红枣浓缩汁加工工艺研究进展及展望
2016-02-06刘凤鸣张仁堂
刘凤鸣,张仁堂,丁 超,王 帅
(山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271018)
红枣浓缩汁加工工艺研究进展及展望
刘凤鸣,张仁堂,丁超,王帅
(山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安271018)
介绍了红枣浓缩汁的主要生产工艺,包括浸提、澄清、杀菌、非酶褐变的抑制以及浓缩工艺等,对红枣浓缩汁生产领域目前所存在的问题提出了相应的建议,并做出展望,以期为国内红枣深加工行业提供一定的借鉴。
红枣浓缩汁;加工工艺;研究进展
红枣又名大枣,原产于中国,为鼠李科枣属。我国枣树种植传统久,面积广,枣产量占世界总量的99%以上[1],主要栽培地区有河南、山东、河北、陕西、山西、新疆等省份。作为我国传统食品,红枣含有丰富的多糖、黄酮、环磷酸腺苷、维生素C等保健成分,为药食两用物质[2],具有较高的营养保健价值。我国红枣品种繁多且年产量较高,因此对红枣的加工利用有着重要的意义。目前以红枣为原料制作的食品主要有干制品、发酵制品、枣脯、红枣饮料[3]等。而红枣浓缩汁经由红枣多次浸提,浓缩制成,以其独特的醇厚风味、良好的耐储藏性、便利的运输性而被广泛应用于酸奶、果汁饮料、果脯蜜饯等产品的加工制作,是一种重要的食品加工原料。关于红枣浓缩汁加工工艺的文章较为普遍,但对其加工工艺的综述性文章却鲜有发表。本文综合了前人所研究的关于红枣浓缩汁的加工工艺,并提出了建议和展望,以期为红枣深加工产业提供微薄的借鉴。
1 红枣浓缩汁的加工工艺的研究进展
1.1红枣汁的提取
红枣汁的提取工艺中,鲜有鲜枣直接榨汁法,而以浸提法为主[4],而浸提法中则有热水浸提法,打浆法和酶解浸提法[5]。为了提高浸提率,基本采用酶法浸提。在影响酶法浸提率的主要因素中,席美丽[6]等认为,pH值对浸提率的影响不明显,几乎可以忽略不计。而鲁周民[7]等以延川团枣为材料,在单因素试验基础上进行了正交试验,得出影响浸提率的因素大小顺序为料水比、温度、时间、加酶量。
赵光远[8]等通过单因素和正交试验研究了酶解法制备红枣澄清汁的工艺参数。结果表明复合酶(纤维素酶和果胶酶)较单一酶能有效提高红枣汁出汁率和可溶性固形物合量,并得到最佳工艺条件为:纤维素酶与果胶酶质量配比为1∶3、加酶量为底物质量的0.02%、酶解时间为2h、酶解温度为50℃,在此条件下浸提率为84.0%,可溶性固形物含量为12.8%。王陈强[9]等经研究得出的最佳工艺为:加酶量37.5mg/kg、料水比1∶7、浸提温度50℃、时间1.5h。艾克拜尔艾海提[10]采用了单因素试验及正交优化方法,得出最佳工艺条件为:加酶(果胶酶,酶活力为49 186U/g)量0.4%,料水比1∶7浸提温度50℃,时间3h。杨薇[11]等先将红枣在50℃软化15min后采用1∶3的料水比进行酶法浸提,最终得出最佳浸提工艺参数为:加酶(果浆酶:含有果胶酶、葡聚糖酶、木聚糖酶等)量为0.04%、料水比1∶3、浸提温度30℃、浸提时间3h。袁超等[12]在单因素试验的基础上采用了响应面法,以可溶性固形物和总酸度为检测指标,得出的最佳工艺参数为:加酶(果胶酶)量0.25%、料水比1∶8、浸提温度50℃、时间2.5h。杨芙莲[13]采用正交优化方法得出的最佳浸提工艺为:加酶(果胶酶,酶活力不小于500 000U/g)量0.3%、料水比1∶4、浸提温度45℃、时间3h。鲁周民等[14]在单因素试验的基础上采用了正交试验,得出的最佳工艺参数为:加酶(果胶酶:纤维素酶=1∶2,果胶酶活力大于20 000U/g、纤维素酶活力1 320mg/kg)量2 400mg/L、温度40℃、浸提时间4h 。
除单纯的酶法浸提,还有一些文献中提到了物理方法辅助浸提。如邱卓[15]采用响应曲面法得到了超声波辅助酶法浸提的参数为:加酶(果胶酶,酶活力5 000U/mg)量0.28%、加水量10mL/g、超声波功率490W,处理时间20min。杨芙莲[16]采用正交试验得出了微波辅助浸提最佳工艺条件为:微波浸提1次、微波功率360W、时间40s、加水量5mL/g、浸提率能达到44.75%。
综上所述,红枣汁酶法浸提工艺参数大体范围为:温度30~50℃左右;时间1.5~4 h不等;加酶量由于所添加酶种类及酶活性的不同,不同文献差别较大。在进行试验时,可酌情借鉴;料水比在1∶7~1∶8之间波动。
1.2红枣汁的澄清
澄清是果汁加工中关键的步骤。澄清不好的果汁易产生后浑浊,影响其商品价值。常用的澄清方法有自然澄清、加热澄清、冷冻澄清、加酶澄清、澄清剂澄清、离心澄清、超滤澄清等。常用的澄清剂有食用明胶、硅胶、单宁、膨润土(皂土)、PVPP、海藻酸钠、琼脂以及近些年被广泛应用的壳聚糖、蜂蜜等[17]。
艾克拜尔艾海提[18]比较了壳聚糖、膨润土、硅藻土的澄清效果,发现壳聚糖的澄清效果优于后两者,进而对壳聚糖澄清效果深入研究。按照1.0g/L的量添加,透过率可达到91.5%以上,且处理后可溶性固形物含量基本不变。刘贺等[19]采用正交优化试验研究了ZTC1+1 II型天然澄清剂用于红枣汁的澄清工艺,得到最佳工艺为:在pH 3.0的条件下,先加0.15%澄清剂B,65℃水浴1h后再加入0.075%澄清剂A,后65℃水浴2h,最终透过率可达90%以上。姬晨[20]研究了超滤法对澄清的影响,得出超滤工艺为:超滤压力0.7MPa、处理温度25℃、进料流速5.5mL/min。在此条件下红枣汁的透过率大于 95%,且超滤对红枣汁中的营养成分、稳定性等影响不大。王君[21]采用正交试验研究了复合澄清剂对红枣汁的澄清效果,得到适宜的用量为:壳聚糖1%、明胶0.5%、果胶酶0.2%、单宁0.1%。代绍娟[22]等对比研究了果胶酶-滤纸结合法、果胶酶-单宁明胶结合法及果胶酶-膨润土土结合法三种不同的澄清方法,发现膨润土的澄清效果最好,最佳工艺条件为:膨润土添加量1.3g/L、处理时间12h。王桐[23]比较了果胶酶及壳聚糖的澄清效果,发现壳聚糖的澄清效果较好,得出了最佳工艺条件为:壳聚糖添加量为0.4g/L、50℃下处理30min,得到的枣汁透过率在95%以上。
除了以上的澄清方法,郑立辉[24]研究了冷冻对柑橘汁过滤性能的影响,发现在-22℃处理下的柑橘汁粘度大大降低,产生明显的沉淀,过滤速度加快。这说明冷冻处理可以提高柑橘汁的澄清度。作为类比,这也可以为红枣汁的澄清提供一定借鉴。
1.3红枣汁的浓缩
果汁的浓缩是采取措施将果汁中大量水分去除,以使其可溶性固形物、酸度大大提高,可以使果汁的品质更加一致,便于储运,且能一定程度上抑制微生物繁殖,延长保质期。生产上常用的方法有真空蒸发浓缩、冷冻浓缩、反渗透浓缩法等[17]。
专门研究红枣汁浓缩工艺的文献较少。马闯[25]等采用三效降膜式蒸发器,在较低温度下浓缩枣汁,既能提高浓缩效率,又能降低营养成分的损失。除此之外,我们可以大体参考其他果蔬汁的浓缩工艺。陈婕[26]研究了真空浓缩、冷冻浓缩、常压浓缩对橄榄浑浊汁的浓缩效果及对品质的影响,结果表明,三者的优劣顺序为:冷冻浓缩、真空浓缩、常压浓缩。另外,反渗透浓缩是一种膜分离技术,在果蔬工业中常用于果蔬汁的预浓缩。优点是无需加热、节能且对营养成分损失较小,若与超滤和真空浓缩结合使用效果更佳[17]。
1.4抑制非酶褐变的工艺
果蔬汁贮藏过程中的变色主要是由酶促褐变、非酶褐变及果蔬本身色素的改变引起的。防止酶促褐变主要是通过加热钝化酶活力来解决。果蔬汁的非酶褐变主要指还原糖和氨基酸之间的美拉德反应,在浓缩汁中这种褐变尤其突出。控制非酶褐变的方法主要有物理法和化学法。常用的物理控制方法有控制pH<3.3,防止过度热力杀菌、烫漂法、低温贮存[17]等。常用的化学控制方法有SO2法。
在控制非酶褐变的化学法中,徐辉艳[27]研究了EDTA、半胱氨酸和NaHSO3对红枣汁非酶褐变的影响,其正交优化结果表明三者最佳组合为:EDTA 0.03%、半胱氨酸2%、NaHSO3250μg/g,极差和方差分析结果表明三者影响顺序为:半胱氨酸、EDTA、NaHSO3。赵光远[28]等研究了经过DPCD杀菌处理后红枣澄清汁在4℃,25℃和37℃贮藏条件下的非酶褐变程度,结果表明DPCD杀菌能有效抑制红枣汁的美拉德反应。
1.5红枣汁的杀菌
微生物的代谢活动易引起果蔬汁的变质,使其商品价值和营养价值大大降低,因此,杀菌是果蔬汁生产中的关键技术之一。食品工业中采用的杀菌方式主要有加热杀菌和冷杀菌[17]。热杀菌法主要包括巴氏杀菌、低温持久杀菌、高温瞬时杀菌等三大类[17],冷杀菌法主要包括放射线辐照杀菌、超声波杀菌、放电杀菌、高压杀菌、紫外线杀菌、磁场杀菌、静电杀菌、感应电子杀菌和强光脉冲杀菌等。
冀晓龙[29]等研究比较了超高压、微波、巴氏杀菌对梨枣汁品质的影响,发现微波、超高压杀菌效果优于巴氏杀菌;超高压杀菌更能保持枣汁的风味和营养;巴氏杀菌可能造成枣汁的非酶褐变。魏帅[30]等研究了微波杀菌的最优工艺:微波功率900W、杀菌时间90s、样品量200mL时,杀菌效果较好,红枣汁品质较优。陈梅英[31]等研究了高压脉冲杀菌对红枣汁的品质影响,发现高压脉冲杀菌可以有效抑制微生物生长,且产品品质优于巴氏杀菌。
2 红枣浓缩汁加工工艺研究中存在的问题及建议
从已有的红枣浓缩汁加工工艺的研究进展发现,红枣浓缩汁的加工工艺主要朝着高提取率、高利用率、低有害率、低营养破坏率以及低成本的方向发展。枣汁的提取可以通过复合酶、优化浸提参数以及物理方法辅助等途径提高浸提率,不仅减少了原料的浪费,也在一定程度上对环境起到了保护作用。枣汁的澄清过程由于澄清剂的高效性,短期内可能不会放弃澄清剂的使用,但越来越倾向于使用高效而无害的澄清剂,如壳聚糖、ZTC1+1 II型天然澄清剂及酶等。
红枣浓缩汁加工工艺的研究为相关产品的开发及生产提供了技术保证,但红枣浓缩汁加工工艺的研究仍存在一些问题,主要体现在以下几方面:(1)由于浓缩汁加工过程耗时长,工艺较为复杂,红枣还是以干制为主,用于生产浓缩汁的比例较低,附加值随之降低;(2)部分工艺参数仅限于实验研究,不符合实际工业化生产的要求;(3)技术研究与实际应用存在脱节,出现技术不能转化为效益的现象;(4)资源浪费问题依然严重,浸提后的枣肉不能充分利用,副产品开发较少;(5)技术与设备不同步,存在“有技术无设备”或者“有设备无技术”的现象;(6)加工过程营养成分破坏严重,现代新型食品加工技术应用较少。
为此,应鼓励相关研究单位将成熟的技术及时投放市场,加快成果转化速度;要完善红枣加工产业链,联合不同加工企业,提高红枣的利用效率和附加值;食品企业应重视自主研发及联合研发,在发展技术的同时加大设备研究的投入力度,提高自主创新能力;充分利用超临界萃取技术、微胶囊技术、生物工程技术等新型食品加工技术,结合不同技术的优点,以减少食品营养的损失。
3 红枣浓缩汁的市场前景展望
由于原产地优势,我国在国际红枣贸易中占据主导地位。在我国,由于其保健作用,红枣及其产品越来越受到人们的青睐。而西方国家介意干枣存在外皮,口感不愉悦,这限制了其红枣市场的开拓。红枣浓缩汁恰好可以弥补干枣的口感缺陷,是打开西方市场的一大契机。纵观食品加工业,安全与营养必定会成为食品加工首要考虑的因素。随着对红枣功能成分及其保健作用的深入研究和不断宣传,越来越多的消费者会认识到红枣及其加工产品的营养保健作用,红枣浓缩汁将显示出日益明显的产品优势和市场前景。◇
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(责任编辑李燕妮)
Research Advancement and Qutlook of Processing Technology of Concentrated Jujube Juice
LIU Feng-ming,ZHANG Ren-tang,DING Chao,WANG Shuai
(Food Science and Technology School of Shandong Agricultural University,Taian 271018,China)
This paper reviewed the prime technology procedures of jujube concentrated juice,including extraction,clarification,sterilization,inhibition method on the non-enzymatic browning and the concentration of jujube juice, gave some advices on the problem existing in the field of concentrated jujube juice,and indicated the development tendency to provide some references for the development of jujube deep processing industry.
concentrated jujube juice;processing technology;research advancement
山西省柳林县人民政府资助项目:“柳林县红枣精深加工及其综合利用研究”。
刘凤鸣(1993—),女,在读本科生,研究方向:红枣深加工。
张仁堂(1978—),男,博士,讲师,研究方向:红枣深加工、功能食品开发。