浓缩果汁浓缩方法的研究现状及展望*

何靖柳 ， 张秋霞 ，刘 杨 ， 刘 薇 ， 卢柳欣

（雅安职业技术学院，四川 雅安 625000）

我国的地理环境优越，水果资源尤为丰富。其根本原因是有规模庞大的水果种植产业。从品种结构上看，主要有苹果、香蕉、葡萄、桃子、柑橘、梨等品种，这些品种占我国所有水果种植品种的55.4%。据统计，2017年我国水果产量约有2.9亿t[1]。其中，苹果、柑橘、梨产量位居前列。苹果、葡萄、梨等水果的成熟期集中在8—9月份前后，受季节影响较大，不同水果存在贮藏时间和贮藏条件的差异，随着贮藏时间的增长以及受贮藏条件的影响，都会导致水果品质发生质的变化，因此将水果进行深加工极其重要。将新鲜水果榨汁后通过加工处理，去除掉果汁中的部分水，使其水分含量不低于3.0%的浓缩物被称为浓缩果汁。浓缩果汁具有以下几个优点[2]：1）产品水分活度比新鲜果汁低、可溶性固形物含量比新鲜果汁高，浓缩果汁相比新鲜果汁不易被微生物生长利用，可以有效延长其贮存期。2）浓缩果汁占地面积小，在运输和贮藏过程中节省了不少空间，以及在运输过程中降低了成本。3）可以为众多的饮品店提供基料。浓缩果汁除了可以有效地保留大量维生素、矿物质、糖类等营养成分外，还留有原果汁的风味。目前，常用热浓缩技术、非热浓缩技术和其他浓缩技术来对浓缩果汁进行深加工。而这些不同的浓缩方法对浓缩果汁品质影响巨大。因此，本课题组综述了不同浓缩技术的优缺点，阐述了这些技术对浓缩果汁产品品质和生产效益的影响。

1 热浓缩技术

热浓缩技术包括常压加热浓缩、真空加热浓缩等方法，加热浓缩是传统的热浓缩技术，它是由热处理引发的各种物理化学反应而发生的变化，会直接影响浓缩果汁的色、香、味，破坏其生物活性物质的含量，而真空加热浓缩比常压加热浓缩对果汁保留的有效成分多。

1.1 常压加热浓缩

常压加热浓缩，在加热过程中水分沸腾会产生大量的水蒸气作为动力来驱使果蔬汁中的水分，这些水分会被沸腾所产生的水蒸气作为再次加热的动力分离出来，留下难以挥发性的成分，从而提高可溶性固形物的浓度[3]。已有研究表明，常压加热浓缩与冷冻浓缩相比，两者同时蒸发掉1 kg水消耗的能力差距大，冷冻1 kg水需要334 kJ的热量，蒸发1 kg水需供给约2 440 kJ的热量。从耗能上分析，冷冻浓缩比加热浓缩节约能源。冷冻浓缩可以保持液体食物原有的风味、营养和颜色，具有热变性小的优点[4-6]。并且，常压加热浓缩耗能多，对食物原有的风味、营养和颜色保留不好。

1.2 真空加热浓缩

在一定压力条件下进行，提供真空环境，在较低温度下降低沸点完成浓缩，这一方法被称为真空加热浓缩[7]。李靖靖等[8]以苹果汁中的抗氧化成分包括维生素C（VC）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）为研究对象，分析了浓缩果汁在不同温度下浓缩的过程中这些物质含量的变化。结果表明，在将苹果汁的总干物从12%浓缩至 40%的过程中，采用40 ℃进行真空浓缩，VC、SOD和CAT损失率仅为8.4%、5.6%和7.7%；随着浓缩温度的升高，3种抗氧化成分的损失率也快速增加，在60 ℃条件下，其损失率分别高达95.2%、56.8%和75.1%；而当浓缩温度超过80 ℃时，果汁的抗氧化能力几乎消失殆尽。因此，真空加热浓缩温度在40 ℃下营养成分保留最好。陈学红等[9]用真空浓缩的方法对绿芦笋汁进行处理，发现浓缩程度越高，绿芦笋汁VC和总黄酮的含量不断下降，其色泽暗淡，总糖和总酚的含量不断增加，真空浓缩的椰浆保存时间比常压浓缩的保存时间长。

2 非热浓缩技术

非热浓缩技术包括冷冻浓缩技术和冰温浓缩技术，二者都是在0 ℃以下进行的，特别是相对于热浓缩技术生产的同类产品，非热浓缩技术可以更好地保持果汁的原汁原味，呈现良好的色泽[10-11]。

2.1 冷冻浓缩技术

把溶液中的部分水分冷冻，转化为细小的冰晶，使水分从液相中除去，从而达到浓缩的目的，这种方法被称为冷冻浓缩。肖旭霖等[12]采用梯度降温的冷冻浓缩技术浓缩苹果汁，得到的苹果浓缩汁维生素C含量与鲜果维生素C含量的差别极小，口感佳；袁林峰等[13]用冷冻浓缩技术浓缩的甘蔗汁最大程度上保留了新鲜甘蔗的风味；孙卉卉等[14]也研究发现用冷冻浓缩技术生产的葡萄汁作为发酵的原料，其产品品质好，形成的酒色亮红、口感宜人、香气浓郁，品质均得到显著改善。冷冻浓缩虽然是可以较好地保存住果汁中的风味、芳香物质和维生素C等成分，但是浓缩比不高，固形物含量相对热浓缩低。冷冻浓缩对水果原料有选择性，果汁会发生大量损失，且对于某些黏度较大的物料浓缩效果不好。即使冷冻浓缩能很好地避免加热对果汁营养物质的破坏，但由于冰晶形成需要在极短的时间和极低的温度通过冰晶生成带，需要单独的设备进行，耗资大；此外，形成的冰晶仅为毫米级，分离操作等仍较困难[15]。目前，单一的冷冻浓缩设备的成本较高，很大程度上限制了中小型企业往大规模产业化的发展。

2.2 冰温浓缩技术

近年来，冰温技术逐渐兴起，随着冰温技术的发展，其应用领域不断扩大，但相关报道依旧很少。冰温真空浓缩是指在负压的状态下，将果汁的温度控制在零度以下、冰点以上进行浓缩脱水。高欣月等[16]将真空加热和冰温真空两种方式进行对比，对苹果汁进行浓缩处理，发现冰温浓缩技术可延缓果汁理化性质的变化，其多酚含量也下降，还具有澄清果汁的效果。冰温浓缩所需要的温度比冷冻浓缩所需要的温度略高，既保持了果汁的原有颜色又不需要过低的温度，对比浓缩果汁初始各项指标，冰温浓缩果汁都能较好地保留其营养物质且设备耗资小。

3 其他浓缩技术

膜分离技术通过高分子薄膜两侧的压力差、浓度差等外界的能量差作为分离、提纯、富集等操作的动力，对溶液中各组分进行纯化后得到较高浓度的物质。目前，膜分离浓缩技术在罗汉果汁[17]、葡萄汁[18]、草莓汁以及仙人掌与梨的混合汁中进行研究，表明这些果汁品质较好，其浓缩工艺条件取得了一定的进展。GALAVEMA等[19]采用超滤结合反渗透技术保留了橙汁大部分生物活性物质；魏仲珊等[20]通过超滤处理苹果汁，提高了果汁的澄清度，苹果汁维生素C基本没遭到破坏。从上述成功的案例中，可以得出：膜浓缩可以很好地澄清果汁，保留住果汁的有效成分，没有热浓缩和冷冻浓缩耗能高。但是，膜分离技术也存在如下几个问题：1）膜材料成本高，极少企业能将其真正投入到生产中。2）存在一定的环境污染以及膜损耗严重等问题，更加重了膜浓缩技术的成本、技术问题[21]。

4 展望

随着人类生活水平的提高，越来越多的人关注自身健康，高档饮料、果汁等也逐渐成为人们日常消费的主体。为了满足人们日益增长的物质需求，食品的加工技术也需要不断优化，用最佳的工艺技术保留住水果中最多的营养成分和风味物质。目前，国内的果汁浓缩生产，主要采用热浓缩技术，加热破坏了原有果汁营养组织结构，影响了原有果汁风味、颜色，使其芬芳物质流失。冷冻浓缩和冰温浓缩技术能最大程度地保留水果的色、香、味以及其他有效营养成分，但冷冻浓缩冰晶形成需单独进行，设备耗资大，单一的冷冻浓缩设备的成本较高，限制了大规模产业化应用；冰温浓缩技术目前的研究和应用还较少，还需进一步研究。因此，总体上来说，浓缩果汁浓缩方法的研究还需要后人继续研究。