全 文 :作者简介:许宏愿(1984-),女,江南大学在读硕士研究生。
E-mail:xuyuan840706@163.com
通讯作者:夏文水
收稿日期:2011-02-20
第27卷第3期
2 0 1 1年5月
Vol.27,No.3
May.2 0 1 1
10.3969/j.issn.1003-5788.2011.03.041
雪莲果浓缩清汁的澄清工艺研究
Research on the clarification process of yacon juice concentrate
许宏愿
XU Hong-yuan
夏文水
XIA Wen-shui
(江南大学食品学院,江苏 无锡 214122)
(School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi,Jiangsu214122,China)
摘要:研究雪莲果浓缩清汁的澄清工艺。以透光率、蛋白质
含量、总糖、还原糖及糖类成分组成等为指标,比较醇法、壳
聚糖絮凝法、超滤3种方法对雪莲果浓缩汁的澄清效果。结
果表明,3种澄清方法得到的浓缩汁澄清度均>80%,用壳聚
糖处理的浓缩汁放置后会出现少量混浊;浓缩汁多酚含量是
醇法>壳聚糖絮凝>超滤;蛋白质含量从84.65μg/mL降至
20μg/mL以下,其中超滤去除蛋白质能力最强,含量仅为
4.27μg/mL;醇法对还原糖有较大影响,总糖含量是醇法>
超滤>壳聚糖絮凝。
关键词:雪莲果;浓缩清汁;澄清;醇法;超滤;壳聚糖
Abstract:The clarification process of yacon juice concentrate was in-
vestigated.The clarification effect of ethanol,ultrafiltration,and ch-
itosan was compared with anlysis the parameter such as light trans-
mittance,contents of protein and total phenolic compounds,total
sugar,reducing sugar and constituent of sugar.The results showed
that the transmittance of al the yacon juice concentrate gained by the
three clarification methods was over 80%,the juice concentrate by
chitosan treatment appeared a little turbid after a while.The poly-
phenol content of the juice concentrate was ethanol>chitosan>ultra-
filtration.The protein content decreased from 84.65μg/mL to less
than 20μg/mL,ultrafiltration can get the lowest 4.27μg/mL.Eth-
anol have a great impact on the reduce sugar.The total sugar concent
was ethanol>ultrafiltration>chitosan.
Keywords:yacon;concentrated clarified juice;clarifying methods;eth-
anol;ultrafiltration;chitosan
雪莲果 (smallanthus sonchifolius)原产于南美洲安第
斯山脉,1985年引入中国,目前已在云南、福建等多省份种
植。研究[1-2]表明,雪莲果中低聚果糖(FOS)含量非常高,约
占干重的70%~80%,低聚果糖是双歧增殖因子,具有增强
免疫、降血脂和促进矿物质吸收等功能,适合糖尿病人和肥
胖症患者食用,此外,其还含有丰富的氨基酸、维生素和矿物
质,市场开发前景非常广阔。
目前国内外关于雪莲果的研究报道不多,主要集中在对
其基本成分分析、功能特性、护色以及饮料的开发等方面。
中国已有企业在生产雪莲果的浓缩汁,但是由于雪莲果中多
酚类物质含量相对较高,得到的浓缩汁色泽呈深褐色,透光
率低,商业品质较差。解决雪莲果汁加工过程的护色、澄清
等技术问题迫在眉睫。
果汁澄清方法主要有酶处理、澄清剂、膜过滤。其中酶
制剂成本较高;壳聚糖作为澄清剂在果汁中应用其风味、营
养成分不受影响,且简便快速[3];超滤技术用于澄清果汁因
无添加物和相变化得到广泛关注与研究[4-5]。本试验旨在
制备高品质的雪莲果浓缩清汁,比较了醇法、壳聚糖絮凝、超
滤等3种不同澄清方法对雪莲果浓缩汁澄清度、蛋白质含
量、多酚含量及糖组分的影响,为企业提高雪莲果浓缩清汁
的质量提供理论指导。
1 材料和方法
1.1 原料与设备
雪莲果:市售;
壳聚糖:脱乙酰度86.1%,相对分子质量6×106,江苏
双林海洋生物药业有限公司;
超滤膜:截流分子量1×104,上海亚东核级树脂有限公司;
低聚糖混标(70%):由江南大学食品学院国家重点实验
室提供;
牛血清白蛋白,考马斯亮蓝G-250:均为生化试剂;
钨酸钠,钼酸钠,硫酸锂,无水碳酸钠,没食子酸、无水乙
醇等:均为分析纯;
高效液相色谱仪(配备2410示差折光检测器和Empow-
er工作站):Waters 600,美国 Waters公司;
紫外-可见光分光光度计:UV 1000型,上海天美科技
有限公司;
旋转蒸发器:R501B,无锡星海王生化设备有限公司;
超滤装置:UF-10,上海亚东核级树脂有限公司。
331
1.2 试验方法
1.2.1 雪莲果果汁制备 新鲜无损伤的雪莲果,清洗干净,
流水下快速去皮、切片,立即放入护色液中护色,取出沥干后
随即放入沸水浴中漂烫2min,流动水冷却;1∶1(m∶m)加
水打浆,8层纱布过滤。根据表1选择不同护色机理的护色
剂和浓度进行试验。
表1 护色剂的种类及浓度筛选表
Table 1 The species and amount of inhibitor
名称 浓度/%
柠檬酸 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
酒石酸 0.3 0.5 0.7 1.0 1.5 -
抗坏血酸 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 -
EDTA-2Na 0.3 0.5 0.7 1.0 1.5 -
NaCl 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 -
抗坏血酸钠 0.5 1.0 1.5 2.0 - -
柠檬酸亚锡二钠 0.05 0.1 0.15 0.2 - -
1.2.2 醇法澄清 在真空度0.09MPa、温度50℃、转速
90r/min下旋转真空浓缩,至可溶性固形物含量达到40%
左右,在冷却的浓缩液中加入无水乙醇,使乙醇浓度达到
60%,边加边搅拌,静置3h,8 000r/min离心15min,取上清
液真空浓缩至固形物含量70%左右。对透光率、多酚含量、
蛋白质含量及糖类成分进行分析。
1.2.3 絮凝澄清 过滤后的雪莲果汁加入2%的壳聚糖醋
酸溶液,50℃保温30min,离心取得上清液,真空浓缩至固
形物含量70%左右,测定指标同上。
1.2.4 超滤澄清 过滤后雪莲果汁泵入超滤器,在0.1MPa
的膜操作压力下,得到超滤清汁,真空浓缩至固形物含量
70%左右,测定指标同上。
1.3 分析方法
1.3.1 护色效果的评价 色差值的测定:L*a*b* 色空间
(CIELAB)是当前最通用的测量物体颜色的色空间之一,可
广泛用于所有领域。L* 称为明度指数,L* -0表示黑色,L*
-100表示白色;+a*表示红色程度,-a*表示绿色程度;+
b*表示黄色程度,-b*表示蓝色程度。以ΔE*a*b* 标示褐
变度(ΔE*a*b* 值越小,表示护色效果越好),按式(1)计
算:
ΔE*a*b* = [(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2槡 ] (1)
雪莲果浓缩汁稀释到可溶性固形物含量为4%进行指标
的测定。
1.3.2 透光率与褐变度测定 以去离子水做对照,在
660nm波长下测定浓缩汁的透光率值,同时在420nm波长
下测定溶液的褐变度[6]。
1.3.3 总酚的测定 根据FC法(Folin-Ciocalteu)[7],以没
食子酸计。
1.3.4 蛋白质的测定 考马斯亮蓝法[8]。
1.3.5 还原糖和总糖的测定
(1)还原糖含量的测定:采用DNS法;
(2)总糖含量的测定:参照文献[9]的方法进行测定。
1.3.6 糖类成分的测定 采用高效液相色谱法测定[10],色
谱柱:APS-2Hypersil(4.6mm×250mm),流动相:乙腈∶
水=65∶35,流速:1.0mL/min,柱温:30℃,进样量:5μL,
检测器:示差折光率检测器。
1.3.7 感官评定标准 选10个经验丰富的师生做颜色评
分,以10分制进行感官评价,评分标准见表2。
表2 雪莲果汁护色效果感官评价标准
Table 2 Evaluation standard of antibrowning
effect of yacon juice
分数 感官描述
0~2 褐变严重,黑褐色
3~4 褐变较严重,灰色或深黄褐色
5~6 发生褐变,黄褐色
7~8 稍有褐变或不明显
9~10 无褐变现象
1.4 数据处理方法
试验数据采用SPSS 13.0软件处理。
2 结果与讨论
2.1 预处理对雪莲果汁色泽的影响
雪莲果因存在大量的多酚类物质,在加工过程中极易发
生褐变现象,影响雪莲果果汁的色泽,进而影响浓缩汁的色
泽。试验选择了不同护色机理的护色剂进行护色处理,用色
差计测定雪莲果果汁色差值,其不同护色剂对雪莲果汁护色
效果的影响结果见图1。
图1 护色剂对雪莲果汁护色效果的影响
Figure 1 The antibrowning effect of different
inhabitor on yacon juice
由图1可知,柠檬酸、抗坏血酸、酒石酸等酸类试剂具有
较好的护色效果,其中柠檬酸可降低pH值及从PPO位点螯
合金属离子Cu2+;抗坏血酸具有还原性,将O-醌还原为无色
的O-二酚化合物[8],且两者价格低廉,工业上使用较为普
遍。优选护色配方为1%柠檬酸和0.6%抗坏血酸,并结合
漂烫处理可以取得很好的护色效果。护色处理对雪莲果汁
色泽影响的感官评价见表3。
431
开发应用 2011年第3期
表3 护色处理对雪莲果汁色泽的感官评价
Table 3 Evaluation of antibrowning test on yacon juice
护色处理 ΔE 感官评分 感观描述
1%柠檬酸+0.6%
VC
45.72 8.42
短时间内可保持亮黄
色
1%柠檬酸+0.6%
VC+100℃2min
40.80 8.96
酶失活,黄绿色长时
间保持
对照 54.85 3.2
迅速变成绿色,后变
成黑褐色
由表3可知,单纯使用护色剂护色持续时间短,采用护
色剂结合漂烫处理可以很好地保持产品的色泽。
2.2 澄清方法对雪莲果浓缩汁品质的影响
2.2.1 对雪莲果浓缩汁透光率的影响 澄清方法对雪莲果
浓缩汁透光率的影响见表4。
表4 澄清方法对雪莲果浓缩汁透光率和褐变度的影响
Table 4 Effect of clarification methods on the light
transmittance and browning degree of
yacon concentrate
样品
T660
醇法 壳聚糖絮凝 超滤
A420
醇法 壳聚糖絮凝 超滤
浓缩汁
复原汁
离心前
离心后
>80 >80 >80 - - -
97.6 96.7 98.6 0.066 0.145 0.030
97.4 97.6 98.8 0.061 0.036 0.028
由表4可知,3种澄清方式下雪莲果浓缩汁的透光率超
过80%,具有很好的澄清效果。壳聚糖利用酸性环境下正电
荷的性质吸附果胶分子,浓缩汁复原后透光率为96.7%,离
心处理后透光率升至97.6%,吸光值由0.145显著降至
0.036,可见壳聚糖絮凝处理所得的浓缩汁在放置一段时间
后会出现少量浑浊,影响其品质。超滤处理和醇法处理得到
的雪莲果浓缩汁复原后透光率和褐变度在离心前后基本一
致,没有发生混浊现象,品质较好。其中,超滤处理透光率为
98.8%,醇法透光率稍小,为97.4%,且420nm处吸光值超
滤处理约是醇法处理的1/2。
2.2.2 对雪莲果浓缩汁多酚含量的影响 果汁中的多酚是
酶促褐变、非酶褐变和混浊形成的主要因素,以酚类聚合物
和多酚-蛋白的聚合物存在。壳聚糖絮凝与超滤处理都具
有去除多酚物质的能力[11-12],澄清方法对雪莲果浓缩汁多
酚含量的影响见图2。
由图2可知,浓缩前,壳聚糖絮凝与超滤处理雪莲果果
汁可以去除一部分多酚物质,去除多酚物质的能力是超滤>
壳聚糖絮凝;浓缩后,壳聚糖絮凝和超滤处理得到浓缩汁的
复原汁中多酚含量都较浓缩前有所增加,可能是由于果汁中
的酚类前体物质在浓缩过程中发生转化分解,使得测定的酚
类物质含量增加[13]。同时发现,醇法处理得到浓缩汁的复原
汁中多酚含量与雪莲果果汁比较有所增加,可能是因为乙醇
常作为多酚的提取剂,多酚在雪莲果果汁应用乙醇静置处理
的过程中被提取出来,导致多酚含量的增加。多酚物质与产
品的色泽和口感有很大关系,一般情况下,多酚物质含量高,
产品色泽较深,苦涩口感较重,这可以解释醇法制得的雪莲
果浓缩汁苦涩感较重。超滤处理后酚类物质含量少,色泽和
口感较好,适宜加工生产优质产品。
图2 澄清方法对雪莲果浓缩汁多酚含量的影响
Figure 2 Effect of clarification methods on the polyphenol
content of yacon concentrate
2.2.3 对雪莲果浓缩汁蛋白质含量的影响 澄清方法对雪
莲果浓缩汁蛋白质含量的影响见图3。
图3 澄清方法对雪莲果浓缩汁复原汁蛋白质含量的影响
Figure 3 Effect of clarification methods on the protein
content of yacon concentrate
由图3可知,对雪莲果果汁进行澄清处理,澄清前后蛋
白质含量差异较大,从84.65μg/mL降至20μg/mL以下。
澄清方法对雪莲果浓缩汁蛋白质含量也有一定影响,不同澄
清方法去除蛋白质的能力依次为超滤>壳聚糖絮凝>醇法。
乙醇吸取了结合在蛋白质非极性基团上的水分子,破坏水化
膜,从而使这些基团暴露,相互之间吸引或排斥,从而造成了
蛋白质空间构象的改变,引起蛋白质变性,但是蛋白质的变
性是可逆的。壳聚糖含有的游离氨基在酸性条件下成为带
正电荷的NH+3 ,可吸附带负电荷的蛋白质[14]。在3种方法
中效果最好的是超滤,几乎可以除去所有的蛋白质,含量仅
为4.27μg/mL。
2.2.4 对雪莲果浓缩汁中糖类成分的影响 澄清方法对雪
莲果浓缩汁中还原糖和总糖的影响见图4,对糖类成分的影
响见图5。
531
第27卷第3期 许宏愿等:雪莲果浓缩清汁的澄清工艺研究
图4 澄清方法对雪莲果浓缩汁复原汁总糖和还原糖的影响
Figure 4 Effect of clarification methods on the total and
reduce sugar content of yacon concentrate
图5 澄清方法对糖类成分的影响
Figure 5 Effect of clarification methods on the suger
constituent of yacon concentrate
由图4可知,醇法制得的浓缩汁中还原糖含量在3种澄
清方式中最低,壳聚糖絮凝和超滤对还原糖的影响较接近,总
糖含量醇法>超滤>壳聚糖絮凝。采用外标法和面积归一
法对图5进行处理可知,壳聚糖絮凝处理还原糖占60.81%,
还原糖含量为15.14mg/mL,总糖含量24.91mg/mL;超滤
处理还原糖占60.14%,还原糖含量为15.06mg/mL,总糖
含量25.05mg/mL;醇法处理还原糖占52.44%,还原糖含
量为13.83mg/mL,总糖含量26.38mg/mL。还原糖与总糖
与滴定法测得的趋势一致。
3 结论
(1)柠檬酸、抗坏血酸具有较好的护色效果,优选护色
配方为1%柠檬酸和0.6%抗坏血酸,同时漂烫2min,可以
长时间保持较好护色效果。
(2)醇法澄清可以得到色泽金黄色的浓缩汁,澄清度也
较好,复原后透光率约可以达到98%,但是酚类含量含量较
高,制得的浓缩汁苦涩味较重,接受度较低,且乙醇用量大,
成本高,不适合工业化生产。壳聚糖处理去除多酚、蛋白质
的能力较醇法强,但是浓缩汁放置数日后会出现混浊现象。
(3)超滤澄清生产的浓缩汁复原后透光率可以达到约
99%,多酚、蛋白质的去除都较醇法和壳聚糖絮凝强,醇法造
成的还原糖损失较大,与醇法比较,超滤对还原糖保留较多,
可以达到浓缩汁的质量水平,另考虑成本估算,超滤较适宜
应用于工业化生产。
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