指导山楂汁加工及指标分析综合实验关键的措施

张舒凡，姚圣圣，冯 磊，孙雅慧，姚 露，刘晓露，毕芸杰，赵玉平

（烟台大学 生命科学学院，山东 烟台 264005）

职业技能是学生未来就业所需的技术和能力。掌握一门专业技能是就业的根本，也是顺利就业的途径之一[1]。2020年12月10日，我国第一届职业技能大赛在广州开幕，习近平总书记发贺电指出“职业技能竞赛为广大技能人才提供了展示精湛技能、相互切磋技艺的平台，对壮大技术工人队伍、推动经济社会发展具有积极作用。”综合实验的开设是当代高等学校实验课教学体系改革的重要一环，食品工程综合实验课的开设对很多高校提高学生的技能和创新能力具有重要的积极意义[2-3]。

山楂是一种特殊的水果，具有高于其他水果的总黄酮含量和果胶等生理活性成分，但也为后续加工和测定带来很多问题[4-5]。通过近20年的研究，对山楂汁的深加工和分析有了较全面的掌握[6]。

通过制作山楂汁加工工艺实验和理化指标分析的关键点、难点和方法改进，让学生思考山楂汁的特殊实际问题，与所学课程理论和原理相结合，从而提高学生在从事果蔬汁行业工作中分析和解决问题的能力。

1 山楂汁加工

1.1 预煮

实验中的预煮是将山楂果清洗干净后，在锅中加入与山楂果同质量的水，煮沸后加入山楂时，煮至山楂软烂、开裂。

预煮是山楂清汁制作的第一步，说明预煮的目的是要软化山楂果使打酱变得容易；杀灭氧化酶，是为了防止褐变的发生和营养物质的损失[7]；杀菌等为接下来工序运行打下基础[8]。引导学生思考预煮的作用，在食品化学、生物化学和微生物学方面都发生了哪些变化，实验产品和工序的要求。

1.2 果胶酶的使用

将山楂酱冷却至50℃时加入万分之五的果胶酶，搅拌均匀，密封。将其置于50℃恒温水浴中酶解8 h。（思考温度为何定为50℃）

果胶酶的使用是山楂清汁制备的重中之重。结合“食品酶学课程”内容，让学生了解果胶酶是一个混合酶，由果胶裂解酶、果胶脂酶和半乳糖醛酸酶组成，其中果汁中的甲醇主要来源于果胶脂酶催化果胶而产生。结合生物化学知识，让学生思考果胶的结构，影响果胶酶作用的条件。

在实验中发现有的学生将预煮山楂果酱化后直接加入果胶酶，在规定的时间内还是黏度很大，无法取汁；而大部分学生的实验山楂汁黏度很少，非常容易提取。判定是因为高温使得果胶酶失活所致，体现科学用酶的重要性。

1.3 取汁工序

加工山楂汁是实验的目标，因此取汁的方法和果汁澄清度和出汁率有直接联系。要求学生思考取汁方式对山楂清汁的影响及是否会影响到后续对山楂汁化学指标的测定。取汁方式有压榨法和离心法[9]；就实验室的条件采用压榨法比较简单，使用范围广，但取汁体积的误差较大，而采用离心法，由于酱的体积较大，每半个小时才能完成一个周期，相对压榨法复杂，但出汁率和澄清度有保证。可以根据实验要求灵活选择取汁方法。

2 山楂汁的理化指标分析

总黄酮、还原糖和总酸是山楂果的重要理化指标，其测定方法也是学生应该熟练掌握的分析方法。分析山楂清汁的理化指标是对山楂汁营养进行科学判定的重要依据。对山楂汁进行理化指标的分析涉及到“食品化学”“无机分析”“有机化学”“物理化学”“食品分析”等课程的原理，通过以前学期的实验课程的检验，是对学生从共性到个性、由一般到具体实际能力的考量。要求学生对实验方案的大体把握，以及对可能出现问题的原理和解决方法进行发掘。在锻炼学生实验操作能力的同时开拓学生的思路，为今后学生解决实验问题打下良好基础。

2.1 山楂汁中总黄酮分析的原理性和灵活性

山楂总黄酮是山楂中主要的生物活性成分，总黄酮含量是对山楂品质优劣的科学评价，对山楂果的食用及相关产品开发，也为育种专家提供了育种的重要判断指标，所以准确测定山楂汁中总黄酮含量显得非常重要。

山楂汁中总黄酮的测定采用的是比色法[10-11]，旨在让学生掌握比色法及黄酮显色的原理，熟练用最普通、最简单的分光光度计完成总黄酮的测定，同时锻炼学生的观察记忆能力。

无机分析实验指出在使用分光光度法测定物质含量时，吸光度为0.2～0.7时，物质含量与吸光值具有非常好的线性关系，因此在山楂汁总黄酮测定时，以芦丁为标准品，建立总黄酮含量与吸光度为0.2～0.7时的标准曲线，这是一个原则。

在测定山楂汁总黄酮过程中，先将1 mL山楂汁加到9 mL的无水乙醇中，充分混匀，静置30 min，离心，取上清液再进行通常总黄酮测定的步骤。

增加这一步骤是通过长期的实验探讨所进行的对总黄酮含量原有测定方法的改进。根据溶解度的原理在山楂汁特色果汁中的应用，黄酮在乙醇中的溶解度大，尤其是黄酮混合物的溶解度更大，这就确保了山楂汁中总黄酮在乙醇溶液中全部溶解；而山楂汁中影响总黄酮测定的物质，最主要是果胶及其不完全水解物等大分子物质，在高浓度乙醇溶液中不溶解，也确保了将山楂汁中大分子物质的沉淀和离心以加速将山楂汁中的杂质除去。而之所以去除大分子杂质是因为这些物质能与作为显色剂Al3+桥联，并与总黄酮一起形成大分子聚合物，使形成的红色物质快速沉淀，影响所测定的吸光度，导致测定数据偏小，与真实值差距偏大。此外，这一步骤也是对总黄酮的一次稀释。

实验方法是取乙醇处理后山楂汁的上清液0.5 mL，1.0 mL分别置于2个50 mL容量瓶中（确保其中一个吸光度为0.2～0.7），补去离子水至容量瓶中溶液体积为5 mL，再进行亚硝酸钠溶液和硝酸铝溶液处理，于波长510 nm处测其吸光度。记录数据，平行测定3次。

实验的这一步骤也可以锻炼学生的应变能力，使学生建立一种思维方式，所测定物质的吸光度必须保证为0.2～0.7，这是原则，而根据实际情况，对测定液中的物质稀释多少倍或浓缩多少倍，要根据测定的吸光度是否在0.2～0.7范围内进行灵活调整。

2.2 山楂汁中总酸分析的原理性和灵活性

在食品中总酸的测定过程中，对滴定终点颜色的把握，关乎实验数据的准确度和精确性，而不同的人对颜色的判断存在主观上的差异，尤其是总酸测定实验滴定终点为淡粉色，这更加大了判断难度。因为山楂汁中所含的色素物质较多，有花色素、黄酮[11]等，这些物质的最大特点也随着pH值由酸性到中性再到碱性的变化，体系颜色由山楂汁的红色到浅红色再到蓝色的变化[12]，与不含色素果汁总酸测定终点的淡粉色叠加，就形成了深蓝或黑色，无法有效判断滴定终点。要尽可能消除反应体系中其他颜色对终点颜色的干扰。因此往后学生在面对不同种类原料和样品时，要考虑样品原本的颜色或样品形成溶液的颜色是否会对终点颜色产生影响。同时，指示剂的选择也是关键，针对不同反应环境，需要选择不同指示剂来更好地判断滴定终点。

解决方法：①实验对山楂汁进行脱色；②若脱色会对样品成分产生影响，需要采用电位滴定法来测定样品中的总酸，滴定终点的pH值为8.2；③将山楂汁加大稀释倍数，加适量酚酞足够掩盖山楂汁中色素的影响等，灵活措施准确判断滴定终点。

在实验中，为了减少测定结果的误差，体系所消耗NaOH的体积应该大于2 mL，这是原则。当发现消耗NaOH量小于2 mL时，可以考虑通过调整NaOH的浓度或者增大样品液等，使数据保持在合理范围。

2.3 山楂汁中还原糖分析的原理性和灵活性

还原糖测定这个实验项目开展的目的是掌握山楂汁中还原糖的含量，进一步熟悉还原糖的采用热滴定法，预滴定和精确滴定方法，同时培养学生在每一次滴定前要对标准葡萄糖溶液进行标定的意识。更重要的是要掌握山楂汁中的色素物质对还原糖测定的影响，以及其消除影响的方法[12]。

因为山楂中的黄酮和花色素等色素在碱性条件下显蓝色，而进行滴定还原糖所用的斐林试剂B液中有大量的NaOH，可以使测定体系呈碱性，从而使体系颜色为蓝色，不含色素时测定体系颜色的淡黄色，因此若直接使用山楂汁滴定，则会难于判断滴定终点，所以采用反滴定的方式，或采用一些方法去除色素，以消除色素的影响，可以帮助学生开拓思路、另辟蹊径。

在进行还原糖稀释时，以样品稀释液的体积与标定消耗的标准葡萄糖溶液体积相差在加减2 mL为宜，而稀释山楂汁多少倍，可以灵活进行。

3 结语

山楂是水果中较为特殊的一种，加工山楂果汁实验及其主要成分分析，既可以让学生掌握现代食品加工技术，又可以根据其特点和测定指标学习操作原则，从而提高学生理论联系实际和具体问题具体分析的创新思维。