渾濁型光皮木瓜果汁的穩定性研究

楊 旭

（1.安康學院現代農業與生物科技學院，陜西安康 725000；2.陜西省富硒食品工程實驗室，陜西安康 725000）

光皮木瓜是薔薇科木瓜屬植物[1]，其含有三萜、多酚、多糖、甾體類化合物等多種生物活性成分[2-4]。《本草經集注》中記載其果味酸、澀，性平，具有和胃舒筋、祛風濕、消痰止咳的功效[5]，已報道的研究也表明光皮木瓜具有抗氧化、抗炎、腎臟保護、改善記憶等功效[6-9]。我國光皮木瓜資源豐富，2018 年數據顯示，僅陜西省白河縣種植的光皮木瓜面積即超過933 3.33 hm2[10]。光皮木瓜的果實中含有大量的木質素和不溶性膳食纖維，導致其果肉肉質堅硬，加之果實酸澀，不宜鮮食[11]。因此，常制成深加工產品。

目前，以光皮木瓜為原料開展的深加工產品研發，包括安玉紅[12]對光皮木瓜果醋生產技術的研究，張文娟等人[13]研制的光皮木瓜低糖果醬，向進樂等人[14]開發的光皮木瓜干酒。光皮木瓜果汁的開發則主要以澄清果汁為主[15-16]，但多次過濾會導致營養及香氣成分的損失。然而，關于渾濁型果汁的開發及其關鍵品質控制因素的相關研究卻鮮有報道。

本試驗從取汁方式、穩定劑選擇和殺菌方式三方面對渾濁型光皮木瓜果汁的穩定性進行研究。以不溶性固形物含量和存放穩定性為指標，選擇適宜的取汁方式；以黏度值和懸浮穩定性為指標，優化穩定劑復配方案；以懸浮穩定性、菌落總數的測定結合感官評價，確定果汁適宜的殺菌方式。本研究以期為渾濁型光皮木瓜果汁的生產加工和貯藏穩定提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

光皮木瓜 由陜西省白河縣農林科技局提供；果膠酶、纖維素酶 10 萬 U/g，食品級，河南華興生物科技有限公司；果膠、黃原膠、結冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉 食品級，河南天潤生物科技有限公司；白砂糖、果葡糖漿 食品級，河北科隆多生物科技有限公司。

HR1848 型榨汁機 珠海飛利浦家庭電器有限公司；BJ1503303 型不銹鋼壓汁機 德清拜杰電器有限公司；LD4-2A 型低速離心機 北京醫用離心機廠；SHA-C 型恒溫振動水浴鍋 常州國華電器有限公司；GZX-GF101-2-BS 型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海躍進醫療器械有限公司；FJ-200SH 型均質機 上海標本模型器械有限公司；DV-2+PRO 型黏度計上海精密儀器儀表有限公司；LS-100LD 型立式壓力蒸汽滅菌鍋 江陰濱江醫療設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作要點

圖1 為渾濁型光皮木瓜果汁工藝流程圖。挑選成熟且無病害的光皮木瓜，清洗后去皮、籽，切成1～2 cm 厚度的木瓜片，于沸水中熱燙5 min，將木瓜與水以1:3（g/mL）比例混合后在榨汁機中打漿，200 目尼龍濾網過濾。濾渣中回添果渣質量20%的木瓜汁，根據預實驗所得的優化酶解工藝，加入0.022 g/L 的混合酶（果膠酶與纖維素酶質量比1:1），于pH 4.0、35 ℃條件下酶解60 min 后打漿，并向第一次打漿過濾所得的果汁中添加體積分數7%的漿液，混合均勻。添加適當穩定劑，均質后進行調配（白砂糖與果葡糖漿質量比1:3，總添加量1.6g/L）、灌裝，殺菌后得到成品。

圖1 渾濁型光皮木瓜果汁工藝流程Fig.1 Process flow of Chaenomeles sinensis (Thouin)Koehne cloudy juice

1.2.2 取汁方式對果汁穩定性的影響

1.2.2.1 取汁方式對不溶性固形物含量的影響 在酶解結束后，分別采用壓榨（不銹鋼壓汁機手動壓榨）、打漿（300 W 榨汁機1 擋攪打）兩種方式獲得果汁，取等質量的果汁經100 目尼龍濾網過濾，濾渣以去離子水清洗三次，于105 ℃下烘干至恒重，稱重并按下式計算不溶性固形物含量[17]。

式中：w表示不溶性固形物含量，%；m1表示果汁質量，g；m2表示濾渣質量，g。

1.2.2.2 取汁方式對存放穩定性的影響 取汁方式對存放穩定性的影響 酶解結束后，將壓榨、打漿兩種方式獲得的果汁經灌裝、滅菌（90 ℃ 15 min），常溫下存放10 d，對果汁的分層程度[18]進行測定。

式中：H表示分層程度，%；h1表示果汁液面總高度，cm；h2表示沉淀高度，cm。

1.2.3 穩定劑對果汁穩定性的影響

1.2.3.1 穩定劑選擇的單因素實驗 在優化的取汁方式基礎上，依1.2.1 所述工藝流程，粗濾所得濾渣經酶解打漿后分為8 份等質量樣品，按1:10（g/mL）料液比添加粗濾所得果汁后，分別加入0.02 g/L 的果膠、黃原膠、結冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉，以黏度和懸浮穩定性為測定指標，進行穩定劑的初篩。其中，黏度在均質后進行測定，選用DV-2+PRO 型黏度計的2 號轉子，30 r/min、室溫條件下進行；懸浮穩定性的測定采用紫外分光光度計法[19]。

1.2.3.2 均勻設計試驗 利用DPS 軟件進行均勻試驗設計，從而確定適宜的穩定劑及配方。根據穩定劑的單因素試驗結果，選擇對果汁穩定效果較好的結冷膠、黃原膠和瓜爾豆膠三因素，以每種穩定劑的用量范圍確定8 個水平，進行試驗測定。評價指標為加權穩定性，即黏度和懸浮穩定性分別按25%和75%的權重加成計算[20]。均勻試驗設計因素水平表見表1。

表1 均勻試驗設計因素水平表Table 1 Factors and levels of uniform design

1.2.4 殺菌方式對果汁穩定性的影響 在優化的取汁方式和穩定劑配方基礎上，分別采用巴氏殺菌（90 ℃/15 min）和高溫短時殺菌（121 ℃/0.1 MPa/30 s）兩種方式對灌裝后果汁進行殺菌處理。處理后果汁樣品置于4 ℃貯藏，并于不同貯藏期（10、20、30、40、50 d）對穩定性相關指標進行測定。

1.2.4.1 殺菌方式對果汁懸浮穩定性的影響 分別取兩種殺菌方式下不同貯藏時間點的果汁按1.2.3.1所述方法對懸浮穩定性進行測定。

1.2.4.2 殺菌方式對果汁菌落總數的影響 按GB 4789.2-2016《食品微生物學檢驗菌落總數測定》[21]對兩種殺菌方式下不同貯藏時間點的果汁進行菌落總數的測定。

1.2.4.3 殺菌方式對果汁感官質量的影響 由10 名經培訓的食品專業學生組成評定小組，男女各5 人。對兩種不同殺菌方式下各貯藏時間點的果汁進行感官評價。感官質量評定標準如表2 所示。

表2 感官質量評定標準Table 2 Sensory quality evaluation standard of cloudy juice

1.3 數據分析

所有測定數據以（均值±標準差）表示，每次樣品的測定均重復3 次。采用SPSS 19.0 進行方差分析和差異顯著性分析（P＜0.05 即為差異顯著）。其中，均勻試驗設計數據以均值表示，采用DPS 對數據進行多元線性回歸分析，驗證試驗同樣重復3 次。

2 結果與分析

2.1 取汁方式對果汁穩定性的影響

2.1.1 取汁方式對果汁不溶性固形物含量的影響 圖2為不同取汁方式下果汁中不溶性固形物含量的測定結果。打漿所得的果汁不溶性固形物含量為（36.56±1.27）%，極顯著高于壓榨法（P＜0.01），將其添加至果汁體系中，在香氣、營養價值、原料利用率方面[18]均優于壓榨的取汁方式，而壓榨產生的果渣中仍含有大量未溶出組分[22-23]。

圖2 取汁方式對果汁不溶性固形物含量的影響Fig.2 Effect of juice extraction method on the content of insoluble solids in juice

2.1.2 取汁方式對果汁存放穩定性的影響 取汁方式對果汁存放穩定性的影響見圖3。與壓榨方式相比，打漿所得的果汁分層程度更高，但兩者的分層程度均高于80%，說明都需要通過后續加工步驟中均質和穩定劑的添加來提高產品的穩定性。因此，以果汁不溶性固形物含量為主要考量因素，選擇打漿作為適宜的取汁方式。

圖3 取汁方式對果汁存放穩定性的影響Fig.3 Effect of juice extraction method on the juice storage stability

2.2 穩定劑對果汁穩定性的影響

2.2.1 穩定劑的選擇 從表3 中不同穩定劑添加下果汁的黏度值和懸浮穩定性來看，兩者并未呈現出完全一致的變化趨勢，例如果膠的黏度值最低，為（10.69±0.44）mPa·s，但懸浮穩定性卻高于卡拉膠。在穩定劑選擇時需要對兩個測定指標進行綜合考量。其中，結冷膠、黃原膠和瓜爾豆膠在黏度值和懸浮穩定性上均高于其他穩定劑，果汁穩定效果較強。因此，以選用的這3 種穩定劑進行復配試驗。

表3 不同穩定劑對果汁穩定效果的影響Table 3 Effect of different stabilizer on cloudy juice stability

2.2.2 穩定劑選擇的均勻設計試驗結果 根據單因素實驗的結果，進行了三因素八水平的均勻試驗設計。采用DPS 軟件對試驗結果（表4）進行多元線性回歸分析，得到三因素與綜合評價指標之間的回歸方程如下：

表4 U8（83）均勻試驗結果Table 4 Results of U8(83) uniform design

回歸方程顯著性檢驗F值為52.6735，P值為0.0187，剩余標準差為0.7208，相關系數為0.9962，由此說明建立的回歸方程擬合性好，模型具有一定的可信度。

表5 為對試驗數據進行的二次多項式逐步回歸分析。結果表明，黃原膠、瓜爾豆膠、結冷膠與加權穩定性（Y值）均相關，且瓜爾豆膠、黃原膠-結冷膠交互項均與Y值呈負相關。因素間交互作用分析中，黃原膠和瓜爾豆膠之間有顯著的正交互作用。各因素對加權穩定性影響的主次順序為：X2＞X32＞X22＞X1X2＞X1X3，而X2、X32、X22、X1X2對指標影響顯著。分析計算得到最終優化組合為：X1=1.0002，X2=1.0000，X3=8.0000，即黃原膠、瓜爾豆膠和結冷膠的添加量分別為0.02%、0.02%、0.10%，此時加權穩定性最高，可達90.65%。該條件下的驗證試驗測得果汁黏度為（23.55±0.78）mPa·s，懸浮穩定性為（94.19±0.91）%，計算得加權穩定性為90.27%，與理論最佳值基本一致，且高于均勻試驗中所有組合，證明所得復配方案對果汁的穩定效果較好。

表5 試驗數據的二次多項式逐步回歸分析結果Table 5 Results and analysis of data processing by quadratic polynomial

2.3 殺菌方式對果汁穩定性的影響

2.3.1 殺菌方式對果汁懸浮穩定性的影響 殺菌方式對果汁懸浮穩定性的影響如表6 所示。果汁分別經過兩種殺菌處理后，懸浮穩定性均有所下降，主要是由于果肉組織結構改變[22]而導致；隨著貯藏時間的延長，兩種殺菌方式的果汁均呈現出懸浮穩定性的持續降低，這與pH 的變化、PME 等酶的未完全鈍化和微生物作用有關[24-25]；兩種殺菌方式相比，當貯藏期＜30 d 時，懸浮穩定性無顯著差異，而隨著貯藏時間的延長，巴氏殺菌果汁的懸浮穩定性較高溫短時殺菌果汁有顯著降低。

表6 殺菌方式對果汁懸浮穩定性的影響（%）Table 6 Effects of sterilization treatment on juice suspension stability (%)

2.3.2 殺菌方式對果汁菌落總數的影響 果汁菌落總數在不同殺菌方式下的結果見表7。巴氏殺菌和高溫短時殺菌的果汁菌落總數均小于2 lg CFU/mL，符合GB 7101-2015《飲料》[26]的標準要求；果汁菌落總數在不同殺菌方式下都呈現出隨著貯藏時間的延長而顯著（P＜0.05）增加的趨勢，但貯藏期在40 d 以內的檢測數據均低于限值，微生物能夠有效控制；兩種殺菌方式相比，當貯藏期＜40 d 時，果汁菌落總數無顯著差異，而后高溫短時殺菌果汁的菌落總數則顯著（P＜0.05）低于巴氏殺菌果汁。

表7 殺菌方式對果汁菌落總數的影響（lg CFU/mL）Table 7 Effects of sterilization treatmenton the total plate count in juice (lg CFU/mL)

2.3.3 殺菌方式對果汁感官質量的影響 評定人員依據感官質量評定標準對各組樣品進行感官評定。考慮當貯藏期為50 d 時，兩種殺菌方式處理下的果汁菌落總數均超過GB 7101-2015《飲料》的限定范圍，因此將感官質量評定的貯藏期確定為0～40 d。

果汁在不同殺菌方式下感官品質如表8 所示。果汁經過高溫短時殺菌后，感官質量與對照相比有顯著（P＜0.05）降低，主要是高溫處理產生的少許蒸煮味；在貯藏過程中，感官評分隨時間的延長而持續下降，但果汁品質仍處在較好的水平（分值＞8）；采用高溫短時殺菌的果汁色澤較暗，品質保持卻較好，與巴氏殺菌果汁的感官評分無明顯差異。

表8 殺菌方式對果汁感官質量的影響Table 8 Effects of sterilization treatment on the sensory quality of juice

綜合兩種殺菌方式對果汁懸浮穩定性、菌落總數和感官質量的影響結果，兩種殺菌方式在不同程度上均有效改善了果汁的貯藏品質，而高溫短時殺菌果汁在貯藏期能夠保持更高的產品穩定性，更適合于光皮木瓜果汁的殺菌處理。

3 結論

光皮木瓜由于其高膳食纖維含量，直接榨汁后果渣中仍含有大量未溶出組分。將打漿分離后的果渣進行酶解，可以在減少果渣量的同時提高出汁率[27]，二次取汁后的漿液添加能夠起到增加香氣、改善色澤的作用，但不溶性固形物的引入會影響產品的穩定性。因此，本研究從取汁方式、穩定劑選擇和殺菌方式三方面對生產工藝進行優化，以提高產品的貯藏穩定性。取汁方式中綜合對不溶性固形物含量和存放穩定性的考量，選擇更適合的打漿取汁方式；穩定劑的選擇與復配中引入加權穩定性，使篩選指標更合理，通過均勻試驗設計，確定適宜的穩定劑復配方案為結冷膠0.02%、黃原膠0.02%、瓜爾豆膠0.10%；殺菌方式中，高溫短時殺菌果汁在貯藏期理化、微生物和感官品質的穩定性更好。后續如果能夠對光皮木瓜果渣中功能成分的有效溶出進一步研究，則更有利于產品質量的提升。