复合澄清剂澄清菠萝汁的工艺研究

李 涛,赵 云

(揭阳职业技术学院,广东揭阳 522051)

复合澄清剂澄清菠萝汁的工艺研究

李 涛,赵 云

(揭阳职业技术学院,广东揭阳 522051)

对比不同澄清剂对菠萝汁的澄清效果。选择单宁与明胶复合澄清剂进行单因素分析和正交实验。结果表明,单宁和明胶复合澄清剂澄清菠萝汁的主要因素为温度,其次为添加量、单宁∶明胶质量比和pH;菠萝汁澄清的最佳工艺条件为加热温度55 ℃,单宁∶明胶(质量比)1∶2,添加量0.09 g/100 mL,pH3.0。在此条件下,得到澄清后菠萝汁的透光率为94.8%,所得的菠萝汁澄清透明,色泽自然。

复合澄清剂,菠萝汁,澄清

菠萝(Ananascomosus)别名凤梨、王梨、黄梨,凤梨科(Bromeliaceae)多年生常绿草本植物,是我国热带和亚热带地区四大名果之一,也是中南美洲和亚太地区重要的经济作物[1]。

菠萝果实营养丰富,除含有还原糖、氨基酸、蛋白质、粗纤维和有机酸外,还含有多种人体必需维生素,以及易为人体吸收的钙、铁、镁等微量元素,具有利尿、解暑、解酒、降血压、预防便秘和抗癌等功效[1-2]。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。将鲜果加工成菠萝汁是有效的解决途径之一,但由于菠萝果浆中含有易引起果汁混浊、沉淀的果胶和蛋白质等物质,容易产生混浊现象,影响产品感官品质[2]。为避免菠萝汁在储存或销售过程中产生沉淀,在加工过程中需要通过澄清工艺解决该问题。

目前,康效宁[3],邢树文[4],刘崑[5]等人主要研究了采用壳聚糖或果胶酶对菠萝汁和其他果汁、果酒的澄清,单宁、明胶亦常用于酒类、果汁类食品的澄清,陆春霞[6],姚莉[7],张梦薇[8],尤丽新[9]等人研究了单宁或明胶对酒、饮料的澄清。本文在相关研究的基础上,通过与壳聚糖、果胶酶等澄清剂进行对比,采用单宁和明胶复合澄清剂澄清菠萝汁,旨在为菠萝饮料澄清技术提供一定的实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠萝 新鲜,成熟度八至九成，产自海南;壳聚糖 小樱桃食品添加剂有限公司;果胶酶、单宁 国药集团;明胶 河南博洋明胶有限公司;柠檬酸、柠檬酸钠 均为国产分析纯。

FA2004电子天平 上海舜宇恒平公司;PHS-2C酸度计 杭州奥立龙公司;S22PC可见分光光度计 上海棱光公司;80-2离心机 上海悦丰公司;HH-2数显恒温水浴锅 常州澳华公司;JBQ-A1581搅拌机 广东小熊公司。

1.2 实验方法

1.2.1 试样制备 取菠萝洗净,切块,在搅拌机里打浆5 min至搅碎无块状,然后用四层纱布过滤,菠萝汁密封于棕色试剂瓶中,在0～4 ℃冷藏保存一周。

1.2.2 澄清度的测定 取菠萝汁50 mL,添加0.12 g/100 mL的澄清剂,调节果汁pH为3,在恒温水浴锅中处理45 min,处理温度为35 ℃,在4000 r/min下离心12 min,取其上清液,以蒸馏水作参比,在650 nm处测其透光率值,用T(%)表示菠萝汁的透光率,T值越大,澄清度越高,表明果汁的澄清效果越好。

1.2.3 单因素实验 采用1.2.2方法测其澄清度。测定条件为:固定澄清条件为pH=3,温度35 ℃,处理时间为45 min,考察添加不同比例(添加量质量比g/g)的单宁∶明胶澄清剂(1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1)对澄清效果的影响;固定澄清条件为pH=3,温度35 ℃,处理时间为45 min,单宁∶明胶比例为1∶1,考察添加量(0.02、0.04、0.06、0.08、0.12、0.14 g/100 mL)对澄清效果的影响;固定澄清条件为pH=3,温度35 ℃,添加量0.12 g/100 mL,单宁∶明胶比例为1∶1,考察处理时间(15、30、45、60、75 min)对澄清效果的影响;固定澄清条件为pH=3,处理时间60 min,添加量0.12 g/100 mL,单宁∶明胶比例为1∶1,考察温度(25、35、45、55、65 ℃)对澄清效果的影响;固定澄清条件为处理时间60 min,添加量0.12 g/100 mL,单宁∶明胶比例为1∶1,温度55 ℃,考察pH(2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0)对澄清效果的影响。进行单因素实验,考察各因素对菠萝汁澄清度的影响。

1.2.4 正交实验设计 在单因素实验的基础上,选择温度、添加量、单宁∶明胶比例和pH作为考察因素,进行L9(34)正交实验,每个水平重复3次,实验因素和水平见表1。

表1 因素水平表

2 结果与分析

2.1 不同澄清剂对澄清效果的影响

表2 不同澄清剂对澄清效果的影响

结果见表2。由表2可以看出,单宁+明胶复合澄清剂对菠萝汁的澄清效果最佳,选择单宁+明胶复合澄清剂作为菠萝汁的澄清剂。

2.2 单宁和明胶的比例对澄清效果的影响

结果见图1。由图1可以看出,澄清效果随着单宁∶明胶比值增大呈先增大后减小的趋势,当单宁∶明胶质量比为1∶1时,菠萝汁的澄清度达到最大,继续增大单宁∶明胶比值,澄清效果反而降低,可能是由于带正电荷的明胶和带负电荷的单宁作用生成一种粘糊状的化合物,将其他物质吸附下沉[10]。明胶或单宁添加量相差较大时,均会对菠萝汁的澄清不利,因此选择单宁∶明胶质量比为1∶1。

图1 单宁和明胶的比例对澄清效果的影响Fig.1 Effect of the mass ratio of tannin to gelatin on clarification result of pineapple juice

2.3 添加量对澄清效果的影响

结果见图2。由图2可见,澄清剂的添加量达到0.12 g/100 mL时,澄清度达到最大,当继续增加澄清剂用量时,由于明胶本身具有胶凝作用,澄清度反而下降。因此选择添加量为0.12 g/100 mL。

图2 添加量对澄清效果的影响Fig.2 Effect of addition quantity on clarification result of pineapple juice

2.4 处理时间对澄清效果的影响

结果见图3。由图3可见,处理时间对菠萝汁澄清效果影响不明显,随着处理时间的延长,菠萝汁的澄清度总体呈增加的趋势;当处理时间为60 min时,澄清度达到最大,继续增加处理时间,澄清度反而降低,可能是形成的胶体物质又重新溶解于溶液中,因此选择处理时间为60 min。

图3 处理时间对澄清效果的影响Fig.3 Effect of treatment time on clarification result of pineapple juice

图4 处理温度对澄清效果的影响Fig.4 Effect of treatment temperature on clarification result of pineapple juice

2.5 处理温度对澄清效果的影响

结果见图4。由图4可以看出,当处理温度达到55 ℃时,澄清度达到最大,当继续升高温度时,澄清度反而下降,澄清效果不太理想,主要是由于温度对菠萝汁中的胶体物质的稳定性有较大的影响,温度过高,明胶或单宁可能会降解,导致澄清效果降低,因此选择处理温度为55 ℃。

2.6 pH对澄清效果的影响

表4 各因素显著性分析

结果见图5。由图5可以看出,当pH达到3.5时,澄清度达到最大,当继续增大pH时,澄清度反而下降。可能是由于pH超过3.5时,比较接近明胶的等电点,使得其溶解度降低,单宁亦容易分解,澄清效果变差,因此选择pH为3.5。

图5 pH对澄清效果的影响Fig.5 Effect of pH on clarification result of pineapple juice

2.7 菠萝汁澄清的工艺条件优化

根据单因素实验结果,设计实验方案和实验结果如表3所示,每个水平平行3次实验,以平均澄清度作为考察指标。由表3可知,影响单宁和明胶复合澄清剂澄清菠萝汁的因素主次顺序为添加量(B)>温度(A)>单宁∶明胶(C)>pH(D),单宁和明胶复合澄清剂澄清菠萝汁的最佳工艺条件为:A2B1C3D1,即加热温度为55 ℃,添加量为0.09 g/100 mL,单宁∶明胶(质量比)为1∶2,pH为3.0。在此最优组合下平行实验3次,得到澄清后菠萝汁的透光率为94.8%。

表3 正交实验结果

在方差分析中,由于pH因素的均方差远小于其他三个因素的均方差,可作为误差。分析结果表明,温度、添加量和单宁∶明胶对菠萝汁的澄清无显著影响。根据F值可知影响菠萝汁澄清的因素从大到小的顺序为:温度>添加量>单宁∶明胶>pH。

3 结论

通过不同澄清剂对菠萝汁进行处理,得出单宁与明胶复合澄清剂比壳聚糖、壳聚糖和明胶复合澄清剂澄清效果好,选择单宁与明胶复合澄清剂进行单因素实验和正交实验,确定最佳工艺条件如下:加热温度为55 ℃,添加量为0.09 g/100 mL,单宁∶明胶(质量比)为1∶2,pH为3.0。在此最优组合下平行实验3次,得到澄清后菠萝汁的透光率为94.8%,所得的菠萝汁澄清透明,色泽自然,采用单宁和明胶处理菠萝汁有较好的澄清效果。

4 讨论

果汁加工过程中,为了提高果汁的澄清、稳定效果,常采用澄清剂处理果汁[11]。采用单一澄清剂往往难以达到理想的效果,本研究以明胶和单宁复合澄清剂澄清菠萝汁取得了一定的效果。为进一步提高果汁的稳定性和质量,在后续的研究中可考虑澄清和护色同时进行。

[1]张海生.壳聚糖固定化果胶酶用于澄清菠萝汁的研究[J]. 农业机械,2012(2):113-115.

[2]徐晓娇,赵文婧,武平.壳聚糖对菠萝汁澄清作用的影响[J].食品研究与开发,2011,32(9):106-108.

[3]康效宁,吉建邦,李梁,等.菠萝清汁优化工艺技术研究[J].食品工业,2016,37(5):150-154.

[4]邢树文.壳聚糖对马蹄汁澄清效果的影响[J].食品与机械,2011,27(1):118-120.

[5]刘崑,高婷婷,杨柳.壳聚糖对葡萄汁的澄清作用[J].食品与发酵工业,2011,37(3):118-121.

[6]陆春霞,梁贵秋,吴婧婧,等.明胶对3种桑椹酒澄清效果的研究[J].食品科技,2013(8):138-141.

[7]姚莉,詹振国,王燕宁.枇杷果酒澄清工艺探究[J].广东化工,2016,43(21):68-69.

[8]张梦薇.不同澄清方法对枸杞子酿造干酒澄清效果研究[J].中国食品添加剂,2016(9):169-173.

[9]尤丽新,刘芳,尤丽霞,等.菠萝汁、梨汁复合复合饮料护色及澄清条件的优化[J].现代食品,2015,23:58-60.

[10]李建婷,张晓丹,陈慧,等.不同澄清剂对椪柑酒澄清效果研究[J].农产品加工,2016(18):5-7.

[11]吴汉东.不同澄清剂对葡萄汁澄清效果研究[J].食品工业,2013,34(3):147-149.

Research on clarification of pineapple juice with compound clarifier

LI Tao,ZHAO Yun

(Jieyang Vocational and Technical College,Jieyang 522051,China)

The clarification effect of different clarifier on pineapple juice was compared. The compound clarifier of tannin and gelatin was chosen for single factor analysis and orthogonal test.The results showed that the orders of clarification of pineapple juice with the compound clarifier of tannin and gelatin were temperature addition quantity,the mass ratio of tannin to gelatin and pH.The optimal conditions of clarification of pineapple juice were obtained as follows:temperature 55 ℃,the mass ratio of tannin to gelatin 1∶2,addition quantity 0.09 g/100 mL and pH3.0. In this case,the transmittance of pineapple juice was 94.8%. The pineapple juice was clear and transparent with natural color.

compound clarifier;pineapple juice;clarification

2016-11-14

李涛(1981-)，男，硕士，讲师，研究方向：食品分析检测与质量安全，E-mail:lucky489@126.com。

揭阳市科技计划项目(201407)；揭阳职业技术学院2014学年度科研项目(JYCZZCX031513)。

TS255.1

B

1002-0306(2017)09-0164-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.09.023