SC-Ⅱ澄清剂对红树莓原汁澄清及红树莓饮料的研究*

李萌萌，吕长鑫，范林林，石超，冯叙桥，张帆，顾娜泥

1(渤海大学化学化工与食品安全学院，渤海大学食品科学研究院，辽宁省食品安全重点实验室，辽宁省高校重大科技平台“食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心”，辽宁锦州，121013)

2(锦州百合食品有限公司，辽宁锦州，121013)

红树莓果实属小浆果类聚合水果，果实柔嫩多汁，香味宜人，口感独特，具有很高的营养与药用价值［1］。果实中富含氨基酸、维生素、糖、有机酸、矿物元素等多种易被人体吸收和不可缺少的营养元素及丰富的次生代谢产物，其中VE和超氧化物歧化酶(SOD)的含量居各类水果之首［2］。据华盛顿州立大学研究报道，红树莓果实中鞣花酸含量大大高于核桃、草莓和越橘，被誉为癌症杀手［3］;所富含的黄酮和花青素等活性成分［4］，具有治疗感冒和咽喉炎等药用价值［5］，且具有抑制癌细胞和抗心血管疾病之功效［6－7］。

目前，市场上以树莓为原料的果汁饮料尚不多见，红树莓果汁饮料的加工、贮存及销售中的后浑浊现象影响了饮料的品质和外观［8］。以树莓为原料加工成产红树莓澄清汁具有很好的保健功效，是值得开发的品种。本试验旨在研究红树莓原汁的澄清效果，在添加果胶酶即提高出汁率又澄清的基础上，研究SC－Ⅱ澄清剂对红树莓果汁的澄清效果，并对澄清后的红树莓汁进行保健饮料基础配方的研制。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

红树莓，锦州佳百瑞树莓生态农业有限公司;纤维素酶、果胶酶，宁夏和氏璧生物技术有限公司;白砂糖、柠檬酸，市售，食品级;SC－Ⅱ型澄清剂，西化仪科技有限公司;2，6－二氯靛酚钠，天津市化学试剂批发公司。

TD5A－WS低速离心机，长沙湘仪有限公司;手持折光仪，北京万行吉利公司;722－N可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司;PB－10酸度计，托利多仪器有限公司;WGZ—200浊度计，上海精科有限公司;DZF－6020鼓风干燥箱，上海精宏实验设备公司。

1.2 实验方法

1.2.1 红树莓果汁饮料工艺流程

1.2.2 红树莓果汁饮料制作要点

1.2.2.1 澄清

添加SC－Ⅱ澄清剂对红树莓原汁进行澄清处理。先虹吸上清液，再用滤布二次过滤余下的红树莓汁。

1.2.2.2 调配、杀菌

对红树莓果汁饮料进行调配，通过正交试验确定最佳口感的调配工艺参数。在85℃条件下加热杀菌15 min，冷却至室温即为成品。

1.2.3 红树莓果汁澄清剂单因素试验

1.2.3.1 SC－Ⅱ澄清剂添加量的确定

红树莓汁液分别加入 0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%的澄清剂，充分摇匀，50℃水浴1.5 h，取上清液测定透光率和浊度。

1.2.3.2 SC－Ⅱ澄清剂作用时间的确定

红树莓汁液加入0.04%的SC，50℃下分别保温静置 0.5、1.0、1.5、2、2.5、3.0 h，取上清液测定透光率和浊度。

1.2.3.3 SC－Ⅱ澄清剂反应温度的确定

红树莓汁液加入0.04%的SC澄清剂，分别在20、30、40、50、60℃条件下水浴 1.5 h，取上清液测定透光率和浊度。

1.2.4 红树莓果汁基础配方的研制

对树莓汁、白砂糖及柠檬酸的用量进行单因素试验，并通过正交试验对其配方进行优化。

1.3 测定方法

1.3.1 透光率的测定

以蒸馏水为参比，在660 nm处测定澄清后红树莓汁的透光率T(%)。

1.3.2 浊度的测定

采用散射光浊度计法进行测定，单位为NTU(福马肼浊度)，以蒸馏水为参比。将澄清后的红树莓汁稀释，放入浊度计进行测量。

1.3.3 Vc 含量的测定

采用2，6－二氯靛酚钠(EF)滴定法测定［9］，与未经处理的红树莓汁液的Vc含量比较，按照以下公式计算Vc损失量。

式中:V为滴定样品所用EF毫升数;A为1 mL EF相当的抗坏血酸毫克数;B为滴定时所取样品溶液的毫升数;b为样品稀释后的总毫升数;a为样品的毫升数;W为100 mL红树莓汁中Vc的毫克数。

1.3.4 可溶性固形物含量

采用阿贝折射仪测定。

1.3.5 pH 值测定

pH酸度计测定。

1.3.6 感官评定

按照表1所示的评定标准进行感官评定并打分。

表1 红树莓果汁饮料的感官评分标准Table 1 Sensory score of red raspberry juice

1.3.7 微生物指标测定

菌落总数测定参照GB4789.2－2010;大肠菌群计数参照GB4789.3－2010测定;霉菌和酵母计数参照GB4789.15－2010进行测定。

1.4 数据分析

利用 Design–Expert 8.0.6进行响应面优化设计及方差分析。根据 Box－Benhnken试验设计原理［10］，设计3因素3水平的响应面分析试验，因素水平编码如表2所示。

表2 Box-Behnken设计试验因素水平及编码Table 2 Independent variables and their levels for Box-Behnken design

2 结果与分析

2.1 SC-Ⅱ澄清剂法单因素试验结果分析

2.1.1 SC－Ⅱ添加量对红树莓原汁澄清效果的影响

SC－Ⅱ主要是通过电荷中和澄清果汁。在酸性条件下澄清剂带正电荷，可与果汁中带负电荷的果胶、单宁和蛋白质等物质结合。SC－Ⅱ澄清剂澄清效果如图1所示。添加量在0.02%～0.04%时，澄清效果随着添加量的增加而趋于最佳;当SC－Ⅱ添加量为0.04%时，透光率与浊度分别是70.79%和2.37 NTU为最佳效果;SC－Ⅱ剂量继续增大，透光率基本不变而浊度开始下降;当添加量为0.08%时，澄清效果明显降低，相对于最佳的透光率降低44.5%，浊度增加3.3倍，这可能是由于澄清初期，正负电荷中和，打破果汁的稳定性，使果汁悬浮物吸附与澄清剂凝结，当澄清剂不再与大分子物质结合时，透光率与浊度降低。由此可见，SC－Ⅱ澄清剂的澄清效果在添加量为0.04%时达到最佳，超过或者低于最佳添加量，澄清效果都会有一定影响。

图1 SC－Ⅱ澄清剂添加量对红树莓果汁澄清效果的影响Fig.1 The effect of SC－Ⅱ fining agent content on red raspberry juice to clarify

2.1.2 SC－Ⅱ作用时间对红树莓原汁澄清效果的影响

如图2所示，在反应时间1 h时，透光率和浊度达到最高，分别为77.2%和3.29NTU。反应时间0.5 h时相比反应1 h的透光率降低6.3%，浊度增加0.5倍，可能因反应不完全导致澄清效果不佳;反应时间超过1 h，澄清效果明显随时间的增加而降低，反应3 h的透光率降低9.3%，浊度升高一倍，因此确定作用时间1 h时为最佳澄清时间。

图2 SC－Ⅱ澄清剂作用时间对红树莓果汁澄清效果的影响Fig.2 The effect ofSC－Ⅱ clarifying agent role time raspberry juice clarification

2.1.3 SC－Ⅱ反应温度对红树莓原汁澄清效果的影响

如图3所示，SC－Ⅱ澄清剂在40℃时效果最佳，透光率与浊度分别为76.6%和3.16 NTU。反应温度为20℃时较40℃的透光率低12.8%、浊度高4倍，可见温度低于40℃时澄清效果不佳;反应温度为50℃时的透光率与40℃相比降低0.9%，浊度升高0.5倍，当温度增加到60℃时，透光率只降低了0.3%，浊度增加0.5倍，当反应温度超过40℃后，澄清效果随温度的增加而略有降低，这可能是因温度过高使得沉淀物质重新破碎溶解于果汁中而影响澄清效果［11］，且过高的温度会使红树莓的营养成分大量流失，所以确定温度为40℃时的澄清效果最佳。

图3 SC－Ⅱ澄清剂作用温度对红树莓果汁澄清效果的影响Fig.3 The effect of SC－Ⅱ clarifier effect of temperature on red raspberry juice to clarify

2.2 红树莓汁澄清响应面试验结果分析

根据单因素实验确立的范围进行响应面优化研究。以透光率为响应值，Box－Behnken设计得到15个试验组合点，包含3组中心点重复试验，对结果进行分析见表3，从而确定最优工艺。

表3 Box-Behnken设计方案及结果Table 3 Box-Behnken experimental design and results

2.2.1 红树莓果汁澄清效果回归模型的显著性检验与分析

采用Box－Behnken设计对表3中的响应值与各因素进行回归拟合，得到透光率Y对各成分编码值的完整二次多项回归方程:Y=70.60+1.39A+0.30B+0.51C+0.28AB － 0.10AC － 0.68BC －2.58A2－1.55B2+0.23C2(R2=0.983)，模型调整系数=0.953 1 接近回归方程决定系数 0.983，证明此模型显著。由表4中方差分析可看出模型、变量A、A2、B2达到极显著水平，即 SC－Ⅱ添加量对果汁澄清的透光率有极显著影响;变量C与交互项BC为显著，表明作用时间与温度有一定的交互作用;而其它项之间的影响不显著。失拟项P值0.130 7＞0.05不显著，表明该拟合模型足以描述该实验数据。

表4 回归模型的方差分析及显著性检验Table 4 The variance analysis and significance test of regression model

图4 作用时间及作用温度对澄清效果影响Fig.4 Clarification time and temperature by response surface for the juice clarification effects

2.2.2 响应面分析与优化

响应面图的图形是特定的响应值Y对应自变量构成的一个三维空间图，可直观地反映各自变量对响应值的影响，等高线的形状可以反映出交互效应的强弱［12］。图4－a为添加澄清剂的时间和温度的综合作用对澄清效果影响的响应面图，随着作用时间增加透光率表现出线性减少，这与单因素的结果相匹配;图4－b为等高线图型反应出二者的交互作用极其显著，这与表4的数据是相匹配。图5－a为SC添加量及作用时间的交互作用对澄清效果影响的响应面图，明显看出随着作用时间的增加，透光率增加缓慢，1h后下降也缓慢;而随着添加量的增加，透光率迅速增加，0.04%添加量后透光率又迅速下降;图5－b为二者的等高线图，反应出二者交互的不显著性，与表4结果相符。图6表明，随着SC添加量及作用时间的增加，透光率呈现先上升后下降的趋势，而温度变化对其影响不大，因此二者交互作用不显著。根据Box－Benhnken试验设计和响应面分析法得出，SC澄清剂添加量0.0437%，作用时间0.935 h，作用温度42.4℃时，澄清树莓汁透光率预测值为70.83%。对此结果进行优化试验，在添加量为0.04%，作用时间1 h和作用温度42℃条件下进行3组重复试验，得到透光率为73.6% ±0.5%，结果优于预测值，从而验证了Box－Benhnken试验设计和响应面分析法得出的结论。

2.3 红树莓果汁配方的单因素试验结果分析

2.3.1 红树莓汁用量分析

红树莓汁用量是影响产品品质的重要因素。红树莓果汁添加过少，果香味不足，产品风味不协调;添加过多，即增加成本，又会导致产品过酸，口感不柔和。通过感官评价确定红树莓果汁用量，试验结果见表5。

2.3.2 白砂糖用量分析

白砂糖的添加量同样影响红树莓果汁饮料的口感，故通过单因素试验与感官评价确定其用量，结果见表6。

图5 SC添加量及作用时间对澄清效果影响Fig.5 Concentration of SC and reaction time of the effects on SC clarification for response surface

图6 SC添加量及作用温度对澄清效果影响Fig.6 Concentration of SC and reaction temperature of the effects on SC clarification for response surface

表5 不同红树莓汁用量对饮料感官品质的影响Table 5 Different red raspberry juice content on the sensory quality of beverages

表6 不同白砂糖用量对饮料感官品质的影响Table 6 Sucrose content on the sensory quality of beverages

2.3.3 柠檬酸用量分析

添加不同量的柠檬酸会对果汁酸度产生影响，从而改变果汁品质和口感，所以设计单因素试验以确定柠檬酸的最适添加量。以感官评分为标准，试验结果见表7。

表7 不同柠檬酸用量对饮料感官品质的影响Table 7 Citric acid on the sensory quality of beverages

2.3.4 红树莓果汁饮料配方优化正交试验结果与分析

试验结果与分析见表8，正交试验方差结果分析见表9。影响果汁感官评分次序为:B＞A＞C。由感官评分k值确定红树莓果汁最优工艺配方为A2B2C2，即添加25%的红树莓果汁、10%蔗糖、0.05%柠檬酸为口感最佳的工艺条件。按该组合进行3次平行试验，感官评分的平均值为91.26，结果优于表8中的9组试验。方差分析表明各因素对红树莓果汁的口感影响均不显著。

2.4 产品质量评定

将澄清后红树莓汁按优化的配料进行调配、杀菌，制作出果汁成品后，测定其主要理化指标如下:透光率79.8%;可溶性固形物8%;pH值3.16;Vc损失量19.6%;微生物指标:菌落总数≤100 CFU/mL;大肠菌群≤3 MPN;霉菌酵母菌≤25 CFU/mL。

表8 红树莓果汁饮料配方L9(34)正交试验结果Table 8 Red raspberry juice drink recipes L9(34)orthogonal test results

表9 方差分析表Table 9 Analysis of variance table

3 结论

选用SC－Ⅱ作为红树莓原汁的澄清剂，响应面优化得出添加0.04%的SC－Ⅱ在42℃条件下反应1 h为最佳工艺条件，透光率与浊度分别为73.6%和3.16 NTU，故确定SC－Ⅱ可作为树莓汁的澄清剂;经过正交试验优化配方，确定果汁添加量为25%、白砂糖10%、柠檬酸0.05%，饮用水64.95%的红树莓饮料具有树莓的特殊香气，果香浓郁，酸甜适中，色泽鲜亮，无明显沉淀。

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