卡拉膠對蜂蜜澄清效果的研究

蜂蜜是一種具有保健功能的天然食品，單一花種蜜獨特的花香味頗受人們喜愛。隨著人們物質生活水平的提高，對蜂蜜的需求越來越大。食品飲料行業大量使用蜂蜜增加產品風味及利用其保健功能。但由于蜂蜜中的蛋白質、氨化物及膠體物質溶解于水后會產生大量混濁物質且難于去除，銷售的成品內容物中有沉淀物，易使消費者誤解成產品微生物污染。

目前，蜂蜜的澄清處理方法有機械澄清、聚醚砜過濾[1]和混凝等。機械澄清方法只能除去由一定直徑細小物質引起的渾濁，產品貯存過程中仍有小物質緩慢凝聚形成霧狀物質。聚醚砜超濾是溶液透過膜上微孔流入膜的低限側，大分子物質被膜截留，但這種方式過濾的耗材大、處理成本高。將混凝澄清技術運用到蜂蜜溶液處理中，卻能很好地解決蜂蜜在水中分散懸浮的狀態。

卡拉膠（Carrageenan），又稱鹿角菜膠、角叉菜膠、愛爾蘭苔菜膠，是一種從海洋紅藻（包括角叉菜屬、麒麟菜屬、杉藻屬及沙菜屬等）中提取的多糖的統稱，是多種物質的混合物[2-3]。不同類型卡拉膠中硫酸基的含量存在差別，其中以I（Iota）-型的含量最高，λ（Lamda）-型和k（kappa）-型的含量相差不多，混合型的含量最少[4]。各種卡拉膠溶液的凝膠溫度均隨濃度的增加而增加，但不同類型卡拉膠在同一濃度時的凝膠溫度不同；卡拉膠的反應活性主要來自半乳糖殘基上帶有的半酯式硫酸基（ROSO3-），它具有較強的陰離子活性，是一種典型的陰離子多糖。

蜂蜜含有一定量的膠體物質，在蜂蜜中分散有大分子或小分子的集合體，分散質粒子直徑在1～100 nm，是介于真溶液和懸浮物質之間的中間物，它主要由部分蛋白質、戊聚糖類及無機物質組成，一般不容易被過濾或沉淀出[5]。如能消除或降低膠粒的電動電位，就有可能使微粒碰撞聚結，失去穩定性。而卡拉膠與蜂蜜中蛋白質反應，可以使蜂蜜溶液澄清，且能保持蜂蜜原有的花香味。其作用機理是卡拉膠陰離子基團與蜂蜜中帶正電荷的高分子蛋白質通過靜電吸引形成結合鍵，并迅速促使各種微小帶正電荷的蛋白質、葡聚糖凝聚成大片絮狀物快速沉降。在一定溫度下凝聚物不斷增多，此時可通過棉餅過濾得到澄清溶液。因此，本試驗重點驗證帶有負電荷的κ型卡拉膠對蜂蜜溶液的澄清效果。

1 材料與方法

1.1 材料

椴樹蜂蜜（封蓋原蜜），濃度42.2°Bé，產自吉林省；卡拉膠（MZ-03F型），綠新（福建）食品有限公司提供；脫脂棉餅（規格30.0 μm），廣州澳興過濾器材有限公司提供。

1.2 儀器與設備

不銹鋼夾層鍋，工廠自制；WGZ-200S濁度儀，上海昕瑞儀器低度表有限公司；WFZ800-D3B紫外分光光度計，北京瑞利分析儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 卡拉膠對蜂蜜溶液澄清效果的驗證

稱取椴樹蜂蜜450 kg，加飲用純凈水675 kg，配制成40%的蜂蜜溶液（蜂蜜42.2°Bé，對應的含水量約為18.65%，則40%蜂蜜溶液的波美度約為18.3°Bé）。將稀釋后的蜂蜜溶液分成8組，每組5份，每份25.0 kg，在攪拌條件下每份分別加入卡拉膠0.15 g、0.30 g、0.60 g、1.20 g、2.40 g、5.00 g、7.50 g和10.00 g。為確保蜂蜜的花香味，加入不等量的卡拉膠后對溶液的pH值不作校正。分別于40 ℃、50 ℃、56 ℃、65 ℃和75 ℃條件下對蜂蜜溶液保溫20 min[6]。通過對處理后的蜂蜜溶液進行濁度和感官指標分析，初步驗證卡拉膠對蜂蜜的澄清效果。然后，將處理后的蜂蜜溶液通過棉餅過濾機進行過濾，再將蜂蜜過濾液在一定真空度、低溫條件下濃縮成蜂蜜膏體樣品。通過對蜂蜜膏體樣品進行理化指標分析，進一步確認卡拉膠對蜂蜜的澄清效果。

1.3.2 檢驗方法

羥甲基糠醛按GB/T 18932.18—2003進行檢測；淀粉酶活性按GB/T 18932.16—2003進行檢測；感官分析方法按GB/T 12311—2012進行檢驗；濁度按GB/T 5750.4—2006進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同添加量及溫度下卡拉膠對蜂蜜溶液感官指標的影響

由表1可知，蜂蜜溶液在40 ℃、50 ℃條件下，卡拉膠添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保溫20 min時，卡拉膠與蜂蜜中蛋白質相互吸引力較小，沒有形成絮狀物質，蜂蜜溶液呈混濁狀態，無澄清效果[7]。

表1 不同卡拉膠添加量在設定溫度下保溫20 min時的蜂蜜溶液感官指標結果表

蜂蜜溶液在56 ℃，卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg，保溫20 min時，蜂蜜溶液仍為混濁狀態，無澄清效果；卡拉膠添加量在0.30～1.20 g/25 kg和7.50～10.00 g/25 kg時，蜂蜜溶液只有少量絮狀形成，但溶液呈半透明狀態，澄清效果不理想；在該溫度條件下，當卡拉膠添加量為2.40 g/25 kg和5.00 g/25 kg時，蜂蜜溶液絮狀明顯，有澄清效果，但需檢測蜂蜜溶液的理化指標，進一步確認澄清效果。蜂蜜溶液在65 ℃，卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg、0.30 g/25 kg、0.60 g/25 kg、7.50 g/25 kg和10.00 g/25 kg，保溫20 min時，絮狀形成，但溶液呈半透明狀態，澄清效果不理想；當卡拉膠添加量在1.20～5.00 g/25 kg，保溫20 min時，蜂蜜溶液絮狀明顯，呈透明狀態，澄清效果良好，但需檢測蜂蜜溶液的理化指標，進一步確認澄清效果。蜂蜜溶液在75 ℃，卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg、7.50 g/25 kg、10.00 g/25 kg，保溫20 min時，絮狀形成，但溶液呈半透明狀態，澄清效果不理想；當卡拉膠添加量在0.30～5.00 g/25 kg，保溫20 min時，絮狀明顯，溶液呈透明狀態，澄清效果較好，但需檢測蜂蜜溶液的理化指標，進一步確認澄清效果。

2.2 不同添加量及溫度下卡拉膠對蜂蜜溶液濁度指標的影響

由表2可知，蜂蜜溶液在40 ℃、50 ℃條件下，卡拉膠添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保溫20 min時，卡拉膠與蜂蜜中蛋白質相互吸引力較小，沒有形成絮狀物質，蜂蜜溶液的濁度值在80 NTU以上，無澄清效果。蜂蜜溶液在56 ℃條件下，卡拉膠添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保溫20 min，蜂蜜溶液的濁度值在64 NTU以上，澄清效果不理想。蜂蜜溶液在65 ℃和75 ℃條件下，卡拉膠添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保溫20 min，卡拉膠陰離子基團與蜂蜜中帶正電荷的高分子蛋白質相互吸引，并加速促使各種微小蛋白凝聚生成大片絮狀物，蜂蜜溶液濁度值迅速下降[8-9]；此時，蜂蜜溶液濁度保持在10～14 NTU，澄清效果明顯，但需檢測蜂蜜溶液的理化指標，進一步確認澄清效果及產品質量。

表2 不同卡拉膠添加量在設定溫度下保溫20 min時的蜂蜜溶液濁度結果表

2.3 不同卡拉膠添加量對蜂蜜溶液澄清濃縮后理化指標的影響

將蜂蜜溶液在65 ℃和75 ℃條件下，卡拉膠添加量在0.15～10.00 g/25 kg，保溫20 min，得到的16組樣品，分別通過棉餅過濾機（規格30 μm）進行過濾，不同組別的蜂蜜溶液采用不同棉餅，防止交叉污染。將過濾后的蜂蜜溶液進行濃縮，濃縮時設備技術參數設定為真空度（-0.09 MPa）、物料溫度56 ℃，濃縮成16份蜂蜜樣品。對16份濃縮蜂蜜樣品分別進行羥甲基糠醛、淀粉酶活性檢測，結果見表3[10]。

由表3可知，添加不同劑量的卡拉膠蜂蜜溶液在65 ℃條件下處理后再進行濃縮，得到8份蜂蜜樣品，經對樣品檢測，只有羥甲基糠醛一項指標稍有變化，指標上升幅度小于10%，淀粉酶活性沒有變化[11-13]。另外8份蜂蜜溶液在75 ℃條件下處理后再進行濃縮的蜂蜜樣品，羥甲基糠醛、淀粉酶活性指標變化較大，說明該溫度條件下處理的蜂蜜溶液活性成分受到破壞，降低了蜂蜜的營養價值。

表3 不同卡拉膠添加量在不同溫度下保溫20 min對蜂蜜理化指標的影響表

因此，在75 ℃條件下不適合對蜂蜜溶液進行澄清處理；65 ℃處理后的蜂蜜溶液活性成分基本無變化，該溫度適用卡拉膠對蜂蜜溶液進行澄清處理。

2.4 不同卡拉膠添加量在設定溫度下對蜂蜜感官指標的影響

由表4可知，不同卡拉膠添加量在設定的65 ℃條件下對蜂蜜溶液處理后感官指標有不同變化。卡拉膠添加量為0.15 g/25 kg、0.30 g/25 kg、0.60 g/25 kg、7.50 g/25 kg和10.00 g/25 kg時，蜂蜜溶液只是絮狀形成，但溶液呈半透明狀態，澄清效果不理想。當卡拉膠添加量在1.20 g/25 kg、2.40 g/25 kg、5.00 g/25 kg 3個添加量時，蜂蜜溶液絮狀明顯，呈透明狀態，澄清效果良好。同時，卡拉膠添加量為2.40 g/25 kg時，對應的蜂蜜溶液濁度值為10.65 NTU，屬同溫度條件下最低值，因此該卡拉膠添加量在此設定的溫度下對蜂蜜溶液澄清處理效果最顯著。

表4 不同卡拉膠添加量在65 ℃條件下保溫20 min對蜂蜜感官指標及濁度的影響表

3 結論

帶負電卡拉膠處理蜂蜜溶液，隨著溫度的上升分子熱運動加速，與蜂蜜中的膠體微粒的電位離子撞擊，降低膠粒的電動電位，膠粒因電位降低或消除以致失去穩定性，膠粒相互聚結凝聚，形成不溶性的大分子物質而沉淀[14]。通過物理阻隔式過濾，得到澄清的蜂蜜溶液。但當處理溫度達到或超過75 ℃時，隨著卡拉膠添加量的增大，蜂蜜中小微粒絮狀物不易凝聚，無法使蜂蜜中的蛋白質完全沉淀，澄清效果適得其反。通過分析，40%椴樹蜂蜜25 kg，添加卡拉膠2.4 g，在65 ℃處理20 min，對蜂蜜溶液的澄清效果最好。