取汁工艺对蓝莓汁成分的影响研究

朱金艳+张建丽

取汁工艺是制汁单元操作中重要的环节，不同的果蔬汁采用不同的取汁方式。由于蓝莓的液体成分包含在它的组织细胞中，细胞的外围是一层由大量果胶和少部分的纤维素和半纤维素等物质组成。所谓热浸取汁，就是用热水使蓝莓中的功效成分溶解出来。浸提的温度不仅影响出汁率，还影响果汁中的营养成分，浸提时间过长就会有微生物繁殖，影响果汁的营养品质。蓝莓果胶含量高，而果胶物质的存在会大大降低蓝莓的出汁率，取汁过程中加入果胶酶不仅可以溶解果胶物质，还可以保持一定的其他有益酶的活性。

本文采用浸提取汁和酶解取汁，并对各个营养成分指标进行比较，得出蓝莓取汁的最佳工艺；再用正交来确定最理想工艺参数。

1 材料

1 材料与试剂

实验室用蓝莓为“蓝丰”，打碎为果浆，立即冷冻贮存。果胶酶：3000微克/毫升（湖南金鸡鹰）。

2 試验设备

榨汁机（九阳JYL-Y910）；电子天平（CP224）； 高速冷冻离心机（TGL-16M）； 电导仪（FE30）；酸度计（PB-10）；阿贝氏折射仪（WAY）；紫外分光光度计（UV-1750）；安捷伦（HPLC 1260）；安捷伦（HPLC 1200）；原子吸收分光光度计（AA-700）。

2 试验方法

2.1 出汁率

出汁率=（果汁总重-加水）/果重

2.2 pH、电导率、可溶性固形物的测定

pH值测定：酸度计直接测定。

电导率测定：电导仪直接测定。

可溶性蛋白质的测定：阿贝氏折射仪。

2.3 花色苷的测定

4个品种的蓝莓分别榨汁处理，用真空泵进行抽滤，取2毫升滤液加入旋装蒸发瓶，按照滤液∶60%的甲醇=1∶20的比例添加甲醇，然后在50℃的水浴条件下提取60分钟，最后在旋转蒸发装置中，蒸发近干，用2.5毫升甲醇冲旋装蒸发瓶，移入比色管中，最后滴加至5毫升。

1.HPLC分析：

ZORBAX SB-18（4.6×250毫米，5微米）色谱柱。KH2PO4缓冲液的配置：准确称取1.36克的KH2PO4，用H3PO4调节pH的范围在1.6～1.8，用超纯水稀释定容至1.36克/升。流动相：C液：乙腈-KH2PO4缓冲液=50∶950；D液：乙腈-KH2PO4缓冲液=50∶50，流动相的洗脱梯度：C液：0时90%；0～30分钟时达到55%；30～31分钟时55%～0%；31～34分钟时保持0%；34～35分钟时0%到90%，35～40分钟保持90%。测定波长为518纳米，流速为1毫升/分，柱温50℃，进样体积为20微升。样品要过0.45微米的有机相膜，可以上机走样。

2.花色苷含量的测定

pH=1.0的缓冲液∶0.2摩尔/升KCL∶0.2mol/L HCL=25∶67（体积比）。

pH=4.5的缓冲液：1摩尔/升NaAc∶1摩尔/升HCL∶H2O=100∶60∶90（体积比）。

将1毫升的上述提取的果汁分别用pH=1和pH=4.5的溶液稀释25倍，阴暗处放置25分钟，用去离子水扣空白，分别在紫外分光光度计510纳米和700纳米条件下测定其值，样品测定3次，求出均值。

m=（A×M×DF）/（ξ×L）*1000

A=[（A510-A700）pH=1.0-（A510-A700）pH=4.5]

式中：A为稀释样品的吸光度值；M为C21H21O12相对分子质量449.2；DF为样品体积稀释倍数；ξ为矢车菊色素-3-葡萄糖苷的消光系数26900；L为光程长1厘米；A510为在510纳米波长下样品的吸光度值；A700为在700纳米波长下的吸光度值。

2.4 总酚的测定

标准溶液的配置：准确称取5.0毫克的没食子酸，用超纯水稀释至50毫升，得到浓度为0.1毫克/毫升的标准品。

标准曲线的制作：取上述配置的标准品0、0.05、0.1、0.2、0.4毫升分别置于10毫升比色管内，分别加6毫升的去离子水，在振荡器上振荡30秒，加FC摇匀，然后向上述反应液加2毫升7%的Na2CO3，用超纯水定容至10毫升刻度线，在75℃的条件下反应10分钟。制得的标准曲线为：

用上述提取后的样品代替标准溶液，取200微升，用不加果汁的试剂做空白对照。

2.5 总黄酮的测定

标准曲线的制作：配置芦丁标品使其浓度为0.1克/升，吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00毫升该溶液于10毫升的容量瓶中，再加入0.3毫升5%的NaNO2摇匀，待静置6分钟后，加入0.3毫升10% AL（NO3）3，再过6分钟后加入4毫升4%的NaOH，并且充分震荡，用50%的乙醇滴加稀释至10毫升，静止10分后，用紫外测定510纳米波长处的值。制得的标准曲线为：

样品处理：用上述提取后的样品1毫升，代替标准品进行测定。

2.6 可溶性蛋白质的测定

标准蛋白质溶液为100微克/毫升的牛肉血清蛋白。

考马斯亮蓝G-250溶液：1000毫升的溶液中含有0.1克考马斯亮蓝G-250，50毫升90%的乙醇，100毫升85%的磷酸为所需溶液。

标准曲线的制作：量取标准蛋白质溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0毫升，向每个比色管中加去离子水1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0毫升后振荡使溶液混合均匀，然后加5.0毫升的考马斯亮蓝G-250，慢慢振荡。2分钟后即可测定，以不加蛋白质的作对照组，在紫外分光光度计595纳米的条件下测定其值。

样品处理：天平量2.0克样品，再量5毫升超纯水混合均匀，真空泵抽滤，取液体即为测定所需溶液。用1毫升进行测定。

2.7 维生素C的测定

采用邻菲罗啉分光光度法，Vc标准品配置成400微克/毫升，现配现用，邻菲罗啉为0.01摩尔/升，FeCl3·6H2O溶液为0.003摩尔/升，乙二胺四乙酸二钠溶液0.05摩尔/升，醋酸溶液为1摩尔/升，CuSO4为5微克/毫升。

标准曲线的制作：吸取Vc标准溶液0、0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0毫升置于25毫升的容量瓶中，分别加入FeCl3·6H2O溶液2.5毫升，振荡摇匀，再加入2.5毫升CuSO4，混合均匀后，将2.5毫升邻菲罗啉放到混合液中，混合均匀，反应持续1分钟后，加入0.5毫升EDTA溶液，滴加超纯水至25毫升，在紫外分光光度计514纳米的条件下测定其值。标准曲线为：

样品处理：称取2.0克的蓝莓果榨汁处理，再进行抽滤，得到的即为待测溶液，用1毫升Vc待测液代替Vc标准品进行测定。

2.8 DPPH清除率的测定

4毫克/升的DPPH溶液：量取4毫克的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼，用无水乙醇滴加至1000毫升刻度线。

称取1克蓝莓浆，加5毫升无水乙醇，充分振荡，4000转/分保持10分钟，用上层溶液以测定所需。

量取40微升蓝莓汁，加入4毫克/升的DPPH溶液，空白组分以40微升无水乙醇代替蓝莓果汁，振荡摇匀避光放置30分在紫外分光光度计517纳米下读取其吸光度值。

DPPH清除率为：IP（%）=[（Ac-As）/Ac]×100

式中：Ac为空白组分的吸光度值；As为样品组分的吸光度值。

2.9 总糖的测定

直接滴定法，以毫克/毫升为单位。

3 热浸取汁工艺试验设计

取蓝莓果浆∶去离子水=1∶2，分別在30、40、50、60、70℃条件下浸提2小时；取蓝莓果浆∶去离子水=1∶2，50℃条件下浸提1、2、2.5、3、4小时。测定其出汁率和营养成分指标。

4 果胶酶解取汁工艺试验设计

取蓝莓果浆∶去离子水=2∶1，添加果胶酶量为0.5%，在50℃条件下浸提1、2、2.5、3、4小时；取蓝莓果浆∶去离子水=1∶2，添加果胶酶量分别为0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%在50℃条件下浸提2小时；取蓝莓果浆∶去离子水=1∶2，添加果胶酶量为0.5%，分别在30、40、50、60、70℃条件下浸提2小时；测定其营养品质。根据出汁率得出最优工艺参数。

5 酶解正交试验设计

由以上试验可得出，采取正交试验对酶解制得蓝莓汁的工艺进行优化，列出试验参数用量、作用温度、作用时间3个因素对出汁率的最优的工艺条件。

6 结果与讨论

6.1 热浸与果胶酶酶解的出汁率对比

由图5（a）（b）可以看出，在取汁过程中加入果胶酶，蓝莓的出汁量有显著性的增加。由图（a）看出，温度在30～50℃范围内。随着浸提温度的增加，酶解和热浸工艺蓝莓汁出汁率都会提高，在50℃时出汁率达到最大，超过50℃；随着浸提温度的再次升高，酶解和热浸工艺的蓝莓汁出汁率都会减小，但是热浸工艺引起蓝莓出汁率降低的更佳迅速，而酶解工艺下降比较缓慢。由图（b）可知，在2小时之内，随着热浸时间的增加酶解和热浸工艺的出汁率都会提高，但是超过2小时之后，出汁率会减小。

6.2 热浸与酶解pH、电导率、可溶性固形物对比

如图6（a）可看出，酶解工艺取汁蓝莓汁的pH小于热浸取汁的pH，30～70℃时，热浸取汁随着温度的增加，pH略有增大，但变化不显著；在30～60℃，酶解取汁蓝莓汁的pH略有升高，在60～70℃，随着温度的升高，pH急剧下降。由图6（b）可知，在1～2小时内，随着浸提和酶解时间的增加，pH减小，之后热浸工艺的pH，增加很快，在3～4小时内，热浸和酶解工艺又略有下降，4～5小时间两种工艺pH均趋于不变。如图6（c）所示，在浸提温度和酶解温度的影响下，热浸工艺蓝莓汁的电导率高于酶解工艺。在30～70℃，热浸工艺的蓝莓汁电导率一直在增加，在30～50℃，酶解工艺的电导率几乎不变，到60℃下降到最低，60～70℃电导率增加。

由图6（d）可知，随着浸提和酶解的时间的增加，热浸工艺电导率大于酶解工艺，而且浸提1～5小时内，热浸工艺的蓝莓汁电导率变化很小；在酶解3小时，电导率最小。

由于果胶酶分解蓝莓汁中不溶于水的果胶细胞中胶层，能够分解细胞壁，能够作用于高酯度果胶分子，这样就增加了果汁中的可溶性固形物的量。由图6（f）得出，果胶酶酶解可溶性固形物的浓度大于热浸工艺，在30～60℃是果胶酶的活性温度范围，蓝莓汁的可溶性固形物含量增加。由图6（d）看出，随着酶解时间的延长，酶解到4小时时可溶性固形物达到最大值。

6.3 热浸与酶解的花色苷含量对比

由图7可知，酶解工艺的花色苷含量明显高于热浸工艺的含量，在30～50℃，1～2小时间，随着温度升高、浸提时间增加，花色苷含量不断增加，温度超过50℃、浸提时间2小时，酶解工艺、热浸工艺蓝莓汁花色苷都在减少。

6.4 热浸与酶解的总酚含量对比

由图8可知，酶解工艺的总酚含量显著高于热浸工艺，但是两种的工艺随温度和浸提时间的延长变化趋势是一致的。酶解工艺和热浸工艺在30～50℃，随温度升高，含量增加；50℃为含量最高点，之后随温度增加，总酚减少。酶解工艺和热浸工艺都是在1～2小时内随浸提时间延长，总酚含量增加，2～5小时总酚减少。

6.5 热浸与果胶酶酶解的总黄酮对比

由图9两个图可知，果胶酶酶解工艺总黄酮含量高于热浸工艺，随温度变化，两种工艺的蓝莓汁总黄酮含量都是先增加达到一个最大含量后减少。

6.6 热浸与酶解可溶性蛋白含量对比

由图10（a）得出，酶解工艺和热浸工艺的可溶性蛋白质含量随温度升高都是增加的，相对比可知酶解工艺可溶性含量高于热浸工艺，随浸提时间的增加，两种工艺总黄酮都在增加，4小时之后略有减少。

6.7 热浸与酶解的Vc含量对比

由图11可知，酶解工艺和热浸工艺的随温度的增加，时间的延长，Vc的含量呈现下降的趋势。

6.8 热浸与酶解的DPPH清除率含量对比

由图12可知，酶解工艺DPPH清除能力显著大于热浸工艺，60℃范围内，随着温度的增加清除能力提高，温度再增加，清除能力大幅度降低。

7 正交试验结果分析

由表2可知，果胶酶处理时间、处理温度、添加量对于蓝莓出汁率的影响大小依次为：A>B>C；对果汁花色苷的影响大小为：A>B>C；对果汁总黄酮的影响大小为：B>C>A；对果汁总酚的影响大小为：B>A>C；对果汁Vc的影响大小为：A>B>C；对果汁DPPH清除能力的影响大小为：B>A>C；

正交试验结果表明：出汁率最佳工艺参数是A2B2C2，即酶处理温度50℃、处理时间2小时、酶添加量0.5%。

7.1 验证试验

由正交确定的最佳酶解工艺下，即温度50℃，时间2小时，果胶酶添加量0.5%。对此进行验证试验，通过试验得出，蓝莓汁的出汁率为86.51%，可溶性固形物为4.5%，电导率为1031微西门子/厘米，总糖含量为33.48毫克/毫升，花色苷含量为0.033毫克/毫升，总酚含量为2.19毫克/毫升，总黄酮含量为1.3毫克/毫升，可溶性蛋白质为0.121毫克/毫升，Vc含量为0.13毫克/毫升，DPPH清除率为80.21%。

与9个正交试验的指标值比较，此试验的值更有优越性，充分说明了最佳酶解条件的可靠性。

7.2 酶解取汁前后蓝莓汁的营养成分对比

采用优化后的酶解取汁工艺制备蓝莓汁，然后对酶解前后蓝莓汁的主要营养成分进行测定，如表4所示，果胶酶酶解对蓝莓汁的营养品质的保持起到了良好的作用，总糖、总酚、总黄酮、可溶性蛋白质、Vc、DPPH清除率都有显著地增加，只有花色苷的含量损失严重，损失达到90%以上。

8 讨论

简单热浸工艺对提高蓝莓汁出汁率效果影响较大，首先钝化果汁中的PPO和POD，减少果汁的变色，POD在H2O2存在情况下与PPO发生协同作用，促进果汁中物质的氧化，引起果汁的褐变。但热浸是一种高强度的热处理工艺，由于温度过高，会引起果蔬汁的营养成分的流失；热浸工艺的再一缺陷就是，单一的热浸工艺不能够将蓝莓果中的营养成分完全溶出，营养物质损失严重，为了避免这些缺点，我们采用果胶酶酶解和低温度的热浸工艺共同完成蓝莓蓝莓的取汁单元操作。

果胶酶和热浸结合处理蓝莓果汁是一种比较温和强度的热处理，利用了热浸抑制酶活性的优点，保持果汁的鲜艳色泽。蓝莓中的果胶物质含量较多，用果胶酶处理蓝莓果浆是为了分解蓝莓果浆的胶类物质，损坏蓝莓组织细胞壁并可以增加成品中的可溶性物质、总酚、花色苷、总黄酮等营养物质。事实上，果胶酶通常是被用于提高植物组织的提取率。这样蓝莓果胶物质减少，黏度降低，出汁率得到明显的提高。然而，蓝莓果汁的澄清度仍然很低，得到的果汁需要进一步澄清步骤实现可接受果汁产品的稳定性和色泽。

9 结论

热浸取汁单元操作和酶解取汁单元操作进行比较得出结论：酶解工艺在蓝莓出汁率和营养物质保持上都优于热浸工艺。

热浸工艺的出汁率最高的工艺参数，温度50℃，浸提2小时，出汁率67%，可溶性固形物为3.35%，电导率为1141微西门子/厘米，总糖含量为32.51毫克/毫升，花色苷含量为0.042毫克/毫升，总酚含量为2.20毫克/毫升，总黄酮含量为1.67毫克/毫升，可性蛋白质为0.104毫克/毫升，Vc含量为0.20毫克/毫升，DPPH清除率为53.19%

酶解取汁的得出最佳工艺的品质指标：出汁率86.51%，可溶性固形物4.5%，电导率1031微西门子/厘米，总糖含量为 33.48毫克/毫升，花色苷含量为0.033毫克/毫升，总酚含量为2.19毫克/毫升，总黄酮含量为1.13毫克/毫升，可溶性蛋白质为0.121毫克/毫升，Vc含量为0.38毫克/毫升，DPPH清除率为80.21%，在最佳工艺条件下，酶解前后蓝莓汁的营养品质对比，果胶酶酶解對蓝莓汁的营养品质的保持起到了良好的作用，总糖、总酚、总黄酮、可溶性蛋白质、Vc、DPPH清除率都有显著地增加，只有花色苷的含量损失严重，损失率达到90%以上。