柿子脱涩新工艺及其影响因素研究

2014-06-27董文宾修秀红

陕西科技大学学报 2014年2期

董文宾, 周悦, 修秀红

(1.陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安 710021； 2.山东福田药业有限公司，山东禹城 251200)

0 引言

柿子属准果仁类、柿科(Ebenaceae)柿属(Diospyros L．f．)植物，原产我国华中、华北一带，距今已有三千多年栽培历史[1].我国柿子品种很多，据不完全统计，已达800余种，其产量也仅次于苹果、梨、柑橘，居全国各类果品产量的第四位[2].

柿子不但营养丰富，而且柿子的果实及其加工制品还具有抗动脉硬化、预防心血管疾病等药用价值[3].柿子除鲜食外，还可加工成品种繁多的柿制品，如柿饼、柿干、柿粉、柿子酒及柿子醋等[4].因此，在盛产柿子地区发挥其资源优势，开展深加工具有重大意义.但目前柿果深加工环节仍受到鲜柿的贮运、脱涩、复涩等问题的制约.而其中尤以柿子的脱涩问题较为突出，如何快速、安全、稳定地脱除涩味，且不影响柿子原本的风味，不仅是柿子脱涩技术发展的方向，也是促进柿子加工产业发展的先决条件.

柿子的传统脱涩方法主要包括温水脱涩法、石灰水脱涩法、二氧化碳脱涩法、氮气脱涩法、离子溶液脱涩法、刺果脱涩法、烟熏脱涩法、乙烯利脱涩法、酒精脱涩法、冷冻脱涩法等[5-10]，采用这些方法多数虽成本较低，但脱涩时间均较长，有些方法脱涩后对柿果的外观和口味也有一定的影响，同时也存在脱涩效果差、易出现复涩、不耐贮藏等弊端，因此不利于工业化大规模在生产柿子制品中的应用，故限制了柿子加工产品的生产，造成了柿子资源的浪费.目前也有提出将甲醇、乙醇、杀菌剂高锰酸钾、多菌灵等按一定比例制成柿子的脱涩剂进行脱涩的方法，此方法虽可缩短脱涩时间、延长柿子的贮藏保鲜期.但脱涩时间仍维持在数十小时，脱涩的操作方式不够简便和安全.

我国柿子产量虽然较大，但对其加工利用程度与发达国家相比还相差甚远.针对柿子的脱涩和复涩问题，本科研组人员在广泛查阅国内外文献并进行大量实验的基础上，成功地研制出了一种高效、能稳定脱除柿子涩味，同时不影响柿子独特风味的脱涩方法，目前已申报中国发明专利.此方法不仅耗时短(整个脱涩过程仅为2 h左右)，而且成本较低，适合在大规模工业化柿子加工中的应用，特别是可利用现有浓缩苹果汁生产线不添置任何辅助设备而进行脱涩浓缩柿子汁的生产，此技术的推广应用，可以有效促进我国柿子深加工产业的发展.

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

柿子品种：尖柿，2012年9月购于陕西蓝田县城；TS-2型脱涩剂：实验室自制；果胶酶：维诺信公司.

没食子酸、无水碳酸钠、磷酸、钨酸钠、磷钼酸、硫酸锂、浓盐酸、溴水均为国产分析纯.

Na2CO3溶液：称取37.5 g无水碳酸钠溶于250 mL温水中，混匀，冷却，稀释至500 mL，过滤到储液瓶中备用.

福林-肖卡显色剂：称取50.0 g钨酸钠，12.5 g钼酸钠，用350 mL水溶解到1 000 mL回流瓶中，加入25 mL磷酸及50 mL盐酸，充分混匀，小火加热回流2 h，再加入75 g硫酸锂，25 mL蒸馏水，数滴溴水，然后继续沸腾15 min，冷却后转入500 mL容量瓶定容，过滤后于棕色瓶中保存.

1.2 主要仪器

722N型分光光度计，上海精密科学仪器有限公司；HH-2恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；打浆机，顺德市海电实业有限公司；BS224S电子天平，北京赛多利斯仪器有限公司.

1.3 试验方法

挑选、去蒂→清洗→ 称重→ 榨汁→ 脱涩→ 酶解→ 过滤→ 柿子汁

1.4 单宁含量的测定

采用福林-肖卡试剂法[11]：以没食子酸为标准品，得到回归方程y=0.157 9x+0.000 9，相关系数R2=0.999 8.

1.5 提取条件的单因素实验

脱涩温度采用45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃ 4个水平，脱涩时间采用0.5 h、1 h、1.5 h、2 h 4个水平，脱涩剂添加量为柿子重量的0.5%、1%、1.5%、2% 4水平，以单宁含量为指标，分别进行单因素实验.

1.6 正交试验的设计方案

在单因素实验的基础上，选定脱涩温度(A)、脱涩时间(B)、脱涩剂添加量(C)这3个因素在3个水平上进行L9(33)正交试验，确定最佳脱涩工艺.

表1 L9(33)正交试验设计

2 结果与讨论

2.1 脱涩条件单因素实验

2.1.1 脱涩温度的影响

称取10 g果实匀浆3份，在其他条件相同下(脱涩剂添加量1.5%，脱涩时间1 h)，将样品分别在45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃下进行脱涩，加入0.1 g/L果胶酶于51 ℃水浴酶解2 h后取出，冷却，定容至100 mL容量瓶中，吸取5 mL样品液，3 000 r/min离心10 min，取上清液测定单宁含量，结果如图1所示.试验结果表明，单宁含量随脱涩温度的升高而降低，至65 ℃时达到最低，温度继续升高柿子汁中的单宁含量会增加，这是由于柿果脱涩时可溶性单宁相互聚合形成了不可溶性的单宁或与脱涩剂生成沉淀，并没有将单宁从柿果中除去.而不可溶性单宁并不稳定，在较高温度下，单宁聚合度下降又使不可溶性单宁再次成为可溶性单宁，从而出现复涩[12]，使柿子汁的涩味增加.故选择脱涩温度为65 ℃.在此温度下脱涩后将柿渣分离，过滤后得到的柿子汁经高温便不会出现复涩现象.

图1 脱涩温度对柿子单宁含量的影响

2.1.2 脱涩时间的影响

称取10 g果实匀浆3份，在其他条件相同下(脱涩剂添加量1.5%，脱涩温度65 ℃)，将样品分别脱涩0.5 h，1 h，1.5 h，2 h，加入0.1 g/L果胶酶于51 ℃水浴酶解2 h后取出，冷却，定容至100 mL容量瓶中，吸取5 mL样品液，3 000 r/min离心10 min，取上清测定单宁含量，结果如图2所示.试验结果表明，单宁含量随脱涩时间的增加而降低，在0.5～1 h内随脱涩时间的延长单宁含量显著降低，至1 h时达到最低，继续延长脱涩时间单宁含量有所增加，但增加量很小，在实际生产中延长脱涩时间会使生产周期延长，增加能量消耗，提高成本.因此，理想的脱涩时间为1 h，此时的单宁含量最低.

图2 脱涩时间对柿子单宁含量的影响

2.1.3 脱涩剂添加量的影响

称取10 g果实匀浆3份，在其他条件相同下(脱涩时间1 h，脱涩温度65 ℃)，将样品分别脱涩0.5 h、1 h、1.5 h、2 h，加入0.1 g/L果胶酶于51 ℃水浴酶解2 h后取出，冷却，定容至100 mL容量瓶中，吸取5 mL样品液，3 000 r/min离心10 min，取上清测定单宁含量，结果如图3所示.试验结果表明，单宁含量随脱涩剂添加量的增加而降低，至1.5%时达到最低，此时，脱涩剂对柿子中单宁的结合作用已达到最大，继续增大脱涩剂添加量并不能显著降低单宁含量，故选择脱涩剂添加量为1.5%.

图3 脱涩剂添加量对柿子单宁含量的影响

2.2 正交试验结果分析

表2 L9(33)正交试验设计及结果(单位：mg/g)

根据极差分析可知，RA>RC>RB，即脱涩温度、脱涩时间、脱涩剂添加量对柿子脱涩效果的影响程度由高到低依次为：脱涩温度>脱涩剂添加量>脱涩时间，其中脱涩温度对脱涩效果的影响最大.柿子脱涩因素A中k3>k1>k2,取A2；因素B中k2>k1>k3，取B3；因素C中k1>k2>k3，取C3，故最优组合为A2B3C3，即脱涩温度65 ℃、脱涩时间1.5 h、脱涩剂添加量1.5%，且所有正交试验组的单宁含量均低于1.0 mg/g的涩味阈值[13].经验证试验，结果表明在最优组合下单宁含量为0.062 5 mg/g.

表3 单宁含量方差分析

为了进一步判断上述3个因素对试验结果的影响是否存在，将正交试验数据进行方差分析，找出其中起主导作用的变异来源.

由表3可知，在单宁含量方差分析中，脱涩温度和脱涩剂添加量是影响柿子脱涩效果的重要因素，其F值FA>F0.05(2,4)，FC>F0.05(2,4)，均已达到显著水平.而脱涩时间对柿子脱涩效果的显著性次之，没有达到显著水平.综合极差分析和方差分析结果，最终确定脱涩条件为A2B3C3，这与上述极差分析结果一致.