草莓汁澄清工藝研究

李 娜，孫翔宇，戰吉宬*

（中國農業大學 食品科學與營養工程學院，北京 100083）

草莓（Fragaria ananassaDuch），又叫洋莓、紅莓、地莓等，系薔薇科漿果類多年生常綠草本植物，果實色澤鮮艷，香味濃郁，酸甜可口，風味獨特，素有“水果皇后”之美譽[1]。其含水量大、果皮薄、組織嬌嫩、柔軟多汁，缺乏堅硬外皮保護，耐貯藏性差，在常溫下僅僅可以保存1～2 d[2]。通常草莓的果肉含蛋白質10 g/kg、果膠10～17 g/kg、有機酸6～16 g/kg、脂肪6 g/kg、糖50～120 g/kg、維生素C（vitamin C，VC）500～1 200 mg/kg、無機鹽6 g/kg、粗纖維14 g/kg；富含鈣、鐵、磷、鋅等礦質營養物質[3]。草莓還有消暑解熱、生津止渴和利尿止瀉的功效，并在抗菌、抗腫瘤和抗人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）病毒等方面具有一定的效果[4]。總體來講，草莓是一種營養豐富但又不耐貯存、貨架期短的水果，將草莓制成草莓汁，是草莓深加工過程中最有潛力的加工方式之一[5]，既延長了其貨架期，又能夠通過深加工增加其附加值。

草莓汁在貯藏期間，在溫度、氧氣及光照等外界條件的影響下，會出現色澤下降、混濁度增加、營養物質損耗等現象，這將直接影響到果汁的品質。果汁混濁主要包括生物性混濁和非生物性混濁，生物性混濁是由微生物及其代謝產物引起的。非生物性混濁的因素很多，包括果汁中的蛋白質和多酚聚合物，果膠與蛋白質聚合物，以及酚類化合物與氧化聚合物等[6]。

澄清是草莓汁和草莓酒加工工藝中的一個關鍵環節。目前常用的果汁澄清方法有自然澄清法、酶解澄清法、殼聚糖澄清法、吸附劑澄清法、超濾微濾澄清法等[7]。果汁的澄清技術正在由傳統澄清法向現代澄清法過渡，并結合多種澄清工藝共同作用。就草莓汁的澄清而言，目前應用較多的仍然是酶解法澄清和吸附劑法澄清，殼聚糖澄清[8]和超濾微濾[9]澄清工藝也正在逐步完善。最佳的澄清方法不僅應能夠得到良好穩定的澄清效果，而且要盡量少的破壞草莓汁中的營養物質，更多地保留其色、香、味。

本研究以紅顏草莓為原料，首先分別確定果膠酶和殼聚糖2種單一澄清方法的最佳作用條件，再使用果膠酶-殼聚糖的復合澄清法進行澄清處理，并與單一澄清法進行比較，目的是找到最佳的草莓汁澄清方法，提高草莓汁和草莓酒的品質。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料

紅顏草莓，采自北京市昌平區香屯村北路西草莓園19號棚，經測定，其理化指標見表1。

表1 紅顏草莓理化指標檢測結果Table 1 Detection results of physicochemical indicators of strawberry

1.1.2 試劑

英納帝斯果膠酶（酶活50 000 U/g）：愛賽科有限公司；殼聚糖（脫乙酰度80.0%～95.0%，黏度50～800 mPa·s）：國藥集團化學試劑有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

UV-1800型紫外分光光度計：島津國際貿易（上海）有限公司；1T-LO阿貝折光儀：日本Atago公司；掌上型-1袖珍數字式糖度儀：北京中科科爾儀器有限公司；5430R離心機：德國Eppendorf公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 果膠酶法澄清草莓汁

果膠酶處理草莓汁工藝流程：

草莓→挑選、洗滌→除梗、破碎→加入不同量的果膠酶→粗濾（四層紗布）→離心（4 000 r/min、10 min）→測定相關指標

金秋十月，碩果飄香。10月10日，截至2018年9月底，我省共治理水土流失面積6.67萬平方公里，水土流失治理度達到61.8%，全省水土流失面積大為減少，水土流失強度大為減輕。

取10 mL pH值為3.5的草莓汁于試管中，分別加入0.005 g/L、0.010 g/L、0.015 g/L、0.020 g/L的果膠酶，搖勻后于50 ℃恒溫水浴鍋中靜置20 min，之后離心（4 000 r/min、10 min），測定草莓汁澄清效果及理化指標。

1.3.2 殼聚糖法澄清草莓汁

殼聚糖處理草莓汁工藝流程：

草莓→挑選、洗滌→除梗、破碎→粗濾（四層紗布）→殼聚糖處理→離心（4 000 r/min、10 min）→測定相關指標

單因素試驗：取10 mL pH值為3.5的草莓汁于試管中，進行殼聚糖添加量（0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L、0.5 g/L、0.6 g/L）、水浴時間（20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min）、水浴溫度（5 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃）和草莓汁pH值（3.0、3.3、3.5、3.7、4.0、4.3）的單因素試驗，以草莓汁的透光率為評價指標，優化殼聚糖法澄清條件。

正交優化試驗：根據單因素試驗結果，以草莓汁的透光率為評價指標，選擇殼聚糖添加量（A）、水浴時間（B）、水浴溫度（C）、草莓汁pH值（D）為影響因素，進行4因素3水平的殼聚糖澄清草莓汁條件優化正交試驗[10]。

1.3.3 果膠酶-殼聚糖復合法處理草莓汁

1.3.4 草莓汁理化指標的測定

澄清度的測定[11]：用分光光度計測定草莓汁的澄清度，以蒸餾水作參比。用紫外分光光度計在波長630 nm處測定草莓汁的透光率，用透光率（T%）表示果汁的澄清度。透光率越大，表明澄清效果越好。

出汁率采用稱質量法[12]，其計算公式如下：

式中：P為出汁率，%；J為澄清汁質量，g；W為草莓汁原漿質量，g。

可溶性固形物測定：采用手持數字式糖度儀測定草莓汁的可溶性固形物含量[13]。

VC含量測定：按照李玉紅[14]的方法，采用鉬藍比色法測定。

可滴定酸含量測定：采用國標GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》中的和滴定法測定。

2 結果與分析

2.1 果膠酶添加量對草莓汁澄清效果的影響

通過添加不同量的果膠酶澄清草莓汁，測定其出汁率、透光率和可溶性固形物含量，測定結果如表2所示。

表2 果膠酶添加量對草莓汁澄清效果的影響Table 2 Effect of pectinase addition on clarification of strawberry juice

由表2可知，當果膠酶添加量為0.015 g/L時，其出汁率為82.16%，透光率為86.20%，可溶性固形物含量為10.63%，澄清效果都優于其他幾組，因此確定用果膠酶澄清草莓汁時，最佳的添加量為0.015 g/L。

2.2 殼聚糖法澄清草莓汁的單因素試驗

殼聚糖添加量、水浴時間、水浴溫度、草莓汁pH值單因素試驗結果見表3。

表3 殼聚糖法澄清草莓汁單因素條件作用結果Table 3 The results of chitosan clarification single factor experiment

由表3可知，隨著殼聚糖添加量的增多，透光率逐漸加大，當殼聚糖用量為0.5 g/L時，透光率達到95.9%，之后隨著用量繼續增大，透光率開始下降。隨著水浴時間的加長，透光率不斷增加，到25 min時達到峰值，透光率為94.7%。隨著水浴溫度的升高，透光率逐步呈現增大的趨勢，水浴溫度為55 ℃時，透光率達到96.8%，之后隨著水浴溫度升高，透光率下降。不同草莓汁pH下，殼聚糖澄清效果并無太大變化，透光率在94%～97%。當果汁pH值在3.5時，透光率最高，達到95.8%。

2.3 殼聚糖法澄清草莓汁的正交試驗

在單因素試驗基礎上，以透光率作為評價指標，進行殼聚糖對草莓汁澄清效果的正交優化試驗，結果與分析見表4，方差分析見表5。

表4 澄清效果優化正交試驗結果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for clarification effect optimization

由表4可知，在殼聚糖澄清草莓汁的試驗中，4個因素對其澄清結果影響大小依次為A＞B＞D＞C，即殼聚糖添加量＞水浴時間＞草莓汁pH值＞水浴溫度。以透光率為評價指標，最優組合為A3B2C2D1，即最佳的作用條件為殼聚糖添加量為0.6 g/L，水浴時間為25 min，水浴溫度55 ℃，草莓汁pH值為3.3。在此優化條件下進行3次平行試驗，得到的草莓汁透光率為95.06%。

表5 正交試驗結果方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表5可知，在4個因素中，殼聚糖添加量對結果影響顯著，其余因素對結果影響不顯著。

2.4 果膠酶-殼聚糖復合法處理草莓汁的效果

果膠酶-殼聚糖（果膠酶0.015 g/L和殼聚糖0.6 g/L）復合法處理草莓汁放置在4 ℃的環境下，不同天數后的各指標變化情況見表6。

表6 果膠酶-殼聚糖復合法處理草莓汁不同天數后理化指標對比Table 6 Comparison of physicochemical indicators of strawberry juice by pectinase-chitosan method in different days

由表6可知，果膠酶-殼聚糖處理草莓汁后透光率由76.9%升高到97.3%，可溶性固形物含量由10.0%降低到8.3%，還原型VC由于在加工中都不穩定[15]，含量損失稍大，保存率為68.86%，可滴定酸含量由7.11 g/L降低到6.98 g/L。

在4 ℃的條件下放置30 d，其透光率及VC保存率呈現下降趨勢，可滴定酸含量有所升高，可溶性固形物含量變化不大。結果表明，果膠酶-殼聚糖復合法澄清處理草莓汁是可行的。

3 結論

通過果膠酶處理草莓汁試驗，得到果膠酶最佳用量為0.015 g/L，此時透光率達到86.2%；通過殼聚糖處理草莓汁的單因素試驗和正交試驗，得到殼聚糖處理草莓汁的最佳工藝條件為殼聚糖添加量為0.6 g/L，水浴時間為25 min，水浴溫度55 ℃，草莓汁pH值為3.3，在此條件下處理草莓汁，透光率為95.06%。

在單一法處理草莓汁試驗的基礎上，采用果膠酶-殼聚糖復合法處理草莓汁，得到97.3%的透光率，且處理后草莓汁在4 ℃環境下保存30 d，其理化指標并未受到太大影響。因此，果膠酶-殼聚糖復合法處理草莓汁，可作為一種良好的澄清方法使用。

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