石天琪,王子宇,張 霞,莫 芳,張甫生

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

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高壓均質(zhì)黃桃果汁的響應(yīng)面法優(yōu)化及穩(wěn)定性表征

石天琪,王子宇,張 霞,莫 芳,張甫生*

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

為改善黃桃果汁的品質(zhì),采用高壓均質(zhì)處理來提高黃桃果肉果汁的穩(wěn)定性。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以果汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面法對高壓均質(zhì)條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果顯示:均質(zhì)壓力30 MPa、均質(zhì)溫度32 ℃、均質(zhì)次數(shù)3次時(shí),黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)為0.928,離心沉淀率為10.57%,具有較好的穩(wěn)定性;且采用粒度儀測定黃桃果汁高壓均質(zhì)前后粒徑變化,果汁平均粒徑均質(zhì)前為3.840 μm,均質(zhì)后為0.722 μm,粒徑顯著減少,也說明果汁穩(wěn)定性顯著提高;同時(shí)顯微鏡分析表明均質(zhì)后果汁中細(xì)胞碎片明顯增多、變小、不粘連,多呈散狀。

黃桃,高壓均質(zhì),穩(wěn)定性,響應(yīng)面

黃桃,又名黃肉桃(AmygdaluspersicaL.),隸屬于薔薇科(Rosaceae)桃屬(Persica),因其果肉呈金黃色而得名。黃桃汁多味美,且含有大量人體所需的纖維素、胡蘿卜素、番茄紅素及微量元素等營養(yǎng)成分[1-3],深受消費(fèi)者青睞。黃桃采收季節(jié)一般集中在7月下旬至9月上旬,此期間氣溫高且濕度大,黃桃不易儲(chǔ)藏;除鮮食外,黃桃常加工成罐頭、果脯及提取活性成分等,其中尤以黃桃罐頭為主。近幾年來,隨著消費(fèi)意識升級和購買力的提高,果汁消費(fèi)逐年增長,幾乎以年均14.5%速度快速增長,果汁飲料現(xiàn)已成為生活中必備品之一[4]。黃桃酸甜可口,開發(fā)黃桃果汁飲品具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,但黃桃果汁在加工與貯藏過程中同樣極易發(fā)生渾濁,嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。如何減少果汁渾濁及提高果汁穩(wěn)定性,成為食品企業(yè)和科研人員亟待解決的問題。

目前改善果汁穩(wěn)定性的方法,一般為添加合適增稠劑、熱處理復(fù)合酶解及高壓均質(zhì)等手段。如采用羧甲基纖維素、黃原膠、果膠、卡拉膠等一種或多種復(fù)合增稠劑來增強(qiáng)蘋果汁[5-6]、沙田柚汁[7]等的渾濁穩(wěn)定性,以及采用熱處理復(fù)合酶解來提高香蕉汁[8]、人參果汁[9]、蘋果汁[10-11]的出汁率與穩(wěn)定性,但過多增稠劑與酶蛋白會(huì)影響果汁口感與風(fēng)味。高壓均質(zhì)(high pressure homogenization)是目前較為常用提高果汁穩(wěn)定性的手段,是一種純物理的非熱加工技術(shù);一般在常溫下進(jìn)行,能最大限度地維持果蔬汁原有的營養(yǎng),對于低溫冷藏果蔬汁尤為適用。如高壓均質(zhì)可使番茄汁[12]、胡蘿卜汁[13-14]、橘汁[15-16]及棗汁[17]等果汁的平均粒徑降低,穩(wěn)定性提高;但也有研究顯示高壓均質(zhì)可使帶肉果汁的粘度下降,穩(wěn)定性降低,這可能不僅與果肉含量和顆粒狀態(tài)有關(guān),也與果汁的破壞和重組有關(guān),同時(shí)還受到果汁中糖、酸、果膠等因素的影響[18]。

黃桃果汁體系富含未破碎的植物細(xì)胞、果膠、纖維素、半纖維素等大分子,體系成分復(fù)雜極易絮凝、下沉出現(xiàn)分層現(xiàn)象,嚴(yán)重影響黃桃果汁產(chǎn)品品質(zhì)及貨架期。采用高壓均質(zhì)處理來改善黃桃果汁穩(wěn)定性是一種有效方法,特別是對于非熱殺菌冷鏈黃桃果汁。但目前尚未見有關(guān)高壓均質(zhì)對黃桃果汁處理的相關(guān)報(bào)道。為此,本實(shí)驗(yàn)采用高壓均質(zhì)處理黃桃果汁,使果肉顆粒破碎并均勻分散,減小顆粒直徑,降低單顆粒的體積和質(zhì)量;并以黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)及離心沉淀率為目標(biāo)值,對高壓均質(zhì)條件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化,以期獲得安全、綠色的果汁飲品,為黃桃果汁生產(chǎn)與研究提供理論支持和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃桃 產(chǎn)地為江蘇南京中原果園,品種為黃金蜜,采摘時(shí)間為9～10月份,個(gè)大飽滿,肉質(zhì)脆嫩,無腐爛,無病蟲害;果膠酶 10萬U/g,寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司。

T6新世紀(jì)型紫外可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;DHR-1流變儀 美國TA公司;ZFL8022型膠體磨 臺州卓凡電器制造有限公司;GYB60-6S型高壓均質(zhì)機(jī) 上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠;MJ-BL25B3型榨汁機(jī)、C21-WT2116型電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;5810R型冷凍離心機(jī) 美國艾本德公司;NDJ-5S數(shù)字旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 上海恒平科學(xué)儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司;馬爾文納米粒度電位儀 英國Malvern公司;光學(xué)顯微鏡 奧林巴斯(中國)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 挑選品質(zhì)新鮮、無腐爛、色澤良好的九成熟黃桃,切半,去核,去皮;放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%,溫度為90～95 ℃的氫氧化鈉溶液中浸泡30～60 s以腐蝕黃桃表皮;后將黃桃迅速放入噴淋池中在流動(dòng)水中搓揉去皮、漂洗、冷卻,并除去附著的堿液;再將漂洗后的黃桃進(jìn)行修整,剔除傷爛斑點(diǎn)等不合格果塊;最后將切瓣黃桃在沸水中(含0.1%檸檬酸和0.03%抗壞血酸)滅酶處理2 min,取出冷卻,用榨汁機(jī)破碎,加入一倍量的水、0.4%果膠酶[19],與果汁充分混合,再用膠體磨充分細(xì)化1次,均質(zhì)備用。

1.2.2 穩(wěn)定系數(shù)的測定 穩(wěn)定系數(shù)即離心后的濁度對離心前的濁度的比值。果汁的渾濁穩(wěn)定性可用果汁經(jīng)離心力作用后其吸光度值來衡量。穩(wěn)定系數(shù)越大,表明果汁的渾濁穩(wěn)定性越好。用去離子水調(diào)零做參照,分別將黃桃果汁樣品(30 mL)置于離心管中,在5000 r/min的轉(zhuǎn)速下,離心15 min,取出靜置10 min,用移液槍吸取稀釋一倍后的上清液,在420 nm波長處測定吸光度值[20],按下列公式計(jì)算得到穩(wěn)定系數(shù)。

穩(wěn)定系數(shù)=離心后上清液吸光度值(Abs)/原果汁吸光度值(Abs)

1.2.3 離心沉淀率的測定 將黃桃果汁樣品(30 mL)置于離心管中,在5000 r/min的轉(zhuǎn)速下,離心15 min,取出靜置10 min,除去上清液,測量殘余物質(zhì)量,并按下式計(jì)算離心沉淀率(WHC)。懸浮沉淀物越多,即沉淀率越高,黃桃果汁越不穩(wěn)定[21-24]。

沉淀率=沉淀質(zhì)量(g)/原果汁質(zhì)量(g)

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以黃桃汁的穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率為考察指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)和分析,分別選取均質(zhì)壓力、均質(zhì)溫度、均質(zhì)次數(shù)對實(shí)驗(yàn)影響較大的三個(gè)單因素,確定其最佳參數(shù)作為響應(yīng)面分析因素。

1.2.4.1 均質(zhì)壓力對黃桃汁穩(wěn)定性的影響 在均質(zhì)溫度35 ℃,均質(zhì)次數(shù)為1次的條件下分別考察均質(zhì)壓力為0、10、20、30、40 MPa時(shí)對黃桃汁穩(wěn)定性的影響,按1.2.2和1.2.3方法測穩(wěn)定系數(shù)和沉淀離心率,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.4.2 均質(zhì)溫度對黃桃汁穩(wěn)定性的影響 在均質(zhì)壓力20 MPa,均質(zhì)次數(shù)為1次的條件下,設(shè)置均質(zhì)溫度為0、25、35、45、55 ℃測定黃桃汁的穩(wěn)定性,按1.2.2和1.2.3方法測穩(wěn)定系數(shù)和沉淀離心率,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.4.3 均質(zhì)次數(shù)對黃桃汁穩(wěn)定性的影響 在均質(zhì)壓力20 MPa,均質(zhì)溫度為35 ℃的條件下,分別考察均質(zhì)次數(shù)0、1、2、3、4、5次時(shí)對黃桃汁穩(wěn)定性的影響,按1.2.2和1.2.3方法測穩(wěn)定系數(shù)和沉淀離心率,每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.5 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率為響應(yīng)值,設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn),各工藝參數(shù)如表1所示。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)水平表Table 1 Factors and levels in response surface design

1.2.6 粒徑分布的測定 用納米粒徑分析儀器測定黃桃果汁粒徑分布情況。開機(jī)后設(shè)定測定條件:折射率為1.590,溫度為25 ℃,粘度為0.8872 cP,介電常數(shù)為78.5,粒徑范圍為0.3 nm～10 μm。在室溫下吸取優(yōu)化后(均質(zhì)壓力30 MPa,均質(zhì)溫度32 ℃,均質(zhì)3次)的1 mL黃桃果汁稀釋500倍后置于樣品池中,采用動(dòng)態(tài)光散射法[25-26]測定高壓均質(zhì)前后黃桃果汁粒徑大小。

1.2.7 微觀結(jié)構(gòu)觀察 用光學(xué)顯微鏡觀察黃桃果汁微觀結(jié)構(gòu)的方法,以獲得果汁直觀清楚的結(jié)構(gòu)圖像,實(shí)現(xiàn)對黃桃果汁微觀結(jié)構(gòu)簡便快捷的觀察與分析。調(diào)節(jié)校準(zhǔn)顯微鏡物鏡,將均質(zhì)前和優(yōu)化后的(均質(zhì)壓力30 MPa,均質(zhì)溫度32 ℃,均質(zhì)3次)黃桃果汁樣品稀釋一倍后,在玻片中涂膜,晾干后,放置在顯微鏡載物臺上,進(jìn)行10×顯微鏡觀察,比較均質(zhì)前后果汁顆粒大小與形態(tài)結(jié)構(gòu)變化。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 利用Origin 8.6與Design-Expert處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)均做3次平行,取平均值,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 高壓均質(zhì)對黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)以及離心沉淀率的影響

2.1.1 均質(zhì)壓力對黃桃汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率的影響 不同均質(zhì)壓力下的穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率如圖1所示。

圖1 均質(zhì)壓力對黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率的影響Fig.1 Effects of homogenization pressure on the stability coefficient and centrifugal precipitation rate of yellow peach juice

由圖1可知,果汁穩(wěn)定系數(shù)隨著均質(zhì)壓力的增加先增加后減小,離心沉淀率則隨著均質(zhì)壓力的增加先減小后增大。0～20 MPa時(shí),由于均質(zhì)壓力增加,會(huì)使果汁受到剪切和撞擊的作用,果肉顆粒變得越來越小,提高了果汁的懸浮穩(wěn)定性;但20 MPa后果汁懸浮穩(wěn)定性卻呈現(xiàn)出下降的趨勢,可能是因?yàn)榫|(zhì)壓力不斷增加,果汁中懸浮顆粒半徑變小,表面積增大,布朗運(yùn)動(dòng)的速度加快,顆粒碰撞次數(shù)增多,從而使顆粒容易聚合,導(dǎo)致果汁粘度降低,果汁的懸浮穩(wěn)定性降低[27-28]。這與徐偉[4]等人研究均質(zhì)對毛酸漿果汁穩(wěn)定性影響的結(jié)果一致。因此,根據(jù)上述分析結(jié)果及從穩(wěn)定系數(shù)高、離心沉淀率較低角度考慮,實(shí)驗(yàn)中均質(zhì)壓力選擇10～30 MPa為宜。

2.1.2 均質(zhì)溫度對黃桃汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率的影響 不同均質(zhì)溫度下的穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率如圖2所示。

圖2 均質(zhì)溫度對黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率的影響Fig.2 Effects of homogenization temperature on the stability coefficient and centrifugal precipitation rate of yellow peach juice

由圖2可知,果汁穩(wěn)定系數(shù)隨著均質(zhì)溫度的升高先增加后減小,離心沉淀率隨著均質(zhì)溫度的升高先減小后增大。0～35 ℃的溫度下,由于均質(zhì)溫度升高,使黃桃中的果膠釋放出來,果膠物質(zhì)對果汁中殘存的果肉等細(xì)小懸浮物起保護(hù)作用,還可以和蛋白質(zhì)、酚類物質(zhì)、細(xì)胞壁碎塊等形成懸浮膠粒[29],果汁粘度增加,提高了果汁的懸浮穩(wěn)定性。但是,均質(zhì)溫度超過35 ℃,穩(wěn)定性下降,這可能是由于懸浮膠粒引起電荷中和,導(dǎo)致膠體凝集,而導(dǎo)致果汁粘度降低,使果汁渾濁[10,30]。這與吳治海[31]研究的胡蘿卜、杏混合汁的懸浮穩(wěn)定性結(jié)果相似。綜合果汁穩(wěn)定系數(shù)高,離心沉淀率低的角度考慮,將高壓均質(zhì)溫度設(shè)定為25～45 ℃可滿足果汁加工要求。

2.1.3 均質(zhì)次數(shù)對黃桃汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率的影響 不同均質(zhì)次數(shù)下的穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率如圖3所示。

圖3 均質(zhì)次數(shù)對黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)和離心沉淀率的影響Fig.3 Effect of homogenization times on the stability coefficient and centrifugal precipitation rate of yellow peach juice

由圖3可知,果汁穩(wěn)定系數(shù)隨著均質(zhì)次數(shù)的增加先增加后減小,離心沉淀率隨著均質(zhì)次數(shù)的增加先減小后增大。一定均質(zhì)次數(shù)下,由于均質(zhì)壓力作用,會(huì)使果汁受到剪切和撞擊的作用,果肉顆粒變得越來越小,粘度增加從而提高了果汁的懸浮穩(wěn)定性。但是,均質(zhì)次數(shù)超過3次時(shí),均質(zhì)次數(shù)的增加使果汁顆粒間摩擦力和剪切力作用增大,導(dǎo)致整體溫度升高,黃桃顆粒粒徑變小,表面積增大,顆粒之間的相互作用增強(qiáng),從而使顆粒容易聚集,黃桃汁出現(xiàn)相分離[23],果汁體系變得不穩(wěn)定,果汁粘度降低,故果汁的穩(wěn)定系數(shù)下降,離心沉淀率升高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與史垠垠[32]對白果飲料穩(wěn)定性研究的結(jié)果一致。根據(jù)果汁顆粒大小和果汁加工工藝要求,選擇均質(zhì)1～3次為之后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為恰當(dāng)。

表3 黃桃汁穩(wěn)定性回歸模型各項(xiàng)方差分析Table 3 Variance analysis of stability regression model of yellow peach juice

注:*顯著,p<0.05;**極顯著,p<0.01。2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)Box-Behnken中心設(shè)計(jì)原理,在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,以高壓均質(zhì)壓力(A)、高壓均質(zhì)次數(shù)(B)、高壓均質(zhì)溫度(C)三因素作為響應(yīng)因素,黃桃果汁的離心沉淀率以及穩(wěn)定系數(shù)作為響應(yīng)值進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定系數(shù)及離心沉淀率的方案及結(jié)果Table 2 The scheme and results of stability coefficient and centrifugal precipitation rate response surface test

2.2.2 回歸模型建立及方差分析 利用Design-Expert軟件對表2數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步回歸擬合,所得回歸方程如下:

穩(wěn)定系數(shù)的回歸方程:Y=0.77+0.11A-0.042B+0.014C-0.033AB+0.084AC-0.058BC-0.081A2-0.1B2-0.20C2

由表3可知,穩(wěn)定系數(shù)回歸方程模型的p<0.0001(極顯著),缺失項(xiàng)不顯著,R2=0.9962表明回歸方程充分?jǐn)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。A、B、C、AB、AC、BC、A2、B2、C2的p值均小于0.05,說明均質(zhì)壓力、均質(zhì)溫度、均質(zhì)次數(shù)以及其交互項(xiàng)和二次項(xiàng)均對穩(wěn)定系數(shù)有顯著影響;各因素的效應(yīng)關(guān)系為均質(zhì)壓力>均質(zhì)溫度>均質(zhì)次數(shù)。

離心沉淀率的回歸方程:Y(%)=17.51-1.5A-1.00B-2.44C-2.06AB-1.52A×C+1.83B×C-1.14A2-0.16B2-1.21C2

由表3可知,離心沉淀率模型的p<0.0001(極顯著),缺失項(xiàng)不顯著,R2=0.9948表明回歸方程充分?jǐn)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。A、B、C、AB、AC、BC、A2、B2、C2,均小于0.05,說明均質(zhì)壓力、均質(zhì)溫度、均質(zhì)次數(shù)以及其交互項(xiàng)和二次項(xiàng)對離心沉淀率都有顯著影響,B2對結(jié)果影響不顯著;各因素的效應(yīng)關(guān)系為均質(zhì)次數(shù)>均質(zhì)溫度>均質(zhì)壓力。

2.2.3 響應(yīng)面分析 由表3、表4和回歸方程可知,均質(zhì)壓力、均質(zhì)溫度、均質(zhì)次數(shù)均為影響黃桃果汁穩(wěn)定性的主要因素;各因素間交互項(xiàng)影響如圖4、圖5所示,圖4中，均質(zhì)壓力與均質(zhì)次數(shù)、均質(zhì)溫度與均質(zhì)壓力、均質(zhì)溫度與均質(zhì)次數(shù)的等高線都很密集，兩兩交互作用顯著；圖5中，三個(gè)響應(yīng)面圖坡面均陡，且有極值，表明所有組交互作用均顯著，與方差分析表結(jié)果一致。

圖4 各因素交互作用對黃桃汁穩(wěn)定系數(shù)的影響Fig.4 Effect of the interaction of various factors on the stability coefficient of peach juice

圖5 各因素交互作用對黃桃果汁離心沉淀率的影響Fig.5 Effect of interaction factors on the centrifugal granulation of yellow peach juice

2.2.4 高壓均質(zhì)黃桃汁工藝的優(yōu)化與驗(yàn)證 根據(jù)優(yōu)化回歸方程計(jì)算分析,最優(yōu)條件為高壓均質(zhì)壓力30 MPa,均質(zhì)溫度32.31 ℃,均質(zhì)次數(shù)2.93次，該條件所制備的黃桃汁穩(wěn)定系數(shù)為0.932,離心沉淀率為10.48%。將最佳條件調(diào)整為均質(zhì)壓力30 MPa,均質(zhì)溫度32 ℃,均質(zhì)次數(shù)3次,此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得到的黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)為0.928,離心沉淀率為10.57%,與理論值0.932和10.48%相近,可見回歸模型能很好地預(yù)測黃桃果汁的穩(wěn)定性,優(yōu)化結(jié)果可靠。

2.3 黃桃果汁粒徑分布的表征

微粒的粒徑與果汁的穩(wěn)定性并非呈簡單的正比關(guān)系,而是在某一粒徑時(shí)穩(wěn)定性最好,也就是說,在工藝上采用某一特定均質(zhì)條件時(shí),對飲料的穩(wěn)定性效果最好,這可能是因?yàn)榫|(zhì)壓力低,蛋白質(zhì)粒子過大,在溶液中易沉淀而不穩(wěn)定;當(dāng)均質(zhì)壓力過高時(shí),蛋白質(zhì)粒子過小,吸附作用增強(qiáng)而凝聚,也不穩(wěn)定。其次,介質(zhì)粒子越大,沉降速度也就越大;粒子越小,沉降速度也就越小。介質(zhì)粒度過大而導(dǎo)致沉降速度變快也是破壞果汁穩(wěn)定性的重要因素。均質(zhì)前后黃桃果汁的粒徑分布情況如圖 6所示。由圖6可知,均質(zhì)前后黃桃果汁粒徑分布平均粒徑分別為3.840 μm和0.722 μm,均質(zhì)后顆粒平均粒徑小于1 μm;結(jié)果與Augusto[33]等報(bào)道的高壓均質(zhì)能夠?qū)⒎阎型暾?xì)胞和細(xì)胞碎片破壞成更小的懸浮顆粒一致。

圖6 均質(zhì)前后黃桃汁的粒徑分布Fig.6 Particle size distribution of Peach juice before and after homogenization注:A：均質(zhì)前,B：均質(zhì)后，圖7同。

2.4 顆粒形態(tài)觀察結(jié)果

高壓均質(zhì)對黃桃果汁顯微結(jié)構(gòu)的影響情況,如圖7所示。從圖7中可知,均質(zhì)前黃桃顆粒為片狀物、纖維、蛋白等大分子物質(zhì),均質(zhì)后顆粒碎片明顯變小變碎。這是因?yàn)榫|(zhì)有一個(gè)破碎的效應(yīng),對果肉顆粒破碎的效應(yīng),從而使顆粒變小。由于強(qiáng)大的壓力,可以促使一些小顆粒團(tuán)聚,團(tuán)聚以后,小顆粒之間的范德華力保證了這些顆粒在降壓后不被分開。均質(zhì)處理的果肉飲料中,在果肉顆粒微粒化的過程中可以及時(shí)地使其與周圍分散介質(zhì)中的某些物質(zhì)接觸結(jié)合,或者使其中添加的穩(wěn)定劑充分均勻的分散到整個(gè)物系中,從而形成更為穩(wěn)定的飲料體系。這與前面粒徑分析的結(jié)果一致,均說明高壓均質(zhì)后的黃桃果汁具有更好的穩(wěn)定性。

圖7 黃桃果汁顆粒顯微鏡結(jié)構(gòu)圖(10×)Fig.7 Structure of optical microscope(10×)

3 結(jié)論

均質(zhì)是一種純物理的加工手段,能較好地破碎果肉果汁的顆粒,使細(xì)胞細(xì)化變小,提高果汁的穩(wěn)定性,還能最大程度地保留果汁營養(yǎng),對于非熱加工冷藏黃桃果汁,尤為適用。實(shí)驗(yàn)通過對均質(zhì)壓力、溫度、次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得出當(dāng)均質(zhì)壓力30 MPa,均質(zhì)溫度32 ℃,均質(zhì)3次時(shí),制得的黃桃果汁穩(wěn)定系數(shù)為0.928,離心沉淀率為10.57%,與理論值相近,優(yōu)化結(jié)果可靠。此外,從顯微結(jié)構(gòu)圖與粒度分析可以看出,果汁果粒變小了,果汁平均粒徑從均質(zhì)前3.840 μm降至均質(zhì)后0.722 μm,均質(zhì)后細(xì)胞碎片明顯增多、變小,也證明黃桃果汁穩(wěn)定性得到提高?？傊?采用響應(yīng)面優(yōu)化均質(zhì)工藝,便于黃桃果汁加工過程中參數(shù)控制;同時(shí)均質(zhì)作為一項(xiàng)果蔬汁加工技術(shù),在提高果汁特別是熱敏性果汁穩(wěn)定性方面具有廣泛的應(yīng)用前景,且能減少化學(xué)穩(wěn)定劑的使用,最大限度保證果汁(特別是熱敏性果汁)天然風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值。

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Response surface method optimization and stability characterization ofhigh-pressure homogeneous yellow peach juice

SHI Tian-qi,WANG Zi-yu,ZHANG Xia,MO Fang,ZHANG Fu-sheng*

(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

In order to improve the stability of peach juice,high pressure homogenization was applied to process yellow peach juice. Based on single factor experiment,response surface method was used to optimize the homogenization conditions by using juice stability coefficient and centrifugal precipitation rate as the response value. The results showed that when the homogenization pressure was 30 MPa,the temperature was 32 ℃ and the number of homogenization was 3 times,the stability coefficient and centrifugal sedimentation rate of peach juice was 0.928 and 10.57%,respectively,which indicated good stability. Moreover,the particle sizes of peach juice before and after high-pressure homogenization were determined by particle size analyzer,the average particle size was 3.840 μm before homogenization and 0.722 μm after homogenization,indicating that the stability of fruit juice was significantly improved due to the reduced particle size. In addition,microscopic analysis also showed that the cell debris in the homogenized juice increased obviously,and became smaller,non-adhesive and scattered.

yellow peach;high-pressure homogenization;stability;response surface methodology

2016-12-27

石天琪(1996-)，女，本科生，研究方向：果蔬加工，E-mail:472429011@qq.com。

*通訊作者:張甫生(1983-)，博士，副教授，研究方向：果蔬非熱加工與碳水化合物，E-mail:zfsswu@163.com。

國家自然科學(xué)項(xiàng)目基金(31301599)；中國博士后科學(xué)基金(2014M551502)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)13-0019-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.004