離子交換樹(shù)脂調(diào)控黃冠梨汁色值研究

劉佳，龔小梅，李喜宏，*，冷傳祝，李敏，張姣姣，張文濤

（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457；2.寧夏林業(yè)國(guó)際合作項(xiàng)目管理中心，寧夏銀川750000；3.國(guó)投中魯果汁有限公司，北京100037）

離子交換樹(shù)脂調(diào)控黃冠梨汁色值研究

劉佳1，龔小梅2，李喜宏1，*，冷傳祝3，李敏1，張姣姣1，張文濤1

（1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457；2.寧夏林業(yè)國(guó)際合作項(xiàng)目管理中心，寧夏銀川750000；3.國(guó)投中魯果汁有限公司，北京100037）

以黃冠梨試材，研究離子交換樹(shù)脂對(duì)色值穩(wěn)定性影響，重點(diǎn)明確離子交換樹(shù)脂對(duì)不同腐爛程度果汁的色值調(diào)控效果。采用離子交換樹(shù)脂與活性炭?jī)煞N方法對(duì)果汁分別進(jìn)行處理，同時(shí)三種離子交換樹(shù)脂進(jìn)行組合，比較色值、色值穩(wěn)定性、總酚含量、氨基態(tài)氮含量的變化，結(jié)果表明：離子交換樹(shù)脂組合處理的不同爛果率梨汁色值下降緩慢、色值穩(wěn)定性顯著提高、總酚含量以及氨基態(tài)氮含量相對(duì)下降，爛果率達(dá)到6%時(shí)能在40 d內(nèi)滿(mǎn)足車(chē)間要求的T440保持在45%以上的要求。其中，采用離子交換樹(shù)脂組合處理爛果率6%濃縮汁得到最佳指標(biāo)，36d時(shí)色值穩(wěn)定在透光率54.3%左右，dT440穩(wěn)定在35%左右，氨基態(tài)氮下降50mg/100g，總酚下降25mg/100g。

黃冠梨；濃縮汁；離子交換樹(shù)脂；爛果率；色值穩(wěn)定性

褐變是濃縮果汁加工的世界性難題，對(duì)果汁的外觀、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)均產(chǎn)生較大影響，影響果汁的商品價(jià)值［1-3］。其中腐爛率影響最大，是果汁加工的關(guān)鍵控制點(diǎn)。使用腐爛程度高的水果生產(chǎn)果汁，微生物超標(biāo)，風(fēng)味差等問(wèn)題嚴(yán)重，而且其中的微生物、微生物代謝物等因素對(duì)于色值影響很大。

色值是反映果汁顏色深淺程度的一項(xiàng)重要的理化指標(biāo)，因此在果汁的加工過(guò)程中要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿撋幚恚?］。在果汁加工過(guò)程中，活性炭是經(jīng)常使用的吸附劑，主要用來(lái)降低果汁中的色值以及祛除果汁中的棒曲霉素（Patulin）等有害物質(zhì)。采用活性炭脫色，會(huì)在超濾截留液中積累大量的活性炭以及果汁固形物，使超濾負(fù)載增大，同時(shí)容易造成超濾系統(tǒng)生產(chǎn)能力降低，甚至造成超濾膜管的堵塞，并且不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，添加劑會(huì)殘留在果汁里［4-6］。與傳統(tǒng)的方法相比，采用樹(shù)脂柱對(duì)果汁進(jìn)行吸附處理，不僅可以大幅提高果汁的色值，而且對(duì)果汁的透光率也有一定的提高，同時(shí)離子樹(shù)脂還可以降低果汁中的多酚類(lèi)及氨基酸類(lèi)物質(zhì)，有效降低蘋(píng)果汁的濁度［6-7］。

在果汁的生產(chǎn)過(guò)程中，控制無(wú)原料爛果率并不現(xiàn)實(shí)，因此尋求一個(gè)既合乎實(shí)際又能保障色值相對(duì)穩(wěn)定的處理方法是至關(guān)重要的。本試驗(yàn)采用大孔吸附樹(shù)脂、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂及陰離子交換樹(shù)脂組合的方式對(duì)原汁進(jìn)行處理，進(jìn)行相關(guān)研究。采用單純的一種離子交換樹(shù)脂處理濃縮汁，會(huì)去除其中大部分的氨基酸類(lèi)物質(zhì)，雖然有利于色值的穩(wěn)定，但降低了果汁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此在處理過(guò)程中采用部分原汁過(guò)離子交換樹(shù)脂的方案，即：原汁先過(guò)大孔樹(shù)脂脫色，脫色后原汁的二分之一過(guò)陽(yáng)離子樹(shù)脂去除帶酸性集團(tuán)的氨基酸類(lèi)物質(zhì)，過(guò)完陽(yáng)離子的樹(shù)脂原汁的二分之一過(guò)陰離子樹(shù)脂去除帶堿性基團(tuán)的氨基酸類(lèi)物質(zhì)，最終將所有原汁充分混合濃縮。

1材料與方法

1.1原料與試劑

梨：河北地區(qū)黃冠品種；大孔吸附樹(shù)脂、LX-108型樹(shù)脂、LX-206型樹(shù)脂：購(gòu)于西安藍(lán)曉公司；活性炭：購(gòu)于福建元力公司；沒(méi)食子酸、福林酚試劑：Sgima公司；甲醇、Na2CO3、NaOH等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純：北京化工廠。

1.2主要儀器

721型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普希通用儀器有限公司；M269754恒溫水浴鍋：西北儀器（北京）科技有限公司；DGG-101-2恒溫箱：天津市天宇實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠；HR2004榨汁機(jī)：飛利浦公司；Centrifuge 5804R冷凍離心機(jī)：德國(guó)Eppendorf公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1測(cè)定方法

1.3.1.1色值測(cè)定

將濃縮梨汁用超純水調(diào)到糖度11.5 Brix，倒入1cm石英比色皿，于波長(zhǎng)440 nm處檢測(cè)透光率［8］。

1.3.1.2色值穩(wěn)定性測(cè)定

按照色值測(cè)定方法，檢測(cè)濃縮蘋(píng)果汁的初始色值，然后將濃縮蘋(píng)果汁放入恒溫箱，將箱溫調(diào)至28℃，每天取出10 mL檢測(cè)色值，并計(jì)算與初始色值的差值，如公式（1）所示。色值差值越大，色值穩(wěn)定性越差［9］。

式中：dT為色值差值；T1為濃縮蘋(píng)果汁的色值；T2為濃縮蘋(píng)果汁的初始色值。

1.3.1.3總酚含量

Folin-Ciocalteu法［10］。沒(méi)食子酸作標(biāo)準(zhǔn)物。準(zhǔn)確移取各待測(cè)梨汁樣品500μL，分別加入Folin酚試劑25mL，7.5%Na2CO3溶液2 mL，然后用水定容至10 mL，混合均勻，在45℃水浴中反應(yīng)15 min。取出樣品混合10 s后，4 000 r/min離心20 min，于765 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度。

1.3.1.4氨基態(tài)氮

參考國(guó)家專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氨基態(tài)氮測(cè)定法［11］。

1.3.2生產(chǎn)工藝

1.3.2.1工藝流程

試驗(yàn)組采用樹(shù)脂組合方式處理原果汁，而對(duì)照組采用現(xiàn)有工藝對(duì)原果汁進(jìn)行處理。

試驗(yàn)組：榨汁→殺菌→酶解→過(guò)濾→大孔吸附樹(shù)脂→LX-108型樹(shù)脂→LX-206型樹(shù)脂→殺菌→濃縮；

對(duì)照組：榨汁→殺菌→酶解→活性炭脫色→傳統(tǒng)輔料澄清→過(guò)濾→殺菌→濃縮。

1.3.2.2操作要點(diǎn)

新樹(shù)脂的清洗：LX-108型樹(shù)脂使用2 BV/h 4% HCl以1.5 BV/h的流速過(guò)柱，結(jié)束后以2 BV/h的水洗樹(shù)脂至中性，待用；LX-206型樹(shù)脂使用2 BV/h 4% NaOH以1.5 BV/h的流速過(guò)柱，結(jié)束后以2 BV/h的水洗樹(shù)脂至中性，待用。

1.3.3樹(shù)脂組合方式的確定

處理1：梨汁流速控制在2 BV/h，將過(guò)濾后原果汁先經(jīng)過(guò)大孔吸附樹(shù)脂柱脫色，然后將脫色后的果汁過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱及陰離子交換樹(shù)脂柱，過(guò)柱后的果汁進(jìn)行殺菌，殺菌后進(jìn)行85℃水浴濃縮，在第20天時(shí)測(cè)定果汁色值。

處理2：梨汁流速為2 BV/h，將過(guò)濾后原果汁的1/2過(guò)大孔吸附樹(shù)脂柱脫色，脫色后的果汁標(biāo)記為A液；然后將全部的A液過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，經(jīng)過(guò)該樹(shù)脂柱后的果汁標(biāo)記為B液；將B液的1/2過(guò)陰離子交換樹(shù)脂柱，過(guò)柱后的果汁標(biāo)記為C液；然后將B、C液混合，殺菌后進(jìn)行85℃水浴濃縮，在第20天時(shí)測(cè)定果汁色值。

處理3：梨汁流速為2 BV/h，將過(guò)濾后原果汁的1/ 2過(guò)大孔吸附樹(shù)脂柱脫色，脫色后的果汁標(biāo)記為A液；然后將A液的1/2過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，經(jīng)過(guò)該樹(shù)脂柱后的果汁標(biāo)記為B液；將全部的B液過(guò)陰離子交換樹(shù)脂柱，過(guò)柱后的果汁標(biāo)記為C液；然后將A、C液混合，殺菌后進(jìn)行85℃水浴濃縮，在第20天時(shí)測(cè)定果汁色值。

處理4：梨汁流速控制在2 BV/h，將過(guò)濾后原果汁的1/2過(guò)大孔吸附樹(shù)脂柱脫色，脫色后的果汁標(biāo)記為A液；然后將A液的1/2過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，經(jīng)過(guò)該樹(shù)脂柱后的果汁標(biāo)記為B液；將B液的1/2過(guò)陰離子交換樹(shù)脂柱，過(guò)柱后的果汁標(biāo)記為C液；然后將A、B、C液混合，殺菌后進(jìn)行85℃水浴濃縮，在第20天時(shí)測(cè)定果汁色值。

1.3.4黃冠梨腐爛率的確定

取不同程度腐爛的黃冠梨，實(shí)驗(yàn)室將其切分為0%爛果率、6%爛果率和12%爛果率分別榨汁，榨汁后按選定的樹(shù)脂組合方式流程進(jìn)行，測(cè)定樹(shù)脂組合對(duì)不同爛果率梨汁的色值穩(wěn)定性的影響。

2結(jié)果與分析

2.1樹(shù)脂組合方式的確定

梨汁的酶促褐變與非酶促褐變是引起果汁褐變的主要原因，而果汁中氨基態(tài)氮及多酚類(lèi)物質(zhì)是這兩種褐變方式的關(guān)鍵因子。雖然降低氨基態(tài)氮及多酚類(lèi)物質(zhì)的含量可有效減緩果汁褐變進(jìn)程，但是也會(huì)大大降低果汁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。梨汁通過(guò)四種不同的樹(shù)脂組合方式進(jìn)行過(guò)濾吸附后濃縮，測(cè)定濃縮汁的氨基態(tài)氮、總酚含量，結(jié)果如圖1、2所示。

圖1　不同處理對(duì)氨基態(tài)氮、總酚的影響Fig.1Different treatments on amino nitrogen，total phenols

圖2　不同組合對(duì)色值的影響Fig.2Different treatments on color value

第1種處理方式明顯降低兩類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，同時(shí)在第20天時(shí)，色值變化與其他處理組相比差異不明顯。在各組處理色值變化差異不明顯的情況下，第4種處理方式可明顯提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。因此在接下來(lái)的試驗(yàn)過(guò)程中采用第4種樹(shù)脂組合方式處理果汁，研究對(duì)不同腐爛率梨汁的色值影響。

2.2樹(shù)脂組合對(duì)爛果率0%果汁的影響

對(duì)0%爛果率黃冠梨榨汁后，分別進(jìn)行樹(shù)脂組合或活性炭處理，結(jié)果如圖3、圖4所示。

在65天內(nèi)，兩種不同處理的果汁透光率均出現(xiàn)不同程度的下降，而樹(shù)脂組合處理過(guò)的果汁透光率雖有所降低，但仍保持在80%以上。由圖4可以看出，樹(shù)脂組合處理過(guò)的果汁色值穩(wěn)定性明顯提高，能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持色值穩(wěn)定。常用的活性炭處理對(duì)0%爛果率果汁色值穩(wěn)定性的影響相對(duì)樹(shù)脂組合處理的較差。

2.3爛果率6%果汁色值及色值穩(wěn)定性的變化

對(duì)6%爛果率梨進(jìn)行榨汁后，經(jīng)兩種不同方式處理，結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖3　爛果率0%果汁不同處理下T440的變化Fig.3Different treatments on decay rate of 0%juice T440 changes

圖4　爛果率0%果汁不同處理下dT440的變化Fig.4Different treatments on decay rate of 0%juice dT440 changes

圖5　爛果率6%果汁不同處理下T440的變化Fig.5Different treatments on decay rate of 6%juice T440 changes

圖6　爛果率6%果汁不同處理下dT440的變化Fig.6Different treatments on decay rate of 6%juice dT440 changes

在第36天時(shí)，活性炭處理的果汁透光率低于20%，而樹(shù)脂組合處理過(guò)的果汁透光率能保持在50%以上，能滿(mǎn)足車(chē)間45%的目標(biāo)。由圖6可以看出，樹(shù)脂組合處理過(guò)的果汁色值穩(wěn)定性?xún)?yōu)于活性炭處理，能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持色值穩(wěn)定。采用離子樹(shù)脂組合方式對(duì)6%爛果率果汁進(jìn)行處理，既能滿(mǎn)足車(chē)間要求，又符合現(xiàn)實(shí)條件。

2.4樹(shù)脂組合調(diào)控爛果率12%果汁色值

處理結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7　爛果率12%果汁不同處理下T440的變化Fig.7Different treatments on decay rate of 12%juice T440 changes

圖8　爛果率12%果汁不同處理下dT440的變化Fig.8Different treatments on decay rate of 12%juice dT440 changes

第10天時(shí)，活性炭處理的果汁透光率就已經(jīng)達(dá)0%。離子樹(shù)脂組合處理過(guò)的梨汁T440值下降速度比活性炭處理組緩慢，但樹(shù)脂組合處理過(guò)的果汁透光率在第18天時(shí)穩(wěn)定在42.1%左右，已不能滿(mǎn)足車(chē)間45%的目標(biāo)。說(shuō)明爛果率嚴(yán)重的原料榨取的果汁色值穩(wěn)定性差，不能利用這類(lèi)原料制作果汁。由圖8可以看出，樹(shù)脂組合處理過(guò)的果汁雖然色值穩(wěn)定性相比于活性炭處理組的好，但是由于原料腐爛嚴(yán)重，也不能滿(mǎn)足車(chē)間日均變化率（dT440/d）≤1.33的要求。

3結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)采用離子樹(shù)脂組合方式對(duì)不同爛果率黃冠梨榨取的果汁色值進(jìn)行研究，旨在解決工廠化生產(chǎn)中爛果率不能?chē)?yán)格控制的問(wèn)題。離子樹(shù)脂組合通過(guò)吸附梨汁中氨基態(tài)氮及多酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)果汁的褐變進(jìn)行控制。對(duì)0%爛果率的梨汁，離子樹(shù)脂組合方式處理的梨汁在兩個(gè)月內(nèi)T440＞80%，很好的保持梨汁色值穩(wěn)定性，但控制爛果率為0在實(shí)際生產(chǎn)中卻難以實(shí)現(xiàn)；對(duì)6%爛果率的梨汁，36 d內(nèi)樹(shù)脂組合處理的梨汁T440＞50%，符合車(chē)間28℃下存放30 d色值不低于45，即“日均變化率（dT440/d）≤1.33”的要求，既符合實(shí)際生產(chǎn)，又能滿(mǎn)足車(chē)間要求；對(duì)12%爛果率的梨汁，在第18天時(shí)，T440為42.1%，色值穩(wěn)定性差，不能滿(mǎn)足車(chē)間要求，不適合制作果汁。因此，在車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中，控制爛果率在6%以下，采用離子交換樹(shù)脂組合工藝可有效控制果汁色值的穩(wěn)定性。

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Research on the Color Values of Ion Exchange Resin Regulation Pear Juice

LIU Jia1，GONG Xiao-mei2，LI Xi-hong1，*，LENG Chuan-zhu3，LI Min1，ZHANG Jiao-jiao1，ZHANG Wen-tao1
（1.School of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；2.Ningxia Forestry International Cooperation Project Management Center，Yinchuan 750000，Ningxia，China；3.SDIC Zhonglu Fruit Juice CO.，LTD.，Beijing 100037，China）

Yellow pear as a test material，we studied the effect of ion exchange resins for color values stability，focused ion exchange resin composition regulation effect different degrees rotting fruit color values.Using ion exchange resins and activated carbon were processed for juice while three ion exchange resin composition，compare the color value，color value stability，total phenols content and amino nitrogen content.The results showed that：the resin composition handle different decay rates of pear，color values decreased slowly，significantly improved the stability of the color value，total phenols content and amino nitrogen content relative decline，when the decay rate of 6%to meet the requirement that 40 workshop T440 days remain above 45%.Among them，the best indicator derived from the resin composition processing decay rate of 6%concentrate juice.Among them，the use of the resin composition processing of fruit juice concentrate decay rate of 6%to obtain the best indicator，36 days color value stable at around 54.3%，dT440 stable at around 35%，amino nitrogen decreased by 50 mg/100 g，total phenols decreased by 25 mg/100 g.

yellowpear；concentratejuice；ionexchangeresin；decayrate；colorvaluestability

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.19.003

2015-10-11

天津市科技型中小企業(yè)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（13KQZZGX0632）

劉佳（1991—），女（漢），碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品低溫物流與保鮮。

李喜宏（1960—），男，教授，博士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品低溫物流與保鮮。