复合澄清剂对柿子醋澄清效果的研究
2020-03-02程浩武纪天赵航李楠
程浩，武纪天，赵航，李楠
(广西大学 生命科学与技术学院，南宁 530004)
果醋是目前集丰富营养价值及保健功效于一体的新型产品，含有多种营养成分，越来越受到消费者的喜爱。采用桂林月柿子为原料进行酒精发酵、醋酸发酵得到柿子醋[1,2]，柿子醋较其他食醋的营养物质更为丰富，含有丰富的人体所必需氨基酸、多酚、果胶等物质[3]。柿子醋兼有柿子和醋的功能，能够促进新陈代谢，调节酸碱平衡，具有多种功效。由于其富含大量的单宁、果胶和蛋白质，柿子醋在存储及运输过程中极易变浑浊，形成沉淀，影响外观与色泽，透光率下降。壳聚糖是含有氨基官能团直链多聚糖物质，在酸性制品中，壳聚糖的氨基与氢离子结合而带正电，通过与带正电的微粒结合絮凝沉淀，可以达到澄清的目的。果醋浑浊常有两种原因[4]：一是生物性浑浊，二是非生物性浑浊，生物性浑浊主要由菌种污染所致，灭菌不彻底，长期暴露于空气中；非生物性浑浊是果醋中复杂成分相互作用，形成络合物析出。本研究主要利用复合澄清剂(壳聚糖+酸性蛋白酶+纤维素酶)的最适条件组合对柿子原醋进行澄清[5,6]，使柿子醋的透光率达到最高，大大地提高了其稳定性和品质。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
桂林月柿发酵柿子醋；壳聚糖：上海瑞永生物科技有限公司；酸性蛋白酶、纤维素酶：南宁庞博生物工程有限公司。
1.2 仪器与设备
分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；电子天平 杭州三永德仪器仪表有限公司；恒温水浴锅 重庆雅马拓科技有限公司；电热鼓风干燥箱 吴江市闽鑫烘箱电炉制造有限公司；UV-1600型紫外分光光度计 上海MAPAPDA公司。
1.3 方法
1.3.1 壳聚糖单因素试验对柿子醋透光率的影响[7]
1.3.1.1 壳聚糖用量对柿子醋澄清试验的影响
分别准确量取100 mL柿子发酵醋液于6支150 mL三角瓶中，分别添加壳聚糖量(W/V)为0.3‰、0.4‰、0.5‰、0.6‰、0.7‰、0.8‰，样品充分混匀后置于45 ℃水浴锅中水浴6 h，取出后静置2 d，以未作澄清处理的柿子原醋为空白对照，运用分光光度计法，以蒸馏水为参比，在680 nm处测定其透光率[8]。
1.3.1.2 壳聚糖澄清温度对柿子醋澄清试验的影响
分别准确量取100 mL柿子发酵醋液于6支150 mL三角瓶中，壳聚糖添加量为0.5‰，分别在不同温度30，35，40，45，50，55 ℃条件下摇匀，水浴6 h后取出，静置2 d，以未作澄清处理的柿子醋为空白对照，方法同上，测定其透光率。
1.3.1.3 壳聚糖澄清时间对柿子醋澄清试验的影响
分别准确量取100 mL柿子发酵醋液于6支150 mL三角瓶中，壳聚糖添加量为0.5‰，分别在不同时间3，6，9，12，24，48 h于45 ℃水浴后取出，静置2 d，以未作澄清处理的柿子醋为空白对照，方法同上，测定其透光率。
1.3.2 壳聚糖澄清工艺参数的优化[9-11]
在单因素试验的基础上，以柿子醋的透光率为指标，分别选取壳聚糖用量、处理温度、处理时间3个因素，每个因素选取3个水平进行正交试验设计，其中，透光率越大越好，采用L9(33)设计正交试验，因素水平表见表1。
表1 澄清条件正交试验因素水平表Table 1 The orthogonal experimental factors and levels of clarification conditions
1.3.3 酸性蛋白酶对柿子醋澄清的影响
柿子醋经壳聚糖处理后，添加酸性蛋白酶进行酶解处理，以提高其透光率。分别准确量取100 mL柿子发酵醋液于6支150 mL三角瓶中，分别加入0，100，150，200，250，300 mg/L的酸性蛋白酶，于40 ℃水浴12 h后取出，静置2 d，以未作澄清处理的柿子醋为空白对照，测定其在680 nm下的透光率。
1.3.4 纤维素酶对柿子醋澄清的影响
为使柿子醋的透光率达到最大值，经壳聚糖、酸性蛋白酶处理后，向其中加入纤维素酶。分别准确量取100 mL柿子发酵醋液于6支150 mL三角瓶中，分别加入0，100，150，200，250，300 mg/L的纤维素酶，于50 ℃水浴12 h后取出，静置2 d，以未作澄清处理的柿子醋为空白对照，测定其在680 nm下的透光率。
2 结果与分析
2.1 壳聚糖用量对柿子醋的澄清效果
不同壳聚糖用量对柿子醋的澄清效果见表2。
表2 壳聚糖对柿子醋的澄清效果Table 2 Clarification effect of chitosan on persimmon vinegar
由表2可知，壳聚糖对柿子醋的澄清有很大影响，显著提高了其透光率，低用量下的透光率随添加量的增加而增加，高用量下的透光率随添加量的增加而减少，当壳聚糖添加量为0.5‰时，柿子醋的澄清效果最好，透光率达到86.6%。
2.2 壳聚糖澄清温度对柿子醋的澄清效果
不同温度下，壳聚糖对柿子醋的澄清效果见图1。
图1 温度与澄清效果的关系Fig.1 The relationship between temperature and clarification effect
由图1可知，随着澄清温度的增加，柿子醋的透光率先增加后减少。当温度为45 ℃时，透光率达到最大，为86.6%，因此选择澄清温度为45 ℃。
2.3 壳聚糖澄清时间对柿子醋的澄清效果
不同时间下壳聚糖对柿子醋的澄清效果见图2。
图2 时间与澄清效果的关系Fig.2 The relationship between time and clarification effect
由图2可知，随着壳聚糖澄清时间的增加，柿子醋的透光率呈现先增加后下降的趋势。当壳聚糖澄清时间为6 h时，其透光率达到最大，为86.6%，因此选择壳聚糖澄清时间为6 h。
2.4 壳聚糖澄清柿子醋正交试验分析
根据正交试验的结果，通过直观分析和方差分析来确定最佳的工艺条件，正交试验结果见表3。
表3 正交试验L9(33)结果Table 3 The results of orthogonal test L9(33)
对表3中数据进行方差分析，结果见表4。
表4 正交试验方差分析Table 4 The analysis of variance of orthogonal test
由表3和表4可知，影响壳聚糖澄清柿子醋效果的主次因素为A>B>C，即壳聚糖用量>壳聚糖澄清时间>壳聚糖澄清温度，其中壳聚糖用量的显著性最大，而壳聚糖澄清时间和壳聚糖澄清温度的显著性次之，没有达到显著水平。综合极差分析和方差分析结果，最终确定壳聚糖澄清工艺参数为A2B1C2，即壳聚糖用量为0.5‰，壳聚糖澄清时间为6 h，壳聚糖澄清温度为45 ℃。
2.5 酸性蛋白酶用量对柿子醋的澄清效果[12,13]
柿子醋经壳聚糖处理后，其透光率达到86.6%，此时进行酸性蛋白酶酶解，不同酸性蛋白酶添加量对澄清效果的影响见表5。
表5 酸性蛋白酶对澄清效果的影响Table 5 Clarification effect of acid protease on persimmon vinegar
由表5可知，在40 ℃、水浴12 h下，酸性蛋白酶对柿子醋澄清有一定的效果，其透光率随着酸性蛋白酶添加量的增加呈现先升高后下降的趋势，当酸性蛋白酶添加量为200 mg/L时，其透光率达到最大，为89.8%。
2.6 纤维素酶用量对柿子醋的澄清效果
柿子醋经壳聚糖、酸性蛋白酶处理后，向其中加入纤维素酶进行酶解[14]，不同纤维素酶用量对澄清效果的影响见表6。
表6 纤维素酶对澄清效果的影响Table 6 Clarification effect of cellulase on persimmon vinegar
由表6可知，在50 ℃、水浴12 h下，纤维素酶对柿子醋澄清效果没有显著的影响，在一定程度上提高了其透光率，其透光率随着纤维素酶添加量的增加先升高后降低，当纤维素酶的添加量为250 mg/L时，其透光率达到最大，为91.9%。
3 总结
目前，选取复合澄清剂先利用壳聚糖处理，然后加入酸性蛋白酶和纤维素酶进行酶解处理研究柿子醋的澄清工艺很少见报道。本文使用复合澄清剂(壳聚糖+酸性蛋白酶+纤维素酶)可以达到理想的澄清效果，显著提高了柿子醋的透光率，使其久置后不易产生沉淀，稳定性大幅度提升。经试验，壳聚糖的添加量为0.5‰(W/V)，澄清时间为6 h，澄清温度为45 ℃时，澄清效果最佳，其透光率达到86.6%；然后用酸性蛋白酶酶解，酸性蛋白酶添加量为200 mg/L，澄清时间为12 h，澄清温度为40 ℃时，透光率达到89.8%；最后用纤维素酶处理，纤维素酶添加量为250 mg/L，澄清时间为12 h，澄清温度为50 ℃时，柿子醋的透光率达到最高，为91.9%。通过澄清处理工艺，减轻了柿子醋后续过滤的难度，为工业化生产柿子醋提供了理论指导。
