果蔬汁加工技术的研究进展

果蔬汁饮料现状及加工技术研究 摘要：果蔬制汁后较原果易于贮藏,发展果蔬汁产业有利于减少果蔬原料损失且提高了附加值。近年来，我国果蔬汁的加工技术取得了一定的进步。本文综述了近年果蔬汁饮料加工领域的新技术和果蔬饮料行业现状，以及果蔬加工的发展方向。

关键词：果蔬汁；加工技术；现状；发展方向

引言

GB10789—1996 指出，用新鲜或冷藏水果为原料，经加工制成的制品称为果汁及果汁饮料类产品，主要分为果汁、果浆、浓缩果汁、浓缩果浆、果肉饮料、果汁饮料、果粒果汁饮料、水果饮料浓浆及水果饮料；蔬菜汁及蔬菜汁饮料的定义则是以新鲜或冷藏蔬菜 （包括可食的根、茎、叶、花、果实，食用菌，食用藻类及蕨类）等原料，用机械方法将蔬菜加工，在制得的汁液中加入食盐或白砂糖等调制而成的制品，可分为蔬菜汁饮料、复合果蔬汁和发酵果蔬汁饮料3类。

据美国全球行业分析公司的报道，由于消费者的健康和营养意识增强，全球果蔬汁消费持续增长。北美和欧盟将是果蔬汁主要消费市场，约占全球消费总量的 60%，但增幅最大的消费市场将在亚太地区。在众多饮料品种中，果蔬汁成为最有竞争力的种类之一。

我国果汁与蔬菜汁饮料行业均起步于20世纪80年代初期，作为一种新型饮品, 既具水果和蔬菜所含的丰富营养成分，又易于保藏 。由于果蔬汁产业具有明显的经济效益和社会效益，国家在“十五”，“十一五”科技攻关重大专项和国家 863 项目中，专门设置了果蔬汁加工的课题。例如：苹果深加工关键技术与设备的研究开发；蔬菜汁产业化关键工艺技术研究与产品开发；优质鲜榨苹果汁和浑浊型苹果汁加工关键技术与产业化开发；浓缩果汁质量控制技术研究等。

1 果蔬汁的加工技术

1.1 果蔬饮料的工艺流程

果蔬原料→选果→清洗→破碎→榨汁→调配→过滤→均质→脱气→灭菌→灌装→封口→喷淋→杀菌→装箱→成品。

1.2 护色技术

果蔬加工过程中的色泽变化统称为褐变，一般根据褐变过程有无生物酶的参与而划分为酶促褐变和非酶褐变。生产加工过程中控制褐变产生的常用方法：①物理方法，主要有烫漂、超滤、超声波处理、超临界CO2 处理等；②化学方法，硫酸盐处理、硫处理、氯化物处理、食盐水处理酸化剂处理等。目前，对于果蔬产品的护色，化学抑制剂处理居多。

1.3 破碎和榨汁技术

破碎是为了提高出汁率，但破碎程度要适当，大小要均匀。目前常用的方法有机械破碎、热力破碎、冷冻破碎、超声波破碎、酶法破碎等。其中，酶法破碎是目前应用较广泛的破碎方法。因为无论是苹果、梨等核果类水果，还是香蕉等热带水果，或是胡萝卜、南瓜等蔬菜的细胞壁中，均含有大量果胶、纤维素、淀粉、蛋白质等物质，破碎后的果浆十分黏稠，压榨取汁非常困难，且出汁率很低。 应用酶解技术则可以克服以上缺点。果胶酶不但能催化果胶解聚，有效降低黏度，改善压榨性能，提高出汁率和可溶性固形物含量，而且能增加果汁中的芳香成分，减少果渣产生，同时有利于后续的澄清、过滤和浓缩工序。

榨汁的方式根据榨汁温度可分为冷榨和热榨，需根据原料的特性来选择适宜的方式。例如，芹菜冷榨汁的可溶性固形物含量、pH值和透光率均比热榨汁；而冬瓜冷榨汁的可溶性固形物含量和总出汁率明显高于热榨汁；红葡萄因需要提取出葡萄中的红色素，采取热榨汁工艺；白葡萄一般采用冷榨汁，榨汁后尽快杀菌、冷却。另外，常用的榨汁方法还有压榨法和离心分离法；运转方式有间歇和连续2种。压榨法有液压式榨汁机、裹包式榨汁机、螺旋榨汁机、连续带式榨汁机等；离心分离法有锥形篮式离心机、螺旋沉降离心机。目前大多用带式榨汁机或布赫式万能榨汁机。

1.4 澄清和过滤技术

制造澄清果蔬汁时，必须通过物理、化学或机械方法除去果蔬汁中含有的浑浊物或易引起浑浊的各种物质。这些混浊物主要来源于榨汁时直接进入汁中的细胞碎块、

酚类物质和其他成分反应形成的悬浮物、在浓缩和贮存过程中产生混浊或沉淀的蛋白质、淀粉、金属离子等。传统的澄清方法有酶法处理和澄清剂处理，并用离心后过滤的方法进一步澄清。

近年来，膜分离技术在果蔬汁的澄清和过滤方面获得了显著的效果。已经研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发和气体分离等。超滤是目前膜分离技术中应用最广泛的分离手段。采用超滤澄清法，能去除微生物和过量的酶，有助于产品的长期贮存而不会出现沉淀；可以降低操作和劳务费用，同时保留果蔬汁中的芳香和脂溶性成分，使其口感接近鲜食风味，从而提高了产品品质。由于采用了自动控制，操作更可靠，令产品质量更均衡。

超滤膜分离技术已成功应用在植物蛋白的分离、果汁的澄清、蔬菜汁的浓缩、酶精制、发酵液和菌体的浓缩及乳制品等方面。我国超滤技术的应用也日渐广泛，已成功应用于狲猴桃汁、冬瓜汁、葡萄汁、南瓜汁、草莓汁、梨汁、苹果汁等果蔬制品的澄清和浓缩中。

1.5 均质技术

均质是生产混浊果蔬汁所特有的工序。均质就是在一定压力下使果蔬汁中的果肉颗粒进一步破碎，并使之均匀分布，促进果胶渗出，增加果汁与果胶的亲和力，抑制果蔬汁分层并产生沉淀，使果蔬汁较为保持均一稳定的状态。目前常用的乳化均质械有均质机和胶体磨2种。

1.6 脱气技术

果实饮料的脱气处理从原理上理解为脱去果实饮料中所含的氧气及微量氧。其作用是：①防止或减轻果汁中的色素、VC、香气成分和其他物质的氧化；②防止饮料品质变劣；③去除附着于悬浮颗粒上的气体，减少或避免微粒上浮，以保持良好外观；④防止和减少装罐和杀菌时产生泡沫；⑤减少马口铁罐内壁的腐蚀。

常用的脱气方法主要有真空脱气法、气体交换法、酶法脱气和抗氧化剂法4种。从脱气效果来说，真空脱气法是果实饮料脱气处理中应优先选择的方法。通过对真空脱气法采用的装置进行比较得出，闪蒸脱气装置比离心式脱气装置的效果更好；但其设备造价也相应较贵，使用维护成本也较高。酶法脱气和抗氧化剂法通常结合真

空脱气法，共同在果实饮料生产线上使用。近几年，膜分离技术迅速发展起来，由于该技术能耗低，产品质量好，所以膜技术将是未来一个很好的发展方向。

1.7 浓缩技术

果汁浓缩可以减少果汁容积，便于运输贮藏，能够提高果汁贮藏的稳定性。理想的果蔬浓缩工艺应保存新鲜水果的天然风味和营养价值，在稀释和复原时具备与原果蔬汁相似的品质。常用的浓缩方法有真空浓缩、冷冻浓缩及膜分离技术等。

膜分离技术应用于果蔬汁的浓缩是目前研究的热点，它包括反渗透技术和联合膜分离技术。反渗透膜技术是利用反渗透膜来浓缩果汁，当膜两侧的压力差大于渗透压差，则水分可由浓向稀移动。反渗透法可在常温下进行，不需加热，但选择膜品种和质量至关重要。近年来，人们分别对橙汁、苹果汁、梨汁、葡萄汁、菠萝汁、番茄汁等进行了反渗透浓缩研究，重点探索膜的种类、操作条件对膜通量及果汁中风味物质截留率的影响。

联合膜分离技术是最近几年发展起来的新技术，它将超滤和反渗透膜技术联合，对果汁进行浓缩。通常果汁中除含有糖、酸等可溶性成分外，还含有果胶、蛋白质、纤维素等悬浮性固形物，这样的果汁黏度大。直接用反渗透浓缩，易造成严重的膜污染和较低的透水速率，很难以一级方式把果汁浓缩到蒸发法所达到的浓度。一般而言，超滤适用于大分子（如蛋白质、胶体、多糖）与小分子（无机盐及低分子有机物等）溶液的分离；而微滤适用于对细菌和微粒等组分的分离。如果在反渗透以前，用超滤或微滤除去果汁中的果胶等悬浮性固形物，这样可降低果汁黏度，减少膜污染程度，从而显著提高反渗透的效率。

1.8 杀菌技术

果蔬汁的杀菌工艺能提高产品的保藏性，但也会影响产品的品质。杀菌方法有加热杀菌和冷杀菌两大类。加热杀菌因简便可靠，在现代果蔬汁加工中仍是应用最普遍的杀菌方式。但随着人们生活水平的不断提高，消费者对于食品的要求将朝着绿色、健康、营养和安全的方向发展。而传统热杀菌技术会破坏食品营养物质，加剧变色。为了满足消费者的需求，研究工作者开始关注一些新型的冷杀菌技术。

冷杀菌是指在杀菌过程中食品温度不升高或升高很低的一种安全、高效的杀菌方法。

杀菌条件容易控制，受外界环境影响小，由于杀菌过程中食品的温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品功能成分的营养成分，又有利于保持其色、香、味。目前广泛研究的技术有超高压杀菌、超高压脉冲电场杀菌、微波杀菌和生物保藏等。

超高压杀菌是将食品物料以某种方式包装以后，放入液体介质中，在 100~1 000 MPa 压力下作用一段时间，使之达到灭菌要求。超高压杀菌的基本原理就是利用压力将微生物致死。高压可导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制，以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动功能，甚至使原有功能破坏，或者发生不可逆转的变化，导致微生物死亡。与巴氏杀菌等热力杀菌相比,超高压杀菌有杀菌速度快、营养损失少等优点。利用超高压处理新鲜果汁，不仅使果汁中的微生物得到有效的杀灭，同时使果汁中的营养成分，特别是热敏性的营养成分和易挥发的香气成分得到很好的保留，而且果汁中的酶也得到很好的控制，有利于防止新鲜果汁发生酶促褐变。

超高压脉冲电场杀菌是把液态食品作为电介质置于电场中，食品中微生物的细胞膜在强电场作用下被电击穿，产生不可修复的穿孔或破裂，使细胞组织受损，导致微生物失活。电磁场产生电离作用，阻断了细胞膜的正常生物化学反应和新陈代谢，使细菌体内物质发生变化。超高压脉冲电场杀菌特点：①杀菌时间短，处理过程中的能耗远小于热处理；②在常温、常压下进行，处理后的食品与新鲜食品在物理性质、化学性质、营养成分上改变很小，风味无太大差异。这种技术可避免加热法引起的蛋白质变性和对维生素的破坏。目前，该技术还没有应用与大规模工业生产中。

生物保藏被认为是自然保藏法。其原理是利用抵抗微生物或天然杀菌素以控制食品中本身存有的致病菌生长以及霉菌毒素原生真菌的生长。辣椒、大蒜、生姜均含有多种植物杀菌素，特别是大蒜中杀菌素的杀菌能力极强。因此利用辣椒、生姜、大蒜中含有的植物杀菌素的抗菌作用，不加任何防腐剂，即可防止产品腐败。乳酸菌是利用一些有益微生物及其代谢产物来抑制或杀灭有害微生物，从而延长食品贮藏期的最典型的例子。目前，在生物防腐剂中，开发比较成功的乳酸链球菌素能杀死或抑制革兰氏阳性菌，已广泛用于乳制品、罐头、饮料等产品中，但对阴性菌、

酵母和霉菌无效。

2 果蔬汁饮料行业发展现状

我国的饮料工业起步较晚, 起点也相对较低,但在现有食品工业中是发展速度最快的行业之一，从早期单一的碳酸饮料到现今的产品多元化，果蔬制汁行业也在近年来飞速发展。2003年是我国果汁饮料产业的一个新起点，实现 300多万吨的果汁年产量, 和 152. 5亿元产值, 比上年同期增长50.0%和 23.5%, 市场渗透率激增至36.5%, 在饮料行业排名第4位, 果汁饮料也由此掀起了我国饮料工业的第4次浪潮，成功成为了2003 年的行业聚焦点。果蔬汁饮料行业的兴起也预示着我国的饮料行业更加趋向于营养化、疗效化, 为含有丰富营养成分的复合果蔬汁的发展奠定了坚实的基础。

近年来, 果蔬制汁产业在众多饮料产品中以极快的增速超越碳酸饮料而一跃成为高产量的饮料产品之一。截至2012年, 我国果蔬汁饮料全年总产量达2229.17万吨, 占全国饮料总产量的 17.12%, 产量比上年同期增长 14.23%。其它饮料产品则呈现增长势头缓慢, 甚至负增长现象。

产业的发展离不开科技水平的进步, 通过引进国外先进的加工生产线, 采用先进的非热杀菌、无菌包装、膜分离等加工技术, 使其更加经济有效地加工操作, 最大限度保存原料营养成分。现阶段的果蔬汁生产加工技术虽距国外先进水平有一定差距, 但与我国果蔬汁行业发展初期相比已有很大提升。

3 果蔬汁的发展方向

3.1 我国发展果蔬汁的优势及其原因

我国发展果蔬汁拥有巨大的优势，主要表现在以下方面。 （1）我国有着良好的果蔬原料优势，水果和蔬菜的产量均居世界第一位，在每个季节都有新鲜果蔬应市，而且很多水果和蔬菜都可以加工成果蔬饮料。果蔬型饮料的口味可以灵活搭配，以满足不同人群对饮料的需求。

（2）生产果蔬型饮料的成本低，收益大，市场前景广阔，具有良好的经济效益，同时可使消费者得到更多的好处。果蔬汁由于集环保、健康、营养和农工贸一体化

等多种优势，得到越来越多的消费者青睐，果蔬汁产业化开发更是受到各级政府的大力支持。据相关资料，2006 年在日本和欧美国家，果蔬汁的工业化生产在已形成了50多亿美元的产业，并且仍在进一步扩展该类型产品的市场；而我国果蔬汁生产才刚刚起步，尚有很大的发展空间。因此，各地应因地制宜，开发各类果蔬汁饮品。

3.2 目前果蔬汁饮料加工技术存在问题及发展方向

虽然果蔬汁饮料加工技术已达到一定的水平，但仍存在着一些问题。

（1）膜分离技术，其本身就有一定的局限性，主要是：①膜通量随着分离时间的推移会大幅降低，且清洗困难；②膜的耐高温和耐腐蚀性能低，膜使用寿命短等。因此需要不断开发新型膜材料，提高膜的性能，拓宽膜的品种，发展新品种的共混膜和复合膜；改进膜的清洗方法，发展新的膜分离技术及集成膜分离技术等，以弥补膜分离技术的不足之处。

（2）果蔬汁护色所采取的措施都有一定的不足之处，有的会引起食品风味的改变，有的使食品的营养损失，有的使色泽和质地发生变化，有的会给人体健康带来危害及副作用。因此，必须研究出一些防褐变效果好又安全的护色技术。

另外，应结合生物技术与已成熟的技术，用于果蔬汁饮料的加工。目前已有应用生物技术改善饮料加工原料、生产饮料添加剂和功能因子，以及去除饮料不良性状的研究，但生物技术要真正实现大规模运用于果蔬汁饮料加工，还有待进一步研究与完善。

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