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苹果浓缩汁常见质量问题概述
技术分类：加工技术 > 果树类 > 苹果
作者：黄峰华　于泽源　李兴    发布时间：2006年4月6日 16:11:00  阅读次数：417 次  
目前在国际市场上，浓缩汁为贸易的主要形式。原因在于浓缩后体积大大减少，节省了贮存容量、节约了运输量；节省贮藏消耗和贮运的损失5经浓缩后的果汁可以根据需要任意调配，做到常年均衡供应；另外，果汁浓缩后，在高糖高酸下抑制微生物的繁殖，在15℃以下冷凉地区可较长时间贮藏。 理想的浓缩果汁应在稀释和复原后，与原果汁的风味、色泽、混浊度相似。世界果汁加工过程中不同程度地存在着4大技术难题：果汁褐变、后混浊、营养素损耗和芳香物质逸散。近年来，我国浓缩果汁加工中又出现了微生物（耐热菌，棒曲霉素）超标、二次混浊、提香倍数不高等新的技术难题。 1、果汁褐变 果汁褐变是指果汁加工和贮藏过程中颜色发生改变的一种现象。褐变不仅影响果汁的外观、风味，而且还会造成营养物质的丢失。褐变包括酶促褐变和非酶促褐变两种类型。非酶褐变又包括美拉德反应、酚类物质氧化变色、焦糖化褐变、抗坏血酸氧化褐变几种类型。 1.1 苹果浓缩汁的酶促褐变及其控制 1.1.1 酶促褐变的形成在果浆或果汁中，酶从破碎的组织细胞中逸出，酶的活性大幅增强，最主要的是多酚氧化酶（PPO）、抗坏血酸氧化酶（ASO）和过氧化物酶（POD）等三种酶催化果汁褐变反应。在果汁的加工过程中，酚类物质的酶氧化褐变是最主要的。PPO（一种含铜离子的膜蛋白酶）能氧化组织中酚类物质形成邻醌，醌聚合形成褐色物质，导致褐变发生。 1.1.2 酶促褐变控制 热处理可有效地抑制多酚氧化酶的活性，随温度的升高，酶活性下降。体系中PH的下降多酚氧化酶活性也下降，常用柠檬酸来抑制酶促褐变。酶促褐变的进行还需要在有氧条件下进行，常用真空脱气法或酶法脱氧除去或减少体系中氧气的含量。周会玲的研究表明，不同苹果品种因其所含氧化底物的量和多酚氧化酶的活性不同，褐变能力各异。其中黄元帅最低，乔纳金次之，新红星最高，同时添加Vc和热烫处理能较好的抑制苹果汁褐变。还可通过添加PPO分解酶或酚类底物抑制剂PVPP（聚乙烯聚吡咯烷酮）去除反应体系中的底物，阻止酶促褐变发生。膜技术已广泛应用于果汁加工，张欣的研究表明，超滤截留苹果浓缩汁中的多酚物质能力在50%以上。由于有些酚类物质可透过超滤膜进入滤出液，引起酶促褐变，饮料加工中可考虑添加漆酶氧化果汁中的酚类物质形成聚合物，被超滤膜截留，防止发生混浊，也可用固定化漆酶处理苹果汁。 1.2 非酶促褐变及影响因素 1.2.1 非酶促褐变的形成 非酶促褐变是果汁在加工和贮存过程中常发生的化学反应，生成的黑褐色物质影响果汁的外观、颜色、降低果汁的营养价值，已探明浓缩苹果汁非酶褐变的主要机制是美拉德反应。由于美拉德反应速度主要取决于体系中还原糖和氨基酸的含量，因此褐变速度上的差异可能是由于还原糖，特别是果糖和氨基酸的含量不同所致。苹果汁中非酶促褐变的形成可能是糖类受热生成呋喃类化合物增多，呋喃化合物参加美拉德反应后阶段形成褐色物质，果糖比葡萄糖形成5-羟甲基呋喃醛快36倍。而苹果汁中的果糖大约是葡萄糖的2～3倍。 1.2.2 控制非酶褐变反应 苹果汁非酶褐变随加热温度的提高和时间的延长而加重，pH6～7条件下美拉德反应最易进行，当pH低于6时反应速度大大降低。马霞的研究表明，与常压浓缩相比，减压浓缩条件下褐变减少4倍多；高糖更易发生非酶褐变，加工过程中加入果胶酶果汁的色值与对照比可减轻3倍。苹果汁在贮存过程中pH＝4和低温（4.4℃或更低）时，非酶褐变的程度较轻。因此控制非酶褐变的措施包括控制果汁受热温度、时间和热作用次数以及贮藏的温度条件。 2、苹果浓缩汁的二次混浊 果汁的二次混浊是指按照果汁饮料工艺的要求，把浓缩果汁置于-18℃贮存8～12h后加水稀释11.5Brix，然后加热煮沸再冷却至室温出现的肉眼可见的混浊和沉淀。现已证实酚类物质、蛋白质、高价阳离子、微生物、果胶、淀粉、阿拉伯聚糖等是造成果汁二次混浊的主要原因。 2.1 苹果浓缩汁二次混浊主要成分 无论啤酒、白酒还是果汁，造成混浊的原因都与酚类物质有关。实验表明，混浊果汁的总酚、缩和单宁（原花青素）含量高于正常果汁，而小分子的黄烷醇类单体酚含量低于正常果汁。可初步断定二次混浊物主要是原花青素二聚体和多聚体。经测定原花青素的聚合体主要是儿茶素和表儿茶素的多聚体，其单体对二次混浊无直接影响，但却是形成二次混浊的前体物质。 蛋白质在苹果中的含量很少，仅含11～180mg/L（VanBuren，1992），2002年，Li-Chen Wu和Siebert的研究表明：苹果汁中与后混浊有关的蛋白质的分子量为28kDa、15kDa和12kDa的蛋白，与二次混浊有关的蛋白质疏水性氨基酸含量高，且其中脯氨酸含量大。 金属离子在果汁中，一方面可催化酚类的氧化聚合，另一方面可以和蛋白质或果胶形成复合物，形成沉淀或混浊。二次混浊果汁的金属离子（K、Ca、Mg、Pe）含量高于正常果汁。 2.2 加工操作对果汁二次混浊的影响 酶解主要是应用果胶酶、淀粉酶处理压榨后粗果汁，水解大分子的果胶，淀粉，减轻形成混浊的可能性。 多酚类物质是导致澄清果汁不稳定并产生混浊的直接因素。许多果汁生产厂家采用超滤或吸附法，超滤面临的最大问题是不能根本去除可能引起混浊的小分子类多酚，而吸附则可以有效去除果汁活性多酚和蛋白质，有利于降低果汁的浊度。但由于吸附对酚类化合物并无选择性，使一些具有生理功能的小分子酚类如类黄酮等同样被从果汁中脱出，降低了果汁的营养价值。研究表明（Ki Won Lee等）苹果总酚对苹果的总抗氧化能力做出的贡献。因此如何能保持果汁的营养价值又有选择性的去除形成二次混浊的酚类化合物，成为提高苹果浓缩汁产品品质的关键。 3、苹果浓缩汁的后混浊 果汁后混浊现象是指澄清了的浓缩果汁在贮存或商品流通期间发生成分的变化，经稀释到原汁浓度后又出现了肉眼可见的混浊和颗粒。造成后混浊的原因归纳起来有以下三大类：一是苹果汁固有成分的凝聚，如果胶、蛋白质、淀粉、酚类、阿拉伯聚糖等；二是微生物在苹果汁中繁殖后的菌体及分泌物造成的后混浊；三是在苹果汁加工过程中外源物质的混入，如硅藻土、明胶、果胶酶过量使用等，都是引起后混浊的原因。 3.1 引起后混浊的主要成分 果汁中淀粉、果胶分解不完全以引起后混浊，可添加淀粉酶、果胶酶，使其分解成葡萄糖和半乳糖醛酸。綦菁华的试验表明，酶解可以减轻混浊，酶解过程中酚类发生缓慢氧化，活性蛋白变化趋势不大。蛋白质与多酚物质形成蛋白质-酚类化合物的大分子聚合物是目前生产果汁后混浊最难控制的因素。Siebert和Lynn指出与苹果汁混浊有关的酚只是酚类的极少部分，通过对苹果汁后混浊沉淀物的分析，发现含有儿茶素和原花青素的聚合体，而绿原酸与后混浊的关系不大，但却是促使儿茶素和表儿茶素氧化的催化剂。Outtrup等（1981）作了类似的试验，发现蛋白质的脯氨酸含量越高，形成混浊的活性越强。 酚类物质引起果汁后混浊也可能是其本身发生了凝聚反应。酚类物质的酶促反应需要一定时间，在果汁加工中没有形成聚合物发生沉淀，而在贮存过程中继续反应产生浑浊。另外，原花青素在酸溶液中部分水解，发生再聚合，形成一些大的、不稳定的聚合物，最终导致混浊和沉淀物。张欣的研究表明，浓缩果汁混浊物中酚类物质含量高（占25.6%），是苹果浓缩汁发生后混浊的主要因素之一。多酚与高价阳离子之间的作用主要是络合反应，它与金属离子的络合是酚类物质的共性。 在细胞壁中，果胶与各种糖包括阿拉伯糖结合。当果胶转为可溶性时，这些糖类也会与果胶一起溶出并通过澄清及过滤工序，在贮存数周后会出现阿拉伯聚糖沉淀。 在贮藏过程中，各种微生物以及微生物的分泌物也会引起沉淀。如发酵的酵母菌、霉菌、醋酸菌、乳酸菌等由于其自身菌体增殖，微生物分解合成产物引起混浊。右旋糖酐，是一种多糖，由肠系膜明串珠菌利用果汁中的糖在贮存期间合成，它不仅引起混浊，还会给过滤造成困难。肠系膜明串珠菌在自然界中普遍存在，其菌源由原料带入工厂。 3.2 加工对苹果汁后混浊的影响 果汁加工中热处理、澄清剂及酶制剂的投入不当都容易造成后混浊。 同加工对苹果汁二次混浊的影响相同，超滤和吸附可以降低果汁的后混浊。果汁最后的质量决定于超滤膜的截流分子量和超滤温度。膜孔径大，果汁通透量大，但贮存过程中澄清度及稳定性降低了。高温果汁粘度小，易于过滤，但研究表明低温超滤可减少混浊形成，因为在较高的温度下，可以使更大的颗粒（蛋白质、多酚聚合物）通过膜，从而引起更多的沉淀。张欣等研究表明：利用超滤膜（PS）可以大幅度减轻苹果浓缩汁后混浊程度。后混浊发生情况很大程度上受所采取的工艺措施的影响，如加酶后后混浊的主体是酚类，不加酶时后混浊的主体是果胶与酚类。 吸附处理可以有针对性地去除残留的多酚类物质，减少混浊。吸附树脂是通过范德华力吸附果汁中的疏水化合物（多酚、色素）保存在树脂的骨架上，除去果汁中的多酚物质，降低果汁的后混浊。 4、浓缩苹果汁中的嗜酸耐热菌 1967年日本学者首次报道了嗜酸耐热菌的存在，Cerny等1984年从苹果汁腐败物中分离出嗜酸耐热菌，该菌通常存在于土壤中，在18～66℃生长，在pH2～7的产品中可存活，当pH小于4时便生出芽孢成为变异细胞，该芽孢的耐热能力分别为85℃时56min，90℃时15min，95℃时2.4min，因此巴氏杀菌不能除去此菌。在浓缩果汁中嗜酸耐热菌不繁殖代谢，一旦稀释成低浓度饮用果汁时，在常温下即代谢产生2.5-二溴酚，使果汁口感变差，浊度升高，形成沉淀。 4.1 原料果嗜酸耐热菌的控制 浓缩果汁中嗜酸耐热菌的最初来源可能是原料在收获时被土壤污染，加工前又没有充分洗净所致，因此对原料果进行充分洗净是控制果汁中嗜酸耐热菌必不可少的环节。 4.2 加工中耐熟菌的控制方法 采用物理截留，利用超滤膜（0.02um）、陶瓷膜（0.02um）、纸板过滤（0.01um）等对果汁进行过滤，过滤以后的工序被嗜酸耐热菌污染后，主要通过大量的清洗来完成生产线的无菌。加强清汁罐、成品罐几个管道的清洗，选择合理的清洗方式和清洗周期及洗剂。在清洗中还要注意水的质量，避免水中的耐热菌污染管道。耐热菌多为好氧菌，应尽可能减少果汁中的氧含量，防止耐热菌的大量繁殖。高温灭菌亦可控制耐热菌，但高温灭菌会对果汁的风味有所影响。 5、结语 根据原料果的特点，制定合理的工艺措施，综合利用如酶调控、膜分离、吸附等高新技术，尽可能地保存对人体有益的营养成分，使之在稀释加工时能保持与原料果汁相近的色泽、口味和营养成分，避免上述质量问题的出现是解决我国果品加工业技术落后的关键。作者单位：东北农业大学