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摘要：澄清是甜瓜果汁的加工过程中关键的一个环节。通过单因素及相应面分析确定，甜瓜果汁澄清的最佳工艺条件为壳聚糖添加量为6.2%，澄清温度为30 ℃，澄清时间为36 h，透光率可达76.44%。
关键词：甜瓜果汁;澄清工艺;研究
中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2019）07-0044-04
Abstract：Clarification is a key link in the processing of melon juice. This paper determines by single factor and corresponding surface experiments that the optimum conditions for clarifying melon juice are： chitosan is 6.2%， clarification temperature is 30 ℃， the clarification time is 36 hours and the light transmittance is up to 76.44%.
Key words：Melon juice;Clarification process;Study
澄清是果汁加工过程中关键的一个环节，添加澄清剂或采用不同的澄清方法，改善果汁的感官品质，关系着果汁饮料的色泽、形态、口感等感官品质。果汁作为一种商品，应该是清晰透明的，即便是有轻微的失光，都被认为是品质降低的表现，会影响到这种商品的销售量[1 - 2 ]。当前我国果汁的澄清方法主要有物理澄清法、化学澄清法、酶澄清法。物理澄清法主要包括自然澄清法、吸附澄清法、超滤澄清法、冷冻澄清法和加热凝聚澄清法[3 ];化学澄清法包括明胶丹宁澄清法和壳聚糖澄清法。我们根据单因素及相应面实验确定化学澄清法的最佳澄清剂，并在一定的温度和时间条件下按量添加澄清剂，以达到改善果汁感官品质的目的。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试原料为厚皮甜瓜，品种为银帝，由甘肃省河西瓜菜研究所提供。
1.2 试验方法
1.2.1 澄清剂制备方法 皂土的处理：将 1 g皂土溶解于100 mL水中于60 ℃下膨胀12 h，配成1%的皂土溶液备用[4 ]。壳聚糖的处理：1 g 柠檬酸加98 g 水后加热溶解，再加入1 g壳聚糖，继续加热，直到壳聚糖溶解，溶液透明，冷却备用，壳聚糖需要现用现配。硅藻土的处理：称取1 g硅藻土放入烧杯中，用100 mL水浸泡，充分吸水后加热溶解，配成1%的溶液后冷却备用。交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）的处理：称取PVPP 2 g放入烧杯中，用98 mL水溶解，配成2%的溶液备用。
1.2.2 单因素试验 常用于果汁澄清的澄清剂有壳聚糖、明胶、单宁、皂土、硅溶胶、硅藻土、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。其中对皂土、壳聚糖、硅藻土、PVP 4 个因素分别进行单因素试验， 选用不同浓度皂土、壳聚糖、硅藻土、PVP进行澄清试验。
1.2.3 响应面试验 在单因素试验基础上，以壳聚糖添加量（%）、澄清温度（℃）、澄清时间（h）为自变量（Xi），出汁率为响应值（Y），采用Design Expert 7.1.3中的Box-Behnken设计三因素二水平二次回归方程，拟合自变量与出汁率之间的函数关系[5 ]。试验因素水平见表1。
2 结果与分析
2.1 不同澄清剂对甜瓜果汁澄清效果的影响
2.1.1 皂土添加量对甜瓜果汁澄清效果的影响 试验结果如图1所示。皂土添加量从3%增加到12%，甜瓜果汁透光率不断提高，皂土添加量为12%时透光率达到最大值，皂土添加量大于12%时透光率缓慢降低。
2.1.2 壳聚糖添加量对甜瓜果汁澄清效果的影响 如图2所示，壳聚糖添加量从2%增加到6%，甜瓜果汁透光率不断提高，壳聚糖添加量为6%时透光率达到最大值，壳聚糖添加量大于6%时透光率缓慢降低。
2.1.3 硅藻土添加量对甜瓜果汁澄清效果的影響 如图3所示，硅藻土添加量从2%增加到6%，甜瓜果汁透光率不断提高，硅藻土添加量为6%时透光率达到最大值，硅藻土添加量大于6%时透光率缓慢降低。
2.1.4 PVPP添加量对甜瓜果汁澄清效果的影响 如图4所示，PVPP添加量从1%增加到10%，甜瓜果汁透光率不断提高，PVPP添加量为10%时透光率达到最大值，PVPP添加量大于10%时透光率缓慢降低。
通过对皂土、壳聚糖、硅藻土、PVPP四种试剂不同添加量进行澄清实验，得出添加6%的壳聚糖澄清效果最好。
2.2 添加壳聚糖条件优化
2.2.1 不同温度下壳聚糖澄清甜瓜果汁的效果 添加6%的壳聚糖，进行不同温度下澄清效果的单因素试验（图5）。调整温度从20 ℃到30 ℃，透光率逐渐增大，30 ℃时透光率达到最大值，温度超过30 ℃时透光率迅速下降，即最佳温度为30 ℃。 2.2.2 不同时间壳聚糖澄清甜瓜果汁效果
添加6%的壳聚糖，设置温度为30 ℃，时行同时间下澄清效果的单因素试验（图6）。调整时间从12 h到36 h，透光率逐渐增大，36 h时透光率达到最大值，时间超过36 h时，透光率基本保持不变，即最佳澄清时间为36 h。
2.3 澄清响应面分析
2.3.1 响应面试验结果及模型的建立 在单因素试验基础上，以壳聚糖添加量（%）、澄清温度（℃）、澄清时间（h）为自变量（Xi），透光率為响应值（Y），采用Design Expert 7.1.3中的Box-Behnken设计三因素二水平二次回归方程，拟合自变量与出汁率之间的函数关系。甜瓜试验设计方案及结果见表2，回归方差分析见表3。拟合所得多元二次回归方程为：Y=76.44+0.36X1+0.58X2+0.91X3- 1.40X1X2-0.025X1X3-0.10X2X3-1.66X12-0.18X22-
1.11X32。
2.3.2 响应面分析 为形象描述交互项对响应值——透光率的影响，经Design Expert 7.1.3分析得到响应面图，见图7、图8、图9。可以看出，壳聚糖添加量在4%～7%，澄清温度在26 ℃以上，透光率可达最大值。当壳聚糖添加量在5%～7%，澄清时间在32 h以上，透光率可达最大值。
当澄清温度在28 ℃以上，澄清时间在32 h之后，透光率可达最大值。
2.3.3 响应面工艺验证 从表中分析可以得到，模型P < 0.000 1，模型显著;失拟项P =0.191 9 > 0.05，失拟项不显著;决定系数（R-squared）为0.970 9，校正系数（Adj R- squared）为0.933 4。证明实际试验结果与该回归模型相吻合。通过分析得出各因素对透光率的影响依次为澄清时间 > 澄清温度 > 壳聚糖添加量。
通过Design Expert 7.1.3求解回归方程，得到甜瓜果汁澄清的最佳工艺条件为壳聚糖添加量为6.2%，澄清温度为30 ℃，澄清时间为36 h，透光率可达76.44%。
3 结论
通过用因素试验及响应面分析，得出了甜果果汁澄清工艺，实际操作中壳聚糖添加量为6%，澄清温度为30 ℃，澄清时间为36 h。此条件下，透光率为76%。实际值与预测值之间相对误差为0.006%，回归模型拟合较好。
参考文献：
[1] 付云霄. 壳聚糖在果汁澄清中的应用[J]. 食品工程，2011，3（3）：15-19.
[2] 冯焕德，张永茂，康三江，等. 我国苹果酒产业现状及发展对策[J]. 甘肃农业科技，2011（6）：66-68.
[3] 潘 叶，王 娟. 菠萝果汁的浑浊及澄清机理的初步研究[J] . 现代食品科技，2010，
10（26）：1071-1074.
[4] 薛桂新，王海松. 苹果梨酒澄清剂及澄清条件的研究[J]. 酿酒科技，2009，11（185）：62-65.
[5] 袁 辉，白云凤. 中心组合和响应面分析优化枇杷果酒发酵工艺[J]. 中国酿造，2010（2）：103-106.
（本文责编：陈 珩）
关键词：甜瓜果汁;澄清工艺;研究
中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2019）07-0044-04
Abstract：Clarification is a key link in the processing of melon juice. This paper determines by single factor and corresponding surface experiments that the optimum conditions for clarifying melon juice are： chitosan is 6.2%， clarification temperature is 30 ℃， the clarification time is 36 hours and the light transmittance is up to 76.44%.
Key words：Melon juice;Clarification process;Study
澄清是果汁加工过程中关键的一个环节，添加澄清剂或采用不同的澄清方法，改善果汁的感官品质，关系着果汁饮料的色泽、形态、口感等感官品质。果汁作为一种商品，应该是清晰透明的，即便是有轻微的失光，都被认为是品质降低的表现，会影响到这种商品的销售量[1 - 2 ]。当前我国果汁的澄清方法主要有物理澄清法、化学澄清法、酶澄清法。物理澄清法主要包括自然澄清法、吸附澄清法、超滤澄清法、冷冻澄清法和加热凝聚澄清法[3 ];化学澄清法包括明胶丹宁澄清法和壳聚糖澄清法。我们根据单因素及相应面实验确定化学澄清法的最佳澄清剂，并在一定的温度和时间条件下按量添加澄清剂，以达到改善果汁感官品质的目的。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试原料为厚皮甜瓜，品种为银帝，由甘肃省河西瓜菜研究所提供。
1.2 试验方法
1.2.1 澄清剂制备方法 皂土的处理：将 1 g皂土溶解于100 mL水中于60 ℃下膨胀12 h，配成1%的皂土溶液备用[4 ]。壳聚糖的处理：1 g 柠檬酸加98 g 水后加热溶解，再加入1 g壳聚糖，继续加热，直到壳聚糖溶解，溶液透明，冷却备用，壳聚糖需要现用现配。硅藻土的处理：称取1 g硅藻土放入烧杯中，用100 mL水浸泡，充分吸水后加热溶解，配成1%的溶液后冷却备用。交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）的处理：称取PVPP 2 g放入烧杯中，用98 mL水溶解，配成2%的溶液备用。
1.2.2 单因素试验 常用于果汁澄清的澄清剂有壳聚糖、明胶、单宁、皂土、硅溶胶、硅藻土、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。其中对皂土、壳聚糖、硅藻土、PVP 4 个因素分别进行单因素试验， 选用不同浓度皂土、壳聚糖、硅藻土、PVP进行澄清试验。
1.2.3 响应面试验 在单因素试验基础上，以壳聚糖添加量（%）、澄清温度（℃）、澄清时间（h）为自变量（Xi），出汁率为响应值（Y），采用Design Expert 7.1.3中的Box-Behnken设计三因素二水平二次回归方程，拟合自变量与出汁率之间的函数关系[5 ]。试验因素水平见表1。
2 结果与分析
2.1 不同澄清剂对甜瓜果汁澄清效果的影响
2.1.1 皂土添加量对甜瓜果汁澄清效果的影响 试验结果如图1所示。皂土添加量从3%增加到12%，甜瓜果汁透光率不断提高，皂土添加量为12%时透光率达到最大值，皂土添加量大于12%时透光率缓慢降低。
2.1.2 壳聚糖添加量对甜瓜果汁澄清效果的影响 如图2所示，壳聚糖添加量从2%增加到6%，甜瓜果汁透光率不断提高，壳聚糖添加量为6%时透光率达到最大值，壳聚糖添加量大于6%时透光率缓慢降低。
2.1.3 硅藻土添加量对甜瓜果汁澄清效果的影響 如图3所示，硅藻土添加量从2%增加到6%，甜瓜果汁透光率不断提高，硅藻土添加量为6%时透光率达到最大值，硅藻土添加量大于6%时透光率缓慢降低。
2.1.4 PVPP添加量对甜瓜果汁澄清效果的影响 如图4所示，PVPP添加量从1%增加到10%，甜瓜果汁透光率不断提高，PVPP添加量为10%时透光率达到最大值，PVPP添加量大于10%时透光率缓慢降低。
通过对皂土、壳聚糖、硅藻土、PVPP四种试剂不同添加量进行澄清实验，得出添加6%的壳聚糖澄清效果最好。
2.2 添加壳聚糖条件优化
2.2.1 不同温度下壳聚糖澄清甜瓜果汁的效果 添加6%的壳聚糖，进行不同温度下澄清效果的单因素试验（图5）。调整温度从20 ℃到30 ℃，透光率逐渐增大，30 ℃时透光率达到最大值，温度超过30 ℃时透光率迅速下降，即最佳温度为30 ℃。 2.2.2 不同时间壳聚糖澄清甜瓜果汁效果
添加6%的壳聚糖，设置温度为30 ℃，时行同时间下澄清效果的单因素试验（图6）。调整时间从12 h到36 h，透光率逐渐增大，36 h时透光率达到最大值，时间超过36 h时，透光率基本保持不变，即最佳澄清时间为36 h。
2.3 澄清响应面分析
2.3.1 响应面试验结果及模型的建立 在单因素试验基础上，以壳聚糖添加量（%）、澄清温度（℃）、澄清时间（h）为自变量（Xi），透光率為响应值（Y），采用Design Expert 7.1.3中的Box-Behnken设计三因素二水平二次回归方程，拟合自变量与出汁率之间的函数关系。甜瓜试验设计方案及结果见表2，回归方差分析见表3。拟合所得多元二次回归方程为：Y=76.44+0.36X1+0.58X2+0.91X3- 1.40X1X2-0.025X1X3-0.10X2X3-1.66X12-0.18X22-
1.11X32。
2.3.2 响应面分析 为形象描述交互项对响应值——透光率的影响，经Design Expert 7.1.3分析得到响应面图，见图7、图8、图9。可以看出，壳聚糖添加量在4%～7%，澄清温度在26 ℃以上，透光率可达最大值。当壳聚糖添加量在5%～7%，澄清时间在32 h以上，透光率可达最大值。
当澄清温度在28 ℃以上，澄清时间在32 h之后，透光率可达最大值。
2.3.3 响应面工艺验证 从表中分析可以得到，模型P < 0.000 1，模型显著;失拟项P =0.191 9 > 0.05，失拟项不显著;决定系数（R-squared）为0.970 9，校正系数（Adj R- squared）为0.933 4。证明实际试验结果与该回归模型相吻合。通过分析得出各因素对透光率的影响依次为澄清时间 > 澄清温度 > 壳聚糖添加量。
通过Design Expert 7.1.3求解回归方程，得到甜瓜果汁澄清的最佳工艺条件为壳聚糖添加量为6.2%，澄清温度为30 ℃，澄清时间为36 h，透光率可达76.44%。
3 结论
通过用因素试验及响应面分析，得出了甜果果汁澄清工艺，实际操作中壳聚糖添加量为6%，澄清温度为30 ℃，澄清时间为36 h。此条件下，透光率为76%。实际值与预测值之间相对误差为0.006%，回归模型拟合较好。
参考文献：
[1] 付云霄. 壳聚糖在果汁澄清中的应用[J]. 食品工程，2011，3（3）：15-19.
[2] 冯焕德，张永茂，康三江，等. 我国苹果酒产业现状及发展对策[J]. 甘肃农业科技，2011（6）：66-68.
[3] 潘 叶，王 娟. 菠萝果汁的浑浊及澄清机理的初步研究[J] . 现代食品科技，2010，
10（26）：1071-1074.
[4] 薛桂新，王海松. 苹果梨酒澄清剂及澄清条件的研究[J]. 酿酒科技，2009，11（185）：62-65.
[5] 袁 辉，白云凤. 中心组合和响应面分析优化枇杷果酒发酵工艺[J]. 中国酿造，2010（2）：103-106.
（本文责编：陈 珩）