离子交换树脂调控黄冠梨汁色值研究

刘佳，龚小梅，李喜宏，*，冷传祝，李敏，张姣姣，张文涛

（1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457；2.宁夏林业国际合作项目管理中心，宁夏银川750000；3.国投中鲁果汁有限公司，北京100037）

离子交换树脂调控黄冠梨汁色值研究

刘佳1，龚小梅2，李喜宏1，*，冷传祝3，李敏1，张姣姣1，张文涛1

（1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457；2.宁夏林业国际合作项目管理中心，宁夏银川750000；3.国投中鲁果汁有限公司，北京100037）

以黄冠梨试材，研究离子交换树脂对色值稳定性影响，重点明确离子交换树脂对不同腐烂程度果汁的色值调控效果。采用离子交换树脂与活性炭两种方法对果汁分别进行处理，同时三种离子交换树脂进行组合，比较色值、色值稳定性、总酚含量、氨基态氮含量的变化，结果表明：离子交换树脂组合处理的不同烂果率梨汁色值下降缓慢、色值稳定性显著提高、总酚含量以及氨基态氮含量相对下降，烂果率达到6%时能在40 d内满足车间要求的T440保持在45%以上的要求。其中，采用离子交换树脂组合处理烂果率6%浓缩汁得到最佳指标，36d时色值稳定在透光率54.3%左右，dT440稳定在35%左右，氨基态氮下降50mg/100g，总酚下降25mg/100g。

黄冠梨；浓缩汁；离子交换树脂；烂果率；色值稳定性

褐变是浓缩果汁加工的世界性难题，对果汁的外观、风味、营养均产生较大影响，影响果汁的商品价值［1-3］。其中腐烂率影响最大，是果汁加工的关键控制点。使用腐烂程度高的水果生产果汁，微生物超标，风味差等问题严重，而且其中的微生物、微生物代谢物等因素对于色值影响很大。

色值是反映果汁颜色深浅程度的一项重要的理化指标，因此在果汁的加工过程中要对其进行适当的脱色处理［4］。在果汁加工过程中，活性炭是经常使用的吸附剂，主要用来降低果汁中的色值以及祛除果汁中的棒曲霉素（Patulin）等有害物质。采用活性炭脱色，会在超滤截留液中积累大量的活性炭以及果汁固形物，使超滤负载增大，同时容易造成超滤系统生产能力降低，甚至造成超滤膜管的堵塞，并且不易实现自动化，添加剂会残留在果汁里［4-6］。与传统的方法相比，采用树脂柱对果汁进行吸附处理，不仅可以大幅提高果汁的色值，而且对果汁的透光率也有一定的提高，同时离子树脂还可以降低果汁中的多酚类及氨基酸类物质，有效降低苹果汁的浊度［6-7］。

在果汁的生产过程中，控制无原料烂果率并不现实，因此寻求一个既合乎实际又能保障色值相对稳定的处理方法是至关重要的。本试验采用大孔吸附树脂、阳离子交换树脂及阴离子交换树脂组合的方式对原汁进行处理，进行相关研究。采用单纯的一种离子交换树脂处理浓缩汁，会去除其中大部分的氨基酸类物质，虽然有利于色值的稳定，但降低了果汁的营养价值。因此在处理过程中采用部分原汁过离子交换树脂的方案，即：原汁先过大孔树脂脱色，脱色后原汁的二分之一过阳离子树脂去除带酸性集团的氨基酸类物质，过完阳离子的树脂原汁的二分之一过阴离子树脂去除带碱性基团的氨基酸类物质，最终将所有原汁充分混合浓缩。

1材料与方法

1.1原料与试剂

梨：河北地区黄冠品种；大孔吸附树脂、LX-108型树脂、LX-206型树脂：购于西安蓝晓公司；活性炭：购于福建元力公司；没食子酸、福林酚试剂：Sgima公司；甲醇、Na2CO3、NaOH等试剂均为国产分析纯：北京化工厂。

1.2主要仪器

721型紫外-可见分光光度计：北京普希通用仪器有限公司；M269754恒温水浴锅：西北仪器（北京）科技有限公司；DGG-101-2恒温箱：天津市天宇实验仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂；HR2004榨汁机：飞利浦公司；Centrifuge 5804R冷冻离心机：德国Eppendorf公司。

1.3试验方法

1.3.1测定方法

1.3.1.1色值测定

将浓缩梨汁用超纯水调到糖度11.5 Brix，倒入1cm石英比色皿，于波长440 nm处检测透光率［8］。

1.3.1.2色值稳定性测定

按照色值测定方法，检测浓缩苹果汁的初始色值，然后将浓缩苹果汁放入恒温箱，将箱温调至28℃，每天取出10 mL检测色值，并计算与初始色值的差值，如公式（1）所示。色值差值越大，色值稳定性越差［9］。

式中：dT为色值差值；T1为浓缩苹果汁的色值；T2为浓缩苹果汁的初始色值。

1.3.1.3总酚含量

Folin-Ciocalteu法［10］。没食子酸作标准物。准确移取各待测梨汁样品500μL，分别加入Folin酚试剂25mL，7.5%Na2CO3溶液2 mL，然后用水定容至10 mL，混合均匀，在45℃水浴中反应15 min。取出样品混合10 s后，4 000 r/min离心20 min，于765 nm波长下测定吸光度。

1.3.1.4氨基态氮

参考国家专业标准氨基态氮测定法［11］。

1.3.2生产工艺

1.3.2.1工艺流程

试验组采用树脂组合方式处理原果汁，而对照组采用现有工艺对原果汁进行处理。

试验组：榨汁→杀菌→酶解→过滤→大孔吸附树脂→LX-108型树脂→LX-206型树脂→杀菌→浓缩；

对照组：榨汁→杀菌→酶解→活性炭脱色→传统辅料澄清→过滤→杀菌→浓缩。

1.3.2.2操作要点

新树脂的清洗：LX-108型树脂使用2 BV/h 4% HCl以1.5 BV/h的流速过柱，结束后以2 BV/h的水洗树脂至中性，待用；LX-206型树脂使用2 BV/h 4% NaOH以1.5 BV/h的流速过柱，结束后以2 BV/h的水洗树脂至中性，待用。

1.3.3树脂组合方式的确定

处理1：梨汁流速控制在2 BV/h，将过滤后原果汁先经过大孔吸附树脂柱脱色，然后将脱色后的果汁过阳离子交换树脂柱及阴离子交换树脂柱，过柱后的果汁进行杀菌，杀菌后进行85℃水浴浓缩，在第20天时测定果汁色值。

处理2：梨汁流速为2 BV/h，将过滤后原果汁的1/2过大孔吸附树脂柱脱色，脱色后的果汁标记为A液；然后将全部的A液过阳离子交换树脂柱，经过该树脂柱后的果汁标记为B液；将B液的1/2过阴离子交换树脂柱，过柱后的果汁标记为C液；然后将B、C液混合，杀菌后进行85℃水浴浓缩，在第20天时测定果汁色值。

处理3：梨汁流速为2 BV/h，将过滤后原果汁的1/ 2过大孔吸附树脂柱脱色，脱色后的果汁标记为A液；然后将A液的1/2过阳离子交换树脂柱，经过该树脂柱后的果汁标记为B液；将全部的B液过阴离子交换树脂柱，过柱后的果汁标记为C液；然后将A、C液混合，杀菌后进行85℃水浴浓缩，在第20天时测定果汁色值。

处理4：梨汁流速控制在2 BV/h，将过滤后原果汁的1/2过大孔吸附树脂柱脱色，脱色后的果汁标记为A液；然后将A液的1/2过阳离子交换树脂柱，经过该树脂柱后的果汁标记为B液；将B液的1/2过阴离子交换树脂柱，过柱后的果汁标记为C液；然后将A、B、C液混合，杀菌后进行85℃水浴浓缩，在第20天时测定果汁色值。

1.3.4黄冠梨腐烂率的确定

取不同程度腐烂的黄冠梨，实验室将其切分为0%烂果率、6%烂果率和12%烂果率分别榨汁，榨汁后按选定的树脂组合方式流程进行，测定树脂组合对不同烂果率梨汁的色值稳定性的影响。

2结果与分析

2.1树脂组合方式的确定

梨汁的酶促褐变与非酶促褐变是引起果汁褐变的主要原因，而果汁中氨基态氮及多酚类物质是这两种褐变方式的关键因子。虽然降低氨基态氮及多酚类物质的含量可有效减缓果汁褐变进程，但是也会大大降低果汁的营养价值。梨汁通过四种不同的树脂组合方式进行过滤吸附后浓缩，测定浓缩汁的氨基态氮、总酚含量，结果如图1、2所示。

图1　不同处理对氨基态氮、总酚的影响Fig.1Different treatments on amino nitrogen，total phenols

图2　不同组合对色值的影响Fig.2Different treatments on color value

第1种处理方式明显降低两类营养物质的含量，同时在第20天时，色值变化与其他处理组相比差异不明显。在各组处理色值变化差异不明显的情况下，第4种处理方式可明显提高营养物质含量。因此在接下来的试验过程中采用第4种树脂组合方式处理果汁，研究对不同腐烂率梨汁的色值影响。

2.2树脂组合对烂果率0%果汁的影响

对0%烂果率黄冠梨榨汁后，分别进行树脂组合或活性炭处理，结果如图3、图4所示。

在65天内，两种不同处理的果汁透光率均出现不同程度的下降，而树脂组合处理过的果汁透光率虽有所降低，但仍保持在80%以上。由图4可以看出，树脂组合处理过的果汁色值稳定性明显提高，能在较长时间内保持色值稳定。常用的活性炭处理对0%烂果率果汁色值稳定性的影响相对树脂组合处理的较差。

2.3烂果率6%果汁色值及色值稳定性的变化

对6%烂果率梨进行榨汁后，经两种不同方式处理，结果如图5、图6所示。

图3　烂果率0%果汁不同处理下T440的变化Fig.3Different treatments on decay rate of 0%juice T440 changes

图4　烂果率0%果汁不同处理下dT440的变化Fig.4Different treatments on decay rate of 0%juice dT440 changes

图5　烂果率6%果汁不同处理下T440的变化Fig.5Different treatments on decay rate of 6%juice T440 changes

图6　烂果率6%果汁不同处理下dT440的变化Fig.6Different treatments on decay rate of 6%juice dT440 changes

在第36天时，活性炭处理的果汁透光率低于20%，而树脂组合处理过的果汁透光率能保持在50%以上，能满足车间45%的目标。由图6可以看出，树脂组合处理过的果汁色值稳定性优于活性炭处理，能在较长时间内保持色值稳定。采用离子树脂组合方式对6%烂果率果汁进行处理，既能满足车间要求，又符合现实条件。

2.4树脂组合调控烂果率12%果汁色值

处理结果如图7、图8所示。

图7　烂果率12%果汁不同处理下T440的变化Fig.7Different treatments on decay rate of 12%juice T440 changes

图8　烂果率12%果汁不同处理下dT440的变化Fig.8Different treatments on decay rate of 12%juice dT440 changes

第10天时，活性炭处理的果汁透光率就已经达0%。离子树脂组合处理过的梨汁T440值下降速度比活性炭处理组缓慢，但树脂组合处理过的果汁透光率在第18天时稳定在42.1%左右，已不能满足车间45%的目标。说明烂果率严重的原料榨取的果汁色值稳定性差，不能利用这类原料制作果汁。由图8可以看出，树脂组合处理过的果汁虽然色值稳定性相比于活性炭处理组的好，但是由于原料腐烂严重，也不能满足车间日均变化率（dT440/d）≤1.33的要求。

3结语

本试验采用离子树脂组合方式对不同烂果率黄冠梨榨取的果汁色值进行研究，旨在解决工厂化生产中烂果率不能严格控制的问题。离子树脂组合通过吸附梨汁中氨基态氮及多酚类物质对果汁的褐变进行控制。对0%烂果率的梨汁，离子树脂组合方式处理的梨汁在两个月内T440＞80%，很好的保持梨汁色值稳定性，但控制烂果率为0在实际生产中却难以实现；对6%烂果率的梨汁，36 d内树脂组合处理的梨汁T440＞50%，符合车间28℃下存放30 d色值不低于45，即“日均变化率（dT440/d）≤1.33”的要求，既符合实际生产，又能满足车间要求；对12%烂果率的梨汁，在第18天时，T440为42.1%，色值稳定性差，不能满足车间要求，不适合制作果汁。因此，在车间生产过程中，控制烂果率在6%以下，采用离子交换树脂组合工艺可有效控制果汁色值的稳定性。

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Research on the Color Values of Ion Exchange Resin Regulation Pear Juice

LIU Jia1，GONG Xiao-mei2，LI Xi-hong1，*，LENG Chuan-zhu3，LI Min1，ZHANG Jiao-jiao1，ZHANG Wen-tao1
（1.School of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；2.Ningxia Forestry International Cooperation Project Management Center，Yinchuan 750000，Ningxia，China；3.SDIC Zhonglu Fruit Juice CO.，LTD.，Beijing 100037，China）

Yellow pear as a test material，we studied the effect of ion exchange resins for color values stability，focused ion exchange resin composition regulation effect different degrees rotting fruit color values.Using ion exchange resins and activated carbon were processed for juice while three ion exchange resin composition，compare the color value，color value stability，total phenols content and amino nitrogen content.The results showed that：the resin composition handle different decay rates of pear，color values decreased slowly，significantly improved the stability of the color value，total phenols content and amino nitrogen content relative decline，when the decay rate of 6%to meet the requirement that 40 workshop T440 days remain above 45%.Among them，the best indicator derived from the resin composition processing decay rate of 6%concentrate juice.Among them，the use of the resin composition processing of fruit juice concentrate decay rate of 6%to obtain the best indicator，36 days color value stable at around 54.3%，dT440 stable at around 35%，amino nitrogen decreased by 50 mg/100 g，total phenols decreased by 25 mg/100 g.

yellowpear；concentratejuice；ionexchangeresin；decayrate；colorvaluestability

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.003

2015-10-11

天津市科技型中小企业专项资金项目（13KQZZGX0632）

刘佳（1991—），女（汉），硕士，研究方向：农产品低温物流与保鲜。

李喜宏（1960—），男，教授，博士，研究方向：农产品低温物流与保鲜。