浑浊型光皮木瓜果汁的稳定性研究

杨 旭

（1.安康学院现代农业与生物科技学院，陕西安康 725000；2.陕西省富硒食品工程实验室，陕西安康 725000）

光皮木瓜是蔷薇科木瓜属植物[1]，其含有三萜、多酚、多糖、甾体类化合物等多种生物活性成分[2-4]。《本草经集注》中记载其果味酸、涩，性平，具有和胃舒筋、祛风湿、消痰止咳的功效[5]，已报道的研究也表明光皮木瓜具有抗氧化、抗炎、肾脏保护、改善记忆等功效[6-9]。我国光皮木瓜资源丰富，2018 年数据显示，仅陕西省白河县种植的光皮木瓜面积即超过933 3.33 hm2[10]。光皮木瓜的果实中含有大量的木质素和不溶性膳食纤维，导致其果肉肉质坚硬，加之果实酸涩，不宜鲜食[11]。因此，常制成深加工产品。

目前，以光皮木瓜为原料开展的深加工产品研发，包括安玉红[12]对光皮木瓜果醋生产技术的研究，张文娟等人[13]研制的光皮木瓜低糖果酱，向进乐等人[14]开发的光皮木瓜干酒。光皮木瓜果汁的开发则主要以澄清果汁为主[15-16]，但多次过滤会导致营养及香气成分的损失。然而，关于浑浊型果汁的开发及其关键品质控制因素的相关研究却鲜有报道。

本试验从取汁方式、稳定剂选择和杀菌方式三方面对浑浊型光皮木瓜果汁的稳定性进行研究。以不溶性固形物含量和存放稳定性为指标，选择适宜的取汁方式；以黏度值和悬浮稳定性为指标，优化稳定剂复配方案；以悬浮稳定性、菌落总数的测定结合感官评价，确定果汁适宜的杀菌方式。本研究以期为浑浊型光皮木瓜果汁的生产加工和贮藏稳定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

光皮木瓜 由陕西省白河县农林科技局提供；果胶酶、纤维素酶 10 万 U/g，食品级，河南华兴生物科技有限公司；果胶、黄原胶、结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠 食品级，河南天润生物科技有限公司；白砂糖、果葡糖浆 食品级，河北科隆多生物科技有限公司。

HR1848 型榨汁机 珠海飞利浦家庭电器有限公司；BJ1503303 型不锈钢压汁机 德清拜杰电器有限公司；LD4-2A 型低速离心机 北京医用离心机厂；SHA-C 型恒温振动水浴锅 常州国华电器有限公司；GZX-GF101-2-BS 型电热恒温鼓风干燥箱 上海跃进医疗器械有限公司；FJ-200SH 型均质机 上海标本模型器械有限公司；DV-2+PRO 型黏度计上海精密仪器仪表有限公司；LS-100LD 型立式压力蒸汽灭菌锅 江阴滨江医疗设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程及操作要点

图1 为浑浊型光皮木瓜果汁工艺流程图。挑选成熟且无病害的光皮木瓜，清洗后去皮、籽，切成1～2 cm 厚度的木瓜片，于沸水中热烫5 min，将木瓜与水以1:3（g/mL）比例混合后在榨汁机中打浆，200 目尼龙滤网过滤。滤渣中回添果渣质量20%的木瓜汁，根据预实验所得的优化酶解工艺，加入0.022 g/L 的混合酶（果胶酶与纤维素酶质量比1:1），于pH 4.0、35 ℃条件下酶解60 min 后打浆，并向第一次打浆过滤所得的果汁中添加体积分数7%的浆液，混合均匀。添加适当稳定剂，均质后进行调配（白砂糖与果葡糖浆质量比1:3，总添加量1.6g/L）、灌装，杀菌后得到成品。

图1 浑浊型光皮木瓜果汁工艺流程Fig.1 Process flow of Chaenomeles sinensis (Thouin)Koehne cloudy juice

1.2.2 取汁方式对果汁稳定性的影响

1.2.2.1 取汁方式对不溶性固形物含量的影响 在酶解结束后，分别采用压榨（不锈钢压汁机手动压榨）、打浆（300 W 榨汁机1 挡搅打）两种方式获得果汁，取等质量的果汁经100 目尼龙滤网过滤，滤渣以去离子水清洗三次，于105 ℃下烘干至恒重，称重并按下式计算不溶性固形物含量[17]。

式中：w表示不溶性固形物含量，%；m1表示果汁质量，g；m2表示滤渣质量，g。

1.2.2.2 取汁方式对存放稳定性的影响 取汁方式对存放稳定性的影响 酶解结束后，将压榨、打浆两种方式获得的果汁经灌装、灭菌（90 ℃ 15 min），常温下存放10 d，对果汁的分层程度[18]进行测定。

式中：H表示分层程度，%；h1表示果汁液面总高度，cm；h2表示沉淀高度，cm。

1.2.3 稳定剂对果汁稳定性的影响

1.2.3.1 稳定剂选择的单因素实验 在优化的取汁方式基础上，依1.2.1 所述工艺流程，粗滤所得滤渣经酶解打浆后分为8 份等质量样品，按1:10（g/mL）料液比添加粗滤所得果汁后，分别加入0.02 g/L 的果胶、黄原胶、结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠，以黏度和悬浮稳定性为测定指标，进行稳定剂的初筛。其中，黏度在均质后进行测定，选用DV-2+PRO 型黏度计的2 号转子，30 r/min、室温条件下进行；悬浮稳定性的测定采用紫外分光光度计法[19]。

1.2.3.2 均匀设计试验 利用DPS 软件进行均匀试验设计，从而确定适宜的稳定剂及配方。根据稳定剂的单因素试验结果，选择对果汁稳定效果较好的结冷胶、黄原胶和瓜尔豆胶三因素，以每种稳定剂的用量范围确定8 个水平，进行试验测定。评价指标为加权稳定性，即黏度和悬浮稳定性分别按25%和75%的权重加成计算[20]。均匀试验设计因素水平表见表1。

表1 均匀试验设计因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design

1.2.4 杀菌方式对果汁稳定性的影响 在优化的取汁方式和稳定剂配方基础上，分别采用巴氏杀菌（90 ℃/15 min）和高温短时杀菌（121 ℃/0.1 MPa/30 s）两种方式对灌装后果汁进行杀菌处理。处理后果汁样品置于4 ℃贮藏，并于不同贮藏期（10、20、30、40、50 d）对稳定性相关指标进行测定。

1.2.4.1 杀菌方式对果汁悬浮稳定性的影响 分别取两种杀菌方式下不同贮藏时间点的果汁按1.2.3.1所述方法对悬浮稳定性进行测定。

1.2.4.2 杀菌方式对果汁菌落总数的影响 按GB 4789.2-2016《食品微生物学检验菌落总数测定》[21]对两种杀菌方式下不同贮藏时间点的果汁进行菌落总数的测定。

1.2.4.3 杀菌方式对果汁感官质量的影响 由10 名经培训的食品专业学生组成评定小组，男女各5 人。对两种不同杀菌方式下各贮藏时间点的果汁进行感官评价。感官质量评定标准如表2 所示。

表2 感官质量评定标准Table 2 Sensory quality evaluation standard of cloudy juice

1.3 数据分析

所有测定数据以（均值±标准差）表示，每次样品的测定均重复3 次。采用SPSS 19.0 进行方差分析和差异显著性分析（P＜0.05 即为差异显著）。其中，均匀试验设计数据以均值表示，采用DPS 对数据进行多元线性回归分析，验证试验同样重复3 次。

2 结果与分析

2.1 取汁方式对果汁稳定性的影响

2.1.1 取汁方式对果汁不溶性固形物含量的影响 图2为不同取汁方式下果汁中不溶性固形物含量的测定结果。打浆所得的果汁不溶性固形物含量为（36.56±1.27）%，极显著高于压榨法（P＜0.01），将其添加至果汁体系中，在香气、营养价值、原料利用率方面[18]均优于压榨的取汁方式，而压榨产生的果渣中仍含有大量未溶出组分[22-23]。

图2 取汁方式对果汁不溶性固形物含量的影响Fig.2 Effect of juice extraction method on the content of insoluble solids in juice

2.1.2 取汁方式对果汁存放稳定性的影响 取汁方式对果汁存放稳定性的影响见图3。与压榨方式相比，打浆所得的果汁分层程度更高，但两者的分层程度均高于80%，说明都需要通过后续加工步骤中均质和稳定剂的添加来提高产品的稳定性。因此，以果汁不溶性固形物含量为主要考量因素，选择打浆作为适宜的取汁方式。

图3 取汁方式对果汁存放稳定性的影响Fig.3 Effect of juice extraction method on the juice storage stability

2.2 稳定剂对果汁稳定性的影响

2.2.1 稳定剂的选择 从表3 中不同稳定剂添加下果汁的黏度值和悬浮稳定性来看，两者并未呈现出完全一致的变化趋势，例如果胶的黏度值最低，为（10.69±0.44）mPa·s，但悬浮稳定性却高于卡拉胶。在稳定剂选择时需要对两个测定指标进行综合考量。其中，结冷胶、黄原胶和瓜尔豆胶在黏度值和悬浮稳定性上均高于其他稳定剂，果汁稳定效果较强。因此，以选用的这3 种稳定剂进行复配试验。

表3 不同稳定剂对果汁稳定效果的影响Table 3 Effect of different stabilizer on cloudy juice stability

2.2.2 稳定剂选择的均匀设计试验结果 根据单因素实验的结果，进行了三因素八水平的均匀试验设计。采用DPS 软件对试验结果（表4）进行多元线性回归分析，得到三因素与综合评价指标之间的回归方程如下：

表4 U8（83）均匀试验结果Table 4 Results of U8(83) uniform design

回归方程显著性检验F值为52.6735，P值为0.0187，剩余标准差为0.7208，相关系数为0.9962，由此说明建立的回归方程拟合性好，模型具有一定的可信度。

表5 为对试验数据进行的二次多项式逐步回归分析。结果表明，黄原胶、瓜尔豆胶、结冷胶与加权稳定性（Y值）均相关，且瓜尔豆胶、黄原胶-结冷胶交互项均与Y值呈负相关。因素间交互作用分析中，黄原胶和瓜尔豆胶之间有显著的正交互作用。各因素对加权稳定性影响的主次顺序为：X2＞X32＞X22＞X1X2＞X1X3，而X2、X32、X22、X1X2对指标影响显著。分析计算得到最终优化组合为：X1=1.0002，X2=1.0000，X3=8.0000，即黄原胶、瓜尔豆胶和结冷胶的添加量分别为0.02%、0.02%、0.10%，此时加权稳定性最高，可达90.65%。该条件下的验证试验测得果汁黏度为（23.55±0.78）mPa·s，悬浮稳定性为（94.19±0.91）%，计算得加权稳定性为90.27%，与理论最佳值基本一致，且高于均匀试验中所有组合，证明所得复配方案对果汁的稳定效果较好。

表5 试验数据的二次多项式逐步回归分析结果Table 5 Results and analysis of data processing by quadratic polynomial

2.3 杀菌方式对果汁稳定性的影响

2.3.1 杀菌方式对果汁悬浮稳定性的影响 杀菌方式对果汁悬浮稳定性的影响如表6 所示。果汁分别经过两种杀菌处理后，悬浮稳定性均有所下降，主要是由于果肉组织结构改变[22]而导致；随着贮藏时间的延长，两种杀菌方式的果汁均呈现出悬浮稳定性的持续降低，这与pH 的变化、PME 等酶的未完全钝化和微生物作用有关[24-25]；两种杀菌方式相比，当贮藏期＜30 d 时，悬浮稳定性无显著差异，而随着贮藏时间的延长，巴氏杀菌果汁的悬浮稳定性较高温短时杀菌果汁有显著降低。

表6 杀菌方式对果汁悬浮稳定性的影响（%）Table 6 Effects of sterilization treatment on juice suspension stability (%)

2.3.2 杀菌方式对果汁菌落总数的影响 果汁菌落总数在不同杀菌方式下的结果见表7。巴氏杀菌和高温短时杀菌的果汁菌落总数均小于2 lg CFU/mL，符合GB 7101-2015《饮料》[26]的标准要求；果汁菌落总数在不同杀菌方式下都呈现出随着贮藏时间的延长而显著（P＜0.05）增加的趋势，但贮藏期在40 d 以内的检测数据均低于限值，微生物能够有效控制；两种杀菌方式相比，当贮藏期＜40 d 时，果汁菌落总数无显著差异，而后高温短时杀菌果汁的菌落总数则显著（P＜0.05）低于巴氏杀菌果汁。

表7 杀菌方式对果汁菌落总数的影响（lg CFU/mL）Table 7 Effects of sterilization treatmenton the total plate count in juice (lg CFU/mL)

2.3.3 杀菌方式对果汁感官质量的影响 评定人员依据感官质量评定标准对各组样品进行感官评定。考虑当贮藏期为50 d 时，两种杀菌方式处理下的果汁菌落总数均超过GB 7101-2015《饮料》的限定范围，因此将感官质量评定的贮藏期确定为0～40 d。

果汁在不同杀菌方式下感官品质如表8 所示。果汁经过高温短时杀菌后，感官质量与对照相比有显著（P＜0.05）降低，主要是高温处理产生的少许蒸煮味；在贮藏过程中，感官评分随时间的延长而持续下降，但果汁品质仍处在较好的水平（分值＞8）；采用高温短时杀菌的果汁色泽较暗，品质保持却较好，与巴氏杀菌果汁的感官评分无明显差异。

表8 杀菌方式对果汁感官质量的影响Table 8 Effects of sterilization treatment on the sensory quality of juice

综合两种杀菌方式对果汁悬浮稳定性、菌落总数和感官质量的影响结果，两种杀菌方式在不同程度上均有效改善了果汁的贮藏品质，而高温短时杀菌果汁在贮藏期能够保持更高的产品稳定性，更适合于光皮木瓜果汁的杀菌处理。

3 结论

光皮木瓜由于其高膳食纤维含量，直接榨汁后果渣中仍含有大量未溶出组分。将打浆分离后的果渣进行酶解，可以在减少果渣量的同时提高出汁率[27]，二次取汁后的浆液添加能够起到增加香气、改善色泽的作用，但不溶性固形物的引入会影响产品的稳定性。因此，本研究从取汁方式、稳定剂选择和杀菌方式三方面对生产工艺进行优化，以提高产品的贮藏稳定性。取汁方式中综合对不溶性固形物含量和存放稳定性的考量，选择更适合的打浆取汁方式；稳定剂的选择与复配中引入加权稳定性，使筛选指标更合理，通过均匀试验设计，确定适宜的稳定剂复配方案为结冷胶0.02%、黄原胶0.02%、瓜尔豆胶0.10%；杀菌方式中，高温短时杀菌果汁在贮藏期理化、微生物和感官品质的稳定性更好。后续如果能够对光皮木瓜果渣中功能成分的有效溶出进一步研究，则更有利于产品质量的提升。