摘 要：探討利用冷凍濃縮方法獲取高濃度、口感優(yōu)良、便于保存、市場(chǎng)價(jià)值高的玫瑰濃縮葡萄汁，結(jié)合冷凍濃縮過程 中冰晶的生長(zhǎng)規(guī)律及生長(zhǎng)機(jī)理，將葡萄汁冷凍濃縮工藝參數(shù)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，并比較多級(jí)冷凍濃縮汁與鮮汁理化指 標(biāo)之間的差異，分析得出冷凍工藝對(duì)濃縮葡萄汁的實(shí)操可行性。結(jié)果表明：冷媒溫度-15.0 ℃，果汁濃度 15.4 °Brix，冷 凍時(shí)間 93.6 min 時(shí)冷凍濃縮效果最佳。多級(jí)冷凍濃縮后葡萄汁中黃酮、總酚、維生素 C 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保存良好，保留率 分別為 81.9 %、78.2 %、78.5 %;冷凍工藝對(duì)總糖、pH 值、總酸含量無(wú)顯著影響(P<0.05)，濃縮后果汁能夠有效保留葡 萄汁原有營(yíng)養(yǎng)成分，具有投入市場(chǎng)的優(yōu)良前景。

　　關(guān)鍵詞：玫瑰香葡萄;冷凍濃縮;濃縮效率;品質(zhì);響應(yīng)面

　　玫瑰香葡萄，又名麝香葡萄(Muscat)，原產(chǎn)于英 國(guó)，1871 年傳入我國(guó)[1]，主要種植地區(qū)是河北昌黎縣[2-3]。 玫瑰香葡萄除含糖量高外，還含有鈣、鉀、磷、鐵、葡萄 糖、果糖、酒石酸和多種維生素。近年來(lái)，隨著玫瑰香 葡萄的產(chǎn)量劇增[4]，且鮮葡萄的保存期較短，人們口味 的變化，葡萄汁越來(lái)越受到大眾的青睞。果汁經(jīng)過濃 縮后能夠延長(zhǎng)保藏期，且能夠很好地保存原有的營(yíng)養(yǎng) 成分[5]。研究表明，冷凍濃縮技術(shù)[6]相較于熱濃縮、膜濃 縮[7]，對(duì)于果汁香氣及營(yíng)養(yǎng)成分的保留具有很大優(yōu)勢(shì)。

　　在桑葚[8]、葡萄[9]、蘋果[10]、檸檬[11]等果汁的冷凍濃縮中 發(fā)現(xiàn)，冷凍工藝對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味物質(zhì)破壞程度相對(duì) 偏低，具有保留獨(dú)特風(fēng)味的優(yōu)勢(shì)[12]。為了增加玫瑰香葡 萄的產(chǎn)值，結(jié)合冷凍濃縮過程中冰晶極度強(qiáng)烈生長(zhǎng)的 機(jī)理，將玫瑰香葡萄冷凍濃縮為高濃度果汁，有利于 生產(chǎn)中降低果汁貯藏和運(yùn)輸成本。本文根據(jù)葡萄汁濃 度與冰晶生長(zhǎng)狀態(tài)的關(guān)系，優(yōu)化冷凍濃縮工藝，開發(fā) 改進(jìn)并確定三級(jí)冷凍濃縮工藝，分析濃縮前后葡萄汁 的營(yíng)養(yǎng)成分變化，旨在為葡萄汁的工業(yè)化冷凍濃縮提 供數(shù)據(jù)參考。

　　1 材料與方法

　　1.1 材料與儀器

　　新鮮玫瑰香葡萄：昌黎葡萄溝;果膠酶(60 000 U)： 國(guó)藥集團(tuán);FDU-1200 小型冷凍裝置：青島海爾股份有 限公司;WYT-4 數(shù)字糖度計(jì)：日本埃朗科技;LZ-0.5 多 功能榨汁機(jī)：江蘇科威機(jī)械有限公司;UV-2910 紫外 分光光度計(jì)：日本日立公司。

　　1.2 試驗(yàn)方法

　　1.2.1 葡萄汁制備

　　玫瑰香葡萄→挑選→洗凈→去梗修整→打漿破 碎→加入 0.04 %果膠酶→熱處理(水浴 45 ℃、1 h)→ 壓榨分離果漿→滅酶冷卻(微波處理 3 min)→澄清(靜 置)→離心抽濾→新鮮葡萄汁

　　1.2.2 單因素試驗(yàn) 每次分別量取 3 份 40 mL 經(jīng)過離心去雜的新鮮玫 瑰香葡萄原汁，放到冷凍裝置[13]中，調(diào)節(jié)到合適的溫度 (-3 ℃~-5 ℃，冷凍 5 min 后每隔 30 s 觀察 1 次，直至 葡萄汁中出現(xiàn)雪花狀、絮狀小冰晶，即表示達(dá)到冰點(diǎn)。 繼續(xù)冷凍后固液分離[14]，獲得濃縮葡萄汁和冰晶，分別 稱量濃縮汁以及冰晶的質(zhì)量，用數(shù)字糖度計(jì)測(cè)出濃縮 汁濃度和冰晶融化后冰液中的可溶固形物含量[15]。

　　1.2.2.1 冷媒溫度對(duì)結(jié)晶強(qiáng)度、冰晶純度的影響 將可溶固形物含量為 16 °Brix 的玫瑰香葡萄汁， 在冷凍溫度為-7、-9、-11、-13、-15、-16、-17、-19、-21、-23、-25 ℃下進(jìn)行冷凍，當(dāng)容器內(nèi)葡萄汁達(dá)到冰點(diǎn)后 開始計(jì)時(shí)，出現(xiàn)冰晶后延長(zhǎng) 1 h。固液分離稱量冰晶重 量并測(cè)定融化后的可溶固形物含量。

　　1.2.2.2 果汁濃度對(duì)結(jié)晶強(qiáng)度、冰晶純度的影響 將冷媒溫度預(yù)設(shè)為-15 ℃，設(shè)定濃度為 12、14、16、 18、20、22、24、26、28、30 °Brix，測(cè)定結(jié)晶強(qiáng)度與純度。

　　1.2.2.3 冷凍時(shí)間對(duì)結(jié)晶強(qiáng)度、冰晶純度的影響 預(yù)設(shè)冷媒溫度為-15 ℃ ，設(shè)定冷凍時(shí)間為 30、60、 90、120、150 min，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后測(cè)定結(jié)晶強(qiáng)度與 純度。

　　1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn) 基于單因素試驗(yàn)用 Box-Behnken 模型分析軟件， 考慮到各種因素對(duì)冷凍濃縮葡萄汁結(jié)晶強(qiáng)度的影響 以及冰晶的純度，使用 Expert 8.0.6.1 建立的軟件分析 響應(yīng)面優(yōu)化[16]以得到理想工藝[17]。

　　1.3 多級(jí)冷凍濃縮

　　將不同濃度的葡萄汁在最佳冷媒溫度下依次放 到冷凍裝置內(nèi)，將已標(biāo)定的溫度探頭懸掛于葡萄汁溶 液中。每隔 30 s 記錄 1 次溶液中的溫度，當(dāng)容器內(nèi)葡萄 汁出現(xiàn)冰晶時(shí)即為此時(shí)被測(cè)濃度葡萄汁的冰點(diǎn)溫度， 按照此方法嚴(yán)格記錄所有濃度的葡萄汁冰點(diǎn)溫度。

　　1.4 營(yíng)養(yǎng)成分及理化指標(biāo)的測(cè)定方法 三級(jí)冷凍濃縮后，將 28.2 °Brix 的玫瑰香葡萄濃 縮汁稀釋至初始固形物含量 12 °Brix。達(dá)到與新鮮葡 萄原汁等同的濃度，測(cè)定兩種葡萄汁中的理化指標(biāo)。

　　1.5 統(tǒng)計(jì)分析

　　為減小試驗(yàn)誤差，所測(cè)指標(biāo)均重復(fù) 3 次，結(jié)果取其 平均值。最終結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示。用 SPSS22.0 進(jìn)行 Duncan′s 多重差異分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯 著性，P<0.05 為差異顯著，P<0.01 為差異極顯著。

　　當(dāng)果汁濃度為 17.8 °Brix 時(shí)，隨著冷媒溫度的降 低，冷凍時(shí)間增加，預(yù)期值逐漸升高，當(dāng)冷媒溫度在 -14 ℃~-18 ℃、冷凍時(shí)間在 110 min ~120 min 時(shí)，模型 的預(yù)期值達(dá)到最高點(diǎn) 0.909。冷媒溫度與冷凍時(shí)間對(duì)模 型預(yù)期值的相互作用不顯著。 當(dāng)冷媒溫度為-16.14 ℃時(shí)，隨著果汁濃度的升高， 預(yù)期值逐漸升高。此時(shí)的等高線圖不為橢圓形，果 汁濃度與冷凍時(shí)間對(duì)模型預(yù)期值的相互作用不顯著 。

　　2.驗(yàn)證試驗(yàn)

　　響應(yīng)面優(yōu)化過程的最佳條件是冷卻溫度-15.39 ℃， 果汁濃度 15.35 °Brix，時(shí)間 93.6 min。在實(shí)際操作中， 冷卻溫度-15.39 ℃難以控制，并且葡萄汁濃度為 15 . 35 ° Brix 操作準(zhǔn)確性未知。故冷凍時(shí)間定為 93.6 min，選擇的冷凍溫度為-15.0 ℃，果汁濃度為 15.4 °Brix。

　　酸類物質(zhì)是協(xié)調(diào)葡萄汁酸甜口感的重要風(fēng)味物 質(zhì)，特別是含量直接影響果汁的味道和香氣。酸性物 質(zhì)有助于果汁形成較低的 pH 值環(huán)境，抑制有害細(xì)菌 的活動(dòng)，從而達(dá)到延長(zhǎng)保存目的的作用。數(shù)據(jù)表明了 濃縮葡萄汁復(fù)原后 pH 值發(fā)生變化，升高了 0.45。從表 8 中可以看出，復(fù)原葡萄汁與新鮮玫瑰香葡萄果汁相 比，復(fù)原葡萄汁中的總酸含量增加，原因可能是在濃 縮過程中，葡萄汁經(jīng)過反復(fù)凍融破壞細(xì)胞壁，使得細(xì) 胞內(nèi)的酸性物質(zhì)流出。

　　另一方面，維生素 C(抗壞血酸)在多步濃縮后仍 具有 79 %的高保留率。抗壞血酸和酚類物質(zhì)一樣，易 溶于水，損失于冰晶中。張炫等[33]得出冷凍濃縮后的 VC 含量略微下降，損失率不超過 10 %。 由感官評(píng)價(jià)綜合得分可知，在外觀方面復(fù)原葡萄 汁與新鮮葡萄汁均表現(xiàn)為澄清透明，無(wú)沉淀;在色澤 方面復(fù)原葡萄汁與新鮮葡萄汁均表現(xiàn)為果汁色正常， 光澤好;在香氣方面復(fù)原葡萄汁與新鮮葡萄汁均表現(xiàn) 為香氣濃郁純正，并伴有玫瑰香葡萄特有香氣;在口 感方面兩種葡萄汁均表現(xiàn)為甘甜爽口，具有玫瑰香特 征。兩者評(píng)分分別達(dá)到 93.8、88.4 分，都屬于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品， 綜合評(píng)定均為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，證明冷凍濃縮工藝對(duì)葡萄汁 外觀、色澤、香氣、口感影響無(wú)顯著差異(P>0.05)。

　　果汁加工論文投稿期刊：河北果樹介紹落葉果樹品種資源、苗木繁育、果園建立、肥水管理、整形修剪、花果管理、病蟲防治、貯藏加工等方面的新技術(shù)、新成果等。主要欄目：專題論述、試驗(yàn)研究、經(jīng)驗(yàn)交流、百花園、工作歷、廣告與信息。

　　3 結(jié)論

　　通過響應(yīng)面軟件優(yōu)化，獲得冷凍濃縮玫瑰香葡萄汁的適宜溫度為-15.0 ℃，果汁濃度為 15.4 °Brix， 冷凍 93.6 min。得到結(jié)晶強(qiáng)度 27.3 g，濃縮液純度為 8.06 °Brix。從葡萄汁冰點(diǎn)溫度關(guān)系看，可溶性固形物 含量與冰點(diǎn)溫度呈負(fù)相關(guān)，隨著含量的增加，凝固點(diǎn) 降低，回歸方程式如下：y=-0.204 1x +0.870 3(R2 =0.985 2)。多級(jí)濃縮會(huì)導(dǎo)致固形物損失，從效率和節(jié)能考慮， 選擇第 3 個(gè)階段的冷凍作為濃度的終點(diǎn)。

　　冷凍濃縮糖的總濃度和糖的保持率保持在 85 % 以上。在感官方面與新鮮原汁相比，冷凍濃縮對(duì)葡萄 汁的外觀、色澤、香氣、口感影響不大，保留了葡萄汁原 有的玫瑰清鮮香氣，果汁香氣濃郁。具備優(yōu)質(zhì)果汁的 基本特性。同時(shí)可以節(jié)約成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，延長(zhǎng)應(yīng) 季玫瑰香葡萄汁的上市期限，若投入市場(chǎng)具有廣闊的 發(fā)展前景。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 朱志強(qiáng), 高丕生, 張平, 等. 不同保鮮劑結(jié)合冰溫對(duì)玫瑰香葡萄 貯藏品質(zhì)和生理生化的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2013, 34(5): 333-337

　　[2] 姜莉莉, 王開運(yùn), 武玉國(guó), 等. 生物有機(jī)肥在玫瑰香葡萄上的應(yīng) 用效果[J]. 落葉果樹, 2019, 51(1): 18-21

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　　作者：蔣文鴻1，余金橙2，劉素穩(wěn)2，*，柴迎辰2