仇农学苹果浓缩汁质量问题解析.ppt

,苹果浓缩汁质量问题解析iunx,Analysisofapplejuicequalityproblems,内容Contents,1、苹果浓缩汁产业回顾与问题扫描2、果汁褐变3、苹果浓缩汁的色值控制4、苹果浓缩汁的后混浊与二次混浊,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,回顾基于苹果深加工与全程质量控制，针对加工关键工艺、产品质量与安全及皮渣综合利用等方面所涉及的关键技术进行突破，在加工中采用褐变控制技术、复合酶酶解工艺、膜过滤、树脂吸附和微生物控制技术，结合包装贮藏条件的优化，解决浓缩苹果汁容易发送褐变、二次混浊农药残留、棒曲霉素和耐热菌超标等问题，对提升我国苹果汁加工企业总体技术水平，提高产品质量具有极大的促进作用。,1、苹果浓缩汁产业回顾与问题扫描,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,关键问题：安全问题质量与标准问题关键技术与设备问题原料生产与产业化问题行业发展问题（如：无序竞争与兼并重组问题）产业能力与创新能力（核心竞争力）问题人才问题投资问题,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,苹果产业的三挑战,产品质量是国际化可持续发展的最大障碍,产品单一市场风险大,出口量与鲜果产量严重失衡,苹果产业三大挑战,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,面对挑战的技术战略,建立全程质量安全性控制技术体系，构筑绿色安全保护屏障,原料的综合加工和循环加工，实现产品的多元化,加速产品的绿色化、生态化有机化战略,应对苹果产业三大挑战的技术战略,多元化战略,质量保证战略,有机化绿色化战略,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,中国苹果汁的生产标准与质量控制,生产标准（GB,CAC,FDA,EC,AIJN,SGF等）：,原料（包括辅料）感官要求理化指标卫生指标农药残留净含量允差标志、标签、包装和贮运,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,质量控制过程,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,质量控制过程,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,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。,2、果汁褐变,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.1苹果浓缩汁的酶促褐变及其控制2.1.1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。在正常的情况下，氧化还原反应之间（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当组织破坏后氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是发生氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形成黑色。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,酶促褐变所需条件：酚酶、底物、氧。,酚酶：是以氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的复合体，其一是甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚，其二是儿茶酚酶（又称为多元酚氧化酶），作用于二元酚。也有人认为酚酶是既能作用一元酚、又能作用于二元酚的一种特异性不强的酶。酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类，能直接催化氧化底物酚类，它最适pH为7，较耐热，在100可钝化。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,底物：适当结构的酚类物质，如酪氨酸（马铃薯等）、儿茶酚、3、4二羟基苯乙胺（香蕉），而在桃、苹果中褐变的关键物质是绿原酸。机理：在酚酶作用下，底物氧化成醌的结构，醌形成后，进一步形成羟醌（这是个自动反应，无需酶参与），羟醌再进行聚合，依聚合程度大小由红变褐，最后形成黑褐色物质。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,酶促褐变机理多酚氧化酶和酚类物质是在加工过程中，由于植物细胞的机械断裂释放出来的。酶促褐变是水果自身的多酚氧化酶在有氧条件下将酚类物质氧化，形成联苯酚，如酪氨酸、咖啡酸。联苯酚继续与氧作用形成邻苯醌，棕色素和风味物质。醌类物质会凝结成不可溶的化合物形成沉淀,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,食品发生酶促褐变需要有三个条件：酚酶、氧、适当的酚类物质。在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、西瓜等由于不含有酚酶，则不发生褐变。发生酶促褐变。在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小，现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手，主要措施有：钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧气；使用抑制剂等。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.1.2酶促褐变控制,1.选择适宜的制汁苹果品种浓缩苹果汁加工过程中,酶促褐变是影响其营养价值和品质优劣的主要因素之一,不同苹果品种因其所含底物的量和PPO活性的不同,褐变能力各异,前期研究表明黄元帅褐变能力最低,乔纳金次之,新红星最高。目前正在推广的澳洲青苹、鲁加1、鲁加2，其绿原酸、咖啡酸、原儿茶酸的含量都较低，可大大减少酶促褐变的发生,是理想的高酸果汁榨汁原料品种（澳洲青苹绿原酸含61.82mg/L，远低于其它品种）。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.选择适宜的成熟度果实的成熟度对果肉的褐变也有很大影响。不同成熟度的果实褐变程度不同。未成熟苹果和成熟苹果相比，多酚、有机酸等比成熟果含量明显高，其中多酚物质的含量高达成熟果的10倍以上。研究表明，苹果中的多酚含量特别是绿原酸和表儿茶素在成熟过程中会有所下降，在收获贮藏期会急剧下降。从理论上来说，成熟度高的苹果，褐变程度轻。但在浓缩果汁加工中，苹果过熟会影响出汁率，加工过程中要综合考虑苹果褐变程度和出汁率之间的关系，选择适宜的苹果进行加工。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3.加热钝化酶的活性热处理是现代浓缩果汁加工中抑制酶促褐变经济有效的措施。最常用的方法是高温瞬时灭酶。酶是蛋白质，在高温下可使其结构改变，性质发生变化，失去活性。一般在80经1020min，100下需要28min能够钝化PPO。因此，在浓缩果汁加工中，第一次巴氏杀菌的温度最好控制在9095，时间1530s，可有效防止果汁发生酶促褐变，提高果汁的色值和品质。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,4.调节pH值法利用酸的作用控制酶促褐变也是较广泛使用的方法。多数引起酶促褐变的PPO最适宜的pH值范围在67之间，PPO是一种含铜离子的膜蛋白酶，当pH3.0时，由于在高酸性环境中，酶中的铜离子被解离出来与酶蛋白脱离，使PPO几乎完全失活，即使果汁pH值再还原到处理前的水平，酶的活性也不会再复活。苹果汁的pH值在4时,能发生褐变,在3.7时,褐变速度大减,在2.5时,褐变完全被抑制。研究表明:金冠苹果PPO最适pH为6,当pH为78时,大部分酶失活；pH4时,酶活性很低。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,浓缩苹果汁中有机酸含量一般为412g/L,主要是苹果酸和少量柠檬酸。所以常用柠檬酸、苹果酸及抗坏血酸等降低果汁pH值，抑制PPO活性。抗坏血酸具有双重作用，不但能降低体系pH值，具有酸的作用，而且还具有还原剂的作用，可以将酶促褐变的产物醌类及其衍生物还原成酚或自身被PPO氧化，消耗氧气减少体系的含氧量，有效地抑制酶促褐变。抗坏血酸添加量要适量，过少会使抗坏血酸完全氧化并与氨基酸反应导致非酶褐变；添加量过多则抗坏血酸易氧化引起抗坏血酸氧化褐变。研究指出，1.50mg/kg抗坏血酸能有效抑制红富士苹果PPO活性。在浓缩苹果浊汁加工过程中,苹果破碎时用计量泵加入适量的抗坏血酸或柠檬酸,可有效防止果汁酶促褐变。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,5.隔绝、去除氧气或充分氧化在浓缩果汁生产过程中，酶促褐变主要发生在破碎工序。O2是PPO的底物之一，从理论上来说，除去苹果加工系统中的O2就能防止酶促褐变的发生。在现代果汁加工中应用的新技术是气调式破碎系统。该技术可控制系统中氧的含量，使果实在几乎无氧的条件下进行加工，再用适当的温度使酶失活，既防止了产品的酶促褐变，又保持了原料的天然色、香、味和营养价值。一般采用在破碎时充入惰性气体(N2)或利用水蒸气排除系统中的空气，抑制酶促褐变。用果胶酶处理果汁的过程中，通入压缩空气，使苹果中的多酚物质充分氧化，可减少苹果汁中多酚物质和蛋白质的含量。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,6.添加与酚类底物作用的螯合剂经常使用的螯合剂是聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)。PVPP是一种无毒、安全、稳定的聚合物,具有很强的吸附能力，羰基与果汁中多酚物质的羟基强烈缔合，形成较强的氢键，有选择地吸附多酚物质，从而除去反应体系中的底物，阻止酶促褐变发生，提高果汁色值。PVPP不但可阻止多酚参与酶促褐变，也可作为苹果汁的澄清剂，使果汁澄清、稳定。一般PVPP使用量为每t苹果浊汁加入200300g。但PVPP价格较贵，回收困难。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,7.添加酶抑制剂近期，意大利工作者发现，由氨基乙酸（甘氨酸）与葡萄糖生成的美拉德反应产物(MRPs)可抑制金冠苹果的PPO。研究表明，同为氨基酸与葡萄糖生成的MRPs对PPO活性的抑制不同，其中抑制效果为:精氨酸=组氨酸半胱氨酸赖氨酸。PPO分解酶正处于研究阶段。PPO分解酶可专一分解PPO，使其失去活性，去除酶促褐变中PPO这一因素，以达抑制酶促褐变的目的，这是酶工业今后发展的一个重要方向。随着酶技术的发展，有望在不久会应用于果汁行业的生产中。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,8.用壳聚糖做为澄清剂壳聚糖(chitosan)是氨基葡萄糖的直链多聚糖，由海洋生物虾、蟹等的外壳提取甲壳素，再经脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多糖。壳聚糖作为生物体产物，具有良好的生物相容性、适合性与安全性，已被美国FDA批准为食品添加剂。壳聚糖具有良好的絮凝能力，作为天然阳离子澄清剂，能与果汁中的带负电荷的胶体物质发生静电作用，对胶体物质具有很强的凝集能力，从而使浑浊果汁得到澄清。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,9.用膜技术去除酚类物质超滤已成为浓缩果汁生产中的一个标准工艺，但目前应用在果汁工业中的超滤膜不能截留活性酚类物质，而使酚类物质进入透过液，不仅引起果汁的二次浑浊，而且引起果汁超滤后工序中的酶促褐变。研究表明，PES（聚醚砜）/PVP（聚乙烯吡咯烷酮）膜能显著除去苹果汁中的多酚和黄、褐色物质，可以替代传统的超滤膜材料。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,10.利用漆酶除去浓缩果汁中多酚物质漆酶是饮料加工中常用的酶类之一,，主要用于饮料的澄清与色泽控制。由于酚类物质可透过超滤膜进入滤出液，引起酶促褐变，若在超滤之前的工序中加入漆酶，则漆酶可氧化果汁中的酚类物质形成聚合物，被超滤膜截留，专一性去除浓缩果汁中多酚，改善果汁的色泽及防止发生浑浊，有利于果汁的稳定。也可用固定化漆酶处理苹果汁，处理后能除去其中的儿茶素、绿原酸、根皮苷等酚类物质，使果汁长期贮存，保持澄清。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,11.利用冷破碎实现榨前分离抑制果汁褐变,陕西师范大学课题组与西安鼎合机械制造有限责任公司合作，于2009年11月完成样机试制，并进行了样机带料试验。初步结果表明，样机各项性能指标达到国外同类设备的水平。试机参数有转速、筛孔径、果皮清除率、果肉携带量等。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,该设备的创新点在于首先完成果肉与影响产品品质的不良成分的分离，然后进行榨汁和综合利用等后继工序；经处理后的水果中多酚物质的含量有较大幅度降低，从而降低钝化酶所需温度，降低能耗，减少酶促褐变发生的机率，提高产品的色值和稳定性；该设备的使用还能降低加工产品的农药残留，简化果渣利用工艺过程，并提高制成品的品质。,传统破碎的果渣,冷破碎的果渣,果肉与不良成分的分离,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,中国食品报，陕西日报，陕西广播电台等多家媒体对冷破碎设备研制成功进行了报道,2010.02.09,2010.02.21,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,基于冷破碎的榨前分离的特点,通过对参数的优化设计（转述，筛网尺寸，挤压度，进料速度等），可以得到完全不含果皮，破损籽和茎杆的果浆，而果皮，籽和茎杆完整地从果肉中分离到废渣中去。果皮的彻底分离可以降低果肉中氧化酶的含量和果胶酶的耐热性，可以降低钝化酶的工艺强度，获得亮度、乳化质构和黏度俱佳，没有黑斑的果浆。降低出渣率，果渣没有果肉残留，果渣经干燥后易于进一步深度开发。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,12.苹果浓缩汁加工中多酚物质的动态变化压榨、酶解、超滤、吸附工序对果汁中多酚物质含量影响极显著，是控制果汁中多酚物质的关键工序，其中吸附工序对果汁中多酚物质去除效果最为明显，其最大去除率可达94.54%；压榨可极显著增加果汁中总酚含量，而前巴氏杀菌、浓缩、后巴氏杀菌工序对果汁中多酚物质含量影响不显著。因此，在浓缩果汁加工中要着重控制压榨、酶解、超滤和吸附工序，以降低果汁中多酚物质含量，保证果汁品质，尤其要注意及时清洗和再生吸附柱。浓缩果汁成品中多酚物质含量随加工季节的不同而变化,其含量从8月下旬到9月下旬急剧减少,10月份以后基本上保持稳定.因此在果汁加工中应该适当推迟苹果的采收期,选择合适成熟度的苹果进行加工,以降低多酚物质含量,减轻果汁加工中褐变、后混浊的发生.,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,小结在浓缩果汁加工过程中，引起酶促褐变的因素有很多，我们在生产中不能单一考虑某一因素的控制，而应该从原料的选择入手，控制好加工过程中的每一道工序，综合考虑各种引起酶促褐变的因素，采取积极有效的措施，这样就可大大避免果汁加工中的酶促褐变而引起果汁品质下降的问题。冷破碎的推广应用对抑制酶促褐变具有正向促进作用。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.2苹果浓缩汁的非酶褐变及其控制,与酶无关的褐变作用，称为非酶褐变。这类褐变常伴随着热加工和长时间贮藏而发生。除过苹果浓缩汁外，在奶粉、蛋粉、脱水蔬菜及水果、肉干、鱼、糖浆等食品中屡见不鲜。按机理分类：美拉德反应(Maillardreaction）、抗坏血酸褐变(ascorbicacidbrowning)和焦糖化反应(Caramelizition),陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.2.1美拉德反应,是法国化学家Maillard在1912年提出的广泛存在于食品加工和储运过程中的一种非酶褐变，也称为羰氨反应，即还原糖与氨基化合物如游离氨基酸、肽和蛋白质上的氨基之间发生的反应形成糖胺，经过阿马都利氏重排(葡糖胺重排反应，Amadori蛋白非酶糖基化产物)。此类化合物在不同pH值及温度条件下，以三种路径进行反应:,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,在酸性条件下进行1,2-烯醇化反应,形成糠醛(furfural)及5-羟甲基糠醛(5-HMF)；在碱性条件下进行2,3-烯醇化反应，形成还原酮及脱氢还原酮,其中后者会与氨基化合物反应形成斯特勒克醛类，或继续裂解产生羰基化合物(carbonyls)及二羰基化合物(dicarbonyls)；在高温条件下，Amadori进行裂解产生carbonyls及dicarbonyls化合物，这些中间阶段产物会继续与氨基化合物进行反应，形成类黑精色素。由于苹果浓缩汁呈酸性,而且苹果汁的浓缩是在较高温度条件下进行的,所以苹果浓缩汁的美拉德反应应该主要是以、路径进行的。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,上世纪90年代以来有学者又对美拉德反应机理和历程提出了新的观点，他们认为：Amadori重排产物直接脱水机理可以更好的解释杂环和多聚产物的来源。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,温度有研究指出,非酶褐变的程度随加热温度的升高和时间的延长而加重,可能是由于苹果汁中的糖类受热生成呋喃类化合物(furan)增多,而呋喃化合物参加美拉德反应的后阶段形成褐色物质。有人探讨了浓缩苹果汁在贮存期间非酶褐变反应情况,所设贮存温度为5、20、37,浓缩果汁糖度为65Brix、70Brix、75Brix,结果表明浓缩汁颜色随贮存温度及糖度的增加而加深。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,pH值研究指出，有机酸会与还原糖作用产生褐色色素。苹果浓缩汁在贮存期间有较高的非酶褐变速率,与苹果品种高含量的苹果酸和低pH值有直接的关系。近年来,对果汁加工苹果育种的研究发现，含酸量高的不同苹果新品系其浓缩汁褐变程度有很大的不同。高温、酸性条件有利于糖的热分解反应，主要产物为呋喃类化合物,如糠醛（furfural）和5-HMF等。据报道，furan化合物可借自身缩合反应,，或与其它醛类及氨基酸进行反应以产生褐色色素。,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,糖度苹果汁浓缩过程中随着糖度的升高,A420（吸光值）缓慢增加,但是糖度升高到29Brix后,再继续浓缩,糖度迅速增加,A420值也急剧增加,这说明苹果汁在高糖条件下更易发生非酶褐变。在029Brix范围内,非酶褐变程度与糖度有极显著正相关，褐变速度与糖度成正比。果汁的褐变程度随糖度的加大而加重，这与反应物浓度越高，贮存温度越高，非酶褐变越严重的结论是一致的。,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,氨基酸含量氨基酸是参加美拉德反应的主要反应物之一,而苹果浓缩汁非酶褐变的主要机制是美拉德反应,因此氨基酸含量是影响浓缩汁非酶褐变的重要因素之一。研究发现，褐变后的果汁中游离氨基酸总量损失40%以上，赖氨酸等甚至60%以上。研究指出在浓缩条件下，梨汁中的天门冬氨酸、谷氨酸、胱氨酸、丝氨酸和赖氨酸在减压浓缩中机会全部损失。可以推测：此过程损失的氨基酸主要是和还原糖反应生成了黑蛋白素，从而使褐变加深。,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,5-HMF含量一般认为5-HMF是葡萄糖或果糖在酸性条件下脱水分解产物,是美拉德反应、焦糖化反应及抗坏血酸氧化分解反应共同的中间产物。一般在贮存70d后浓缩汁中的5-HMF含量就开始出现缓慢增长趋势,当5-HMF积累到一定量时,5-HMF会参与美拉德反应的后阶段生成褐色物质。有研究指出,5-HMF的积累与褐变速度有很强的相关性,5-HMF积累后不久就可发生褐变,因此用紫外分光光度计测定5-HMF积累情况可作为预测浓缩汁褐变速度的指标。,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,酚类物质在加工和贮藏过程中酚类物质除了参加酶促褐变外,还发生自身缩合反应形成有色物质。研究指出,果汁中酚类物质与褐变密切相关,直接影响产品的色泽、风味和状态。金属离子研究发现，金属离子对褐变反应速率影响大小为Li+Na+K+Cs+,其中LiCl对褐变反应速率有促进作用,其它碱金属阳离子则有抑制褐变反应的效果。实验证明,Ca2+在加工过程中对浓缩苹果汁非酶褐变的控制效果较好,主要是Ca2+能与氨基酸结合生成不溶性化合物。研究发现Fe3+与单宁生成的黑色物质是主要变色原因。有人认为Fe3+、Fe2+、Cu2+能促进褐变主要是因为铁和铜不仅能和酚类化合物反应形成褐色物质,而且能催化还原酮类的氧化反应。,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,菌类苹果浓缩汁主要受杆状细菌、葡萄状球菌和球状细菌的侵染引起浓缩汁腐败,促进浓缩汁褐变。除了以上影响因素外,浓缩汁中的蛋白质和残留的酶制剂等都会影响其非酶褐变的反应速率。,2.2.2影响苹果浓缩汁非酶褐变的因素,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.2.3抑制苹果浓缩汁非酶褐变的措施,1.挑选及洗净原料果必须将腐烂果清除,因其中存在大量的细菌、霉菌等。将挑选好的原料果清洗干净,防止细菌、霉菌进入果汁中造成果汁劣变,从而防止果汁的褐变。2.尽量避免与铜铁金属器具接触由于金属离子Li+、Fe3+、Cu2+等能促进果汁的非酶褐变,因此应尽量避免果汁与金属器具接触,以降低非酶褐变的发生,可以用不锈钢器具来代替铜铁等金属器具。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3.超滤技术采用超滤技术处理果汁,能有效的去除果汁中大量的果胶、淀粉、鞣质、纤维素等大分子以及单宁、蛋白质、细菌等,这些物质在果汁中进行缓慢的物理变化和化学反应,导致果汁在加工、贮存和销售期间变色、变浑。4.减压浓缩与常压浓缩相比,减压浓缩条件下果汁的非酶褐变程度比较小,在糖度增加倍数相同的情况下,减压浓缩的A420值要比常压浓缩A420值小4倍多,另外氨基酸的损失降低,这可能是由于减压浓缩降低了水的沸点,从而降低了果汁在较高温度条件下非酶褐变的发生。,2.2.3抑制苹果浓缩汁非酶褐变的措施,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,5.去除氨基酸研究发现在苹果和梨的浓缩汁中,若将氨基酸除去,会明显地降低非酶褐变反应速率,这可能是由于氨基酸能促进HMF生成,加快焦糖化反应和美拉德反应。但从营养角度来考虑,去除果汁中的氨基酸会降低果汁的营养价值,并且去除氨基酸过程中可能会破坏其它营养成分,因此去除浓缩汁中的氨基酸是有一定的局限性的。,2.2.3抑制苹果浓缩汁非酶褐变的措施,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,6.贮藏温度高温对贮存期间果汁非酶褐变反应的影响较大。有研究指出以4或更低温度贮存浓缩汁为宜。浓缩汁随着贮存温度不断降低,其非酶褐速率不断下降,但下降到某一程度,即使温度再降低,其非酶褐变速率变化不大,另外随着贮藏温度的不断降低,生产成本也在不断增加,因此可以通过实验找出贮藏浓缩汁的最佳温度,既减轻非酶褐变的发生又不增加太多生产成本。,2.2.3抑制苹果浓缩汁非酶褐变的措施,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.3红富士、秦冠、澳洲青苹加工过程褐变比较,2.3.1不同品种苹果果实褐变的分析,可看出,不同品种苹果中可滴定酸含量的顺序为澳洲青苹秦冠红富士;不同品种苹果鲜榨汁pH值的高低顺序为红富士秦冠澳洲青苹.浓缩苹果汁加工过程中的褐变分酶促褐变和非酶褐变,破碎、压榨工序中以酶促褐变为主;经过巴氏杀菌工序后,果汁加工中褐变以非酶褐变为主.,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,由于引起果汁酶促褐变的PPO是一种含铜离子的蛋白酶,最适宜pH值范围一般在67之间,在高酸性环境中PPO中铜离子能被解离出来与酶蛋白脱离使PPO失活.澳洲青苹中可滴定酸的含量分别是红富士的1.71倍、秦冠苹果的1.68倍,同时澳洲青苹果汁中的pH值也显著低于红富士和秦冠苹果.因此,与红富士和秦冠相比,澳洲青苹在加工中发生酶促褐变的程度较轻.,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.3.2不同品种酚类物质含量及PPO活性分析,澳洲青苹中总酚含量最低,红富士苹果和秦冠苹果中总酚含量分别是其总酚含量的1.67和1.48倍.对于3种苹果中PPO底物而言,3种物质含量也均是澳洲青苹中含量最低,红富士中含量最高,尤其以绿原酸含量最为明显,红富士、秦冠中的绿原酸含量分别为澳洲青苹中的1.71和1.52倍.所以可得出红富士褐变程度最高,澳洲青苹的褐变程度最小.,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,洲青苹中PPO活性始终最低,其次是秦冠,红富士中PPO活性始终最高.PPO活性越高,果汁发生酶促褐变的程度越大,相应的果汁褐变也越严重.所以,从PPO活性高低的角度来分析,可得出澳洲青苹果汁发生褐变的程度最小,红富士果汁褐变程度最高.,a.红富士;b.秦冠;c.澳洲青苹,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,2.3.3不同品种苹果米氏方程参数,红富士、秦冠、澳洲青苹的米氏方程参数km分别为0104、0107、0111moL/L;vmax分别为0135、0138、0139U/min.由km值可得出不同品种苹果PPO与邻苯二酚的结合能力大小顺序为红富士秦冠澳洲青苹,即红富士苹果中的PPO与酚类物质的亲合能力为最大,褐变程度最大。,a.澳洲青苹;b.秦冠;c.红富士,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,小结,在混合比例为11的红富士和秦冠苹果中添加30%的澳洲青苹能有效抑制浓缩果汁的褐变，提高其品质，使成品果汁基本可达到高酸果汁的要求，而且果汁的色值也提高2.5个单位，达到81.1%。将高酸苹果和其他苹果混合制汁将成为今后浓缩果汁加工中提高果汁品质和附加值的一个主要途径.参考：富士、秦冠、澳洲青苹在果汁加工过程中褐变的比较研究陕西师范大学学报36（6）96-100,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,关于果汁褐变的总结,到目前为止,对于苹果浓缩汁非酶褐变的研究仍有许多未明了的问题。不同的研究者采用的试验材料不同,得出的结论也有差异。因此,选择有代表性的品种或品系是研究苹果浓缩汁非酶褐变的机制及其控制措施的重要手段。多数控制苹果浓缩汁褐变的措施都有其局限性。现在,发达国家已经限制对苹果浓缩汁进行任何添加剂处理及活性碳脱色处理。因此,要从根本上解决苹果浓缩汁褐变的问题，可能只有从原料入手,即利用杂交育种培育出轻度褐变的苹果制汁专用品种才是最根本的出路。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3、苹果浓缩汁的色值控制,色值是反映浓缩苹果汁颜色深浅程度的一项理化指标。色值、透光率是衡量苹果浓缩清汁产品质量的两项最重要的理化指标.浓缩苹果汁的初始色值与交货期最终色值是不相同的.初始色值指标主要取决于加工工艺过程的控制,而交货期终点值指标随贮藏时间的延长,特别是在热作用下会明显下降.目前已证实酚类物质和蛋白质等大分子化合物是影响苹果汁及其浓缩汁色值、透光率等理化品质及稳定性的重要因素.,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3.1色值形成机理,苹果汁中的色素物质主要是酚类色素,如花青素、花黄素和鞣质等,性质极不稳定.在加工和储藏过程中,容易发生酶促褐变和非酶褐变,使果汁颜色加深,色值指标下降,并且对产品的品质产生不利的影响.酶促褐变（略）非酶褐变（略）,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3.2色值控制措施,目前，对色值的控制措施主要集中在苹果成熟度，超滤脱色，树脂吸附技术的研究和浓缩苹果清汁在储藏过程中色值变化的动力学研究。但是，在实际生产过程中选择合适的苹果品种作为制汁原料、适当的酶制剂对果汁进行酶解、恰当的活性炭和树脂对果汁进行脱色处理及采用合理的储藏温度来对浓缩苹果清汁的色值进行综合控制的研究不失为有效的途径。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3.2.1不同品种苹果浓缩清汁色值的变化,可以看出，不同苹果品种对浓缩苹果清汁的色值有显著影响。黄元帅、威锦、鸡冠苹果果汁的初测色值与红富士、乔纳金苹果果汁的初测色值有高度显著差异性。37恒温存放7d后，不同苹果品种果汁色值均有显著下降，终测色值有差异。黄元帅、鸡冠、威锦就色值变化而言适宜作浓缩苹果汁制汁原料，乔纳金和红富士不宜选用。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,3.2.2大孔吸附树脂的吸附机理及使用,吸附树脂是一种多孔性交联聚合物，具有较高的比表面积，因而具有优良的吸附能力。分类：按骨架结构：分为苯乙烯系和二乙烯基苯系。按表面极性：分为非极性、中极性、极性、强极性。关于树脂的安全性：1）因为大孔吸附树脂不带有任何功能基团，只是通过树脂的孔道进行物理吸附，所以能够带来安全隐患的只有树脂生产过程中残留的致孔剂。2）采用低沸点的溶剂溶解致孔剂，然后通过蒸馏，将低沸点溶剂蒸馏出来。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,大孔吸附树脂吸附的影响因素,（1）树脂的比表面积越大吸附量越大。（2）一般树脂的孔径越大，吸附质分子在孔内的扩散速度也越大，越有利达到吸附平衡。当吸附剂孔径与吸附质分子的直径比为6：1左右时，吸附性能最佳。（3）随着孔容的增加，树脂的吸附量增加。（4）树脂的孔径分布越窄，吸附性能越好。（5）极性树脂较易吸附极性物质，非极性树脂较易吸附非极性物质。（6）若树脂上的基团与吸附质分子之间可以形成氢键或电子转移络合物，则有强的吸附作用。（7）一般吸附都是放热过程，温度升高，吸附量将减少。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,4、苹果浓缩汁的后混浊与二次混浊,后混浊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肉眼可见的混浊和颗粒。二次混浊在生产过程中,将冷冻苹果浓缩汁复原后又出现的混浊,故称二次混浊,是检测浓缩果汁稳定性的指标。具体是指按果汁工艺的要求,将苹果浓缩汁在-18，冷冻810h，消解后稀释至11.5Brix,然后加热煮沸,冷却到室温后出现的混浊或沉淀。后混浊与二次混浊是不同的，但二种混浊都是果汁不稳定性的体现。,陕西师范大学食品工程与营养科学学院,4.1.1苹果汁混浊形成的机理,由于苹果汁里蛋白质、淀粉、糊精和单宁分子的凝聚,导致粒子的形成,最后发展为果汁混浊。经过滤的澄清果汁中,粒子很小,大部分或几乎所有粒子直径小于0.lm,因此它们不会引起明显的混浊。但随着贮藏时间的延长,当它们直径达到0.31.0m时就发展为大粒子沉淀下来。假若这种沉淀发生时,沉淀粒子没有完全吸附掉混浊前驱物,在果汁上清液中仍可发生混浊。,4