陳 敏

（山西省食品工業(yè)研究所，山西太原 030024）

紅棗濃縮汁的脫色研究

陳 敏*

（山西省食品工業(yè)研究所，山西太原 030024）

利用活性炭和組合樹脂對紅棗濃縮汁進(jìn)行脫色研究。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用正交試驗(yàn)對紅棗濃縮汁樹脂脫色條件進(jìn)行優(yōu)化，脫色條件如下：樹脂的填充高度為30 cm，棗汁的流速為1 BV/h，棗汁的溫度為45℃。試驗(yàn)表明，先經(jīng)活性炭處理，再經(jīng)D-900和XAD761兩種型號樹脂柱組合串聯(lián)處理后能達(dá)到預(yù)期脫色效果。

紅棗濃縮汁；組合樹脂；脫色

近年來，人們對用吸附法提高濃縮紅棗汁的色值做了深入廣泛的研究，例如使用明膠、膨潤土對果汁進(jìn)行絮凝沉淀是保持其穩(wěn)定性的傳統(tǒng)方法，以及活性炭吸附脫色、聚乙烯聚吡咯烷酮（PVPP）吸附脫色等。但這些方法均存在不同程度的缺點(diǎn)，如使用明膠、膨潤土?xí)斐沙瑸V膜的堵塞；活性炭沒有選擇性，使用其處理后的濃縮紅棗汁在儲藏過程中色值下降較快。而選用樹脂對果汁吸附，能有效去除果汁中引起色值下降的不良成分，從而提高果汁的色值和穩(wěn)定性。本文采用活性炭與組合樹脂聯(lián)合脫色方法，對紅棗濃縮汁進(jìn)行脫色試驗(yàn)，為將來的中試生產(chǎn)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗濃縮汁：新鮮自然干燥的紅棗經(jīng)清洗、加水、預(yù)煮、打漿、酶解后得到的紅棗汁，真空濃縮到 70°Brix。

YL-303型活性炭（粉末），福建元力活性炭公司；HPD-200L型、HPD-300L型、D-900型樹脂，滄州寶恩化工有限公司；XAD761型樹脂，上海羅門哈斯化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-8恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；RE200B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鞏義市瑞德儀器設(shè)備有限公司；RE-52AA循環(huán)水真空泵，西安超杰儀器設(shè)備有限公司；數(shù)顯折光儀，北京金科利達(dá)電子科技有限公司；721型分光光度計(jì)，上海精密儀器公司；色彩色差儀，柯尼卡美能達(dá)；GHX型恒溫箱，北京中科環(huán)試儀器有限公司。

1.3 工藝方法

紅棗濃縮汁→稀釋→活性炭脫色→樹脂吸附→脫色棗汁→檢測

1.4 檢測方法

1.4.1 紅棗汁色值的測定

取4 g～5 g紅棗濃縮汁，加純凈水將其白利度調(diào)整為10°Brix（或17°Brix），選用1 cm比色皿，用721型分光光度計(jì)在440 nm處測定色值（T440，%）。

1.4.2 紅棗汁色差值的測定

采用CS-5R型色彩色差儀計(jì)中CIE-LAB顏色體系進(jìn)行色度值（“L”亮度、“a”紅綠值、“b”黃藍(lán)值）的測定。測定前，色差儀先用黑阱零位校正，再用蒸餾水校正，光源為D65/10°。取約2 mL白利度為10°Brix（或17°Brix） 的棗汁，進(jìn)行測定分析。以蒸餾水為標(biāo)準(zhǔn)品，測定樣品數(shù)值。以△E00做為判定指標(biāo)（△E00是目前和目視最相匹配的色差公式）。

1.4.3 紅棗汁透光率的測定

取4 g～5 g紅棗濃縮汁，加水將其白利度調(diào)整為10°Brix（或17°Brix），選用1 cm比色皿，用721型分光光度計(jì)在625 nm處測定其透光率（T625，%）。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅棗汁活性炭脫色的研究

將紅棗濃縮汁加水稀釋到17°Brix，采用不同量的活性炭對其進(jìn)行脫色處理，過濾后將其白利度調(diào)整到10°Brix后分別測其色值。

取紅棗汁3 500 mL，分成7份，每份500 mL，分別加入活性炭 0.00g、0.50 g、1.00 g、1.50 g、2.00 g、2.50 g、3.00 g，攪拌均勻后作用30 min，過濾后分別測其色值，重復(fù)測定3次取平均值。紅棗汁色值變化和活性炭添加量的關(guān)系見圖1。

由圖1可以看出，當(dāng)活性炭添加量大于2.5 g時(shí)，對紅棗汁的色值影響不大；由單因素試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析得出，活性炭不同添加量對紅棗汁色值影響顯著，添加量為2.5 g以上無顯著差異性，但與2.5 g以下有顯著差異性。測試范圍內(nèi)均未達(dá)到指標(biāo)要求值。

圖1 活性炭添加量對紅棗汁色值的影響

2.2 紅棗汁樹脂脫色的研究

2.2.1 不同樹脂對紅棗汁色值的影響

在其他工藝條件相同的情況下，取紅棗濃縮汁，加水調(diào)整白利度為17°Brix，充分?jǐn)噭蚝笕? L棗汁分成4份，每份2 L，分別取100 g寶恩HPD-200L、HPD-300L、D-900和羅門哈斯XAD761制成吸附柱子（柱子直徑均相同），調(diào)節(jié)流速為1 BV/h，分別對棗汁進(jìn)行吸附脫色，將脫色后的棗汁白利度調(diào)整為10°Brix，并測定其色值，該試驗(yàn)重復(fù)3次。其透光率、色值和色差變化情況見圖2。

圖2 不同樹脂吸附的紅棗汁色值的變化

由圖2可知，采用不同型號樹脂對棗汁進(jìn)行脫色，對紅棗汁的初始色值有顯著影響，脫色效果依次為：羅門哈斯XAD761樹脂＞D-900＞HPD-300L＞HPD-200L，即羅門哈斯XAD761吸附脫色后的紅棗汁的色值相對較高，測定440 nm處的色值為80.8%。結(jié)果表明，單獨(dú)采用一種樹脂對棗汁進(jìn)行脫色時(shí)，均不能達(dá)到預(yù)期棗汁脫色的效果。

2.2.2 XAD761樹脂脫色工藝參數(shù)的確定

2.2.2.1 樹脂柱高對紅棗汁色值的影響

取紅棗汁（17°Brix） 10 L，分成5份，每份2 L，分別用柱高為6 cm、12 cm、18 cm、24 cm、30 cm的樹脂柱以一定的流速進(jìn)行吸附脫色后分別測其色值，該試驗(yàn)重復(fù)3次。其色值變化情況見圖3。

圖3 樹脂柱高對紅棗汁色值的影響

由圖3可以看出，樹脂柱高對樹脂脫色效果有影響，隨著樹脂柱高的增加，吸附脫色后紅棗汁的色值逐漸增大，樹脂柱高為30 cm時(shí)脫色效果最好。再由單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，樹脂柱高為30 cm與其他處理后有顯著差異，樹脂柱高為30 cm與24 cm處理無顯著差異性。

2.2.2.2 流速對紅棗汁色值的影響

取紅棗汁（17°Brix） 12 L，分成6份，每份2 L，在填充樹脂量相同的情況下，分別以流速為1.0 BV/h、1.5 BV/h、2.0 BV/h、2.5 BV/h、3.0 BV/h、3.5 BV/h對棗汁進(jìn)行吸附脫色，分別測其色值，試驗(yàn)重復(fù)3次。其色值變化情況見圖4。

圖4 棗汁流速對紅棗汁色值的影響

由圖4可以看出，流速對樹脂脫色效果有影響，隨著流速的增加，樹脂脫色能力逐漸減小，流速為1 BV/h時(shí)，樹脂對棗汁的脫色效果最好。

2.2.2.3 樹脂脫色時(shí)棗汁溫度對紅棗汁色值的影響

取紅棗汁（17°Brix） 10 L，分成5份，每份2 L，在填充樹脂量相同、流速相同，棗汁溫度分別為35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的條件下對紅棗汁進(jìn)行脫色，分別測其色值，試驗(yàn)重復(fù)3次。其色值變化情況見圖5。

圖5 棗汁溫度對紅棗汁色值的影響

由圖5可以看出，樹脂吸附脫色時(shí)紅棗汁的溫度對樹脂脫色效果有一定影響，隨著處理溫度的升高，樹脂脫色能力先增大后減小，當(dāng)溫度為50℃時(shí)樹脂脫色后的果汁的色值達(dá)到最大。

2.2.2.4 樹脂高度、流速及處理溫度參數(shù)的確定

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以樹脂的高度、棗汁流速、棗汁溫度為影響因素進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，因素水平設(shè)計(jì)見表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 樹脂脫色各因素及其水平

根據(jù)表2的正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析結(jié)果可知，棗汁流速是影響色值的最主要因素，棗汁溫度和樹脂高度對棗汁色值的影響較小。處理紅棗汁的最佳組合為A3B1C1，即樹脂的填充高度為30 cm，棗汁流速1 BV/h，棗汁溫度45℃。經(jīng)驗(yàn)證，用此最佳組合處理的17°Brix的棗汁色值，可以從6.5%提高到81.6%；10°Brix的棗汁色值可以從7.5%提高到82.8%。

2.2.3 組合樹脂濃縮紅棗汁色值的影響

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，采用不同廠家、不同型號的樹脂對棗汁進(jìn)行脫色時(shí)，其脫色效果依次為：羅門哈斯羅門哈斯 XAD761樹脂 ＞D-900＞HPD-300L＞HPD-200L，對單種型號樹脂脫色參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，脫色后棗汁的色值有所提高，但脫色效果還是未能達(dá)到預(yù)期的要求，因此需將不同的樹脂吸附柱組合起來進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)選用脫色效果較好的2種樹脂：D-900樹脂和羅門哈斯XAD761樹脂，并將這2種樹脂柱進(jìn)行串聯(lián)試驗(yàn)，檢測脫色后棗汁的色值、透光率、色差等指標(biāo)，確定最佳樹脂組合順序。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3.1 先過D-900樹脂柱，后過XAD761樹脂柱

在其他工藝條件相同的情況下，將經(jīng)過活性炭脫色后的紅棗汁稀釋到10°Brix，取稀釋好的紅棗汁6 L，分別稱取100 g寶恩D-900和XAD761樹脂制成吸附柱子（柱子直徑均相同），棗汁先通過D-900樹脂柱脫色，控制流速為1.5 BV/h，檢測棗汁透光率、色值、色差，并記錄，然后再經(jīng)過XAD761樹脂柱脫色，測定最終脫色后棗汁的相應(yīng)指標(biāo)。測定結(jié)果見表3。

由表3中數(shù)據(jù)可知，將2種樹脂柱串聯(lián)使用后，棗汁的各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，能達(dá)到預(yù)期效果。

2.2.3.2 先過XAD761樹脂柱，后過D-900樹脂柱

在其他工藝條件相同的情況下，將紅棗濃縮汁稀釋到10°Brix，取稀釋好的紅棗汁6 L，分別稱取100 g寶恩D-900和XAD761樹脂制成吸附柱子（柱子直徑均相同），棗汁先通過XAD761樹脂柱脫色，控制流速為1.5 BV/h，檢測棗汁透光率、色值、色差，并記錄，然后再經(jīng)過D-900樹脂柱脫色，測定最終脫色后棗汁的相應(yīng)指標(biāo)。測定結(jié)果見表4。

由表4中數(shù)據(jù)可知，將2種樹脂柱串聯(lián)使用后，棗汁的各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，能達(dá)到預(yù)期效果。

D-900和XAD761組合樹脂脫色效果見圖6。

圖6 D-900和XAD761樹脂組合脫色效果

表3 不同型號樹脂組合脫色效果

表4 不同型號樹脂組合脫色效果

從圖6可以看出，D-900和XAD761這2種型號樹脂柱串聯(lián)后均能達(dá)到預(yù)期效果，且各項(xiàng)指標(biāo)（透光率、色值、色差）均相差不大?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)中，前期樹脂處理時(shí)色值由7.5%升到80.0%，需裝填的樹脂體積較大，后期脫色處理色值由80.0%升到93.5%，需裝填的樹脂體積較小，考慮到成本問題，選用先經(jīng)D-900樹脂脫色處理，然后再經(jīng)XAD761樹脂脫色的工藝順序，根據(jù)處理?xiàng)椫靠纱_定這2種型號的樹脂柱裝載體積比約為2:1。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用活性炭和組合樹脂對紅棗濃縮汁脫色可以達(dá)到預(yù)期效果。在活性炭添加量為2.5 g，樹脂的填充高度為30 cm，棗汁流速1 BV/h，處理時(shí)棗汁的溫度為45℃的條件下，使用D-900和XAD761兩種型號樹脂柱（裝載體積比約為2:1）串聯(lián)后，對紅棗濃縮汁進(jìn)行脫色處理，10°Brix的棗汁色值大于90%，達(dá)到了預(yù)期效果。

［1］樊軍，呂磊，尚紅偉.大棗的研究與開發(fā)進(jìn)展［J］.食品科學(xué)，2003，24（4）:161-163.

［2］畢金峰，于靜靜，白沙沙，等.國內(nèi)外棗加工技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊，2010（2）:52–55.

［3］雷昌貴，陳錦屏，盧大新.紅棗的營養(yǎng)成分及其保健功能［J］.現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2006，6（3）:56-57.

［4］張文杰，陳錦屏，馬娟峰，等.紅棗主要活性成分及其藥理作用的研究進(jìn)展［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2008（10）：48-50.

［5］張寶善，陳錦屏，李強(qiáng)，等.紅棗汁的提取方法［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2003，29（12）：67-71．

［6］樂愛山，付興隆，姚秉華，等.樹脂吸附技術(shù)在果汁加工中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.食品科技，2010，35（4）:88-92.

［7］趙光遠(yuǎn)，縱偉，姚二民.混濁蘋果汁儲藏過程中色澤穩(wěn)定性的研究［J］.食品科學(xué)，2006，27（8）:93-97.

［8］楊桂馥.軟飲料工業(yè)手冊［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，2001.

［9］熊善柏，趙學(xué)慧.紅棗澄清飲料生產(chǎn)研究［J］.武漢食品工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1995（2）:14-18.

Study on decoloration ofconcentrated jujube juice

ZCHENMin*
（Shanxi food industrial research institue，Shanxi Taiyuan 030024，China）

Concentrated jujube juice was decolorized by using activated carbon and composite resin.Based on the single factor experiments,the orthogonal test was employed to optimize the decolorate conditions.The results of optimum decolorate conditions were as follows:the filling height was 30 cm,the velocity was 1 BV/h,the temperature was 45℃.The experiment showed that after the treatment of activated carbon,the combination of D-900 and XAD761,the prospective decoloration was achieved.

concentrated jujube juice；composite resin；decoloration

TS275.5

A

1673-6044（2017）03-0032-05

10.3969/j.issn.1673-6044.2017.03.011

* 陳敏，男，1968年出生，1988年畢業(yè)于山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品專業(yè)，工程師。

2017-06-24