殼聚糖對菠蘿汁澄清作用的影響

徐曉嬌，趙文婧，武平

（太原師范學(xué)院，山西 太原 030031）

果汁澄清效果的好壞直接影響了產(chǎn)品的品質(zhì)和外觀，果汁中存在果膠質(zhì)、樹膠質(zhì)和蛋白質(zhì)等懸浮物，必須通過澄清作用除去。目前在果汁加工工業(yè)中，果汁澄清通常是采用果膠酶和淀粉酶水解，結(jié)合助凝劑加膨潤土、硅膠等處理（簡稱酶法）來完成。該操作復(fù)雜，周期長，費用高[1]，而且不能從根本上解決果汁在貯藏過程中引起的非生物性渾濁和褐變[2]。近年來出現(xiàn)的殼聚糖具有優(yōu)良的絮凝效果，并且來源豐富。作為生物體產(chǎn)物，具有良好的生物相容性、適合性與安全性，對人體無拮抗作用，已被美國食品藥物管理局（FDA）批準為食品添加劑，這些性質(zhì)使殼聚糖在果汁澄清中成為一種有吸引力的新型食品添加劑，而且已在一些廠家的生產(chǎn)實踐中取得較好的效果。

菠蘿學(xué)名鳳梨，是我國熱帶和亞熱帶四大名果之一[3]，也是中南美洲和亞太地區(qū)重要的經(jīng)濟作物[4]。其果實營養(yǎng)豐富，含有糖類、蛋白質(zhì)、粗纖維、多種維生素及微量元素，具有清熱解暑、降血壓、預(yù)防便秘和抗癌等功效[5]。但菠蘿季節(jié)性強，收獲期較為集中，鮮果含水量高，呼吸強度大，在貯藏、運輸過程容易腐爛變質(zhì)[6]。將鮮果加工成菠蘿汁是有效的解決途徑之一，且菠蘿果汁因其獨特的風(fēng)味和保健功效，而深受消費者喜愛[7]。但由于菠蘿果漿中含有易引起果汁混濁、沉淀的果膠、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，在加工過程中若未能除去，會使菠蘿汁在加工、儲存或銷售過程中產(chǎn)生沉淀。

殼聚糖是食物中唯一的陽離子聚合物[8]，在食品行業(yè)中是一種重要的化學(xué)澄清劑，可用于果汁、啤酒、飲料等的澄清[9]。殼聚糖與酸或酸性化合物結(jié)合后，成為聚陽離子電解質(zhì)，可與果漿中帶負電荷的蛋白質(zhì)、纖維素、果膠相互作用而將其絮凝[10]，同時殼聚糖分子中的乙酰基可通過氫鍵吸附果汁中某些酚類化合物[11]。因此，本文采用殼聚糖對菠蘿果汁進行處理，試圖為殼聚糖的應(yīng)用及菠蘿汁的工藝生產(chǎn)條件提供依據(jù)。

1 材料和儀器

1.1 材料

新鮮菠蘿成熟度達到八至九成熟：購自于市場；殼聚糖，脫乙酰度>90%，北京索萊寶科技有限公司；其他化學(xué)試劑：市售分析純。

1.2 儀器及設(shè)備

LD4-2型高速離心機：北京醫(yī)用離心機廠；WFJ2100型分光光度計：上海尤尼柯儀器有限公司；HRHS24型恒溫水浴鍋：青島海爾特種電冰柜有限公司；高速組織勻漿機：江蘇金壇宏華儀器廠；精密pH計。

2 方法

2.1 工藝流程

菠蘿→分選→去皮→切塊→攪碎→粗濾取汁→加殼聚糖→攪拌→離心→取上清液分析

操作要點：1）選用成熟新鮮，無病蟲害的果實；2）洗滌：用流動水快速沖洗，除去附著在菠蘿表面的泥沙等雜質(zhì)；3）榨汁：削皮、去端、切塊后迅速打漿榨汁；4）離心處理：時間10 min，轉(zhuǎn)速4000 r/min。

2.2 果汁透光率的測定

采用分光光度法。取少量澄清汁加入到1 cm比色皿中，以蒸餾水參比，在波長650 nm下，測果汁的透光率，用T（%）表示，T值越大，澄清度越高，表時果汁的澄清效果越好。

2.3 殼聚糖處理澄清菠蘿汁的方法

在菠蘿原汁中加入殼聚糖0.1 g/L～1.0 g/L，經(jīng)離心、過濾得到澄清汁，在菠蘿汁澄清最佳條件（pH為3.46、澄清時間為1.0 h、溫度為35 ℃）下進行實驗[12]。

2.4 果膠物質(zhì)定性測定

采用乙醇法。取一支潔凈的試管，加入菠蘿澄清汁10 mL，再加入無水乙醇10 mL，用大拇指按緊試管口，手緊握試管，使其翻轉(zhuǎn)輕搖3次，靜置1 h后觀察。若沒有凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn)，表明果汁中的果膠已基本被除去，說明果汁中無果膠物質(zhì)，用“-”表示；若有凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn)，表明果汁中的果膠物質(zhì)還沒被脫盡，說明果汁中有果膠物質(zhì)存在，用“+”表示。果汁中凝膠物質(zhì)愈多，其“+”也愈多。

2.5 還原糖測定

用3，5－二硝基水揚酸比色法，以葡萄糖計[13]。

2.6 總酸測定

用酸堿滴定法，以檸檬酸計[14]。

2.7 蛋白質(zhì)含量測定

用考馬斯亮藍G-250法[15]。

2.8 pH測定

用精密pH計測定。

3 結(jié)果與分析

3.1 殼聚糖用量對菠蘿汁澄清效果的影響

不同用量的殼聚糖對菠蘿汁透光率的影響見圖1。

圖1 殼聚糖用量對菠蘿汁透光率的影響Fig.1 Effect of the amount of chitosan on transparency of pineapple juice

由圖1可以看出，用殼聚糖澄清果汁時，其用量對澄清效果有較大影響。當(dāng)殼聚糖用量在0.1 g/L～1.0 g/L時，透光率隨其用量的增加而逐步提高，且在0.5 g/L以下時，透光率有明顯變化，這是因為當(dāng)殼聚糖添加量過低時，菠蘿汁中的不穩(wěn)定成分沒有被全部凝聚沉淀，以致影響澄清效果；用量在0.5 g/L以上時，透光率可以達90%以上，之后菠蘿汁的透光率呈相對穩(wěn)定趨勢。當(dāng)殼聚糖添加量進一步升高時，透光率反而出現(xiàn)下滑，殼聚糖本身也成了一種膠體在果汁中影響透光率。同時殼聚糖添加量過多也會造成對殼聚糖的浪費。因此，殼聚糖用量過高或過低均不利于菠蘿汁的澄清，在使用殼聚糖澄清菠蘿汁時，其最佳添加量為0.5 g/L。

3.2 菠蘿汁不同用量處理前后的成分變化

不同用量的殼聚糖對菠蘿汁進行澄清處理，測定殼聚糖澄清處理后菠蘿汁的透光率、果膠、還原糖、總酸、蛋白質(zhì)、pH的變化等指標，并與澄清前的作對比，結(jié)果見表1。

由表1結(jié)果可知，澄清后菠蘿汁中的透光率比澄清前顯著提高，澄清后菠蘿汁透光率為澄清前的3.09倍，在殼聚糖用量為0.5 g/L時其透光率最大；還原糖含量增加；pH和總酸下降；當(dāng)殼聚糖用量小于0.4 g/L時，果膠未被完全除去，當(dāng)用量大于0.4 g/L，菠蘿汁中果膠呈陰性反應(yīng)，說明果膠已被基本脫盡。殼聚糖澄清使果膠定性實驗由原來的陽性變?yōu)殛幮裕C明殼聚糖澄清使菠蘿汁中的果膠量大大減少；蛋白質(zhì)含量澄清后比澄清前下降了52.2%；殼聚糖澄清菠蘿汁較徹底清除了影響菠蘿汁澄清度的蛋白質(zhì)和果膠。

3.3 殼聚糖對菠蘿澄清汁回收率的影響

當(dāng)采用最佳劑量（0.5 g/L）殼聚糖對菠蘿原汁進行澄清時，不僅可以得到較好的澄清效果，而且澄清果汁的回收率也顯著提高。

表1 菠蘿汁殼聚糖澄清前后各成分變化Table 1 The components change of pineapple juice by chitosan clarification

當(dāng)直接將原汁離心后收集澄清果汁時，澄清果汁的透光率為54.4%，而回收率僅為51.6%（澄清果汁/原汁）；當(dāng)用殼聚糖處理后的原汁離心后收集澄清果汁時，澄清果汁透光率可達93.3%，而回收率也高達92.7%。

4 結(jié)論

殼聚糖對菠蘿汁處理的澄清實驗表明，在菠蘿汁澄清最佳條件（pH為3.46、澄清時間為1.0 h、溫度為35℃）下，0.2 g/L～1.0 g/L的殼聚糖澄清后的菠蘿汁，其透光率可達70%以上，完全符合生產(chǎn)要求。利用殼聚糖使菠蘿汁中蛋白質(zhì)、果膠絮凝沉淀，再用離心機離心，得到澄清菠蘿汁。殼聚糖添加量0.5 g/L，透光率可達93.3%。影響菠蘿汁后期貯存穩(wěn)定性的果膠和蛋白質(zhì)在澄清過程中被大量清除，菠蘿汁穩(wěn)定性大大提高。殼聚糖對菠蘿汁的澄清效果好，不但澄清速度快，而且果汁保持穩(wěn)定的時間長。由于菠蘿品種繁多，對于不同品種的果汁用殼聚糖進行澄清其效果是有差異的；就算同一品種的菠蘿，若成熟度不同，果實成分也有明顯的差異，如糖度和酸度。因此，用殼聚糖對不同品種菠蘿汁進行澄清，還有待進一步研究。

殼聚糖無毒、無害、來源廣泛、成本低廉、制備簡單、在澄清過程中條件控制容易。作為果汁澄清劑，殼聚糖自身直接成本相當(dāng)?shù)停M用極低，經(jīng)濟效益甚為可觀。因此，應(yīng)用殼聚糖澄清菠蘿汁將更有發(fā)展前景。殼聚糖由于所具有的特殊性質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、食品工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、輕紡工業(yè)等。在食品工業(yè)上，作為一種無毒高教的天然高分子混凝劑，除了可用于果汁、果酒等食品的澄清，還可用于工業(yè)廢水處理，并能回收其中蛋白質(zhì)、多糖等生物大分子，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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