澄清型葡萄汁工艺研究

2018-11-22梁彬孙婵婵张民

食品研究与开发 2018年23期

梁彬，孙婵婵，张民

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

葡萄汁味美可口，而且含有多酚类化合物、类黄酮、白藜芦醇、鞣质、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等生理活性物质，营养价值较高[1]。目前成为愈加受人关注的一种保健饮品，被许多科学家称为“植物奶”[2]。生产澄清葡萄汁，一般要通过澄清和过滤[3]。澄清工艺不仅要除去新鲜榨出汁的全部悬浮物（包括种子、果皮、果肉颗粒等），而且还需去除容易产生沉淀的胶粒（酒石酸、果胶、多酚类物质等）[4]。常用的澄清方法有皂土吸附等物理方法，果胶酶、蛋白酶等生物方法，明胶-单宁和壳聚糖等化学方法等[5]。但是经澄清剂处理后，葡萄汁中色素损失严重，严重影响了产品的感观。

红曲色素是红曲霉发酵过程中产生的重要的次级代谢产物，是一类聚酮类化合物，包含多种色素，是一种混合色素[6]。红曲色素主要被分为三大类色素，即：红色素、黄色素、橙色素。红曲色素作为一种天然食品色素，具有色泽自然、耐热、稳定性好、安全性高的优点，因此被长期广泛应用在食品产业中，尤其是肉制品、腐乳、果汁、果酱等相关食品产业[7]。除了作为重要的天然食品色素、着色剂、发色剂等，红曲色素还具有一系列生物活性，如抗突变、抗癌变、抑制菌活性、潜在的减肥特性等[8]。

该文以维多利亚葡萄为原料，分别以榨汁率和褐变程度为指标，研究榨汁工艺（普通榨汁以及维生素C处理榨汁）。以透光率T680为指标，探究壳聚糖、皂土、明胶以及果胶酶的澄清效果。采用红曲色素作为食用色素应用在澄清型葡萄汁的生产中，力求达到不降低葡萄汁透光率的前提下，提高其色泽和营养价值。通过以上研究为澄清型葡萄汁的工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

维多利亚葡萄：市售；果胶酶（活力单位5000U/mL）：诺维信公司；皂土（膨润土）：山东烟台帝伯仕自酿机有限公司产品；明胶：湖南省金龙明胶有限公司产品；壳聚糖：河南润城化工产品有限公司产品；维生素C：河北维尔康制药有限公司产品；红曲色素：广州市天旭食品添加剂有限公司。

1.2 仪器与设备

SKG1345榨汁机：广东佛山艾诗凯奇电气有限公司；alpha-1503紫外分光光度计：上海谱元仪器有限公司；SY-2-4恒温水浴锅：天津欧诺仪器仪表有限公司；pvq/1tc无线温度记录器：法国TMI-ORION公司；PH400 pH计：安莱立思仪器科技（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 测试项目与方法

1.3.1.1 葡萄汁成分的测定

总糖的测定：苯酚硫酸法[9]；可滴定酸的测定：NaOH滴定法；金属离子的测定：按照GB 7101-2015《食品安全国家标饮料》中规定进行测定；单宁的检测[10]：酒精变性法；pH值：采用pH计测定；葡萄汁澄清度的测定[11]：采用紫外分光光度计测定。

1.3.1.2 榨汁率的测定

榨汁率按以下公式计算：

式中：W0为葡萄质量（包括梗，皮和籽），g；W1为所得葡萄浊汁的总质量，g。

1.3.1.3 葡萄汁色度的测定

色度指标的测定[12]：用紫外分光光度计在波长520 nm和420 nm下分别测定其吸光度（A），520 nm为花色苷的最大吸收波长，A420为褐变的强度，A420/A520为褐变指数，表示褐变程度与花色苷含量的关系。

1.3.1.4 风味的品评

对葡萄汁的煮熟味进行品评，用“+”表示葡萄汁具有煮熟味，用“-”表示不具有煮熟味，以“+”的多少表示该风味的强弱程度。取6个烧杯，分别置于35、40、45、50、55、60 ℃，放置 20 min，待葡萄汁冷却至室温后，进行风味品评。

1.3.2 澄清型葡萄汁加工工艺流程

原料→清洗、去梗→榨汁→澄清→离心过滤→去除酒石→调配→精滤→装罐→杀菌→冷却→成品1.3.2.1 榨汁工艺

采用榨汁机匀速投料榨汁。采用两种榨汁工艺：普通榨汁和VC处理榨汁工艺。VC添加量分别为0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 g/L。分别以褐变指数和榨汁率为指标，选择最佳榨汁工艺。

1.3.2.2 澄清剂及添加量的研究

分别采用壳聚糖、皂土、明胶以及果胶酶进行澄清处理，以透光率T680为指标，选择最合适的澄清剂。

单因素试验：

1）不同澄清剂对澄清效果的影响。壳聚糖的添加量分别为0.60、1.20、1.80 g/L；皂土的添加量分别为0.30、0.90、1.50 g/L；明胶的添加量分别为 0.60、1.20、1.80 g/L；果胶酶的添加量分别为 0.04、0.08、0.12、0.16 g/L，将各样品置于35℃，反应1 h。

2）果胶酶酶解条件的优化。根据以上试验结果选择一定的果胶酶添加量，置于一定温度下分别酶解25、30、35、40、45 min。过滤后，以透光率为指标，选择适宜的时间。

1.3.2.3 去除酒石

酒石沉淀是葡萄酒和葡萄汁生产中最常见的问题，因此去除酒石工艺非常重要，直接影响产品的稳定性。本文采用两种方法：自然沉降法和皂土去除酒石法。

1.3.2.4 红曲色素添加量的确定

在葡萄汁中分别添加 20、50、80、110、140 mg/kg红曲色素（以液体培养品为准），以葡萄汁的680 nm处透光率和色泽的感官评价结果为评价指标，确定红曲色素的添加量。

感官评分标准：9分制。色泽鲜艳，无肉眼可见色素沉淀7分～9分；色泽较深，无肉眼可见色素沉淀或色泽稍淡4分～6分；色泽较深且出现肉眼可见色素沉淀物或色泽极淡1分～3分；色泽过深，并可见较多色素沉淀物0分。

1.3.3 杀菌

按照以上工艺条件制备得到的澄清型葡萄汁的pH值为3.82±0.03，由此判定葡萄汁属于酸性食品。对于酸性食品杀菌过程中对象菌的选择，实际生产多选用酵母菌和霉菌，而葡萄汁在未进行杀菌处理的情况下发生变质体现在上部长出霉菌，并出现食品发酵的气味。由于霉菌的杀死需要更高的杀菌温度，因此，杀菌过程的对象菌选择为霉菌[13]。霉菌在常温下杀菌（100℃），Z 值为 8℃，D90℃=1 min～2 min，选择 D100℃=1 min，霉菌的热致死条件为70℃。将以上条件作为前提，进行杀菌曲线的测定和杀菌条件的确定。

1.4 数据处理

每项测定均进行3次平行试验，结果以“平均值±SD”的形式呈现。对结果进行方差分析和邓肯氏差异显著性检验，P＜0.05时认为数据间差异具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 葡萄果实理化性质的测定结果

对葡萄果实的总糖、可滴定酸、pH值、砷、铜、铁、铅、锡、锌等的含量进行测定，各指标的测定设两次重复，每次重复平行测定3次，取平均值，结果见表1。

表1 葡萄成分分析Table 1 Analysis of grape composition

2.2 榨汁工艺的确定

采用两种榨汁工艺榨取葡萄汁，所得葡萄清汁的褐变指数和榨汁率如下表2所示。

表2 不同榨汁工艺对葡萄汁榨汁率和褐变指数的影响Table 2 Effects of different squeezing techniques on juice yield and browning index of grape juice

由表2可知，VC护色榨汁可显著提高维多利亚葡萄的榨汁率。寇莉萍等[14]的研究证实，这是因为VC添加后，不仅有护色作用，还可降低葡萄营养成分的损失，因此可以提高葡萄的榨汁率。但随着VC添加量增加至0.30 g/L～0.50 g/L，榨汁率没有显著性差异（P＜0.05）。当添加量增加至0.40 g/L时，样品的褐变指数降低至0.29，此时葡萄汁色素已经可以遮掩褐变，不会影响视觉感官。同时随着VC含量的增加，褐变指数降低不显著。因此选择VC护色榨汁的添加量为0.40 g/L。

2.3 加热温度对葡萄汁风味的影响

对样品进行风味品评，根据品评结果选定样品的热加工温度范围，测定结果如表3所示。

表3 风味品评结果Table 3 Flavor evaluation results

由表3可知，当加热温度增加至45℃时，葡萄清汁出现煮熟味。本着产品风味最佳的原则，选择酶解澄清温度为40℃。

2.4 澄清工艺的研究

2.4.1 不同澄清剂对澄清效果的影响

在榨取的葡萄浊汁中，添加澄清剂。不同添加量的澄清剂处理后，样品的透光率如表4所示。

表4 不同添加量的澄清剂对澄清效果的影响Table 4 Effect of clarifying agents with different amounts on the clarification

由表4可知，整体上果胶酶的澄清效果＞皂土＞壳聚糖＞明胶。同时当果胶酶添加0.08 g/L时，透光率达到（83.6±0.8）%，继续增加果胶酶添加量，葡萄汁的透光率没有显著增加。因此选择澄清剂为果胶酶，添加量为0.08 g/L。

2.4.2 果胶酶酶解工艺的优化

本着葡萄汁风味最佳的原则，选择果胶酶酶解温度为40℃，添加量为0.08 g/L，分别酶解一定时间。所得各样品的透光率如图1所示[15]。

由图1可以看出，当反应时间为40 min时样品的透光率达到（82.6±1.5）%。增加反应时间，透光率没有显著性差异。因此选择加热反应时间为40 min。

2.5 去除酒石工艺的研究

图1 酶解时间对葡萄汁透光率的影响Fig.1 The effect of enzymolysis time on the transmittance of grape juice

去除酒石的两种方法：方法一，低温（4℃）贮藏自然去除酒石。分别于 12、24、36、48、54 小时后过滤掉沉淀后，杀菌后常温放置72小时后称重沉淀质量，结果汇总如图2（a）所示。方法二，皂土去除酒石。分别加入0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 g/L 的皂土，然后将其置于4 ℃冰箱。分别于放置 1.5、3、4.5、6、7.5小时后过滤掉沉淀后杀菌，常温放置72小时后称重沉淀质量，结果汇总如图2（b）所示。添加相同的皂土，置于室温放置相同时间后，杀菌后常温保存72小时后称重沉淀质量，结果汇总如图2（c）所示。

图2 不同去除酒石方法效果展示Fig.2 Effects of different removal of tartar on grape juice

酒石酸的溶解度随着温度的降低而降低，因此低温更利于酒石酸的沉淀。由图2可以看出，常温放置54小时后，仍有沉淀出现。但是4℃放置48小时后，样品状态澄清稳定。由图2可以看出，低温下加入0.60 g/L以上的皂土，放置7.5 h即可达到所需效果。

根据试验结果，选择去除酒石工艺为：低温自然沉降48 h以上，加入0.60 g/L皂土低温放置4.5 h以上或者加入0.80 g/L皂土，常温放置7.5 h以上。3种去除酒石工艺均能获得良好的去除酒石的效果。但是皂土处理的葡萄汁，其透光率显著增加至（93.8±2.7）%，因此本文最终采用添加0.60 g/L皂土，低温（4℃）放置4.5 h工艺去除酒石。

2.6 红曲色素添加量的确定

在葡萄汁中分别添加 20、50、80、110、140 mg/kg的，以葡萄汁的680 nm处透光率和色泽的感官评价结果为评价指标，结果如图3所示。

图3 红曲色素添加量对葡萄汁透光率T680和色泽感官评分的影响Fig.3 Effect of Monascus pigment addition on T680and color sensory evaluation of grape juice

由图3可以看出，随着红曲色素添加量的增加，葡萄汁的色泽感官评分呈现先升高后下降的趋势，其中添加量为80 mg/kg评分最高。红曲色素在碱性和中性水溶液中具有较好的溶解性，但是当pH值低于4.0时，溶解性较差[16]。随着添加量超过80 mg/kg并继续增大时，部分红曲色素不可溶形成色素沉淀。随着添加量的增大，葡萄汁的透光率逐渐降低。综合二者的结果，最后确定红曲色素的添加量为80 mg/kg。

2.7 杀菌工艺的确定

采用120 mL容量的玻璃瓶作为杀菌容器。杀菌曲线的测定采用无线温度记录器pvq/1tc测定。葡萄汁的pH值为3.84，因此为酸性食品。酸性食品中杀菌对象为霉菌，杀菌方法为常压煮沸杀菌即可[17]。查阅书籍可知，霉菌的D100=1 min，因此F安=6D=6 min。选择沸水煮沸杀菌，测定杀菌曲线如图4所示。

样品升温至具有杀菌效果需要3 min，升温完成后，分别杀菌 7、8、10、15 min。由图4可知，当杀菌 7 min时，F=2.39 min（图4a）；杀菌 8 min 时，F=3.75 min（图4b）。显然杀菌 7 min～8 min 时，F＜F安，未达到所需杀菌效果。杀菌10 min时，F=6.64 min（图4c）。杀菌15 min时，F=16 min。F 远远大于 F安（6 min），说明此时杀菌过度。显然杀菌10 min时，F最接近所需要的F安。因此确定灭菌公式为3′-10′/100℃（葡萄汁的初始温为27℃）。