浓缩枇杷清汁的加工工艺研究

赵尔民，王学连， 张 民

（1. 天津科技大学 食品科学与工程学院，天津 300457；2. 格瑞果汁工业（天津） 有限公司，天津 300380）

枇杷在我国分布广泛，作为世界主产国，年产量约100 t。枇杷收获季节较短，不易保鲜和储运，造成枇杷鲜果的巨大浪费[1]。将枇杷加工成浓缩清汁，不仅可以解决资源浪费问题，而且有利于枇杷果的广泛应用。

枇杷的不同组织均可入药，其中枇杷叶具有很高的药用价值。近年来大量研究表明，枇杷叶、果实、种子等组织具有抗氧化[2-5]、消炎[6-9]、抗糖尿病[10-12]、抑菌[13-14]等活性。以枇杷鲜果和枇杷叶为原料，通过酶解、超滤、浓缩等工艺制备将枇杷制成浓缩枇杷清汁。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

枇杷叶（干）、枇杷果（鲜），均为市售。

果胶酶，隆科特酶制剂有限公司提供。

1.2 仪器与设备

FA1604S 型电子分析天平，上海天平仪器厂产品；WZS-I 型阿贝折光仪，上海第二分析仪器厂产品；HW-SY21-K 型电热恒温水浴锅，北京市长风仪器仪表公司产品；760CR 型双光速紫外分光光度计、RE 5298A 型旋转蒸发仪、SHZ-III 型循环水真空泵，上海亚荣生化仪器厂产品；超滤仪，南京凯米科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 枇杷果原材料处理

将采购的新鲜枇杷果经过人工挑选，去除枇杷叶、梗等杂质及霉烂果，将挑选后的枇杷果去核（以抗坏血酸为护色剂），加入1 倍的沸水中，在100 ℃条件下煮制30 min，然后打浆备用。

1.3.2 枇杷叶汁煮制工艺

枇杷叶→挑选→清洗→沥水→切丝→烘烤（115 ℃，1 h） →粉碎→熬制（料液比1∶9） →过滤。

枇杷果浆与枇杷叶汁按比例3∶1 混合得枇杷浆。

1.3.3 淀粉试验

（1） 试剂和溶液。碘标准溶液。

（2） 检验方法。取20 mL 冷却至室温的枇杷浆置于50 mL 烧杯中，加入1 mL 碘标准溶液，如果样品上层变黄色，表明样品中没有淀粉（阴性）；如果样品上层变棕色，表明样品中含有少量淀粉（阳性）；如果样品上层变蓝色，表明样品中含有较多淀粉（阳性）[15]。

1.3.4 果胶试验

（1） 试剂和溶液。酸化乙醇。

（2） 检验方法。取1 份200 目枇杷滤汁加2 份酸化乙醇，轻轻晃动摇匀，静置15 min，如有凝胶和絮状物出现，则枇杷汁中含有果胶，反之，则不含有果胶[16-17]。

1.3.5 透光率测定

利用760CR 型双光速紫外分光光度计，将枇杷汁于200～800 nm 处进行吸光度扫描，以蒸馏水为参比，并据此确定枇杷汁澄清度的测定波长。

取一定量200 目枇杷汁，离心过滤取上清液（以转速3 500 r/min 离心15 min）。以蒸馏水作为空白，在双光速紫外分光光度计测定的最适波长下测定枇杷汁的透光率，枇杷汁的澄清度以透光率T（%） 表示。

1.3.6 出汁率的计算

式中：m——将果浆用200 目滤布过滤后所得滤液的质量，kg；

M——果浆过滤前的总质量，kg。

1.4 枇杷浆酶解

枇杷浆酶解的具体方法如下：

（1） 称取一定量（10 kg） 冷却至室温的枇杷浆，加入适量果胶酶，在加入酶的瞬间开始计时，并在反应过程中不断搅拌反应液。

（2） 利用水浴锅将温度控制在某一温度，保持整个反应恒温进行。

（3） 酶解结束后，用200 目滤布进行过滤并计算出汁率。

（4） 取少量200 目滤汁进行果胶试验。

（5） 将200 目滤汁煮沸灭酶，然后冷却备用。

枇杷浆酶解工艺的优化采用正交试验方法，以透光率和出汁率作为指标，选择正交试验因素水平。

正交试验因素与水平设计见表1。

1.5 枇杷浓缩汁浓缩工艺及正交试验方法

将酶解后的枇杷浆通过膜截留分子量1×105Da的超滤膜进行超滤，将超滤后的枇杷浆进行酶解。

由于浓缩过程中温度和真空度越高，浓缩速度越快，浓缩时间越短，对于工业生产越有利。但同时浓缩温度和真空度越高造成产品透光率越低，浊度越高，产品品质降低。工业生产预期期望对枇杷浓缩汁成品达到4～6 倍浓缩，同时确保成品透光率≥95.0%，浊度≤5 NTU。从枇杷浓缩汁品质要求及降低能耗缩短浓缩时间方面考虑，选择影响枇杷浆浓缩时间及品质的温度、真空度和浓缩倍数3 个主要因素，进行单因素分析。

表1 正交试验因素与水平设计

根据单因素试验结果，以透光率、浊度及感官作为评价指标，选择正交试验因素水平。

正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计

1.6 枇杷浓缩汁指标要求

1.6.1 感官要求

由20～30 名食品感官评价人员组成评审小组，对枇杷果汁及浓缩汁的色泽（20 分），组织状态（30分，要求澄清、透明），滋味与气味（50 分，复水到可溶性固形物为10%时，具有枇杷应有的滋味和香气，无异味） 进行综合评分，取平均值进行统计分析。每评完一个产品，用清水漱口，间隔2 min 后再评。其中，色泽具体评分标准为：深褐色5 分，褐色10 分，黄褐色、有光泽15 分，黄棕色、有光泽20 分。

感官指标见表3。

表3 感官指标

1.6.2 理化要求

理化指标见表4。

1.6.3 微生物要求

微生物指标见表5。

2 结果与分析

2.1 枇杷浆酶解

表4 理化指标

表5 微生物指标

2.1.1 淀粉试验

通过对枇杷浆样品的淀粉试验，样品上层变棕色，表明样品中含有少量淀粉（阳性），因此后期酶解过程无需对淀粉进行酶解。

2.1.2 果胶酶活力的测定

对果胶酶活力进行测定，试验测得果胶酶活力为7 980±60 U/mL[18]。

2.1.3 枇杷浆透光率最适波长的确定

通过查阅文献获得枇杷果汁透光率测定波长为560 nm。

2.1.4 枇杷浆酶解正交试验

枇杷浆酶解正交试验结果见表6。

表6 枇杷浆酶解正交试验结果

2.1.5 枇杷浆酶解正交试验结果分析

枇杷浆酶解正交分析趋势图见1，枇杷浆酶解正交分析方差分析见表7。

由表1 可知，试验因素的主次关系为A＞C＞B。即影响枇杷浆酶解出汁率最主要的因素是酶质量浓度，其次是酶解时间，最后是酶解温度。

表7 枇杷浆酶解正交分析方差分析

从表7 可知，MSB＜MSe，即酶解温度的离差平方和小于误差的离差平方和，所以酶解温度对试验结果影响较小，可以将其归入误差项，从节约成本的角度考虑选择酶解温度为50 ℃。酶质量浓度对出汁率有非常显著的影响，酶解时间对出汁率有显著性影响，故2 个因素均选择最优水平。

综合考虑极差分析和方差分析结果，枇杷浆酶解条件选择A2B1C2，即酶质量浓度为120 mg/L，于50 ℃下酶解40 min。由于该条件组合在正交试验表中存在，不需要做验证试验。由正交试验可知，该条件下的出汁率为81.35%。

2.2 枇杷浓缩汁浓缩工艺优化

2.2.1 枇杷浓缩汁浓缩正交试验

枇杷浓缩汁浓缩正交试验结果见表8。

2.2.2 枇杷浓缩汁浓缩正交试验结果分析

透光率正交分析效应曲线图见图2，透光率正交分析方差分析见表9。

由表9 可知，各试验因素的主次关系为A＞C＞B。即影响枇杷浆浓缩透光率的因素最主要的是浓缩温度，其次是浓缩倍数，最后是真空度。由表9 可知，温度对透光率有非常显著的影响，浓缩倍数对透光率有显著性影响。由图2 可知，透光率随着温度的升高先缓慢降低，当温度高于75 ℃时后随着温度的升高透光率快速降低。随着浓缩倍数的增加透光率逐渐降低。

综合考虑方差分析结果（表9） 和极差分析结果，采用试验条件A1B1C1，即浓缩温度70 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数4.5 倍。

枇杷浓缩汁浓缩正交分析浊度趋势图见图3，浊度正交分析方差分析见表10。

表8 枇杷浓缩汁浓缩正交试验结果

表9 透光率正交分析方差分析

由表10 可知，各试验因素的主次关系为A＞C＞B。即影响枇杷浆浓缩浊度的因素最主要的是浓缩温度，其次是浓缩倍数，最后是真空度。由表10 可知，浓缩温度、浓缩倍数对浊度有显著性影响。由图3 可知，当浓缩温度小于75 ℃时浊度未有明显变化，但当浓缩温度大于75 ℃时，随着温度的升高浊度急剧升高。随着浓缩倍数的增加浊度逐渐升高。

综合考虑方差分析结果（表10） 和极差分析结果，采用试验条件A2B1C1，即浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数4.5 倍。

表10 浊度正交分析方差分析

感官评分正交分析效应曲线图见图4，感官评分正交分析方差分析见表11。

表11 感官评分正交分析方差分析

由表11 可知，各试验因素的主次关系为A＞C＞B。即影响枇杷浆浓缩感官评分的因素最主要的是浓缩温度，其次是浓缩倍数，最后是真空度。由表11 可知，温度、浓缩倍数对感官评分都有非常显著性影响，而真空度对感官评分的影响的离差平方和小于误差的离差平方和，所以将真空度对感官评分的影响列入误差项。由图4 可知，当温度小于75 ℃时，感官评分随着温度的升高而缓慢升高，当温度高于75 ℃后，随着温度的升高感官评分快速降低。随着浓缩倍数的增加感官评分逐渐降低。

综合考虑方差分析结果（表11） 和极差分析结果，采用试验条件A2B1C1，即浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数4.5 倍。

因为在3 个因素处于相同条件下无法使指标均处于最优水平，综合分析方差分析表和极差分析结果选择温度75 ℃为最佳浓缩温度，采用试验条件A2B1C1，即浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数4.5 倍。

同时，考虑到工业生产浓缩倍数越高对浓缩汁的储运越有利，因此工业生产时一般选择在满足理化指标的情况下将浓缩倍数提高到最大。

2.2.3 枇杷浓缩汁浓缩验证试验

采用A2B1C1组合条件，即浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数4.5 倍。浓缩枇杷汁的透光率为97%，浊度2.03 NTU，感官评分97 分。

采用A2B1C2组合条件，即浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数5 倍。浓缩枇杷汁的透光率为95.5%，浊度6.2 NTU，感官评分88 分。

通过验证试验在浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa的条件下对浓缩汁进行5 倍浓缩仍然可以满足产品指标要求。因此，最终确定浓缩的最佳工艺为温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩倍数5 倍。

2.3 浓缩枇杷汁检测值

浓缩枇杷汁检测值见表12。

表12 浓缩枇杷汁检测值

3 结论

将新鲜枇杷通过打浆处理后在酶质量浓度120 mg/L，酶解温度50 ℃，酶解时间40 min 下进行酶解得到出汁率81.35%的枇杷浆。

选用分子量为1×105Da 的超滤膜对枇杷浆进行超滤，超滤后的枇杷浆在浓缩温度75 ℃，真空度0.08 MPa，浓缩5 倍的条件下，得到浓缩枇杷汁的指标为透光率95.5%，浊度6.2 NTU，感官评分88 分。

通过将枇杷在上市的旺季深加工制作成浓缩枇杷清汁，极大地减少了因腐烂造成的浪费，同时将成品的可溶性固形物在原有的基础上极大地提高，节省了储存所需要的空间。在保留枇杷原有口味及营养的基础上可以作为原料或辅料添加到其他水果饮料、奶制品等产品中，制成枇杷味饮品，在不改变原有添加量的基础上获得更多风味需求。其次，可以作为冰品、糕点等产品的调味品，使其获得更广泛的口味。

虽然将枇杷最大程度地浓缩，但仍然存在很多不足之处，使用枇杷叶作为原料的一部分，但未对枇杷叶的有效成分及其有效成分的提取进行深入研究，同时对枇杷叶煮制后的汁中有效成分未进行相应的检测，无法确定枇杷叶有效成分的提取状况。

试验结论虽然为目前枇杷的深加工技术提供了一定的数据基础，但存在的不足之处仍然是枇杷加工行业亟待解决的难题。