水晶梨澄清汁加工工艺及品质控制研究

摘 要：本文对水晶梨澄清汁加工工艺和浓缩汁贮藏过程中的品质变化进行了研究，结果表明：水晶梨澄清汁加工过程中，柠檬酸最佳护色浓度0.2%；在45℃、pH4.5和酶解时间60min时果胶酶的适宜用量为0.015%，A440、T625分别为0.401、78.6%；在此酶用量下最佳酶解处理时间为90min，A440、T625分别达到0.554、67.8%，最佳处理温度为40℃；水晶梨浓缩汁4℃贮藏49天，吸光值A440、酸度呈现出上升趋势，透光率T625、pH值和L*值呈现下降的趋势，5-羟甲基糠醛（5-HMF）呈现出先上升后下降的趋势。

关键词：水晶梨汁 澄清 品质控制

1 引言

梨果实营养丰富，有润肺止咳、化痰、消渴、解毒、利尿等药效，具有较高的药用价值和保健作用。梨果既可鲜食，又可制成梨汁、梨酒、梨脯和罐头等加工制品[1]。它多以鲜食为主，只有极少量用于加工，每年约有占总产量30%的果实被廉价销售或腐烂损耗，造成了极大的浪费，因此对梨果进行深加工，势在必行。 水晶梨果实的果胶含量较高，破碎的果浆出汁率低，且汁液混浊，给澄清水晶梨果汁加工的后续工序――果汁的过滤和超滤澄清带来困难，梨果产后贮运、保鲜、加工及商品化处理技术已成为生产上亟待解决的问题[2]。研究澄清梨果汁加工中的护色条件和酶法液化技术，从根本上解决水晶梨汁褐变，浑浊现象，对梨汁澄清进行有效的品质控制，能显著提高其经济效益和社会效益。

长期以来，在研究抗褐变效果时忽略了防止破碎过程中酶促褐变和防止果浆酶促褐变，而对水晶梨汁酶促褐变的防止，以及模拟体系的酶促褐变的防止研究较多。80%的酶促褐变发生在短时间的破碎过程中，所以探讨防酶促褐变不能忽略破碎过程而只观察对鲜榨汁酶促褐变的防止，也不能只使用模拟体系。

1.1 梨汁澄清的研究现状

目前已研究出的澄清梨汁的方法有：

1.1.1 酶法液化

酶法液化是通过特殊的酶处理工艺破坏果蔬原料的细胞结构，提高果蔬原料浸出率从而最大限度地获得果蔬汁的新型果蔬汁加工工艺。据资料报道，酶法液化可使苹果和梨的浸出率达到90%～95%[3]。利用果胶酶酶法液化技术处理果浆，有利于提高出汁率，其主要机理在于果胶物质在果胶酶的作用下水解，使果肉组织分解，改善果浆的压榨性能，降低了粘度，从而提高出汁率。影响果胶酶酶法液化效果的因素主要有果胶酶用量、酶解温度和酶解时间。酶温度为45℃，既可避免温度太低所引起的酶解速度太慢和酶解不完全而影响梨果汁出汁率及产品的澄清度和粘度，同时又可避免温度太高所引起的果胶酶酶活性下降反而降低果浆酶法液化效果，也可避免高温对果汁食用品质和营养价值的不利影响。经果胶酶酶法液化的果浆所榨出的汁液清亮，且果汁粘度降低，有利于澄清果汁加工后续工序的过滤和超滤澄清，提高了过滤速度，经果胶酶处理的澄清梨果汁成品稳定性好，果汁澄清，在贮藏期间不易产生沉淀，果汁的质量得到大大提高[4]。

1.1.2 壳聚糖澄清法

壳聚糖安全无毒，且具有生物降解和相容性、可食用性及其它多种特殊功能，在食品工业中被广泛用作乳化剂、稳定剂、增稠剂和食品工厂的废水处理剂等，美国食品药物管理局(FDA)已批准壳聚糖为食品添加剂[5]。目前，果汁生产中，果汁的澄清普遍运用酶法加助凝剂处理，但该法成本高、周期长。近年来，壳聚糖作为澄清剂引起人们的广泛关注，在澄清苹果汁、猕猴桃汁、菠萝汁等方面效果显著，但对梨汁澄清效果方面鲜有报道。

1.1.3 无机陶瓷微滤膜法

传统的滤布过滤、加酶处理自然澄清和硅藻土过滤等过滤方法具有很多的局限性，如：1）澄清效果不好，长时间存放还会出现二次分层、沉淀，影响产品外观质量；2）处理时间长，增加了微生物污染和繁殖的机会，加重了随后的杀菌处理的难度，影响产品质量和生产效率。3）澄清过程往往需要加热提高温度，会造成果汁中维生素等营养物质和风味物质的损失，改变果汁的天然口感和风味等。无机陶瓷微滤膜具有化学稳定性好，能耐酸碱、耐高温、耐有机溶剂，机械强度大，可反向冲洗，抗微生物破坏能力强，孔径分布窄，分离效率高等特点[6]。

由于水晶梨果中含有单宁，总酸含量高，切成品中易出现浑浊、产生沉淀等问题，在一定程度上阻碍水晶梨汁的发展，对其原汁进行杀菌并初步进行澄清脱单宁处理，尽可能保存水晶梨原有风味。将几种防褐变剂在梨破碎时加入，调查其对果浆与梨鲜榨汁防褐变效果以及它们之间的协同作用，旨在为混浊梨汁加工过程中防止褐变提供理论依据。为了满足消费者对食品质量与新鲜度日益提高的要求，食品非热杀菌技术得到进一步推动。高压就是研究较多的非热杀菌技术之一。施加100～1000 MPa，甚至更高的流体静压力，使蛋白质变性、酶失活、微生物死亡等而达到灭菌、保鲜及贮藏的目的，有的甚至可以使食品的风味得到改善还可结合热处理、微波和防腐剂等处理，杀菌和钝化酶的效果更佳。近年来，有不少报道壳聚糖[7]和蜂蜜[8]是加工澄清果汁的良好澄清剂，通过添加1%蜂蜜、0106%BE-6悬浮剂、加热等处理贮藏后期梨汁，结果表明加入蜂蜜、BE-6悬浮剂均对梨汁有明显的澄清作用。

1.2 酶促褐变研究

酶促褐变是果蔬加工中常遇到的麻烦，它不仅影响产品的外观，更主要的是降低产品营养质量与价值。所以，长期以来有关研究人员一直在研究适用果蔬制品的防褐变剂。硫酸盐是有效的防褐变剂，但其会造成硫残余而影响人的身体健康。美国FDA已于1986年限制其在果蔬上使用。抗坏血酸在很早以前就作为防褐变剂使用，但其抗褐变效果有浓度依赖性，添加量少效果较差，添加量多则会在果汁存放过程中因非酶促氧化降解而使果汁颜色变暗。用于果蔬制品中的防褐变剂还有曲酸、半胱氪酸、苯甲酸钠、苯甲酸、柠檬酸和氯化物如氯化钠等。除了VC、柠檬酸和氯化钠以外，其他防褐变剂在梨汁中的应用少见报道[2]。长期以来，在研究抗褐变效果时忽略了防止破碎过程中酶促褐变和防止果浆酶促褐变，而对果汁和水果切面酶促褐变的防止以及模拟体系酶促褐变的防止研究较多。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 实验仪器

WAY-2S阿贝折光仪 上海精密科学仪器有限公司

754紫外可见光分光光度计 上海光谱仪器有限公司

pH-S-3C型pH计 上海精密科学仪器有限公司

TCP2全自动测差计 北京鑫奥依克光电技术有限公司

FA-N电子分析天平 奥豪斯国际贸易（上海）有限公司

2000正压过滤器 浙江瓯海轻工机械厂

实验室小型打浆机 莱阳微电机厂

RE-52AA旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂

电热恒温水浴锅 龙口市先科仪器公司

电磁炉 大连三洋家用电器公司

2.1.2 实验材料和药品

水晶梨 即墨市大润发商场

果胶酶Ⅰ 天津利华酶制剂厂

亚铁氰化钾 分析纯 天津市巴斯夫化工有限公司

乙酸锌 分析纯 天津瑞金特化学品有限公司

NaOH 分析纯 临淄天德精细化工研究所

亚硫酸氢钠 分析纯 天津光复精细化工研究所

2.2 方法

2.2.1 护色实验

2.2.1.1 实验步骤

1）称取柠檬酸1g定容至1000ml容量瓶中制成0.1%的浸泡液。

2）称取500g梨，切片破碎，加入1)制备的柠檬酸中浸泡10min后再向烧杯内添加柠檬酸0.01g，0.03g，0.05g，0.07g，0.09g(按0.1%，0.15%，0.2%，0.25%，0.3%浓度计算得到)榨汁时加入以防止氧化。所得的汁分别装入五个锥型瓶中后编号。

3）用脱脂棉过滤以上五份果汁，然后进行吸光值、透光率测定。

2.2.1.2 测定指标及方法

吸光值透光率的测定用紫外分光光度计，平行三次，纪录数据，取平均值，确定最佳抗氧化剂用量。

2.2.2 酶解量实验

2.2.2.1 实验步骤

1）将梨果洗净后切分，榨汁。

2）粗滤，按加酶量0.01%，0.015%，0.020%，0.025%，0.030%，0.035%六个梯度计算果胶酶用量，六个试管编号。

3）加入酶后在PH4.5，45℃下恒温水浴加热1.5h。

2.2.2.2测定指标及方法

吸光值透光率测定方法同护色实验，确定最佳酶用量。

2.2.3 酶解时间实验

2.2.3.1 实验步骤

1）将梨果洗净后切分，榨汁。

2）粗滤后称重，加酶0.015%，五个试管编号。

3）加入酶后45℃下恒温水浴加热40min，60min，80min，100min，120min五个梯度。

2.2.3.2 测定指标及方法

吸光值透光率测定方法同护色实验，确定最佳酶解时间。

2.2.4 酶解温度实验

2.2.4.1 实验步骤

1）将梨果洗净后切分，榨汁。

2）粗滤后称重，加酶0.015%，五个试管编号。

3）加入酶后30℃，40℃，50℃，60℃四个梯度下恒温水浴加热1.5h。

2.2.4.2测定指标及方法

吸光值透光率测定方法同护色实验，确定最佳酶解温度。

2.2.5 贮藏实验

2.2.5.1 原料的选择

水晶梨梨果应选新鲜饱满，成熟度好，无明显生理病害和机械伤。

2.2.5.2 原料的加工

1）将梨果洗净，然后去柄去核切分。原料洗涤后即可破碎，以便提高出汁率。

2）榨汁，将切成块的梨放入榨汁机中榨汁。

3）热烫（钝化酶），先迅速加热至沸腾，后微沸3-5min，再迅速冷却至45-50℃。

2.2.5.3 酶处理

1）加0.015%的酶，实际称重0.2136g。

2）把酶加入梨汁中混匀后放入45℃恒温水浴中处理1.5h。

2.2.5.4 过滤

用正压过滤器进行过滤，分别用双层滤纸，0.65mm，0.45mm滤膜过滤，将滤液装入大烧杯中。

注意：每次加400-500ml果汁，否则会堵塞，再加压则会击穿滤纸。

2.2.5.5 减压浓缩

圆底烧瓶内加入澄清液，60℃加热蒸发至糖度为70°Brix，再用阿贝折光仪测糖度。

2.2.5.6 贮藏

将浓缩汁装瓶后放置冰箱中4℃储存，每七天检测一次相关指标。

2.2.5.7 测定指标及方法

1）样品pH值的测定

用手持糖量仪将样品糖度调至10°Brix，取出pH计后，先用pH为6.86，4.01，9.18对其进行调零，然后再测定样品的pH值，读取数据。平行测定三次，取平均值。

2）酸度的测定

用手持糖量仪将样品糖度调至10°Brix，准确移取待测样品10.0ml于锥形瓶中，加入酚酞指示剂3-4滴，摇匀。再用0.1mol・L-1NaOH溶液滴定至浅粉色，并在半分钟内不退色。平行滴定三次，并记录数据，取平均值。

计算公式：V*C*40/10*0.067*100%

3）透光率的测定

用手持糖量仪将样品糖度调至10°Brix，用紫外分光光度计测定三次，并记录数据，取平均值。

4）吸光值的测定

用手持糖量仪将样品糖度调至10°Brix，用紫外分光光度计测定三次，并记录数据，取平均值。

5）色差的测定

用手持糖量仪将样品糖度调至10°Brix，用色差计测定三次，并记录数据，取平均值。

6）5-羟甲基糠醛(5-HMF)测定

用电子天平称取3g浓缩汁用水溶解并移至50ml容量瓶中，加入0.5ml澄清剂①(用来沉淀蛋白质)再加入0.5ml澄清剂②(与澄清剂①混合)，然后用水稀释至50ml定容，用滤纸过滤，前10ml滤液用来润洗烧杯；取两只试管，各加入滤液5ml，其中一只5ml的NaHSO3(作参照)，另一只加入5ml蒸馏水混匀。在284nm和336nm下测吸光值。平行测定三次。

公式：

5-HMFmg/100g=(A284-A336)*14.97*5/W样品重

注：澄清剂①：亚铁氰化钾溶液，15g亚铁氰化钾用水溶解定容至100ml；

澄清剂②：乙酸锌溶液，30g乙酸锌用水溶解定容至100ml。

3 结果与分析

3.1 水晶梨澄清汁在不同抗柠檬酸用量下的变化与分析

图3-1a 柠檬酸用量对梨汁吸光值的影响

图3-1b 柠檬酸用量对梨汁透光率的影响

由图3-1可知：在不同柠檬酸用量护色的条件下，随着柠檬酸添加量的增加，吸光值呈先下降后上升趋势，在0.05g时出现峰值；而透光率呈现先上升后下降趋势，在0.05g时出现峰值；综合考虑柠檬酸最佳用量为0.05g时效果最好，此时柠檬酸的浓度为0.2%。

3.2 水晶梨澄清汁在不同酶浓度下的变化与分析

图3-2a 果胶酶浓度对梨汁吸光值的影响

图3-2b 果胶酶浓度对梨汁透光率的影响

由图3-2可知：添加不同量果胶酶进行果汁澄清时，随着果胶酶浓度增加吸光值呈先下降后上升趋势，透光率则先上升后下降，酶含量为0.015%时，吸光值最低，透光率最高，因此最佳酶用量为0.015%。

3.3 水晶梨澄清汁在不同酶解时间下的变化与分析

图3-3a 果胶酶解时间对梨汁吸光值的影响

图3-3b 果胶酶解时间对梨汁透光率的影响

由图3-3可知：在不同的酶解时间下，透光率呈先上升后下降趋势；吸光值则呈先下降后上升趋势，综合两图可知，90min为最佳酶解时间。

3.4 水晶梨澄清汁在不同酶解温度下的变化与分析

图3-4a 果胶酶解温度对梨汁吸光值的影响

图3-4b 果胶酶解温度对梨汁透光率的影响

由图3-4可知：在不同的酶解温度下，透光率呈先上升后下降的趋势，而吸光值先下降后上升，综合可得40℃是最佳酶解温度。

3.5 水晶梨浓缩汁在贮藏期间pH值的变化及分析

图3-5 贮藏时间对浓缩汁pH值的影响

由图3-5可知：随着贮藏时间的延长，浓缩汁pH值的下降趋势比较明显。由图可以看出，贮藏30d后pH值变化开始减小，而在35d时pH趋于平衡。

3.6 水晶梨浓缩汁在贮藏期间酸度的变化及分析

图3-6 贮藏时间对浓缩汁酸度的影响

由图3-6可知：随着贮藏时间的延长，浓缩汁酸度上升趋势比较明显。贮藏28d后酸度变化开始减小，而在40d时酸度趋于平衡，这可能由于果汁中多糖分解所致。酸度上升有利于浓缩汁品质的控制，本实验由于时间和条件的限制对酸度上升的原因没有做进一步的研究。

3.7 水晶梨浓缩汁在贮藏期间吸光值、透光率的变化及分析

由图3-7可知：随着贮藏时间的延长，浓缩汁的吸光值呈上升趋势比较明显，而透光率则正好相反，这主要是因为贮藏中发生非酶褐变的原因。

图3-7a 贮藏时间对浓缩汁吸光值的影响

图3-7b 贮藏时间对浓缩汁透光率的影响

3.8 水晶梨浓缩汁在贮藏期间色差的变化及分析

图3-8 贮藏时间对浓缩汁色差的影响

由图3-8可知：随着贮藏时间的延长，浓缩汁的色差呈明显下降趋势，由于亮度逐渐变暗，说明果汁色泽变差。

3.9 水晶梨浓缩汁在贮藏期间5-HMF的变化及分析

由图3-9可知：随着贮藏时间的延长，浓缩汁的5-HMF含量呈先上升后下降趋势，由图可以看出，贮藏35d后变化缩小，而在40d时趋于平衡。由于5-HMF的积累可发生褐变，上图较好的反映了贮藏中果汁的品质变化情况。

图3-9 贮藏时间对5-HMF的影响

4 讨论

水晶梨汁澄清时，添加柠檬酸对梨汁护色效果较好，在柠檬酸用量不同护色的条件下，随着柠檬酸添加量的增加，吸光值呈先下降后上升趋势，柠檬酸的浓度为0.2%时，梨汁色泽保护的最好。

果胶酶的添加量对果汁澄清的效果有很大影响。果胶酶的用量过高或过低都不利于梨汁的澄清。当果胶酶添加量过低时，梨汁中的不稳定成分没有完全被凝聚沉淀而影响澄清效果。当果胶酶添加量过高时，梨汁中的不稳定成分虽被凝聚沉淀完，但是并不能提高出汁率。果胶酶本身是一种蛋白质，过量的果胶酶反而成为一种胶体而影响透光率和吸光值。因此，在澄清梨汁过程中，果胶酶的添加量不应过高或过低，本文水晶梨加工中果胶酶的最适添加量为0.015%。

梨汁澄清时，果胶酶的酶解时间、酶解温度对果汁澄清的效果也有很大影响。在果胶酶浓度为0.015%时，水晶梨的最佳酶解时间为90min，最佳酶解温度为40℃。

在水晶梨汁实验贮藏过程中，吸光值A440、酸度呈现出上升趋势，透光率T625、pH值和L*值呈现下降的趋势，可见贮藏过程中发生了褐变反应。贮藏过程中，主要是非酶促褐变，其包括美拉德反应、焦糖化反应、抗坏血酸氧化分解反应和酚类物质的氧化缩合。5-HMF呈现先升高后下降的趋势，可能是贮藏过程中发生了美拉德反应。但在整个贮藏中L*值呈现下降的趋势，可能由于发生了其它非酶促褐变。如酚类物质的氧化缩合，多元酚化学性质相当活泼，很易氧化成为苯醌，而苯醌是非常强烈的亲电子基团，极易与亲核基发生许多不同的反应。果汁中其它成分含量也可能直接或间接地受到多元酚氧化的影响，从而对浓缩汁的品质产生影响。