果汁加工研究进展
2023-03-22张宏康刘芯如
张宏康,刘芯如
(1. 仲恺农业工程学院 轻工食品学院,广东 广州 510225;2. 广东省岭南特色食品科学与技术重点实验室,广东广州 510225;3. 农业农村部岭南特色食品绿色加工与智能制造重点实验室,广东广州 510225)
果汁,作为液态的水果,富含维生素、矿物质等多种营养素,具有携带方便、货架期长等优点。多吃水果或多喝果汁,对于平衡膳食、提高免疫力、改善亚健康等具有非常重要的作用[1]。我国饮料市场曾是发展最快的消费市场之一,但一段时间以来,果汁行业总体增长疲软,例如2015 年和2016 年市场销量分别同比下滑3%和5%。果汁行业经过多年的高速增长后,已经进入深度调整期[2]。随着经济的发展和生活水平的提高,人们的消费观念和消费质量发生新的改变,消费者更加青睐高营养、低热量的食品[3]。为满足消费者新的消费理念(如注重饮用品天然、营养、健康和安全),果汁行业急需新产品创制和升级,来满足市场的需求。
根据近年来果汁行业的发展现状,综述了果汁的定义,并明确其分类。就果汁加工种类的不同,以NFC(Not from concentrate,NFC) 果汁、浓缩类果汁、浑浊果汁和澄清果汁为例,从一般的果汁工艺流程出发,总结归纳了不同类型果汁常规及常用的特殊加工技术,从而介绍果汁加工工艺。以期在这个挑战与机遇并存的市场中,为更好更快发展果汁加工行业,解决果汁加工过程的关键技术难题,生产高品质产品提供一定的参考及建议。
1 果汁
顾名思义,果汁是以水果为原料,经挑选、洗净、压榨或提取所得的汁液。主要经物理方法制取,具有发酵性,但未经发酵的汁液。含有鲜果中最有价值的成分,其营养和风味都与鲜果媲美,是良好的天然营养食品。除直接饮用外,还可用于加工多种饮料和食品。我国主要生产柑橘汁、菠萝汁、葡萄汁、苹果汁及天然椰子汁等[4]。
1.1 果汁及其饮料的定义与分类
一般来说,所讲的果汁是指以鲜果或干果为原料,果汁在这里的含义还包括那些以不宜采用机械方法直接制取汁液、浆液的干制或含水量较低的水果为原料、靠水浸提等手段制得的汁液及某些靠茎叶为原料生产的果汁类制品,所制取的汁也从广义上归为果汁。
果汁饮料和水果饮料都是将水、糖、酸味剂等加入果汁中调制而成的混汁制品,但两者以果汁含量不同而区分。狭义上的果汁与果汁饮料和水果饮料是存在区别的。从狭义定义上看,果汁与另外两者是浓度上的差别。但从广义上来说,果汁是个大概念,既包括了狭义的果汁饮料,也包括了水果饮料。在我国,果汁及果汁饮料市场产品由果汁含量的多少,一般可分为低浓度果汁饮料、中浓度果汁、高浓度果汁(纯果汁) 3 类,它们在口感、价格及营养价值方面存在很大的差异[5]。
实际上,市场上许多宣称100%的果汁饮品都是浓缩还原果汁,即在浓缩汁中加入水还原而成。而根据鲜榨果汁国家标准,市面上所有的100%果汁中唯有NFC 果汁才是真正的属于鲜榨果汁。为了便于监管部门日常监管和企业执行,保证饮料分类体系的相对统一,避免矛盾,顺应饮料行业快速发展、饮料产品品类日益丰富和国家食品标准体系和法规的变化的需要,在最新一版的《饮料通则》中,针对其果汁含量的多少对果汁类及其饮料的分类和名称进行了调整,明确并规范其名称[6]。
果汁类饮料分类图见图1[7]。
图1 果汁类饮料分类图
1.2 果汁加工种类
因各类水果原料具有不同的生理特性及为迎合市场不同的生产需要,根据果汁的含量及形态等的区别,在果汁加工过程中需要采取不同的方法及技术手段。因此,可对果汁加工种类进行细分。
1.2.1 原果汁和浓缩果汁
原果汁是以水果为原料采用机械方法直接制成的可发酵但未发酵的、未经浓缩的汁液制品。原果汁又可以进一步划分为FC(From concentrate,FC)果汁与NFC 果汁。其中,采用巴氏杀菌或非热处理方式制成的非复原果汁(NFC 果汁) 符合“鲜榨果汁”行业标准,可称为鲜榨果汁。
浓缩果汁是以水果为原料,从采用物理方法制取的果汁中除一定量的水分制成使得在再加工时加入其加工过程中除去的等量水分复原后具有果汁(FC 果汁) 应有特征的制品[8]。
1.2.2 浊汁和清汁
原果汁和浓缩果汁根据生产工艺又可分为混浊型果汁(浊汁) 和澄清型果汁(清汁)。浊汁均匀混浊,产品中往往含有大量的天然果肉和纤维素,而大部分营养物质不受损失仍存于果汁中,果肉和纤维素在重力作用下随着时间的延长会自然沉降到包装容器的底部,如橙汁。所以,沉淀是一种正常的物理现象。而清汁澄清透明,经过澄清、过滤等工艺去除其含有的微细果肉及蛋白质、果胶等,防止汁液混浊不清,避免出现果肉和纤维素的沉积,如苹果汁[9]。
2 果汁加工工艺
2.1 果汁工艺流程
一般果汁饮料工艺流程图如下所示[10]:
原料→分选→清洗→破碎、榨汁、粗滤→混合、调配→过滤→均质、脱气→预热→过滤→杀菌→灌装。
2.2 果汁前处理的加工过程
2.2.1 原料选别和清洗
果汁质量的优劣与原料质量和加工技术密切相关。水果原料应挑选刚采摘的新鲜果实,要求果实具备完整饱满、汁液丰富易取、芳香浓郁、色泽稳定、无裂伤、无腐烂、无病虫害、并具有一定成熟度的特征。要去掉腐烂、青涩或生霉等果实,并剔除果实中残留的叶片、根、果穗等杂质。加工果汁时为获得优良的品质,一般都选配2 个以上品种,以便取长补短,加以调整[11]。
鲜果在榨汁前先充分清洗,去除果实表面上的泥土、污垢、寄生虫及微生物。一般采用流动的清水冲洗的办法,不损伤果肉,防止营养过分流失。清洗时先在流水槽中用水冲,然后再在输送带上喷水冲洗。为提高洗涤效果,节省用水也可以使用滚筒式洗涤机或喷淋式、气压式洗涤机。手工洗涤可应用在小规模生产中。但有时必须进行特殊处理,如水果采收前施用过农药。
2.2.2 破碎榨汁、粗滤技术
根据不同水果原料不同的特性,考虑采取破碎法、热压榨法或水浸提法[8]等方法进行榨汁,以便提高出汁率。一般果汁加工都是将清洗干净的水果去蒂后用组织捣碎机捣碎,或用破碎机进行适度破碎,再通过压榨机榨取果汁。为防止和减轻果汁色、香、味及营养成分受到损害,该处理过程要求工艺过程短、操作迅速、出汁率高,尽量避免与空气接触。对于少果汁的果品,一般进行浸提果汁而不采取榨汁工艺[12]。
近年来,酶法制汁应运而生,被广泛应用到果汁生产中[13]。传统工艺存在能量消耗高、产品利用率低和易引起二次污染等不足。而酶处理工艺具有一系列的优点可有效弥补传统工艺的不足,可以改进食品加工技术,如作用效率高、条件温和、能耗低和无污染等优点。酶制剂一般作用于果浆,分解果浆细胞间组织,并大量分解原果胶,加工具有一定的黏度和稳定的悬浮状态的混浊果汁,其酶制剂主要成分是果胶酶和纤维素酶[14-15]。国外也有研究表明,用复合酶制剂处理(如含原果胶酶、果胶酯酶、果胶裂解酶和淀粉酶等),能使植物细胞壁降解、液化,进而比较容易释放出细胞内的液体,有效提高果浆的出汁率[16-17]。
为除去果汁中的固形物,如粗大的颗粒、果皮、种子和及其他悬浮物等,避免果汁劣变,粗滤操作一般在压榨的同时完成,而透明果汁进行粗滤后还要进一步进行精滤等处理[10]。
2.3 NFC 果汁的加工技术
NFC 果汁即非浓缩还原果汁,是采用新鲜水果清洗后直接榨汁(无需浓缩后再复原),在较低的温度条件下加工所获得100%纯鲜果的新型果汁。NFC果汁在加工过程中受热时间较短,更好地保留了原料水果的固有营养组分和新鲜风味,其营养损失相对较少,因而受到消费者的喜爱。但也因此决定了NFC 果汁不耐贮存的特性(一般为20~40 d)[18]。
目前,按照灌装模式的不同,NFC 果汁分热灌装和冷灌装。热灌装具有时效性,杀菌效果较好,可增加食品保存期限,但风味和营养成分的保留就不够理想;冷灌装易保存营养成分与口味,但需要冷链运输和低温保存技术的加持。
(1) 热杀菌。杀菌是新鲜果汁生产加工中的关键技术步骤,关系着果汁的保质效果和其货架期长短。现阶段,果汁加工过程中核心的灭菌方式主要是传统型的热杀菌,以灭菌、钝化酶为主,主要有瞬时巴氏、沸水、高温杀菌等方法[19],在热杀菌过程中可能破坏果汁的表观及功能性等性能,造成令人不适的异味,影响果汁品质和其感官评价。这种方法以牺牲果汁原有风味及新鲜特性为代价,延长果汁的货架期。
刘清斌等人[20]在NFC 柠檬汁生产研究中发现柠檬汁的主要成分和杂菌总数在螺旋榨汁机和柠檬果切瓣榨汁机2 种榨汁方法和是否热力杀菌方面,无差别,但是感官分析结果却大相径庭。感官分析反映出没有经过热处理的产品整体感觉清新,而一旦进行了热处理,无论处理程度如何,其鲜果本身清新的感觉基本上消失,而且热处理程度高一些的产品还带有明显的煮熟气味,其受欢迎程度明显降低。
(2) 非热加工。NFC 果汁加工技术即非热力果汁加工技术(Non-thermal Processes,NTP),作为一类共性加工技术,其共同特征是采用非热方式进行处理水果,且加工过程中温度保持稳定温和的条件,没有剧烈波动,同时也需达到除菌、抑菌或杀菌的目的,从而维持果汁品质和延长产品货架期[21]。
现阶段,试验研究的非热杀菌有多种,如脉冲电场技术、超高压技术、高密度二氧化碳技术、辐照杀菌、振荡磁场技术、臭氧技术等[22]。其中,在果汁加工中超高压杀菌技术具有一定的应用潜力,是NFC 果汁杀菌的主要方式之一。超高压杀菌技术属于冷加工,应用范围广,可适用于多种水果的加工,如梨、橙子、西瓜、哈密瓜、苹果、番茄等。它能够保留果汁的芳香、营养素及其他新鲜特性,具有灭菌均匀、效率高、耗能低等优点[21]。
王晓雯等人[23]在探究超高压杀菌在NFC 菠萝汁的应用时发现,在400 MPa 条件下超高压杀菌的NFC 菠萝汁,既能达到杀菌要求,又能有效避免果汁营养成分及感官品质破坏,能较好地改善NFC 菠萝汁的品质。
2.4 浓缩果汁的脱水技术
浓缩果汁是由原果汁采用物理分离方法经浓缩除去部分天然水分,使其浓度提高2 倍以上,未发酵但复水后具有发酵能力的一种高糖高酸的果汁产品,应具有该种水果固有的品质特征[24]。在水果旺季,如果生产原果汁的产量很大,可能在产地的包装、运输、贮藏等方面存在许多问题,对技术和成本都有一定的局限性。将果汁浓缩可避免各种损耗和贮运过程中的腐烂,有利于贮藏,同时也大大节约了生产成本。而且在非水果季节可以用浓缩果汁冲淡调配分装均衡供应市场,还可以作为原料满足各种饮料加工多用途的需要。
浓缩技术是生产浓缩果汁的最重要的工序。浓缩其实是一个分离过程,其方法有多种,如冷冻浓缩、常压浓缩(蒸发)、真空浓、膜浓缩等[12,25-26]。
(1) 常压浓缩。常压浓缩又称蒸发浓缩,一般采用加热方法,将果汁置于不锈钢双层锅内,通过蒸汽加热沸腾,原果汁中的水分蒸发汽化,并形成二次蒸汽而分离出来,提高了果汁中可溶性固形物的浓度,从而达到浓缩的目的。该法是一个物理操作过程,可分离挥发性水和不挥发性物质,具有成本低、操作便利等优点。但也存在一些缺点,如其色泽、风味较差,耗时较多,营养损失大等[12]。主要影响因素有蒸发热、冷凝热、沸点与压力的对应关系和热传导强度等。
原果汁多含热敏性物质,而常压浓缩果汁受热温度高,易造成果汁组分(如维C 和固有的芳香物质) 损失大, 现多弃之不用。因此,目前多采用在真空状态条件下进行蒸发浓缩,通过降低原果汁的沸点,可以在较低温度下完成蒸发过程,能够较好地保留果汁的色泽风味[27]。
(2) 真空浓缩。真空浓缩(减压浓缩),由于减压条件水的沸点降低,通过加热可使果汁中的水分或其他溶剂在较低温度条件下迅速蒸发。但传统的多极真空蒸发后得到的浓缩汁产品质量较差,主要原因是果汁中的一些组分,如香气化合物、挥发性物质、抗坏血酸及天然抗氧化剂等遭到破坏[28]。为解决传统真空浓缩存在的问题及有效留存新鲜果汁中的营养成分,研究者持续开发新型的真空浓缩技术。低温真空浓缩技术正是真空浓缩中的一种。因其短时低热的加工过程基本不会损失果汁的有效成分[29],既能缩短浓缩时间,又能较好地保留了新鲜水果的营养成分和香气。该法代替过往使用的常压浓缩,为目前工业上主要采用的方法。但由于真空浓缩,须有抽真空系统,且蒸发潜热随沸点降低而增大。因此,真空浓缩过程中也存在需要增加附属机械设备及动力和热量消耗大等不可忽视的缺点[30]。
(3) 冷冻浓缩。冷冻浓缩是一种先将果汁降温到冰点以下导致果汁中的水分冻结形成冰晶,再通过离心等工序除去冰晶而浓缩的方法。该方法在常压、冰点温度下操作,可降低果汁中热敏性成分或挥发性的损失[31]。其显著优点是在浓缩过程中达到果汁冰点,其低温条件适合加工对热敏感的果汁种类[32],能够最大限度地保护果汁的品质,极大地减少果汁挥发性物质的逸散,且不易破坏果汁的营养成分。但也存在设备投资和机械能的消耗大、多花费功夫反复操作冰晶与果汁的分离、浓缩浓度比较低,甚至分离出少量果汁成分等缺点[27]。
(4) 膜浓缩。膜分离技术是指利用高分子半透膜的选择性,以一定的推动力(如压力梯度、浓度差梯度或电势梯度等),使溶剂与溶质或溶液中不同组分加以分离、纯化或富集的一种方法。在果汁生产中与传统的加工方法相比,膜技术具有很多优点,如可在常温下连续操作、过程简单、高效、节约能源、降低损耗、没有相变及分离系数较大等[33]。
Loeb 和Souriragin 1960 年发现非对称型膜以来,因其拥有的诸多优点,如能耗低,较好地保存新鲜果汁的风味营养和感官品质等,微滤(MF,micro filtration)、超滤(UF,ultrafiltration) 和反渗透(RO,reverse osmosis) 等膜技术已经广泛应用于乳制品、饮料等工业中[34-36]。但由于高渗透压的限制,通过反渗透把果汁浓缩到蒸发浓缩所达到的浓度不易实现,也限制了该浓缩技术实现工业化的发展。
近年来,随着新型膜材料、膜组件及工艺过程的发展,上述不足已得到了改善,新型的膜技术(如膜蒸馏(MD,membrane distillation)、渗透蒸馏(OD,osmotic distillation) 及集成膜技术) 不断涌现[37]。
几种主要的膜分离技术的比较见表1。
表1 几种主要的膜分离技术的比较
2.5 浑浊果汁的加工技术
浑浊果汁在生产过程中不需要进行澄清,含有细小的果肉颗粒等果胶物质,呈均匀浑浊状。因而保有原果中的大量营养成分及色、香、味,具有更大的市场需求,其风味色泽营养价值均优于澄清果汁[10]。但是未破碎的植物细胞、果胶、脂肪球、纤维素、半纤维素及一些大分子蛋白颗粒混合而形成果汁混浊状态[45],在生产和贮藏过程中容易产生杂质或出现沉淀分层等不稳定现象。
浑浊果汁稳定性的感官评定可以对其稳定性进行打分,以沉淀值表示。沉淀值越大说明沉淀量越多、稳定性越差,反之越好[46]。浑浊果汁的感官品质评价方法则可采用排序检验法和评分检验法。
感官评价指标及尺度见表2[47]。
表2 感官评价指标及尺度
对浑浊稳定性的控制是浑浊果汁饮料加工的一大难点,由斯托克斯定律可知,果汁中悬浮颗粒的尺寸、果汁的黏度、果汁溶液和颗粒的密度差均影响着果汁的浑浊稳定性[48]。对浑浊果汁而言,当稳定效果很好的条件下,使用稳定剂越少越好。因为过多增稠剂与酶蛋白会影响果汁口感与风味[49],为了减少化学稳定剂的使用,并最大限度保证果汁(特别是热敏性果汁) 天然风味和营养价值,现阶段多采用均质、脱气等物理加工手段处理浑浊果汁,以期控制果汁的浑浊稳定性。
陈祖满[50]研究浑浊果汁工艺时通过对比试验发现,传统工艺利用浓缩汁调配生产果汁时,先进行均质然后脱气,可以同时将果汁均质时混入的空气排出。而目前广受消费者喜爱的鲜果汁采用先脱气后均质才是有益可行的办法。
(1) 均质。均质是果汁生产中的独特操作,是一种纯物理的加工手段。在浑浊果汁的加工中,必须经过均质工序。其目的是使果汁的颗粒细化均匀,并促进果胶渗出,使果胶和果汁亲和,增强分散性,进而增加果汁的稳定性,保持果汁的稳定均一形态。被加工的果汁,经高压均质处理时,经受较高的压力,通过高压均质机均质阀的狭小间隙,果汁流体由高压低流速转化为低压高流速,受到剪切力、空穴作用和冲击作用,使浑浊果汁中粗大的悬浮粒受到上述作用而破碎成相对较小的粒子,均匀稳定地分散于果汁中[51]。
赵光远等人[52]研究混合果汁饮料浑浊稳定性控制中发现,在苹果汁饮料加工过程中,影响其稳定性的工艺流程主要为均质环节,而均质效果主要受到均质温度、均质压力及均质次数3 个因素的影响。
因此,高压均质作为目前较为常用于提高果汁稳定性的手段,是一种非热加工技术。在常温下进行就能够最大限度地维持果汁原有的营养,并一定程度上改善了果汁的外观和色泽,尤为适用于低温冷藏浑浊果汁[49]。该手段可以使得果汁的平均粒径降低,稳定性提高,如番茄汁[53]和胡萝卜汁[54]等。但国外有些学者却认为,均质使带肉果汁的黏度降低,可能与果汁的破坏和重组有关,同时受到果汁中糖、酸、果胶等其他因素的影响[55]。
(2) 脱气。脱气,又称去氧或脱氧,即是脱除果汁中空气(主要消除氧) 及不良气味等。果汁在杀菌前必须通过脱气驱除氧气,因为新鲜果汁在加工过程中可能会吸收氧气,而氧气会破坏其中的维生素,同时也会使果汁中的有机成分加速氧化,导致其色泽和香气恶化,从而使果汁品质劣变;同时也可避免杀菌阶段发生氧化反应,减缓果汁色泽变化[56]。
一方面,该加工工序解决了高压均质所带来的问题,即维C 被大量地氧化。脱气可以抑制果汁中易氧化成分(如果汁维生素、香气组分及其他物质)的氧化,保持果汁品质,降低其空气含量,减少果汁在后续加工处理(如灌装和高温瞬间杀菌) 时起泡,维持良好的外观。而且脱气具有抑制好气性微生物的繁殖作用。目前,果汁的脱气有真空脱气法、氮气交换法[11]、酶法脱气和抗氧化剂法脱气等方法[10]。
(3) 酶法。果胶酶制剂常用于浑浊果汁及带果肉的果汁生产中,其重要成分是含有微量果胶酯酶的聚半乳糖醛酸酶或果胶裂解酶。果胶酶制剂中的果胶裂解酶主要分解连在纤维素上的果胶,对果胶上的甲氧基不起作用,不能分解果胶上的甲氧基,而聚半乳糖醛酸酶可以协同降解果胶,酶解产生的浑浊颗粒不会聚积沉淀,使果汁浑浊状态保持稳定[14]。
2.6 澄清果汁的加工技术
澄清果汁也称透明果汁,由新鲜水果经压榨粗滤再经澄清过滤加工而制成。澄清果汁加工过程中,果肉微粒和果胶物质被去除,故其稳定性好,且具有一系列的优点(如黏度低、流动性好、外观透明、清亮、口感良好等),且便于贮存和运输。制备澄清果汁适宜的加工原料有苹果、葡萄和梨等[10]。
近年来,超滤技术在果汁的过滤澄清及浓缩方面显示了其优越性,被广泛应用于一些果汁的澄清处理中。超滤(UF) 技术澄清果汁具有一系列的优点,如分离精度高、分离效果好,可在常温低压下过滤和连续使用,对果汁的风味和营养损失小,并具有一定的除菌能力等[57-60]。此外,石磊等人[61]研究电浮法在果汁饮料生产中的应用发现,在加入相应的添加剂后,采用电浮法处理后,果汁可以获得很好的澄清效果。
2.6.1 澄清
鲜果汁中的许多悬浮物都是胶体,过滤极易造成堵塞而且效率低,一般需要很强的过滤器才能滤出,因此鲜果汁过滤困难。但是,在过滤前可以通过澄清工艺将果汁中的悬浮物和易沉淀胶粒除去。目前,主要采用的方法有自然澄清法、加澄清剂法、热处理法和冷冻澄清法等[62]。
(1) 自然澄清法。自然澄清法是利用重力作用自然沉降果汁内的悬浮物,经粗滤过的果汁被置于密闭容器中,再经长时间静置而澄清,同时果胶物质逐步水解而沉淀。果汁黏度得到降低,澄清过程被加速,果汁中的单宁和蛋白质作用形成大分子聚合物沉淀下来,使得果汁澄清[12]。自然澄清法的优点是操作工序简单、生产成本低、可在室温下进行,但需要时间较长才能达到要求,如数小时(6~8 h) 或数天。果汁的种类和性质对果汁的澄清速度有影响。果汁静置时,保持较低温度(室温不能超过15 ℃)[62]。但未经杀菌的果汁在常温下经较长时间的静置澄清,果汁质量无法保证,容易发酵变质。因此, 需添加适量的防腐剂。目前,该方法在实际生产中鲜为使用,仅限于用亚硫酸保存原料果汁的生产中[63]。
(2) 加澄清剂法。加澄清剂法(吸附澄清法),采用加入澄清剂进行澄清与自然澄清相比可缩短澄清时间。表面积大、具有吸附能力的吸附剂能吸附果汁中的一些物质(如蛋白质、多酚类等),从而可果汁澄清[63]。澄清剂主要有明胶、皂土、单宁、酶制剂、二氧化硅溶胶、壳聚糖法[64]及PVPP[65]等。蜂蜜、鸡蛋清或甘草汁[65]也被用于去除果汁中的悬浮物。澄清剂可单独使用也可混合使用,以提高澄清效果[66]。其用量需经过试验确定。目前,各工厂的果汁和果酒的澄清,基本上都采取加明胶和单宁或酶制剂。①明胶单宁法,明胶单宁法是利用明胶与单宁络合形成絮状物,同时缠绕果汁中的悬浮物颗粒一同沉淀的澄清果汁方法。明胶的用量与果汁的种类和明胶的种类有关,其用量应根据实际情况(如不同的果汁种类) 通过预试验来决定。例如,100 kg 的果汁约用10 g 单宁和20 g 明胶。将单宁和明胶分别溶解后,将单宁、明胶依次加入,于8~12 ℃的条件下,静置一段时间(6~12 h) 而沉淀。然后分取上清液,过滤后得到澄清的果汁[11]。此法成本较高,生产中应用不多[62]。而且如果温度过高,常导致澄清速度缓慢,温度过低则可能出现浑浊现象[67]。②酶处理法,加酶澄清法,是将一定量的果胶酶制剂加至果汁中,果汁中的果胶物质被果胶酶制剂水解。果汁中的其他胶体因失去果胶的保护作用而共同沉淀,使果汁得到澄清。
果胶酶是应用于果汁生产中的最重要酶制剂之一,是指能够分解果胶质的酶类。主要有果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶等。果胶酶的加入可以达到一系列的有益效果,如有效地提高水果的出汁率,改善果汁的过滤效率,加速果汁中蛋白质和多酚等大分子物质的沉降速度,明显地增强果汁的澄清作用等[68]。
果汁可逐渐澄清,澄清效果受诸多因素影响,如果汁的种类、酶制剂的种类、反应时间和反应温度。而其主要理化指标(如产品的透光率、黏度和沉淀等) 直接受澄清效果的影响。澄清技术是果汁生产中的关键一环,具有简便、快速、效果好等特点,具有许多重要的作用,如保持营养成分、保证果汁稳定性、抑制褐变、提高果汁感官品质和延长货架期等[69]。
(3) 热处理法。热处理法(加热澄清法或热凝聚法) 是在真空条件下将果汁迅速加热到一定温度(77~78 ℃),维持一定时间(1~3 min) 后迅速冷却降温,然后静置,果汁中的悬浮物常因加热而使胶体凝聚沉淀, 避免果汁品质劣变(如氧化和香气损失)。果汁澄清后,再经过滤(压滤机或精滤机、离心分离器等) 得到澄清果汁[10]。
热处理法的原理是利用果汁中的组分(如蛋白质和其他胶体) 冷热骤变改变性质、遇热变性而凝固析出形成沉淀而澄清果汁。该方法澄清果汁不彻底,应和其他方法协同进行[12]。该方法工艺简单,易于实施,效果较好,应用较为普遍。但此法也存在一些弊端,如会发生有害的氧化作用,对果汁营养物质和风味有一定影响。因此,为防止果汁风味变劣及其组分氧化作用,保持其品质,可在无氧条件下进行热处理,如果汁的加热和冷却可利用密闭的管式热交换器或瞬时巴式杀菌器进行[67]。
(4) 冷冻澄清法。冷冻澄清法的原理是在冷冻条件处理果汁,果汁中的胶体在低温条件下浓缩和脱水,改变了果汁的性质,果汁解冻后胶体聚沉。此法特别适用于产生雾状浑浊的果汁,如苹果汁[65]。其他一些果汁,如沙棘汁、柑橘汁、葡萄汁、酸枣汁和草莓汁也有这种现象。一般冷冻温度设定为-1~-5 ℃[67]。
2.6.2 过滤
过滤是所有澄清方法都需采用的工艺步骤。果汁中浑浊不清部分被过滤而得到澄清。果汁中一般悬浮微粒的直径大于过滤器的滤孔。滤层由被阻留于过滤器的微粒过滤时形成,小孔滤出的微粒在过滤时被留在滤层内。生产中常用的设备有多种,如棉饼过滤机、硅藻土过滤机、纸板过滤多层纱布的过滤器等[62]。
3 结语
近年来,迎合消费者追求健康营养的消费理念,复合型果汁饮料、果蔬汁饮料、功能型果汁饮料和100 %纯果汁均发展较快。纯果汁尤其是NFC 果汁,因其具有较高的营养价值,发展潜力巨大,将成为果汁饮料新的增长引擎。预计随着消费者健康消费观念的日益提升,天然、健康、功能性将成为主要的消费趋势。食品果汁行业要得到消费者的认可,需注重产品的品质、把握行业趋势,提高产品的性价比。因此,果汁行业发展本身要更加注重果汁加工工艺的优化及相应技术的研究。在果汁加工过程中,可重点开发新型非热食品加工技术和装备,如超高压、电离辐射、脉冲电场、超声波、脉冲磁场等,同时优化提升关键加工工艺,如澄清、均质等,解决加工过程中存在的问题,如风味劣变、有效成分降解等。以期最大程度保持果汁原有品质和风味,从而生产出安全、营养、耐贮、口感美味的果汁产品。