛋白质含量测定

用考马斯亮蓝G-250法[15]。

2.8 pH测定

用精密pH计测定。

3 结果与分析

3.1 壳聚糖用量对菠萝汁澄清效果的影响

不同用量的壳聚糖对菠萝汁透光率的影响见图1。

图1 壳聚糖用量对菠萝汁透光率的影响Fig.1 Effect of the amount of chitosan on transparency of pineapple juice

由图1可以看出，用壳聚糖澄清果汁时，其用量对澄清效果有较大影响。当壳聚糖用量在0.1 g/L～1.0 g/L时，透光率随其用量的增加而逐步提高，且在0.5 g/L以下时，透光率有明显变化，这是因为当壳聚糖添加量过低时，菠萝汁中的不稳定成分没有被全部凝聚沉淀，以致影响澄清效果；用量在0.5 g/L以上时，透光率可以达90%以上，之后菠萝汁的透光率呈相对稳定趋势。当壳聚糖添加量进一步升高时，透光率反而出现下滑，壳聚糖本身也成了一种胶体在果汁中影响透光率。同时壳聚糖添加量过多也会造成对壳聚糖的浪费。因此，壳聚糖用量过高或过低均不利于菠萝汁的澄清，在使用壳聚糖澄清菠萝汁时，其最佳添加量为0.5 g/L。

3.2 菠萝汁不同用量处理前后的成分变化

不同用量的壳聚糖对菠萝汁进行澄清处理，测定壳聚糖澄清处理后菠萝汁的透光率、果胶、还原糖、总酸、蛋白质、pH的变化等指标，并与澄清前的作对比，结果见表1。

由表1结果可知，澄清后菠萝汁中的透光率比澄清前显著提高，澄清后菠萝汁透光率为澄清前的3.09倍，在壳聚糖用量为0.5 g/L时其透光率最大；还原糖含量增加；pH和总酸下降；当壳聚糖用量小于0.4 g/L时，果胶未被完全除去，当用量大于0.4 g/L，菠萝汁中果胶呈阴性反应，说明果胶已被基本脱尽。壳聚糖澄清使果胶定性实验由原来的阳性变为阴性，证明壳聚糖澄清使菠萝汁中的果胶量大大减少；蛋白质含量澄清后比澄清前下降了52.2%；壳聚糖澄清菠萝汁较彻底清除了影响菠萝汁澄清度的蛋白质和果胶。

3.3 壳聚糖对菠萝澄清汁回收率的影响

当采用最佳剂量（0.5 g/L）壳聚糖对菠萝原汁进行澄清时，不仅可以得到较好的澄清效果，而且澄清果汁的回收率也显著提高。

表1 菠萝汁壳聚糖澄清前后各成分变化Table 1 The components change of pineapple juice by chitosan clarification

当直接将原汁离心后收集澄清果汁时，澄清果汁的透光率为54.4%，而回收率仅为51.6%（澄清果汁/原汁）；当用壳聚糖处理后的原汁离心后收集澄清果汁时，澄清果汁透光率可达93.3%，而回收率也高达92.7%。

4 结论

壳聚糖对菠萝汁处理的澄清实验表明，在菠萝汁澄清最佳条件（pH为3.46、澄清时间为1.0 h、温度为35℃）下，0.2 g/L～1.0 g/L的壳聚糖澄清后的菠萝汁，其透光率可达70%以上，完全符合生产要求。利用壳聚糖使菠萝汁中蛋白质、果胶絮凝沉淀，再用离心机离心，得到澄清菠萝汁。壳聚糖添加量0.5 g/L，透光率可达93.3%。影响菠萝汁后期贮存稳定性的果胶和蛋白质在澄清过程中被大量清除，菠萝汁稳定性大大提高。壳聚糖对菠萝汁的澄清效果好，不但澄清速度快，而且果汁保持稳定的时间长。由于菠萝品种繁多，对于不同品种的果汁用壳聚糖进行澄清其效果是有差异的；就算同一品种的菠萝，若成熟度不同，果实成分也有明显的差异，如糖度和酸度。因此，用壳聚糖对不同品种菠萝汁进行澄清，还有待进一步研究。

壳聚糖无毒、无害、来源广泛、成本低廉、制备简单、在澄清过程中条件控制容易。作为果汁澄清剂，壳聚糖自身直接成本相当低，费用极低，经济效益甚为可观。因此，应用壳聚糖澄清菠萝汁将更有发展前景。壳聚糖由于所具有的特殊性质，可广泛应用于分析化学、食品工业、医药、农业、轻纺工业等。在食品工业上，作为一种无毒高教的天然高分子混凝剂，除了可用于果汁、果酒等食品的澄清，还可用于工业废水处理，并能回收其中蛋白质、多糖等生物大分子，具有广阔的应用前景。

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