洋葱汁的不同澄清工艺优化及其对品质影响的对比研究

袁先铃，刘梓建，张谱予，万晓玉

(四川轻化工大学 生物工程学院，四川 宜宾 644000)

洋葱，别名玉葱、葱头，百合科葱属植物，果实制汁具有甜香辛辣的口感，特征风味浓郁，同时富含酚类、黄酮类、维生素C等功能性营养物质，具有降低胆固醇、降血脂、抗高血压、抗糖尿病、抗血栓形成和抗高同型半胱氨酸血症的作用，并且具有许多其他生物活性，包括抗氧化、抗癌、免疫调节和益生元活性，具有极高的营养价值和加工特性[1-2]。

由于洋葱在收获贮藏过程中，易出现鳞茎发芽、腐烂等特点，所以将其加工为洋葱片、洋葱粉、洋葱酱、洋葱汁等产品延长贮藏期并拓宽洋葱深加工渠道[3-6]。在洋葱汁加工、贮藏期间，由于其中含量丰富的酚类化合物、蛋白质、果胶、纤维素、淀粉等大分子物质，它们间离子电荷性质的差异导致絮凝和沉降，使洋葱汁易发生浑浊、二次沉淀的现象，严重限制了洋葱汁的商品价值，澄清处理作为洋葱汁产品生产过程中的关键环节，对于洋葱汁的贮藏性、稳定性与品质特点均具有重大作用。

因此，筛选出一种澄清效果优良且对洋葱原汁品质影响较小的方法，是目前急需解决的问题。国内外果汁澄清方法常分为三类：物理澄清法(自然沉淀、加热絮凝、超滤、硅藻土等)、化学澄清法(添加化学澄清剂吸附悬浊物如壳聚糖等)与酶澄清法(果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等)[7-11]。通过洋葱制汁品种预试验筛选得出的河南黄皮洋葱具有高出汁率、丰富的营养物质、较强的抗氧化活性等特点适宜作为制汁原料。此次试验通过壳聚糖澄清法、果胶酶澄清法、纤维素酶澄清法、自然沉淀澄清法、加热澄清法、PVPP澄清法共6种澄清方法研究不同方法的差异性，旨在提高洋葱汁的贮藏稳定性及感官品质，为洋葱汁的进一步开发提供了研究思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料与试剂

洋葱：购于河南，去除外果皮并切块备用，再用组织捣碎机将洋葱碎块打浆3 min，之后使用双层的200目纱布进行粗滤，得到的上清液即为洋葱原汁，保存于4 ℃冰箱中待测。

主要化学试剂：1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、2,6-二氯靛酚、2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐，上海麦克林生化科技有限公司；水溶性维生素E、儿茶素，上海源叶生物科技有限公司；福林酚(Folin-Ciocalteu)，飞净生物科技有限公司；葡萄糖、浓硫酸、没食子酸、香草醛，西陇化工股份有限公司；甲醇、盐酸、抗坏血酸，天津市科密欧化学试剂有限公司；氢氧化钠、乙醇，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 试验仪器

SP520型搅拌机 浙江苏泊尔股份有限公司；凯特TG16G型冷冻离心机 盐城市凯特实验仪器有限公司；UV-1900i型双光束紫外可见分光光度计 日本岛津公司；ZDJ-4A型自动电位滴定仪 上海精密科学仪器有限公司；LC-DR-32B型数显糖度计 上海力辰邦西仪器科技有限公司；UltraScan VIS型台式色差仪 美国HunterLab(亨特立)颜色管理公司。

1.2 澄清工艺

1.2.1 澄清工艺流程

壳聚糖法、果胶酶法、纤维素酶法、PVPP法：洋葱原汁→适量相应溶液→絮凝→200目尼龙网粗滤→6000 r/min离心(4 ℃)10 min。

加热絮凝法：洋葱原汁→水浴锅中加热→絮凝→200目尼龙网粗滤→6000 r/min 离心(4 ℃)10 min。

自然沉淀法：洋葱原汁→20 ℃下自然沉淀→200目尼龙网粗滤→6000 r/min 离心(4 ℃)10 min。

1.2.2 澄清工艺的优化

以透光率为指标，通过单因素试验得到以下条件：壳聚糖法、果胶酶法、纤维素酶法均以添加量、处理时间和处理温度作为主要因素，设计三因素三水平正交试验表(见表1～表3)；PVPP法的澄清条件：添加量0.08%，在40 ℃下水浴保温2.5 h；自然澄清条件：在20 ℃下自然沉淀10 h；加热絮凝条件：在70 ℃下保温10 min。

表1 壳聚糖澄清工艺正交试验因素水平设计表Table 1 The factors and levels design table of orthogonal test for chitosan clarification process

表2 果胶酶澄清工艺正交试验因素水平设计表Table 2 The factors and levels design table of orthogonal test for pectinase clarification process

表3 纤维素酶澄清工艺正交试验因素水平设计表Table 3 The factors and levels design table of orthogonal test for cellulase clarification process

1.3 理化指标测定

1.3.1 透光率的测定

吸取少量澄清后的样品于比色杯中，使用紫外可见光分光光度计并以蒸馏水为参比，在630 nm波长下分别测定洋葱汁的吸光度，再将吸光度换算为透光率，洋葱汁澄清度用透光率T(%)来表示。

1.3.2 pH的测定

pH自动电位滴定仪经校正后，取1.2.1已经制备好的洋葱汁30 mL，在室温下测定3种洋葱汁的pH值。

1.3.3 可溶固形物含量的测定

数显糖度计经蒸馏水校正后，用滴管吸取1～2 滴洋葱汁于数显糖度计表面，常温下进行读数。

1.3.4 总酸的测定

采用pH电位滴定法，参考国标《食品中总酸的测定》[12]，将洋葱汁稀释至合适倍数，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH 8.2后读数。

1.3.5 总糖的测定

采用苯酚-硫酸显色法测定，参考Tian等[13]的方法。

1.3.6 色差的测定

采用高精度全自动色差仪进行洋葱汁色差测定：首先选择透射模式，0.9525 cm 条件下用黑板与白色标准板进行校准，以去离子水作为参照液，测定3种洋葱的L*、a*、b*值，L*代表其亮度，L*越高亮度越高；a*代表其红绿值，正值为偏向红色，负值为偏向绿色；b*代表其黄蓝值，正值为偏向黄色，负值为偏向蓝色。

1.3.7 总酚的测定

采用Folin-Ciocalteu比色法，参照Wolfe等[14]的方法。取30 g洋葱汁与30 mL体积分数为95%的乙醇，常温低数搅拌30 min后离心(3 000×g，10 min)，沉淀重提1次，上清液为总酚提取液。取0.1 mL提取液与1 mL Folin-Ciocalteu试剂混合，静置5 min后加入3 mL 75 g/L的Na2CO3溶液和5 mL蒸馏水，在30 ℃反应1 h，在765 nm下测定吸光值。

1.3.8 黄酮的测定

采用香草醛-甲醇-盐酸显色法，参考Wu等[15]的方法，略作修改。提取方法与总酚的提取液方法相同，取1 mL提取液加入5 mL 10%香草醛-甲醇溶液，然后在1 min内加入3 mL HCl，置于室温下反应20 min，在500 nm处测定吸光值。

1.3.9 维生素C的测定

采用2,6-二氯靛酚滴定法，参考国标《食品中抗坏血酸的测定》[16]。

1.3.10 抗氧化活性的测定

参照周宁等[17]的方法，略作修改。配制6种不同质量浓度的Trolox溶液，同时做对照组(0.1 mL不同浓度的标准溶液+4.0 mL无水乙醇)与空白组(0.1 mL蒸馏水+4.0 mL DPPH溶液)，取0.1 mL Trolox溶液加入4.0 mL DPPH溶液，室温下避光贮藏20 min待体系稳定后在517 nm下测定吸光值，并根据公式(1)计算不同浓度Trolox标准溶液对DPPH自由基的清除能力。

(1)

洋葱汁样品的测定：按照上述方法测定稀释到合适倍数的洋葱汁对DPPH自由基的清除能力。

1.4 数据处理

试验均做3个平行，试验数据使用Origin 2019与Excel 2010进行整理和绘图，并采用SPSS软件对试验数据进行显著性分析，显著性水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖澄清工艺

壳聚糖在充分搅拌下，破坏果汁稳定性的正负电荷被中和，促使果汁中的悬浮物吸附在壳聚糖表面产生絮凝作用，达到果汁澄清的目的。此外，壳聚糖具有抗菌和防腐作用，能有效延长果汁的保质期，被广泛应用于果汁澄清产业[18]。韩希凤通过3种澄清剂筛选出壳聚糖对石榴果醋具有最优的澄清效果，澄清度达到98%[19]。而毛文英等将欧李果汁先采用果胶酶处理, 再使用壳聚糖进行澄清，试验表明欧李果汁的澄清度达到了92.4%，且营养成分变化较小[20]。

表4 壳聚糖澄清正交试验结果表Table 4 The orthogonal test results of chitosan clarification

续 表

表5 壳聚糖澄清正交试验结果方差分析Table 5 The variance analysis of orthogonal test results of chitosan clarification

由表4和表5可知，在壳聚糖法澄清洋葱汁的过程中，3种试验因素对透光率的影响显著性大小依次为：壳聚糖添加量>处理时间>处理温度，最优澄清工艺条件组合为A3B3C3，即壳聚糖溶液添加量0.4 g/L、温度40 ℃、保温时间50 min。经对最优化工艺条件验证，得出透光率为95.82%。

2.2 果胶酶澄清工艺

果胶酶是最早应用于水果和葡萄酒加工行业的几种酶之一。迄今为止，这种酶已占全球酶市场的约25%，尤其是在果汁行业生产澄清果汁，产量更高，风味更好[21]。

表6 果胶酶澄清正交试验结果表

表7 果胶酶澄清正交试验结果方差分析

由表6和表7可知，在果胶酶澄清法澄清洋葱汁的过程中，3种试验因素对透光率的影响显著性大小依次为：处理时间>处理温度>果胶酶添加量，最优澄清工艺条件组合为A3B3C3，最优澄清工艺参数为果胶酶添加量0.035%、温度45 ℃、保温时间2.5 h,验证后透光率为95.31%。

2.3 纤维素酶澄清工艺

纤维素酶是属于催化纤维素和相关纤维素寡糖水解的酶的总称，它们是由一种酶复合物形成的，这种酶复合物协同作用于果蔬汁中纤维素材料的水解以达到澄清的目的[22]。程浩等通过采用壳聚糖、酸性蛋白酶与纤维素酶的复合澄清剂对柿子醋的澄清取得了较好的成效[23]。

表8 纤维素酶澄清正交试验结果表

表9 纤维素酶澄清正交试验结果方差分析

由表8与表9可知，纤维素酶澄清法澄清洋葱汁的过程中，3种试验因素对透光率的影响显著性大小依次为：纤维素酶添加量>处理温度>处理时间，最优澄清工艺条件组合为A2B3C3，最优澄清参数为纤维素酶添加量0.06%、温度45 ℃、保温时间2.5 h，验证后透光率为94.37%。

2.4 不同澄清工艺对洋葱汁品质的影响

2.4.1 不同澄清工艺对洋葱汁理化指标的影响

表10 洋葱汁基本理化成分Table 10 The basic physical and chemical components of onion juice

表11 洋葱汁色差值Table 11 The color difference of onion juice

由表10和表11可知，洋葱原汁的透光率、可溶性固形物含量、色差出现显著变化，pH、总糖、总酸无显著差异，其中6种方法的澄清率均呈现显著影响，壳聚糖法、果胶酶法、纤维素酶法均达到了95%的澄清率，效果好于PVPP法(87.51%)、加热澄清法(85.57%)与自然沉淀法(80.32%)，壳聚糖法与PVPP法是吸附果汁中的果胶类物质，而酶澄清法是通过酶解果胶、纤维素等物质从而使果汁澄清，加热澄清法是通过温度使果汁中某些蛋白质变性达到澄清目的，自然澄清法则是通过果汁中的大分子物质缓慢聚合沉降，过程较为缓慢且澄清效果较差。在可溶性固形物含量上，除自然沉淀法以外均有不同程度的损失，这是因为其余5种方法均经过了加热絮凝，导致可溶性固形物含量减少，5种澄清方法的保存率依次为：加热澄清法(94.01%)>壳聚糖法(93.68%)>纤维素酶法(89.61%)>PVPP法(88.82%)>果胶酶法(84.61%)，可证明加热时间与固形物含量损失率呈线性相关。对于色差而言，总体上澄清后洋葱汁的L*上升，a*除PVPP法以外总体下降，b*中PVPP法、果胶酶法、自然沉淀法上升，其余下降，洋葱汁亮度增加，绿度增加，PVPP法、果胶酶法、自然沉淀法黄度增加，壳聚糖法、纤维素酶法、加热澄清法黄度降低，洋葱汁色差的变化主要来自于澄清度的提高从而增大了其透光性，6种方法中PVPP法的色差变化极大是因为PVPP具有一定的脱色作用而造成的。

2.4.2 不同澄清工艺对洋葱汁营养成分及抗氧化性的影响

图1 洋葱汁总酚含量比较Fig.1 Comparison of total phenol content in onion juice

图2 洋葱汁Vc含量比较

图3 洋葱汁黄酮含量比较

图4 洋葱汁抗氧化性比较

由图1～图4可知，不同澄清方法中洋葱汁的总酚含量、Vc含量与抗氧化性能均有不同程度的降低，但黄酮含量却均呈现显著上升趋势。总酚含量由原汁的37.45 mg/100 g减少至22.79～33.41 mg/100 g，Vc含量由原汁的8.24 mg/100 g降低至5.29～7.72 mg/100 g，抗氧化性由原汁的0.17 mg/mL Trolox降低至0.08～0.16 mg/mL Trolox，黄酮含量由原汁的2.54 mg/100 g上升至3.27～8.25 mg/100 g。其中加热澄清法与PVPP法营养损失最为严重，损失原因是酚类物质与Vc均不能耐高温，PVPP法的作用原理是吸附果汁中的多酚物质，从而使总酚含量大幅降低。黄酮含量均上升的原因可能是在温度与澄清剂的作用下分解细胞壁，释放内部小分子物质，而自然沉淀法则是在长时间的静置过程中，果汁中的多种酶类分解大分子物质，导致黄酮含量上升。抗氧化性受果蔬汁中酚类、黄酮类和Vc等的影响，且与酚类物质具有极其重要的关系，由图1与图4可知，抗氧化性与总酚含量趋势较为一致。

3 结论

3.1 壳聚糖工艺参数

壳聚糖最优澄清工艺条件组合则为壳聚糖溶液添加量为0.4 g/L，水浴保温温度为40 ℃，水浴保温时间为50 min，此工艺澄清结果为95.82%。

3.2 果胶酶工艺参数

果胶酶最优澄清工艺条件组合则果胶酶添加量为0.035%，水浴保温温度为45 ℃，水浴保温时间为2.5 h，此工艺澄清结果为95.31%。

3.3 纤维素酶工艺参数

纤维素酶最优澄清工艺条件为纤维素酶添加量为0.06%，水浴保温温度为45 ℃，水浴保温时间为2.5 h，此工艺澄清结果为94.37%。

3.4 洋葱汁品质影响分析

壳聚糖法、果胶酶法与纤维素酶法的澄清效果较PVPP法、加热澄清法与自然澄清法更好，均达到了95%的澄清度；6种澄清方法的理化指标除色差与可溶性固形物含量上无显著差异，果胶酶法、纤维素酶法与PVPP法的固形物含量损失较为严重；在营养成分及抗氧化性测定中，壳聚糖法、纤维素酶法、自然沉淀法对原汁的品质影响较小。

综合分析认为壳聚糖法澄清效果良好，营养损失量较低，作用时间最短，并具有抑菌效果，符合现代食品的发展趋势。