壳聚糖对葡萄汁的澄清作用

壳聚糖对葡萄汁的澄清作用 刘崑 ,高婷婷 ,杨柳 ()辽宁医学院 ,辽宁 锦州 , 121001 摘 要 旨在研究壳聚糖对葡萄汁澄清的效果 。通过单因素实验可知 ,壳聚糖添加量 016,018g /L ,澄清温度为 50,70?, pH 值为 3149 ,澄清时间为 40,60 m in 时 ,对葡萄汁澄清效果较好 ,正交实验对壳聚糖澄清葡萄汁适 宜工艺 :壳聚糖添加量 018g /L ,葡萄汁澄清温度为 60 ?,澄清时间为 50 m in, pH 选择葡萄汁的自然 pH 值 3149, 其透光率可达 9213 % 。与原相比葡萄汁可溶性固形物含量 、pH 值基本不变 ,果胶和蛋白质大量清除 ,提高了葡 萄果汁的稳定性 。 关键词 壳聚糖 ,葡萄汁 ,澄清 ( )汁 ?离心分离 ?加入壳聚糖 ?澄清葡萄汁葡萄汁产生浑浊和沉淀主要有 3 方面原因 : 1 113 试验 ( ) 蛋白质 、果胶引起雾浊 ; 2 多酚类物质不稳定引起 ( )11311 澄清方法 的浑浊 ; 3 酒石酸析出及葡萄果肉碎片残留引起的 [ 1 ] 沉淀 。目前葡萄汁澄清的有果胶酶 、蛋白酶 、 选择新鲜 、成熟 、无虫害的葡萄 ,用流动水反复搓 [ 2 ] 洗 3 次 ,除去附着在葡萄面的泥沙等杂质 ; 洗净后 皂土 、酪蛋白 、牛血清蛋白 、蛋清 、明胶等 。壳聚糖 的葡萄除去葡 萄籽 , 破 碎 , 打浆 榨汁 ; 用 4 层纱 布过 作为天然阳离子澄清剂 ,具有良好絮凝能力 ,可与果 浆中带负电荷的蛋白质 、纤维素 、果胶相互作用而将 滤 ,过滤后的葡萄汁在 4 000 r /m in, 离心 5 m in。将 [ 3 ] ( 压榨离心后的葡萄汁分别在壳聚糖用量 012 ,112 其絮凝 ,同时壳聚糖分子中的乙酰 基可 通 过氢 键 [ 4 ] ) ( ) ( ) g /L 、温度 30 ,80 ?、澄清时间 20 ,80 m in 、pH 吸附果汁中某些酚类化合物 。壳聚糖作为生物体 ( ) 值 2148 ,6145 条件下对葡萄汁进行澄清 , 取澄清 产物 ,具有天然 、安全 、无毒 、无害等特点 。已被美国 [ 5 ] 液测定其透光率 、可溶性固形物 、果胶物质定性 , ( )食品药物管理局 FDA 批准为食品添加剂 。本文 以考察各因素对澄清效果的影响 ,然后根据单因素试 采用壳聚糖对葡萄汁进行处理 ,通过对壳聚糖用量 、 验结果 ,对壳聚糖用量 、温度 、时间进行正交试验 ,确 澄清温度 、澄清 pH 值以及澄清时间 4 个参数进行单 定最适工艺条件 。 因素和正交实验确定最佳澄清条件 ,试图为葡萄汁的 11312 测定项目 生产提供优化的工艺条件 。 1131211 澄清度测定 1 材料与方法 取一定量的葡萄原汁 , 加入 016 g /L 的壳聚糖 , 111 材料与仪器 在 50 ?下澄清 60 m in 后过滤 ,采用分光光度测定澄 () 紫外可见分光光度计 UV 765 ,上海精密科学仪 清葡萄汁在不同波长下的透光 率 , 进而 确 定最 适波 ) ( 器有限公司 ; 恒温水浴锅 HH 2S型 , 金坛市科兴仪 长 。在适宜波长处 ,以蒸馏水为空白 ,测定葡萄汁透 ) ( ) 器厂 ;离心机 TDL 260C ,上海精密科学仪器有限公 光率 T值作为葡萄汁澄清度 , T 值越大澄清度越高 , ) ( ) 司 ;飞利浦榨汁机 ;精密 pH 计 PH S23C ,上海雷磁 表明葡萄汁澄清效果越好 。 [ 6 - 7 ]) () 仪器厂 ;阿贝折射仪 WA Y型 ,上海精密光学仪器 1131212 果胶物质定性检测 ) () (公司 ;巨峰葡萄 市售 ;壳聚糖 河南金润食品添加 (采用乙醇变性法测定 , 98 %变性乙醇 [ V 无水乙 )剂有限公司 取 1 g壳聚糖用 100 mL 质量分数 1 %柠 ) () )醇 ?V 浓盐酸 = 98 ?2 与葡萄澄清汁按 1 ?1 比例混 檬酸溶液充分搅拌并加热溶解 。 合 ,装入 30 mL 的试管 ,用手 4 指紧握试管 ,大拇指按 112 工艺流程 紧试管口 ,翻转轻摇 ,静置 30 m in后观察 。若液体的 原料 ?挑选 ?清洗 ?破碎 ?榨汁 ?过滤 ?原果 产生絮状物 ,表明果汁中的果胶物质还没有被彻底分 解 ,用“ + ”表示 。若液体的表面没有絮状物产生 ,表 第一作者 :硕士 ,讲师 。 明果汁中的果胶物质已基本被分解 ,说明果汁中无果 收稿日期 : 2010 - 11 - 18 ,改回日期 : 2010 - 12 - 22 胶物质存在 ,用“ - ”表示 。 ( ) 2011 Vo l137 No13 To ta l 279 118 生产与科研经验 聚糖添加量增加基本没有明显变化 。壳聚糖添加量1131213 可溶性固形物的测定 采用折光法 ( GB 1214311 - 1988 ) 。 014 g /L ,果胶呈阳性反应 ,说明葡萄汁中果胶物 达到 1131214 蛋白质含量测定 用质没有被完全除去 ; 增加到 016 g /L 时 ,果胶呈阴性 考马斯亮蓝 G2250法 。 反应 ,葡萄汁中果胶物质基本能被完全除去 。综上可 知 ,壳聚糖的最佳用量是 016,018 g /L。 2 结果与 表 1 壳聚糖用量与葡萄汁中可溶性固形物 2. 1 测定澄清葡萄汁透光率最适波长的确定 含量及果胶含量程度的关系 - 1 取一定的葡萄原汁 ,按 01 6 g /L (壳聚糖 / 原汁 ) )012 014 016 018 110 112 ( 壳聚糖用量 / g〃L 1315 1315 1312 1310 1311 1312 / % 可溶性固形物含量 加入壳聚糖 ,在 50 ?,葡萄汁自然 pH 值 3149 下 ,作 果胶含量程度 2 2 2 2 + + + 用 60 m in 后 ,测定葡萄澄清汁在不同波长下的透光 2. 3 壳聚糖澄清时间对葡萄汁澄清的影响 率 ,其结果见图 1。 由图 3 可知 ,当随着壳聚糖添加量增加 ,葡萄汁 的透光率 上升 较 快 , 澄清 在 60 m in 时 , 达 到 最 大 值 8911 % ,当 澄 清 时 间 超 过 60 m in 后 , 透 光 率 缓 慢 减 低 。这是由于壳聚糖与葡萄汁中果胶等带负电荷物 质相互作用 ,产生絮凝沉淀物 ,絮凝沉淀物在葡萄汁 中停留时间过长 ,会造成沉淀物的部分重新溶解 ,导 致沉淀物减少 。 图 1 测定波长与葡萄汁透光率的关系 由图 1可知 ,澄清葡萄汁的透光率值随着测定波长 的增大而逐渐增大并趋于稳定 ,当测定波长达到 710 nm 后 ,澄清葡萄汁的透光率达到 93%以上并趋于稳定 ,说 明测定澄清葡萄汁透光率的最适吸收波长为 710 nm。 2. 2 壳聚糖用量对葡萄汁澄清的影响 图 3 不同澄清时间与葡萄汁透光率的关系 由图 2 可知 ,壳聚糖澄清葡萄汁时 ,其用量对澄 清效果有很大影响 。随着壳聚糖用量的增加 ,葡萄汁 从表 2可知 ,壳聚糖澄清时间的长短对葡萄汁可 的透光率升高 ,增加到 016 g /L 时 ,透光率达到最大 溶性固形物含量基本无影响 。对果胶物质含量有一 9415 % ;壳聚糖 量进 一步 增 加 时 , 透 光 率 逐 步 下 降 。 定影响 ,壳聚糖加入后 ,澄清时间小于 30 m in 时 ,果 胶定性检测呈阳性 ,说明葡萄汁中果胶物质没有被完 这主要由于壳聚糖用量少时 ,胶体物质不能完全被除 全除去 ;当澄清时间大于 30 m in 时 ,葡萄汁中果胶物 去 ,澄清效果差 ;用量过多时 ,壳聚糖又部分溶解于葡 质基本能被完全除去 。 萄汁中 ,使葡萄汁出现混浊 。 综上可知 ,用壳聚糖澄清葡萄汁时 ,澄清时间以 40,60 m in为最佳 。 表 2 澄清时间与葡萄汁中可溶性固形物 含量及果胶含量程度的关系 20 30 40 50 60 70 80 时间 /m in 可溶性固形物 1315 1315 1315 1315 1313 1311 1310 含量 / % 果胶含量程度 + + - - - - - 图 2 壳聚糖用量与葡萄汁透光率的关系 214 壳聚糖澄清温度对葡萄汁澄清的影响 l中看出 ,葡萄汁中可溶性固形物含量随壳从表 温度不仅对壳聚糖的黏性有很大影响 ,且对葡萄 () 2011 年第 37 卷第 3 期 总第 279 期 119 食品与发酵工业 FOOD ANFED R ME N TA T ION NI D USTRIE S 汁中胶体物质的稳定性影响较大 ,从而影响到壳聚糖,说明果胶物质已基本被除去 。反应 综上可知 ,考虑到澄清后葡萄汁的颜色 、透光率 、 对葡萄汁澄清的效果 。由图 4可以看出 ,随着温度的 pH 值升高 ,澄清汁的透光率先增加 , 温度为 60 ?时 , 透光 果胶含量 、可 溶 性 固 形 物 , pH 值 选 择 在 自 然 率达到最大汁为 9215 % ; 随温度上升 , 透光率下降 ; 3149。 但温度过高使壳聚糖发生降解 ,从而降低了壳聚糖溶 液的絮凝效果 ,胶体物质的热凝变性作用占澄清的主 导地位 ,但这种澄清效果不明显 。 由表 3 可以看出 ,随着葡萄汁温度的升高 ,可溶 性固形 物 基 本 没 有 变 化 。葡 萄 汁 的 温 度 低 于 40 ? 时 ,葡萄汁中的果胶呈阳性反应 ,说明果胶未被彻底 吸附 ;温度高于 40 ?时 , 果胶呈阴性反应 , 说明果胶 物质已基本被完全吸附 。 图 5 不同 pH 值与葡萄汁透光率的关系 综上可知 ,用壳聚糖澄清葡萄汁时 ,澄清温度以 50 ,70 ?为最佳 。 表 4 pH值与葡萄汁中可溶性固形物含量 及果胶含量程度的关系 2148 3149 4153 5151 6145 pH 值 1317 1318 14 1316 1316 可溶性固形物含量 / % 果胶含量程度 - - - - - 216 壳聚糖对葡萄汁澄清的多因素正交试验 21611 正交试验因素水平设计 根据以上壳聚糖对葡 萄汁澄清的单因素试验的 结果 ,进行正交试验 ,设计如表 5。 4 不同澄清温度与葡萄汁透光率的关系图 表 5 正交试验因素水平 表 3 澄清温度与葡萄汁中可溶性固形物含量 因素 及果胶含量程度的关系 A C B 水平 壳聚糖用量 / 温度 / ? 时间 /m in 30 40 50 60 70 80 温度 / ? - 1 ( g〃L ) 1310 1218 1218 1218 13 1312 可溶性固形物含量 / % 016 1 50 40 果胶含量程度 + + - - - - 018 2 60 50 3 110 70 60 pH值对葡萄汁澄清的影响215 壳聚糖澄清 壳聚糖澄清葡萄汁时 , pH 值不仅对壳聚糖的电 21612 正交试验结果及分析 荷性质 、胶体物质的凝聚作用 、葡萄汁中胶体物质的 ()正交试验 表 6 结果表明 ,决定试验结果因素的 稳定性 ,以及葡萄汁的颜色都有影响 。从图 5可以看 主次顺序为 A > B > C。最适组合为 ABC,即壳聚 2 2 2 出 ,葡萄汁 pH 值对透光率有较大的影响 。随着 pH 糖用量为 018 g /L ,葡萄汁澄清温度为 60 ?, 澄清时 增加 ,透 光 率 上 升 ; 葡 萄 汁 在 自 然 pH 值 3149 条 件 间为 50 m in。取一定量的葡萄原汁 ,以 018 g /L 的量 下 ,透光率最大 8914 % ; pH 值在 3149 ,61 45 内 ,透 添加壳聚糖 ,然后在 60 ?温度下澄清 50 m in,取其上 光率逐渐降低 。 清液过滤后测透光率 ,结果为 9213 % 。可知 ,利用壳 pH 值变化对葡萄汁的颜色有一定的影响 。葡萄 聚糖最佳条件澄清的葡萄原汁 ,其透光率最高 。 汁自然 pH 值下为紫红色 ,随着 pH 值增加葡萄汁的 217 壳聚糖澄清葡萄汁前后变化 颜色由紫红色转变藏蓝色进而变成草绿色 。 选正交最 佳组 合 ABC对葡 萄汁 进 行 澄 清 处 2 2 2 由表 4 可知 , pH 值在 2148 ,61 45 内 ,葡萄澄清 理 ,测定壳聚糖澄清处理后葡萄汁的透光率 、可溶性 汁中的可溶性固形物含量基本无变化 。葡萄汁在自 固形物的变化等指标 ,并与澄清前的作对比 ,试验结 然 pH 值在 3149 以后 ,葡萄澄清汁中的果胶呈阴性 果见表 7。 ( ) 2011 Vo l137 No13 To ta l 279 120 生产与科研经验 4 表 6 L ( 3 ) 正交试验及结果分析 9 ( ) A B C 透光率 / % 序号 E空列 ( )( )( )1 016 13 831 1 1 50 1 40 ( )( )8817 1 2 2 2 60 2 50 ( )( )1 3 8114 3 3 70 3 60 ( )8716 2 018 3 4 1 2 8916 2 1 5 2 3 2 2 8419 6 3 1 ( )3 110 2 8012 7 1 3 3 3 8311 8 2 1 9 3 1 7914 3 2 K 25314 11 13 25213 2512511K 226211 26114 25517 25318 K3 24217 24517 25112 25211 k1 841467 831700 831767 841100 k2 871367 871133 851233 841600 k 3801900 811900 831733 841033 R 61467 51233 11500 01567 表 7 葡萄汁壳聚糖澄清前后各成分变化 60 ?, 澄清时间为50 m in, pH 值选择汁澄清温度为 - 1 T/ % 果胶 可溶性固形物 / % )(710 蛋白质 / mg〃L 成分 葡萄汁的自 然 pH 值 3149 , 其 透 光 率 可 达 9213 % 。 2317 10 19 1424+ 澄清前 影响葡萄汁稳定性的果胶和蛋白质在澄清过程中被 9213 1315 1317 澄清后 - 大量清除 ,葡萄汁稳定性大大提高 。 由表 7 结果可知 ,澄清后葡萄汁中可溶性固形物 含量减少 ,但不明显 ; 澄清后的透光率比澄清前显著 参 考 文 献 提高 ,澄清后葡萄汁透光率为澄清前的 3191 倍 ;蛋白 [ 1 ] 王伟军 ,李延华 ,张兰威 . 葡萄汁降酸及澄清技术研究与 质含量澄清后比澄清前下降了 5511 % ; 澄清后清除 ( ) 应用现状 [ J ]. 中国酿造 , 2010 , 218 5: 16 - 19. 了影响葡萄汁澄清度的果胶 ,果胶定性实验由原来的 [ 2 ] 屈慧鸽 . 小麦谷朊蛋白对霞多丽葡萄汁澄清效果的研究 ( ) [ J ]. 食品科学 , 2008 , 29 11: 210 - 212. 阳性变为阴性 。由上可知 ,采用壳聚糖澄清葡萄汁能 [ 3 ] 吴长青 . 壳聚糖在果汁澄清工艺上的应用 [ J ]. 饮料工 大量清除了影响葡萄汁澄清度的果胶和部分蛋白质 。 ( ) 业 , 2001 , 4 3 : 9 - 11. D ie trich Kno rr. U se ofch itinou s po lym e rs in food2 a cha l2 [ 4 ] 3 结论 lengefo r food re sea rch and deve lopm en t[ J ]. Food techno l2 ( ) ogy, 1984 , 38 1 : 85295. 通过壳聚糖对葡萄汁澄清的单因素试验研究表 [ 5 ] 田其英 . 壳聚糖对苹果汁澄清的研究 [ J ]. 贵 州农业科 ( ) 学 , 2009 , 37 12: 180 - 182. 明 ,壳聚糖用量为 016,018 g /L ,澄清时间为 40 ,60 [ 6 ] 张鑫 , ,郝莉花 ,高愿军 . 壳聚糖对山楂汁澄清效果的研 m in,澄清温度为 50 ,70 ?时 , 壳聚糖对葡萄汁澄清 ( ) 究 [ J ]. 食品研究与开发 , 2005 , 26 3 : 77 - 80. 处理的效果较好 ,且可溶性固形物含量基本不变 。在 [ 7 ] 陈洁兰 ,刘欣 ,赵力超 ,蔡琼 . 壳聚糖澄清菠萝汁工艺研 ( ) 究 [ J ]. 食品研究与开发 , 2009 , 30 8 : 119 - 122. 此基础上 ,采用正交试验 ,得出壳聚糖对葡萄汁澄清 处理的最适工艺条件为 :壳聚糖添加量 018 g /L ,葡萄 Effec ts of C h ito san on C la r if ica t ion of Gra pe Fru it Ju ice L iu Kun, Gao Ting2ting, Yang L iu ( )Co llge of Food Sc ience and Enginee ring, L iaon ing M ed ica l U n ive rsity, J inzhou 121001 , Ch ina A BSTRAC T The c la rifica tion of grap e ju ice by m ean s of ch ito san wa s stud ied. The re su lts from the te st of single fac to r showed tha t the op tim um ch ito san amoun t, temp e ra tu re, pH and c la rifica tion tim e wa s 0. 6,0. 8 g /L , 50,70 ?, 3. 49 and 40 ,60m in re sp ec tive ly fo r c la rifica tion of grap e ju ice. The re su lts from the o rthogona l te st showed tha t the op tim um techno logica l cond ition fo r c la rifica tion of grap e ju ice wa s add ing 0. 8 g /L ch ito san a t 60 ?fo r 50m in and its tran sm ittance of the c la rified grap e ju ice wa s up to 92. 3 % 。 Comp a ring w ith the o rigina l grap e ju ice, the con ten ts of so lub le so lid s, pH we re a lmo st the sam e afte r c la rifica tion. R emoving bo th the p ec tin and som e p ro te in s imp roved the stab ility of grap e ju ice. Key word s ch ito san, grap e ju ice, c la rifica tion () 2011 年第 37 卷第 3 期 总第 279 期 121