卡拉膠對(duì)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(dú)特的花香味頗受人們喜愛。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，對(duì)蜂蜜的需求越來越大。食品飲料行業(yè)大量使用蜂蜜增加產(chǎn)品風(fēng)味及利用其保健功能。但由于蜂蜜中的蛋白質(zhì)、氨化物及膠體物質(zhì)溶解于水后會(huì)產(chǎn)生大量混濁物質(zhì)且難于去除，銷售的成品內(nèi)容物中有沉淀物，易使消費(fèi)者誤解成產(chǎn)品微生物污染。

目前，蜂蜜的澄清處理方法有機(jī)械澄清、聚醚砜過濾[1]和混凝等。機(jī)械澄清方法只能除去由一定直徑細(xì)小物質(zhì)引起的渾濁，產(chǎn)品貯存過程中仍有小物質(zhì)緩慢凝聚形成霧狀物質(zhì)。聚醚砜超濾是溶液透過膜上微孔流入膜的低限側(cè)，大分子物質(zhì)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(shù)運(yùn)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(tài)。

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(tǒng)稱，是多種物質(zhì)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(shí)的凝膠溫度不同；卡拉膠的反應(yīng)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(qiáng)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(zhì)，在蜂蜜中分散有大分子或小分子的集合體，分散質(zhì)粒子直徑在1～100 nm，是介于真溶液和懸浮物質(zhì)之間的中間物，它主要由部分蛋白質(zhì)、戊聚糖類及無機(jī)物質(zhì)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(dòng)電位，就有可能使微粒碰撞聚結(jié)，失去穩(wěn)定性。而卡拉膠與蜂蜜中蛋白質(zhì)反應(yīng)，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(jī)理是卡拉膠陰離子基團(tuán)與蜂蜜中帶正電荷的高分子蛋白質(zhì)通過靜電吸引形成結(jié)合鍵，并迅速促使各種微小帶正電荷的蛋白質(zhì)、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(shí)可通過棉餅過濾得到澄清溶液。因此，本試驗(yàn)重點(diǎn)驗(yàn)證帶有負(fù)電荷的κ型卡拉膠對(duì)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(chǎn)自吉林??；卡拉膠（MZ-03F型），綠新（福建）食品有限公司提供；脫脂棉餅（規(guī)格30.0 μm），廣州澳興過濾器材有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)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(jì)，北京瑞利分析儀器公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 卡拉膠對(duì)蜂蜜溶液澄清效果的驗(yàn)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(duì)應(yīng)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(duì)溶液的pH值不作校正。分別于40 ℃、50 ℃、56 ℃、65 ℃和75 ℃條件下對(duì)蜂蜜溶液保溫20 min[6]。通過對(duì)處理后的蜂蜜溶液進(jìn)行濁度和感官指標(biāo)分析，初步驗(yàn)證卡拉膠對(duì)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(jī)進(jìn)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(duì)蜂蜜膏體樣品進(jìn)行理化指標(biāo)分析，進(jìn)一步確認(rèn)卡拉膠對(duì)蜂蜜的澄清效果。

1.3.2 檢驗(yàn)方法

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同添加量及溫度下卡拉膠對(duì)蜂蜜溶液感官指標(biāo)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(shí)，卡拉膠與蜂蜜中蛋白質(zhì)相互吸引力較小，沒有形成絮狀物質(zhì)，蜂蜜溶液呈混濁狀態(tài)，無澄清效果[7]。

表1 不同卡拉膠添加量在設(shè)定溫度下保溫20 min時(shí)的蜂蜜溶液感官指標(biāo)結(jié)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(shí)，蜂蜜溶液仍為混濁狀態(tài)，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(shí)，蜂蜜溶液只有少量絮狀形成，但溶液呈半透明狀態(tài)，澄清效果不理想；在該溫度條件下，當(dāng)卡拉膠添加量為2.40 g/25 kg和5.00 g/25 kg時(shí)，蜂蜜溶液絮狀明顯，有澄清效果，但需檢測(cè)蜂蜜溶液的理化指標(biāo)，進(jìn)一步確認(rèn)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(shí)，絮狀形成，但溶液呈半透明狀態(tài)，澄清效果不理想；當(dāng)卡拉膠添加量在1.20～5.00 g/25 kg，保溫20 min時(shí)，蜂蜜溶液絮狀明顯，呈透明狀態(tài)，澄清效果良好，但需檢測(cè)蜂蜜溶液的理化指標(biāo)，進(jìn)一步確認(rèn)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(shí)，絮狀形成，但溶液呈半透明狀態(tài)，澄清效果不理想；當(dāng)卡拉膠添加量在0.30～5.00 g/25 kg，保溫20 min時(shí)，絮狀明顯，溶液呈透明狀態(tài)，澄清效果較好，但需檢測(cè)蜂蜜溶液的理化指標(biāo)，進(jìn)一步確認(rèn)澄清效果。

2.2 不同添加量及溫度下卡拉膠對(duì)蜂蜜溶液濁度指標(biāo)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(shí)，卡拉膠與蜂蜜中蛋白質(zhì)相互吸引力較小，沒有形成絮狀物質(zhì)，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(tuán)與蜂蜜中帶正電荷的高分子蛋白質(zhì)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(shí)，蜂蜜溶液濁度保持在10～14 NTU，澄清效果明顯，但需檢測(cè)蜂蜜溶液的理化指標(biāo)，進(jìn)一步確認(rèn)澄清效果及產(chǎn)品質(zhì)量。

表2 不同卡拉膠添加量在設(shè)定溫度下保溫20 min時(shí)的蜂蜜溶液濁度結(jié)果表

2.3 不同卡拉膠添加量對(duì)蜂蜜溶液澄清濃縮后理化指標(biāo)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(jī)（規(guī)格30 μm）進(jìn)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(jìn)行濃縮，濃縮時(shí)設(shè)備技術(shù)參數(shù)設(shè)定為真空度（-0.09 MPa）、物料溫度56 ℃，濃縮成16份蜂蜜樣品。對(duì)16份濃縮蜂蜜樣品分別進(jìn)行羥甲基糠醛、淀粉酶活性檢測(cè)，結(jié)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(jìn)行濃縮，得到8份蜂蜜樣品，經(jīng)對(duì)樣品檢測(cè)，只有羥甲基糠醛一項(xiàng)指標(biāo)稍有變化，指標(biāo)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(jìn)行濃縮的蜂蜜樣品，羥甲基糠醛、淀粉酶活性指標(biāo)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(yǎng)價(jià)值。

表3 不同卡拉膠添加量在不同溫度下保溫20 min對(duì)蜂蜜理化指標(biāo)的影響表

因此，在75 ℃條件下不適合對(duì)蜂蜜溶液進(jìn)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(duì)蜂蜜溶液進(jìn)行澄清處理。

2.4 不同卡拉膠添加量在設(shè)定溫度下對(duì)蜂蜜感官指標(biāo)的影響

由表4可知，不同卡拉膠添加量在設(shè)定的65 ℃條件下對(duì)蜂蜜溶液處理后感官指標(biāo)有不同變化?？ɡz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(shí)，蜂蜜溶液只是絮狀形成，但溶液呈半透明狀態(tài)，澄清效果不理想。當(dāng)卡拉膠添加量在1.20 g/25 kg、2.40 g/25 kg、5.00 g/25 kg 3個(gè)添加量時(shí)，蜂蜜溶液絮狀明顯，呈透明狀態(tài)，澄清效果良好。同時(shí)，卡拉膠添加量為2.40 g/25 kg時(shí)，對(duì)應(yīng)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(shè)定的溫度下對(duì)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(duì)蜂蜜感官指標(biāo)及濁度的影響表

3 結(jié)論

帶負(fù)電卡拉膠處理蜂蜜溶液，隨著溫度的上升分子熱運(yùn)動(dòng)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(dòng)電位，膠粒因電位降低或消除以致失去穩(wěn)定性，膠粒相互聚結(jié)凝聚，形成不溶性的大分子物質(zhì)而沉淀[14]。通過物理阻隔式過濾，得到澄清的蜂蜜溶液。但當(dāng)處理溫度達(dá)到或超過75 ℃時(shí)，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(zhì)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(duì)蜂蜜溶液的澄清效果最好。