生物酶法脱除柑橘汁苦味的研究

摘要

柑橘是世界第一大水果，我国柑橘种植面积居世界第一，年产量居世界第一。柑橘成为世界大宗水果，得益于柑橘汁加工工业的发展，但同时，在柑橘汁的生产过程中所出现的苦味问题已成为一个关键性的难题，还未得到圆满解决。目前，针对柑橘汁苦味问题的研究重点集中在生物酶法脱苦上，和生产上普遍使用的吸附脱苦和屏蔽脱苦相比，酶法脱苦具有专一性强、对柑橘果汁风味和营养成分无破坏、效果好、成本低等特点，其研究和应用将成为今后柑橘汁脱苦的主要方法。而国内对此研究的较少，并且多处于起步阶段。本文对苦味物质的测定方法、多个品种柑橘汁苦味物质的含量、酶脱苦的参数以及与大孔树脂吸附脱苦的比较进行研究。主要研究结果如下： 1.研究比较了目前常用的柚皮苷和柠檬苦素测定方法。结果表明：在对柚皮苷和柠檬苦素进行分析时，HPLC法操作简便，速度快。通过色谱条件的优化，得出柚皮苷的测定条件为流动相甲醇-水（体积比为40/60）；流速0.9 mL/ min；柱温35℃；检测波长283nm；柠檬苦素的测定条件为流动相乙腈-水（体积比为42/58）；流速1.0mL/min；柱温35℃；检测波长215nm。通过样品处理条件的优化，确定了在测定柚皮苷时，对样品进行等体积甲醇沉淀和超声处理；测定柠檬苦素时，对样品进行等体积乙腈沉淀和超声处理。 2.系统分析了甜橙类、宽皮橘类、杂柑类、柚类及酸橙等种类的28个柑橘样品。结果表明：果实不同组织中柚皮苷、橙皮苷及柠檬苦素的含量都是以果皮和种子中含量较高，囊衣中较低。同种器官或组织中柚皮苷、橙皮苷及柠檬苦素的含量因种类、品种的不同而不同。橙皮苷含量高的品种，其柚皮苷含量通常较低，相反，柚皮苷含量高的品种橙皮苷的含量就低，两者之间存在一种互相排斥的关系。加热处理后，参试品种类型的果汁中柠檬苦素的含量都上升。 3.采用二次通用旋转组合设计研究了利用柚皮苷酶对酸橙汁进行脱苦的工艺，建立了各因素与脱苦率（y）的数学模型：y=-387.2464583+153.6125x1+2.5064167x2+65.6775X3+6.4036667X4+0.7825x1*x2+19.025X1*X3+0.1935x2*X3+0.175X3*X4-228.2291667x12-0.0203917x22-11.8791667X32-0.0704917X42，并对数学模型进行了规划求解及试验验证。结果表明：酶用量（X1）对脱苦率（y）的影响最大，其次是果汁pH值（X3），然后是果汁温度（X4），最后为酶解时间（X2）。最佳工艺条件为酶用量0.69g/L、酶解时间95min、果汁pH值4.5、温度51℃。经试验验证，在此条件下，酸橙汁脱苦率（95.073±0.627）％（n=3），与理论值95.70％基本一致。回归模型可较好地预测酸橙汁的酶法脱苦率。 4.采用大孔吸附树脂对酸橙汁脱苦进行了研究。树脂的筛选试验表明：大孔吸附树脂LX-900由于具有较大的孔径和比表面积，对柚皮苷、柠檬苦素具有良好的吸附分离性能，可以用于酸橙汁脱苦。柚皮苷、柠檬苦素在大孔吸附树脂LX-900的吸附平衡时间为4h，并且可以用Freundlich方程进行较好的描述。大孔吸附树脂LX-900对柚皮苷的静态饱和吸附量约为92.2 mg/g，对柠檬苦素的为7.8mg/g。果汁的酸度对苦味物质的吸附影响不大，最佳吸附温度选在室温25℃。通过动态吸附试验确定流速为1.0 mL/min。洗脱选用80％乙醇水溶液时洗脱率较高。 5.对酶法和大孔吸附树脂进行了脱苦比较。结果表明：酶法与大孔树脂吸附脱苦都可使酸橙中的苦味物质降到阈值附近。大孔树脂吸附法使柚皮苷和柠檬苦素的含量远低于阈值，而酶法对柚皮苷的脱除率比大孔树脂吸附法还高。树脂吸附对酸橙汁营养成分的影响较酶法大，总糖的损失率为6.7％、总酸的损失率为17.9％、总类胡萝卜素的损失率为25.6％、维生素C的损失率为25％、可溶性固形物的损失率为10.1％，其中主要营养成分总类胡萝卜素和维生素C的损失率最高，而酶法脱苦基本不影响酸橙汁的营养品质。以1t酸橙汁的处理量进行分析，酶法处理的成本远低于树脂吸附脱苦法的成本。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1柑橘的研究进展

1.1柑橘的生理特征

1.2柑橘的营养价值

1.3柑橘的起源和资源分布

1.4柑橘汁加工概述

2柑橘中的苦味物质

2.1柚皮苷

2.2柠檬苦素类似物

3柑橘中苦味物质的测定方法

3.1柚皮苷测定方法

3.2柠檬苦素测定方法

4柑橘果汁脱苦方法

4.1代谢脱苦法

4.2屏蔽脱苦法

4.3超临界脱苦法

4.4膜技术脱苦

4.5吸附脱苦法

4.6酶法脱苦

5研究的目的与意义

6研究的内容

第二章 苦味物质不同测定方法的比较研究

引言

1材料与仪器设备

1.1试验材料

1.2取汁方法

1.3标样和主要试剂

1.4主要仪器设备

2试验方法

2.1柚皮苷测定方法的比较研究

2.2柠檬苦素测定方法的比较研究

3结果与分析

3.1柚皮苷测定结果比较

3.2柠檬苦素测定结果比较

3.3样品前处理条件的优化

3.4色谱条件的优化

4小结

第三章 HPLC法测定多个品种柑橘汁苦味物质的含量

引言

1材料与仪器设备

1.1试验材料

1.2仪器和试剂

2试验方法

2.1柚皮苷和橙皮苷测定方法

2.2柠檬苦素测定方法

2.3主要苦味成分的分布研究

3结果与分析

3.1不同品种柑橘汁中柚皮苷、橙皮苷及柠檬苦素的含量

3.2果实不同组织中苦味物质的含量

3.3不同取汁方法对柑橘汁中苦味物质含量的影响

3.4加热前后柑橘汁中苦味物质含量的测定

4小结

第四章 生物酶法脱苦试验

引言

1材料与仪器设备

1.1试验材料

1.2主要试剂及仪器

1.3试验方法

2试验设计

2.1单因素试验

2.2优化试验

2.3数据分析

3结果与分析

3.1单因素试验分析

3.2中心组合试验数据分析

3.3回归方程的优化

3.4模型的效应分析

4小结

第五章酶法脱苦与树脂吸附脱苦的比较试验

引言

吸附的原理

1材料与仪器设备

1.1试验材料

1.2主要试剂及仪器

2试验方法

2.1树脂预处理

2.2树脂筛选

2.3大孔树脂吸附脱苦静态动力学研究

2.4大孔树脂的静态洗脱研究

2.5大孔树脂吸附脱苦动态动力学研究

2.6酶法脱苦与树脂吸附脱苦的比较

2.7测定方法

3结果与分析

3.1大孔吸附树脂的筛选

3.2吸附树脂静态动力学研究

3.3吸附树脂的静态吸附等温线

3.4果汁酸度对树脂吸附的影响

3.5温度对树脂吸附的影响

3.6洗脱剂的选择和洗脱剂浓度对洗脱率的影响

3.7大孔树脂动态吸附脱苦试验

3.8树脂再生

3.9酶法脱苦与树脂吸附脱苦的比较

4小结

第六章 结论

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的专业论文、参与课题情况