壳聚糖对葡萄汁的澄清作用

1、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 016018g /L ,澄清温度为5070, pH 值为 3149 ,澄清时间为 4060 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

2、糖 ,葡萄汁 ,澄清葡萄汁产生浑浊和沉淀主要有 3 方面原因 : ( 1 )蛋白质 、果胶引起雾浊 ; ( 2 ) 多酚类物质不稳定引起 的浑浊 ; ( 3 )酒石酸析出及葡萄果肉碎片残留引起的沉淀 1 。目前葡萄汁澄清的材料有果胶酶 、蛋白酶 、皂土 、酪蛋白 、牛血清蛋白 、蛋清 、明胶等 2 。壳聚糖 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 、果胶相互作用而将其絮凝 3 ,同时壳聚糖分子中的乙酰 基可 通 过氢 键 吸附果汁中某些酚类化合物 4 。壳聚糖作为生物体产物 ,具有天然 、安全 、无毒 、无害等特点 。已被美国 食品药物管理局 ( FD

3、A )批准为食品添加剂 5 。本文采用壳聚糖对葡萄汁进行处理 ,通过对壳聚糖用量 、 澄清温度 、澄清 pH 值以及澄清时间 4 个参数进行单 因素和正交实验确定最佳澄清条件 ,试图为葡萄汁的生产提供优化的工艺条件 。汁 离心分离 加入壳聚糖 澄清葡萄汁113 试验方法11311 澄清方法选择新鲜 、成熟 、无虫害的葡萄 ,用流动水反复搓 洗 3 次 ,除去附着在葡萄表面的泥沙等杂质 ; 洗净后的葡萄除去葡 萄籽 , 破 碎 , 打浆 榨汁 ; 用 4 层纱 布过滤 ,过滤后的葡萄汁在 4 000 r /m in, 离心 5 m in。将 压榨离心后的葡萄汁分别在壳聚糖用量 ( 012 112

4、g /L ) 、温度 ( 30 80 ) 、澄清时间 ( 20 80 m in ) 、pH值 ( 2148 6145 ) 条件下对葡萄汁进行澄清 , 取澄清 液测定其透光率 、可溶性固形物 、果胶物质定性检测 ,以考察各因素对澄清效果的影响 ,然后根据单因素试 验结果 ,对壳聚糖用量 、温度 、时间进行正交试验 ,确定最适工艺条件 。11312 测定项目1131211 澄清度测定取一定量的葡萄原汁 , 加入 016 g /L 的壳聚糖 ,在 50 下澄清 60 m in 后过滤 ,采用分光光度测定澄 清葡萄汁在不同波长下的透光 率 , 进而 确 定最 适波长 。在适宜波长处 ,以蒸馏水为空白

5、,测定葡萄汁透 光率 T值作为葡萄汁澄清度 , T 值越大澄清度越高 ,表明葡萄汁澄清效果越好 。1131212 果胶物质定性检测 6 - 7 采用乙醇变性法测定 , 98 %变性乙醇 V (无水乙 醇 ) V (浓盐酸 ) = 98 2 )与葡萄澄清汁按 1 1 比例混 合 ,装入 30 mL 的试管 ,用手 4 指紧握试管 ,大拇指按 紧试管口 ,翻转轻摇 ,静置 30 m in后观察 。若液体的产生絮状物 ,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 明果汁中的果胶物质已基本被分解 ,说明果汁中无果胶物质存在 ,用“ - ”表示 。1 材

6、料与方法111 材料与仪器紫外可见分光光度计 (UV 765 ) ,上海精密科学仪 器有限公司 ) ; 恒温水浴锅 ( HH 2S型 , 金坛市科兴仪 器厂 ) ;离心机 ( TDL 260C ) ,上海精密科学仪器有限公司 ) ;飞利浦榨汁机 ;精密 pH 计 ( PH S23C ) ,上海雷磁仪器厂 ) ;阿贝折射仪 (WA Y型 ) ,上海精密光学仪器 公司 ) ;巨峰葡萄 (市售 ) ;壳聚糖 (河南金润食品添加 剂有限公司 )取 1 g壳聚糖用 100 mL 质量分数 1 %柠檬酸溶液充分搅拌并加热溶解 。112 工艺流程原料 挑选 清洗 破碎 榨汁 过滤 原果第一作者 :硕士 ,讲

7、师 。收稿日期 : 2010 - 11 - 18 ,改回日期 : 2010 - 12 - 22118 2011 Vo l137 No13 ( To ta l 279 )生产与科研经验1131213 可溶性固形物的测定采用折光法 ( GB 1214311 - 1988 ) 。1131214 蛋白质含量测定 用考马斯亮蓝 G2250法 。聚糖添加量增加基本没有明显变化 。壳聚糖添加量达到 014 g /L ,果胶呈阳性反应 ,说明葡萄汁中果胶物 质没有被完全除去 ; 增加到 016 g /L 时 ,果胶呈阴性反应 ,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 016018

8、 g /L。表 1 壳聚糖用量与葡萄汁中可溶性固形物含量及果胶含量程度的关系2 结果与分析2. 1 测定澄清葡萄汁透光率最适波长的确定取一定的葡萄原汁 ,按 01 6 g /L (壳聚糖 / 原汁 )加入壳聚糖 ,在 50 ,葡萄汁自然 pH 值 3149 下 ,作 用 60 m in 后 ,测定葡萄澄清汁在不同波长下的透光 率 ,其结果见图 1。壳聚糖用量 / ( g·L - 1 )0120140160181101121315+ +1315+13122131021311213122可溶性固形物含量 / %果胶含量程度2. 3 壳聚糖澄清时间对葡萄汁澄清的影响由图 3 可知 ,当随着

9、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

10、长为 710 nm。2. 2 壳聚糖用量对葡萄汁澄清的影响由图 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 的透光率升高 ,增加到 016 g /L 时 ,透光率达到最大9415 % ;壳聚糖 量进 一步 增 加 时 , 透 光 率 逐 步 下 降 。这主要由于壳聚糖用量少时 ,胶体物质不能完全被除 去 ,澄清效果差 ;用量过多时 ,壳聚糖又部分溶解于葡 萄汁中 ,使葡萄汁出现混浊 。图 3 不同澄清时间与葡萄汁透光率的关系从表 2可知 ,壳聚糖澄清时间的长短对葡萄汁可溶性固形物含量基本无影响 。对果胶物质含量有一 定影响 ,壳聚糖加入后

11、,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 全除去 ;当澄清时间大于 30 m in 时 ,葡萄汁中果胶物 质基本能被完全除去 。综上可知 ,用壳聚糖澄清葡萄汁时 ,澄清时间以4060 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时间 /m in20304050607080可溶性固形物含量 / %果胶含量程度1315131513151315131313111310+-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温度不仅对壳聚糖的黏性有很大影响 ,且对葡萄从表 l中看出 ,葡萄汁

12、中可溶性固形物含量随壳 2011 年第 37 卷第 3 期 (总第 279 期 )119汁中胶体物质的稳定性影响较大 ,从而影响到壳聚糖对葡萄汁澄清的效果 。由图 4可以看出 ,随着温度的 升高 ,澄清汁的透光率先增加 , 温度为 60 时 , 透光率达到最大汁为 9215 % ; 随温度上升 , 透光率下降 ; 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

13、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 。综上可知 ,用壳聚糖澄清葡萄汁时 ,澄清温度以50 70 为最佳 。反应 ,说明果胶物质已基本被除去 。综上可知 ,考虑到澄清后葡萄汁的颜色 、透光率 、果胶含量 、可 溶 性 固 形 物 , pH 值 选 择 在 自 然3149。pH 值图 5 不同 pH 值与葡萄汁透光率的关系表 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pH 值21483149415351516145可溶性固形物含量 / %果胶含量程度1317-1318-14-1316-1316-216 壳聚糖

14、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。表 5 正交试验因素水平图 4 不同澄清温度与葡萄汁透光率的关系表 3 澄清温度与葡萄汁中可溶性固形物含量及果胶含量程度的关系因素A壳聚糖用量 /( g·L - 1 )B温度 / C时间 /m in水平温度 / 3040506070801310+1218+1218-1218-1312-可溶性固形物含量 / %果胶含量程度13-0160181250604050 3 110 70 60 215 壳聚糖澄清pH值对葡萄汁澄清的影响壳聚糖澄清葡萄汁时 ,

15、 pH 值不仅对壳聚糖的电荷性质 、胶体物质的凝聚作用 、葡萄汁中胶体物质的 稳定性 ,以及葡萄汁的颜色都有影响 。从图 5可以看 出 ,葡萄汁 pH 值对透光率有较大的影响 。随着 pH 增加 ,透 光 率 上 升 ; 葡 萄 汁 在 自 然 pH 值 3149 条 件 下 ,透光率最大 8914 % ; pH 值在 3149 61 45 内 ,透光率逐渐降低 。pH 值变化对葡萄汁的颜色有一定的影响 。葡萄 汁自然 pH 值下为紫红色 ,随着 pH 值增加葡萄汁的颜色由紫红色转变藏蓝色进而变成草绿色 。由表 4 可知 , pH 值在 2148 61 45 内 ,葡萄澄清 汁中的可溶性固形物

16、含量基本无变化 。葡萄汁在自 然 pH 值在 3149 以后 ,葡萄澄清汁中的果胶呈阴性21612 正交试验结果及分析正交试验 (表 6 )结果表明 ,决定试验结果因素的 主次顺序为 A > B > C。最适组合为 A2 B2 C2 ,即壳聚 糖用量为 018 g /L ,葡萄汁澄清温度为 60 , 澄清时 间为 50 m in。取一定量的葡萄原汁 ,以 018 g /L 的量添加壳聚糖 ,然后在 60 温度下澄清 50 m in,取其上 清液过滤后测透光率 ,结果为 9213 % 。可知 ,利用壳聚糖最佳条件澄清的葡萄原汁 ,其透光率最高 。217 壳聚糖澄清葡萄汁前后变化选正交

17、最 佳组 合 A2 B2 C2 对葡 萄汁 进 行 澄 清 处 理 ,测定壳聚糖澄清处理后葡萄汁的透光率 、可溶性 固形物的变化等指标 ,并与澄清前的作对比 ,试验结 果见表 7。120 2011 Vo l137 No13 ( To ta l 279 )食品与发酵工业FOOD AND FERM EN TA T ION INDU STR IES生产与科研经验4表 6 L 9 ( 3 ) 正交试验及结果分析( E) 空列序号ABC透光率 / %1 ( 016 )112 ( 018 )223 ( 110 )33253142621124217841467871367801900614671 ( 50

18、)2 ( 60 )3 ( 70 )123123251112611424517831700871133811900512331 ( 40 )2 ( 50 )3 ( 60 )23131225113255172511283176785123383173311500831388178114871689168419801283117914123456789K1K2K3 k1 k2 k3R12331223125213253182521184110084160084103301567表 7葡萄汁壳聚糖澄清前后各成分变化汁澄清温度为葡萄汁的自 然60 , 澄清时间为50 m in, pH 值选择T710 /

19、%果胶 可溶性固形物 / % 蛋白质 / (mg·L - 1 )pH 值 3149 , 其 透 光 率 可 达 9213 % 。成分231792131410131524191317澄清前澄清后+-影响葡萄汁稳定性的果胶和蛋白质在澄清过程中被大量清除 ,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 提高 ,澄清后葡萄汁透光率为澄清前的 3191 倍 ;蛋白质含量澄清后比澄清前下降了 5511 % ; 澄清后清除了影响葡萄汁澄清度的果胶 ,果胶定性实验由原来的 阳性变为阴性 。由上可知 ,采用壳聚糖澄清葡萄汁

20、能 大量清除了影响葡萄汁澄清度的果胶和部分蛋白质 。参 考 文 献 1 王伟军 ,李延华 ,张兰威 . 葡萄汁降酸及澄清技术研究与应用现状 J . 中国酿造 , 2010 , 218 ( 5) : 16 - 19.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.吴长青 . 壳聚糖在果汁澄清工艺上的应用 J . 饮料工业 , 2001 , 4 ( 3 ) : 9 - 11.D ie trich Kno rr. U se ofch itinou s po lym e rs in food2 a cha l2 len

21、gefo r food re sea rch and deve lopm en t J . Food techno l2 ogy, 1984 , 38 ( 1 ) : 85295.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.张鑫 , ,郝莉花 ,高愿军 . 壳聚糖对山楂汁澄清效果的研究 J . 食品研究与开发 , 2005 , 26 ( 3 ) : 77 - 80.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. 2

22、3 4 3 结论通过壳聚糖对葡萄汁澄清的单因素试验研究表明 ,壳聚糖用量为 016018 g /L ,澄清时间为 40 60 m in,澄清温度为 50 70 时 , 壳聚糖对葡萄汁澄清 处理的效果较好 ,且可溶性固形物含量基本不变 。在此基础上 ,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 5 6 7 Effec ts of C h ito san on C la r if ica t ion of Gra pe Fru it Ju iceL 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 ti