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胶对混浊苹果汁混浊稳定性的影响

发布日期:2015-05-05 20:52:00
混浊苹果汁
混浊苹果汁中的悬浮颗粒被认为是带负电的、部分 脱甲氧基的果胶包裹着带正电的蛋白质核,这些小的杂 质的颗粒是在果汁提取阶段形成另外,混浊苹果汁 中还有淀粉、蛋白质-多酚复合物、原花青素氧化聚合 物等颗粒。这些微粒在果汁这种胶体体系中时时刻刻在 运动,不可避免地因相互碰撞增大其尺寸。另外,原先属 于可溶性的物质会因多种复杂因素而转化成不溶的新 颗粒,直接和/或间接促成大的颗粒的形成。果汁的果 胶也会随着储藏时间的延长和温度的升高而降解,结合 其他因素而使果汁的粘度降低,最终导致果汁变清、分 层等混池稳定性丧失现象的发生。所以,混汁混浊稳定 性的保持是困绕食品研究者的一大难题。
 
目前改善浊汁混浊稳定性较为普遍的方法是添加 稳定剂通过增加果汁的粘度,和/或增加果汁中悬浮颗粒的某种电荷(多为负电荷)的带电量以增加颗粒间 的斥力,来达到改善浊汁稳定性的目的。例如,通蒸汽工 艺就是通过释放更多的苹果内源果胶,增加果汁的粘度 来实现此目的[4>。GenoveseD等人P]曾考察了往混浊苹 果汁中添加几种食用胶的效果,发现羧甲基纤维素 (CMC)可改善果汁的混浊稳定性。但他们只利用离心 后测定果汁浊度的方法来考察果汁的混浊稳定性,没研 究储藏过程中果汁浊度的变化,也未分析果汁沉淀物的 成分。其他相关研究未见报道。
 
笔者在分析了果汁沉淀物成分和原因的基础上,往 果汁中添加几种有代表性的添加剂,并通过120d的储 藏实验,来研究改善混浊苹果汁混浊稳定性的方法,并 进一步探讨浊汁的混浊稳定机理。
 
1试验材料与发法 1.1主要仪器设备和材料GL-20B冷冻离心机,上海安亭科学仪器厂; TG16-WS台式高速离心机,上海湘仪离心机仪器有限 公司;LGJ-10冷冻干燥机,北京四环科学仪器厂; Agilentl 100高效液相色谱仪,安捷伦科技上海快3开奖结果; 835-50氨基酸自动分析仪,日本日立公司;BioRAD MiniPROTEAN 3Cell电泳仪,美国;试验用均质机,上 海张堰轻工机械厂。
 
5-羟甲基糠醛(5-HMF)、表儿茶素、根皮苷:Sigma 公司;电泳用标准蛋白:上海友思生物技术上海快3开奖结果;羧 甲基纤维素(CMC):上海励成食品工业上海快3开奖结果;瓜尔 胶:美资上海凯惠(SK)食品添加剂上海快3开奖结果;卡拉胶: Marcel公司;富士苹果:购自果品批发市场。
 
1.2混浊苹果汁的制备和储藏按文献[5]制备混浊苹果汁,并将同一批次的果汁和 对照(10.3° Brix)分别放置于4°C冰箱与22°C和40°C恒 温培养箱中避光储藏120d。
 
1.3果汁沉淀物的收集将12瓶在22°C|fc藏120d的果汁从瓶中小心吸出 (勿搅动底部沉淀),将底部的沉淀物和果汁集中收集。
 
将收集的沉淀物离心15min(700〇x g)。弃去离心 杯上部分液体,底部沉淀物用去离子水洗三遍后再冷冻 干燥。
 
取一部分收集的瓶中上部的果汁,加入固体硫酸 铰,使终浓度达85%,静置3 h,离心15min (700〇x g), 收集沉淀并透析30 h,再冷冻干燥。
 
1.4胶的添加和果汁的储藏同1.2制汁。搅拌果汁,用2倍的蔗糖拌匀胶缓缓 加入果汁,胶的添加量为0.05%(W/V)。为使胶在果汁 中分散均匀,加胶后继续在30°C搅拌2h。将果汁均质 万方数据(30MPa),装瓶后在10(TC中杀菌lOmin,逐级冷却。在 室温下避光储藏。不加胶的果汁只加相应量的蔗糖。
 
1.5测定方法1.5.1沉淀物中总碳水化合物(总糖)含量的测定称 0.0197g沉淀物,加入2ml2M的三氟乙酸(TFA),在高 压灭菌锅内水解75min(12rC),过滤,收集滤液并用去 离子水洗残渣数遍,合并滤液,挥去三氟乙酸,用 INNaOH调pH至7.0左右,定容至15ml。用苯酚-硫 酸法测总糖,用葡萄糖做标准曲线,结果以葡萄糖计。 1.5.2沉淀物中蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法测 定1.5.3沉淀物中多酚含量的测定精确称取0.0375g沉淀 物,加入4ml60%的甲醇(V/V),在室温提取lh后离心 15min(9000rpm/min),取上清按文献[5]同用福林-肖卡 法]测总酿含量,用香草醛-盐酸法定A环为间苯三 酚的黄烷醇和聚原花色素的含量,用正丁醇-盐酸法^ 测定聚原花色素的含量。
 
1.5.4沉淀物中蛋白质氨基酸组成分析用自动氨基酸 分析仪测定。精确称样品20mg用6mol/L盐酸于110°C 水解24h,将水解液处理后蒸干(约40°C),加入 0.02mol/L盐酸2ml,此液上机测定氨基酸含量。
 
色谱条件:离子交换柱:2.6X 150mm 流速:0.225ml/min可见光检测器:波长570nm;440nm (Pro,Hypro)
 
流动相:柠檬酸和柠檬酸钠的缓冲液 进样量:5〇M 11.5.5蛋白质的十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝肢电泳 法(SDS-PAGE)分析⑴贮液及凝胶溶液的配制、样品的制备和电泳操 作步骤参照文献m ⑵电泳条件:分离胶和浓缩胶的浓度分别为20%和5%,样品和 标准相对分子量蛋白的上样量均为l〇Ml,电泳过程恒 流10mA,电泳时间4h左右。从玻璃板剥离的胶用20% (W/V)的三氯乙酸固定30min后,用0.1%考马斯亮 R-250染色2h,脱色后拍照。
 
1.5.6沉淀物中酚类的HPLC分析用1.5.4中样品用 HPLC分析酚类,条件同见文献同。
 
1.5.7单宁-铁复合物的定性检测曰取少许沉淀,加入 1.5ml的5%的硫酸溶液,液体为浅红色。在100°C水浴 中加热20s,如液体为深红色,证明沉淀中含有单宁-铁 复合物。
 
1.5.8果汁浊度、果汁粘度、果汁中果肢含量和悬浮颗粒Zeta电位和的测定见文献PI2结果与讨论2.1沉淀物的基本组成为了研究沉淀物中酚类物质的特性,将沉淀物的甲 醇提取液进行HPLC分析。将沉淀物甲醇提取物的HPLC图(图1)与标样在相同条件下的HPLC图对比发 现,沉淀物含有5-羟甲基糠醛(5-HMF)等VC降解产 物(保留时间为6.316min,)、表儿茶素(26.600min)及根 皮苷(55.607min)。
 
此外,沉淀物遇碘液变蓝表明其中含有淀粉。沉淀物与5%硫酸溶液在100°C水浴中加热20s后液体为深 红色,表明沉淀中含有单宁-铁复合物A最后,综合定 性、定量测定结果,将沉淀物中主要成分及部分成分的 含量总结于表1。
 
澄清果汁在储藏过程中的混浊物如以酚类、蛋白质 为主要成分,酚类在混浊物中的质量比例一般在45.7% ?75.8% (正丁醇-HC1 法),蛋白质为 11.4%~29.05%[w]; 由表1,混浊苹果汁沉淀物的主要成分为蛋白质 (55.2%)和多糖(26.2%),蛋白质占有绝对优势。也含有 酚类、单宁-铁复合物和HMF,但他们含量相对较少, 如酚类所占质量比例仅仅1.72%,所以蛋白质-多酚结 合物可能不是沉淀物的主要成因。在混浊苹果汁的沉淀 物中发现的缩合单宁、单宁-铁复合物和淀粉等又是组 成澄清苹果汁的混浊物的成分。这就验证了笔者提出的 推断:混浊苹果汁可看成为把一些颗粒(含蛋白质、果胶 等)加入到澄清苹果汁中后的混合物。混浊苹果汁储藏 过程中颗粒的成长包含了类似澄清苹果汁在储藏过程 中产生混池物这一因素,但其占比例较小。混浊苹果汁表1沉淀物的成分分析结果成分含量(w/wxl00%)
 
蛋白质55.20总糖26.20果胶1.71酚类总酚1.72绿原酸0.14缩合单宁及其单体1.53缩合单宁1.32根皮苷单宁-铁复合物5-HMF注:测定方法见实验部分。
 
万方数据中的蛋白质与果胶和/或蛋白质与其他多糖形成的颗 粒的聚集长大可能为沉淀物形成的主要因素。
 
在沉淀物中也检测出了 VC的降解中间产物(图1 中峰1-3)。表明VC降解后不但产生可溶性色素,也会 产生不溶性色素,这些色素的形成往往需要其他物质 (如游离氨基酸)参与[11]。
 
鉴于沉淀物中蛋白质为主要成分,下面对其进一 步研究。
 
2.2沉淀物中蛋白质的特性2.2.1相对分子质量通过SDS-PAGE技术测定的蛋白 质相对分子质量的图谱见图2。将样品的相对迁移率带 入标准曲线,结果表明沉淀物含有25507Da和 40443Da等相对分子质量的蛋白质条带。
 
关于清汁二次沉淀物中蛋白质的研究表明,无论是 在蛋白质-多酚沉淀,还是在多糖-蛋白质沉淀中,相对 分子质量较小的蛋白质均起重要作用,如苹果汁中蛋白 质-多酚沉淀物蛋白质相对分子质量为21~31kDa['笔 者研究发现在混浊苹果汁的瓶底沉淀物中的25507Da 的蛋白质与报道的蛋白质的对分子质量相一致。 25507Da的蛋白质通过形成蛋白质-多酚复合物参与 沉淀,这验证了混浊苹果汁的瓶底沉淀物包含类似清汁 后混浊的这部分蛋白质-多酚复合物。此外,沉淀物中 还发现了在苹果清汁后混浊中不曾报道的40443Da的 蛋白质,它们在浊汁中通过不同形式参与形成悬浮颗 粒。在电泳图谱中,40443Da的蛋白质条带最明显,表明 这种分子量的蛋白质含量较多。
 
2.2.2蛋白质中氨基酸组成分析关于澄清果汁混浊活性蛋白的研究表明,脯氨酸、羟脯氨酸和甘氨酸等疏水 性氨基酸含量较高的蛋白质更易与酚类结合形成混浊 物而混浊苹果汁瓶底沉淀物的蛋白质中脯氨酸含量 仅为5.6%,没有上清蛋白质中的脯氨酸含量(6.6%)高 (表2),且疏水性氨基酸含量也较少,表明混浊苹果汁 瓶底沉淀物中的蛋白质与形成蛋白质-多酚混浊物的 活性蛋白组成有所不同。结合沉淀物中总酚含量仅为 1.72%,分析认为蛋白质-多酚复合物不是混浊苹果汁 储藏中形成瓶底沉淀的主要原因。
 
2.3肢添加量的确定考虑到混浊苹果汁中的悬浮颗粒整体带负电荷的 特点[1],笔者选取了两种带负电的胶一竣甲基纤维素 (CMC)和卡拉胶以及一种粘度最大的胶一瓜尔胶来进 行实验。CMC溶液具有高粘性和稳定的倾向,能稳定蛋表2苹果汁上部和沉淀物中蛋白质的氨基酸组成三字英文符氨基酸中文名称蛋白质中氨基酸占总氨基酸的质量百分比(%>瓶上部果汁瓶底沉淀物Asp天冬氨酸10.19.6Glu谷氨酸15.413.8Ser丝氨酸5.75.0His组氨酸2.92.6Gly甘氨酸5.34.7Thr苏氨酸5.14.8Ala丙氨酸2.92.9Arg精氨酸10.310.5Tyr酪氨酸3.24.0Cys-s半胱氨酸0.50.5Val缬氨酸7.87.iMet蛋氨酸0.31.4Phe苯丙氨酸4.95.2He异亮氨酸4.45.3Leu亮氨酸7.79.2Lys赖氨酸6.97.8Pro脯氨酸6.65.6白质分散体系瓜尔胶是所有天然的商品胶中粘度最 髙的一种胶,其主要成分为半乳甘露聚糖,它不带电 荷%。卡拉胶是几种相关的在糖单位上连接硫酸一酯基 的半乳聚糖的混合物,硫酸一酯即使在强酸条件下也总 是离子化的,因此分子带负电荷%。
 
将实验用胶按0.025%、0.05%和0.100%(W/V)三种 水平添加,进行预实验。结果发现0.025%的添加量对果 汁混池稳定性的影响较小,达不到较好的效果。0.1%的 添加量明显增加了果汁的粘度,果汁的混浊稳定性得到 较好的改善,但是果汁品尝时有稠感。最终选定0.05% 的添加量。
 
2.4胶的添加对果汁混浊稳定性的影响笔者用两种方法来衡量果汁的混浊稳定性。一种 是在离心前测定果汁的浊度,经过离心后再测定果汁的 浊度,计算出离心后浊度的保留率,保留率大者则混浊 稳定性高。第二种是把离心过程换为真实的储藏实验, 测定储藏前和储藏后果汁的浊度,用二者计算出储藏后 果汁浊度的保留率,保留率大者则混浊稳定性高。两种 方法各有优缺点。离心法用时短,偏重从果汁粘度和果 汁中现有颗粒尺寸两方面来考察果汁的混浊稳定性,但 不能考察果汁在货架期内果汁中颗粒的长大和果汁粘 度降低等潜在的影响因素下的真实的混浊稳定性,与实 际情况还有一定差距。储藏实验法用时较长,需要储藏 设备,但考虑了现实因素,接近真实,结果可靠。
 
由表3,用方法1得到的果汁混池稳定性次序为: 添加瓜尔胶(保留率28.7%)>添加CMC (保留率 25.0%)>添加卡拉胶(保留率19.2%)>对照(保留率 17.5%)。可见添加胶可不同程度地改善果汁的混浊稳定 性。由表4,添加胶后果汁的粘度都比对照髙,添加瓜尔 胶的果汁的粘度最高(2.444mPa.S)。由于方法1着重从 果汁的粘度来考察果汁的混浊稳定性,所以用这种方法 得到的果汁混浊稳定性的次序正好和果汁粘度的大小 次序相同。
 
由表3,用方法2得到的果汁混浊稳定性次序为: 添加CMC (保留率38.8%)>添加瓜尔胶(保留率 35.3%)>对照(保留率33.5%)>添加卡拉胶(保留率 15.4%)。添加卡拉胶的果汁在储藏中发生了严重的絮凝 和分层。CMC是带负电荷的,加入苹果汁后可与带正电 荷的蛋白质结合为更稳定的颗粒结构,增加果汁中颗粒 的负电荷携带量,从而使悬浮颗粒间产生强的静电斥 力。表现为添加CMC的果汁有最大的zeta电位(-22. 8),明显大于添加瓜尔胶的(-15.4)。因此,在果汁的粘度 随着储藏时间的延长而逐渐降低,颗粒尺寸因素取代粘 度因素成为影响果汁混浊稳定性的主要因素时,添加___http://www.casb.ore.cn表3胶的添加对果汁混浊稳定性的影响状态对照添加CMC添加瓜尔胶添加卡拉胶浊度a浊度保留率浊度浊度保留率浊度浊度保留率浊度浊度保留率杀菌前1.2461.2501.2641.240杀菌后1.254100.6%1.24099.20%1.273100.7%1.247100.6%杀菌后(果汁经离心、0.22017.5%0.31025.0%0.36528.7%0.23919.2%储藏120d后0.42033.5%0.48138.8%0.44935.3%0.19215.4%注:离心条件为:420〇x g离心15mina指OD细结果为三个数据的平均值。
 
表4胶的添加对果汁粘度和zeta电位的影响对照添加CMC添加瓜尔胶添加卡拉胶粘度(mPa.s)1.2602.0312.4441.383zeta 电位(mV)-16.3-22.8-15.4?16.2注:结果为三个数据的平均值。
 
CMC的果汁由于悬浮颗粒间具有强的静电斥力而阻滞 了颗粒由于聚集引起的尺寸长大,使果汁的混浊稳定性 最好。添加瓜尔胶的果汁虽然粘度最大,但瓜尔胶是不 带电荷的,不能象CMC那样有效地阻止果汁中颗粒尺 寸的长大。随着储藏时间的延长,果汁中颗粒逐渐聚集 长大,而果汁粘度逐渐降低,颗粒沉降速率加快,使果汁 的混浊稳定性差于加CMC的果汁。由于对照的Zeta电 位与加瓜尔胶的差别不大,其粘度又小于加瓜尔胶的果 汁,故其稳定性稍差。综上所述,在添加量相同的条件 下,CMC是较好的稳定混浊苹果汁的添加剂。 Genovese13]在研究混池苹果汁混池稳定性的改善时,在 与黄原胶等胶对比后,同样指出CMC是最有效的改善 混浊苹果汁稳定性的添加剂,也同样归因于其带负电而 增大了苹果汁的Zeta电位。
 
由于卡拉胶有与蛋白质反应的性质,特别是与牛乳 蛋白相互作用。K-型卡拉胶就可与牛乳的酪蛋白胶束 复合形成一种弱的凝胶[141。笔者的研究显示卡拉胶能够 与苹果中某种蛋白反应,形成凝胶,在瓶底可见絮状物, 严重影响了苹果汁的混浊稳定性。但其机理有待进一步 研究。
 
对照和大部分加了胶的果汁在杀菌后浊度有轻微 的升高(表3),这可能是由于果汁受热导致其中的纷类 氧化聚合产生新的颗粒所致。
 
3结论沉淀物以蛋白质为主,还含有碳水化合物、酚类(花 色苷,表儿茶素、绿原酸、单宁等)、5-羟甲基糠醛 (HMP)等VC降解产物,成分很复杂。沉淀物主要是由 果汁中原有的颗粒聚集长大下沉产生,酚类物质氧化聚 合后与蛋白质和氨基酸等物质结合产生的新的小颗粒 以及类似苹果清汁中的后混浊的因素也存在,但不是主 要因素。添加CMC主要是通过提高果汁的粘度和果汁 中悬浮颗粒的zeta电位来改善混浊苹果汁的混浊稳定 性。添加瓜尔胶主要是通过提高果汁的粘度来改善混浊 苹果汁的混浊稳定性。在CMC、瓜尔胶和卡拉胶的添加 万方数据 量都为0.05%(W/V)的条件下,CMC改善果汁的混浊 稳定性的效果最好,瓜尔胶次之,卡拉胶不但不起稳定 作用,反而会使果汁在储藏过程中造成严重的分层。
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