2003年-- 外文翻譯--加工工藝技術在胡蘿卜汁懸浮穩(wěn)定性中的作用

1、<p>　　中文6320字，3280單詞，19350英文字符</p><p>　　出處：Reiter M, Stupari? M, Neidhart S, et al. The role of process technology in carrot juice cloud stability[J]. LWT-Food Science and Technology, 2003, 36(2): 165-1

2、72.</p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　外文參考文獻譯文及原文</p><p>　　學 院 輕工化工學院 </p><p>　　專 業(yè) 食品科學與工程 </p><p><b>　　目 錄</b></p

3、><p><b>　　外文文獻譯文1</b></p><p><b>　　1 簡介1</b></p><p>　　2 材料與方法2</p><p>　　2.1 胡蘿卜汁2</p><p>　　2.2 果汁的性質4</p><p>　　3

4、 結論與討論5</p><p>　　3.1 酸化作用的影響5</p><p>　　3.2 酶法處理酸化漿料的影響8</p><p>　　3.3 熱燙條件的影響10</p><p><b>　　4 結論11</b></p><p><b>　　致謝 12</b&

5、gt;</p><p><b>　　參考文獻 12</b></p><p><b>　　外文文獻原文14</b></p><p>　　1 Introduction14</p><p>　　2 Materials and methods15</p><p>　　2.

6、1 Carrot juices16</p><p>　　2.2 Characterization of juices18</p><p>　　3 Results and discussion21</p><p>　　3.1 Influence of acidification21</p><p>　　3.2 Influenc

7、e of enzymatic treatment of acidified mash23</p><p>　　3.3 Influence of blanching conditions25</p><p>　　4 Conclusion26</p><p>　　Acknowledgements27</p><p>　　Referen

8、ces 27</p><p>　　加工工藝技術在胡蘿卜汁懸浮穩(wěn)定性中的作用</p><p>　　Martin Reiter, Monika Stuparic, Sybille Neidhart, Reinhold Carle*</p><p>　　霍恩海姆大學, 植物食品科技部,食品科技研究所,德國,斯圖加特 70599，加本路25號</p><

9、;p>　　2001年8月6日收稿，2002年2月21日采納</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　采用沉降分離技術的中試規(guī)模試驗來研究各種處理措施對胡蘿卜汁穩(wěn)定性的影響。所研究的措施有酸化作用、不同酶的漿料處理和熱燙條件。酸化作用對胡蘿卜汁的懸浮穩(wěn)定性影響最為強烈。在汁液提取后進行酸化甚至可以優(yōu)化懸浮沉淀物，而酸化粗漿料使得懸浮穩(wěn)定。生產

10、穩(wěn)定的非酸化果汁也是有可能的。但是在粗漿料酸化作用后沉淀物的形成會更少?？珊雎酝ㄟ^酶解漿料或強化熱燙作用來進一步改善懸浮穩(wěn)定性。然而，所有措施都可以稍微促進漿料中懸浮顆粒的提取，這樣就可以得到更高的渾濁度。粥化酶和pH依賴型沉淀的限制作用表明影響胡蘿卜汁的懸浮穩(wěn)定性的是蛋白質而不是果膠物質。</p><p>　　關鍵詞: 胡蘿卜汁；懸浮穩(wěn)定性；酸化作用；熱燙作用；酶法分離</p><p>

11、<b>　　1.簡介</b></p><p>　　胡蘿卜汁更適合用作α-生育酚-β-胡蘿卜素飲料生產中維生素A原的天然材料，可以得到優(yōu)越的物理化學穩(wěn)定性[1][2]。由于果汁提取方法和實驗設計不同，對胡蘿卜汁穩(wěn)定性的研究缺乏而且難以比較。在胡蘿卜汁提取前對胡蘿卜進行熱處理被發(fā)現是生產懸浮穩(wěn)定果汁的一個重要的步驟[3]。熱燙胡蘿卜，特別是在微酸化的水中進行，可以改善汁液的色澤和懸浮穩(wěn)定性[4]

12、[5]。根據 Sims et al.(1993)[3],在汁液提取前通過熱燙或者漿料加熱使果膠酶鈍化，是防止胡蘿卜汁澄清的一個必要措施。果膠酶的鈍化是以胡蘿卜品種為依據的，大多數在70℃10min內或者80℃4–6 min 內完成[6][7]。在熱燙胡蘿卜片時，果膠酶慢的鈍化作用甚至在50℃這樣的低溫下進行[7]。在80℃進行熱處理，包括其他諸如過氧化物酶或鄰苯二酚氧化酶這樣的酶會鈍化，然而，在70℃10min內果膠酶和鄰苯二酚氧化酶失

13、活后過氧化物酶表現有殘余活力[6][8]。. 也有報道酸化作用是胡蘿卜汁生產的一個關鍵步驟[3]。 當使用熱燙過的胡蘿卜進行生產時，只可以通過制汁前酸化漿料來防止汁液澄清。沒有酸化作用或提取汁液后再酸化會得到較差的懸</p><p>　　旨在提高胡蘿卜汁的出汁率的漿料酶處理方法已經得到普遍的研究， (e.g. [9][10]), 而考慮到這樣的處理對汁液懸浮穩(wěn)定性的影響的研究卻較少且對立。Sims et al.

14、(1993)[3] 認為這樣的處理對懸浮穩(wěn)定性有較小的改善作用，而Vora et al. (1999b)[10] 發(fā)現強化漿料浸漬會促進沉淀物生成。但是，果泥型的胡蘿卜汁或飲料是通過酶浸漬來進行穩(wěn)定的[11][12]。處理胡蘿卜汁懸浮穩(wěn)定性的所有研究都是以壓榨技術試驗為基礎的。由于沉淀處理技術主要應用在工業(yè)實踐中，那些數據的使用是有限制的。因此，需要以半工業(yè)化規(guī)模的果汁生產為基礎，就熱燙、漿料的酶處理和不同形式的酸化作用對懸浮穩(wěn)定性的影

15、響進行研究</p><p><b>　　2. 材料與方法</b></p><p><b>　　2.1. 胡蘿卜汁</b></p><p>　　胡蘿卜汁是使用霍恩海姆大學研究所栽培出來的胡蘿卜于1999-2000年和2000-2001年秋冬季節(jié)生產的。為了評估果汁加熱后的酸化作用，由工業(yè)果汁生產商提供2000年生產的相同原材

16、料。</p><p>　　胡蘿卜汁的制作. 一次使用27-50kg胡蘿卜進行制作。 在果汁生產前 (如圖1), 手動切除胡蘿卜的莖和葉柄。在初步試驗中，在80℃下熱燙胡蘿卜10min，以確保果膠酶能完全失活。移出鍋爐之后，平均大小的胡蘿卜（直徑約為3cm）的中心溫度為60±2℃，熱平衡以后增加到63±2℃。在研磨前用人工把熱燙過的胡蘿卜對半分開。</p><p>　　

17、酸化作用的影響. 為了評估酸化作用的影響, 在加工過程的三個階段加入了檸檬酸 (500 g/kg) (如圖1). 樣本1和2是通過往1kg胡蘿卜得到的漿料中噴灑3g檸檬酸制得的。所有酸化處理過的樣本（1-3）的pH值最后調整到4.4，總酸度（AT，以檸檬酸表示，pH8.1）為4.40±0.07 g/L。同時制備一個沒有酸化的胡蘿卜汁樣(4)，它的pH為5.6，總酸度含量為1.48±0.02 g/L。酸化處理樣本

18、(1–3)和非酸化處理樣本(4) 是往粗漿料中噴灑或沒有加抗壞血酸（800mg/kg胡蘿卜）加工得到的,這就導致了pH值降低了0.1。為了評估加熱對懸浮穩(wěn)定性的影響，在95℃對沒有酸化處理的樣本（4）進行巴氏殺菌，然后冷卻到10℃再酸化(pH 4.4)。另外，在巴氏殺菌前后要先采取等分再酸化，隨后在121℃ (F= 5 min)進行殺菌。 </p><p>　　圖1 胡蘿卜汁生產標準流程圖</p>

19、<p>　　漿料的酶法處理或酸化過程用虛線來表示</p><p>　　漿料的酶處理影響. 在1999年，已有研究根據處理步驟1(如圖1)，通過不同的酶對酸化過的漿料進行酶法處理。為了達到酶法處理所需的pH值，檸檬酸的用量減少為2.5 g/kg胡蘿卜。在加熱殺菌前，汁液的pH要調整到4.4。所有單一或聯合使用的酶制劑(如表1)由Röhm推薦并提供用于胡蘿卜汁的生產。所應用的酶有果膠酶(PG)

20、，果膠內裂解酶(PL),和纖維素酶(CL)。酶劑量和培養(yǎng)時間均在推薦范圍（表1）。并生產一個沒有使用酶的對照樣本。</p><p>　　表1 胡蘿卜生產過程中粗漿的酶法處理</p><p>　　注：酶用量用ppm（百分之一）表示。</p><p>　　作用時間用小時表示，在括號中給出。</p><p>　　不適用的酶用破折號表示。</p

21、><p>　　PG=果膠酶；PL=果膠內裂酶;CL=纖維素酶。</p><p>　　熱燙條件的影響 除了酸化控制在80℃，水熱燙處理在90℃進行10分鐘，20分鐘和30分鐘，使核心溫度分別達到63℃，81℃和84℃。根據圖1的樣本1來進行果汁加工。</p><p>　　2.2. 果汁的性質</p><p>　　在進一步研究之前,用軟水將全部果

22、汁稀釋調整到8°Brix。</p><p>　　粗顆粒的分離. 有快速沉降傾向的粒子被稱為粗顆粒。粗顆粒的含量是通過離心分離進行重量分析確定的，大約38g心胡蘿卜汁在4200×克,持續(xù)離心15分鐘(20℃)。所得上清液（漿液）用移液管移除掉，然后稱量沉淀物的濕重。用g粗顆粒/kg汁來表達4組測定值的平均值</p><p>　　粒徑分布. 胡蘿卜汁的粒徑分布(PSD)

23、和各自的清液是用激光粒度儀Mastersizer E（馬爾文儀器有限公司，海倫貝格，德國）進行激光光散射來反復測定的。使用供應商提供的軟件對獲得的數據進行評估。對所有樣本測定表面平均直徑D為[3,2]，體積平均直徑D為[4,3]。</p><p>　　粒子電荷的測定. 使用粒子探測器PCD 02結合自動滴定系統(tǒng)Titrino 702 SM和Mütek PCD滴定軟件1.2版本來反復測定粒子電荷。將從大

24、約37mL胡蘿卜汁分離出來的粗顆粒在25mL稀釋介質中進行再次懸浮，然后用0.001N 聚二甲基二烯丙基氯化銨進行滴定。根據胡蘿卜汁的糖酸組成得到稀釋介質的組成[13]，并用1N NaOH 調節(jié)pH到5.5。粗顆粒的比電荷密度(meq/g)的計算和早期的報道一樣[14] ，然后轉化為它們的總電荷密度(C / g)。</p><p>　　粒子密度. 用等密度梯度離心法反復測定胡蘿卜汁顆粒的浮力密度。用水(1:4,

25、 v:v)稀釋胡蘿卜汁(8°Brix)，并將5mL稀釋的樣品放置在蔗糖梯度的頂部，這個蔗糖梯度是由5 mL，糖度分別為5°Brix, 15°Brix, 25°Brix, 35°Brix, 45°Brix 和 55°Brix這六個層次的蔗糖溶液組成的。在60600×g 離心分離2 h, 溫度由0°C上升到約 20°C. 含有懸浮顆粒的層就被

26、分離出來了。根據Weast (1978)[15]，手持糖量儀法測量確定糖含量并指定相對密度。根據顆粒含量，加權因子（1-8）分配到每一層使密度分數相對定量化。</p><p>　　濁度測定 用LTP 5雙光束分光光度計測量果汁和漿液的濁度，雙光束分光光度計在校色模式中使用5cm的圓形比色皿。用稀釋介質對樣本進行稀釋。濁度用NTU來表達。從粗顆粒分離后的上清液濁度(TS)和相對濁度可以推導出澄清的趨勢，</

27、p><p>　　Trel =100TS /T0 (1)</p><p>　　T0 是離心分離前的濁度</p><p>　　漿液粘度 漿液的動力粘度被稱為漿液粘度。使用帶錐板幾何體(60 mm, 2°)的CVO 120 HR旋轉流變儀測定1999年的樣本的漿液粘度。粘度是從切變速率在13 s-1—60 s-1的范圍內得到的流量曲線上的四個點的平均值中

28、計算到的. 由于所有1999年的樣品都體現出牛頓流體特性，因此，2000年的樣本使用Ostwald毛細管粘度計來測定它的粘度。用Paar DMA 48的密度計測定的密度來將運動黏度轉化為動力粘度。所有的測定都是在25℃下反復進行的。 </p><p><b>　　3. 結果與討論</b></p><p>　　3.1. 酸化作用的影響</p><p&

29、gt;　　根據酸化作用的處理價段可見，正如表2粗顆粒含量所示的那樣，檸檬酸的加入強烈地影響著汁液中沉淀物的形成。不考慮抗壞血酸作為抗氧化劑的添加，粗漿料的酸化會得到最大懸浮穩(wěn)定性。相反的，加熱殺菌前對汁液進行酸化往往會導致汁液不穩(wěn)定，正如Sims et al(1993)[3]在表2中觀察的那樣。盡管果汁和各自上清液之間的濁度存在巨大的差異，但由于具有較高的絕對濁度，直觀的差異是觀察不到的。因此,粗顆粒的數量對評價胡蘿卜汁的懸浮穩(wěn)定性極其

30、關鍵,從而確定檢驗早期的數據[16]。由于粒徑分布不同，粗顆粒沉淀特性不同。如圖2a 所示, 果汁的酸化結果形成了球面當量直徑約10 µm 的顆粒并且增加了平均粒徑D[3,2]和D[4,3] (表2)。</p><p>　　精漿的酸化會降低懸浮穩(wěn)定性(表2). 比起酸化粗漿料或汁液所制得的果汁，酸化精漿所得果汁的最初濁度相對較低，這就表明其中的懸浮粒子含量較少。而抗壞血酸的加入影響不大。顯然，提取汁液后

31、再酸化胡蘿卜汁會造成顆粒凝集，而粗漿料的酸化不會造成直觀的懸浮不穩(wěn)定。pH的變化引起沉淀的析出是蛋白質具有的特性。因此，酸化胡蘿卜汁的懸浮穩(wěn)定性可以這樣解釋：在胡蘿卜的實際pH (約 5.5–5.6)條件下，可溶的酸性可凝蛋白會被萃取析出。如果果汁隨后被酸化，蛋白質的不溶性會導致懸浮顆粒發(fā)生凝集。如果在粗漿料制備過程中進行酸化，可能形成的凝聚物就會在隨后進行的精磨過程中被壓碎。精漿的酸化會導致較低的濁度和中等的懸浮穩(wěn)定性。由于蛋白質凝結

32、是發(fā)生在精漿中，這就使得凝結物部分保留在廢渣中了。較小量從精漿中析出的蛋白質經過凝集，從而有助于粒徑的增加。至今，與胡蘿卜汁懸浮穩(wěn)定性有關的蛋白質只是被證實與熱保藏有關，熱凝固蛋白被認為會引起從沒經熱燙處理過的胡蘿卜榨取的汁液在加熱處理后發(fā)生懸浮顆粒沉淀的現象。與此相反，從熱燙過的胡蘿卜中得到的汁液不會出現沉淀，因為蛋白質在熱燙過程中已經發(fā)生過凝結了[5]。</p><p>　　往往在稀釋未經酸化的胡蘿卜濃縮汁或

33、與果汁混合時對胡蘿卜汁進行酸化的。酸化前先將未酸化的汁液加熱到95℃不能避免懸浮顆粒發(fā)生酸誘導凝集(表2)。然而，觀察到季節(jié)性的差異。在1999年，酸化后加熱在一定程度上可以防止懸浮顆粒的形成，而在2000年則會出現澄清現象(表2)。與未經酸化的胡蘿卜汁相比，這兩個季度的胡蘿卜汁經預熱后濁度的穩(wěn)定有所下降，這就表明了凝集程度有所不同。季節(jié)性的差異應該歸因于原材料的特性不同。</p><p>　　與經過不同加工處理

34、的胡蘿卜汁的不均勻粒徑分布相反(圖2a)，上清液的粒徑分布往往顯示出相似大小的懸浮穩(wěn)定顆粒(圖2c)。顯然，酸化后顆粒的凝集只適用于部分粗顆粒。粒子密度也大大地影響著懸浮穩(wěn)定性，這在所有樣本中都相似(表2)。有一類密度約為1.06 g/mL的粒子，除了酸化前加熱的汁樣，所有樣本都是一樣的，它的密度接近漿液的密度(1 .03 g/mL)。如此低密度的顆粒大多數常見于經粗漿酸化制備得到的胡蘿卜汁中，它表現出極強的抗離心能力(表2)。根據[1

35、7], 粒子電荷是負的(表2)。然而，相比于那些經不同酸化處理和未經酸化處理得到的汁樣，由粗漿酸化制備所得的樣本中的懸浮顆粒所帶的電荷較高(表2)。未經酸化處理的汁樣的相對濁度比由酸化粗漿制備得到的胡蘿卜汁的要高(表2)。與之前的報道[3]相反，未經酸化處理生產出來的胡蘿卜汁是澄清的。但是，相比于粗漿酸化處理過后生產出來的胡蘿卜汁，未經酸化處理得到的汁液中粗顆粒數量增多(表2)。所有樣本的漿液粘度都接近8°Brix的蔗糖溶液的

36、粘度(1.08mPa·s)。因此，連續(xù)相對懸浮穩(wěn)定性的影響可以忽略不計。</p><p>　　3.2. 酶法處理酸化漿料的影響</p><p>　　所有通過酶法處理漿料制得的果汁都具有極強的懸浮穩(wěn)定性(表3)。它們最初的濁度通常超過對照的濁度(表3)。由于通過攪拌和加熱漿料的方法來減少懸浮顆粒的產生(如圖1)，所以，這個對照值也會低于忽略漿料加熱而通過酸化粗漿料制得的汁樣的值(表

37、2)。然而，初始濁度的這個熱力學效應由漿料的酶浸漬來補償。由于濁度值高，不能直觀地識別出當中的差異。相比漿料沒有處理的酸化胡蘿卜汁(表2)，酶法處理對懸浮穩(wěn)定性沒有顯著的影響。</p><p>　　果膠酶處理可以得到最大的初始濁度（如表3），這表明酶制劑的浸漬特性。果膠酶的原果膠溶解特性導致漿液粘度顯著變大（表3），但是，這并不能提高懸浮穩(wěn)定性。正如預期的，果膠內裂解酶和纖維素酶基本上不會增加漿液粘度。PG, P

38、L,和CL的聯合使用被推薦用于改善漿料浸漬作用，但這樣對懸浮特性不利。除了粗顆粒含量稍微減少外，所得汁液的物理特性與只使用PG獲得的汁液的物理特性沒有區(qū)別（表3）。經PG處理的樣本呈現出較高的懸浮顆粒電荷，這是由于PE方面的活力造成的。</p><p>　　酶處理的胡蘿卜汁和相對應的上清液的粒徑分布特性分別如圖2b和c所示。除了CL處理的樣本外，所有樣本的粒子大小呈現出縮減的趨勢(>10 µm)。

39、這也可以通過體積平均直徑D[4,3]反映出來，大顆粒的影響更為強烈。對不同酸化形式處理的汁液進行觀察，懸浮穩(wěn)定顆粒的大小相似 (如圖2c). 關于粒子密度，部分穩(wěn)定（#1）粒子在所有酶處理過的果汁中占優(yōu)（表3），與粗漿酸化的相似（如表2）。僅在一些酶法處理的樣本中發(fā)現有的高密度顆粒部分(1.23–1.25 g/ml) ，由于它們很少出現，所以不會影響懸浮穩(wěn)定性。 </p><p>　　通過酶浸漬來改善胡蘿卜汁的產

40、率已得到很好的證明 [9][10][18] 。之前的研究[3][10]證實, 胡蘿卜汁的懸浮穩(wěn)定性與浸漬相關的酶無關。然而，PG稍微改善固液分離狀況從而得到較高的初始濁度(表3)。而酶法處理漿料明顯提高了果泥型胡蘿卜汁和飲料的懸浮穩(wěn)定性 [11-12], 果膠質在通過壓榨或離心技術得到的胡蘿卜汁中的作用似乎顯得不那么重要了。由于這個研究的焦點是懸浮穩(wěn)定性，所以不考慮漿料的酶處理對出汁率的影響。</p><p>　

41、　3.3.熱燙條件的影響</p><p>　　90℃不同熱燙時間處理獲得的汁液的懸浮穩(wěn)定性的差異沒有預期從熱燙(63–84℃)后調節(jié)中心溫度得到的汁液的差異明顯。隨著熱燙時間的增加，粗顆粒含量稍微增大（如表3），與在80℃熱燙得到的含量沒有實質上的不同。顆粒電荷增加的同時漿液粘度也增大，這表明在胡蘿卜組織破裂過程中，熱致果膠膠質從胞間層中釋放出來。隨著熱燙條件越來越苛刻，除了較小顆粒（約0.5 µm）的

42、相對含量稍微下降外，胡蘿卜汁的粒徑分布（如圖3a ）與上清液的粒徑分布(如圖3b)并沒有顯著的變化。表面平均直徑 D[3,2]保持不變, 而體積平均直徑D[4,3] 由于大顆粒含量存在較小差異而發(fā)生變化 (如表3)。 90℃熱燙處理生產得到的所有樣本顯示出相同的粒子密度，主要部分密度為1.06 g/mL (如表3)。 隨著熱燙溫度的升高，中等密度部分(#2)的數量減少。90℃熱燙處理的所有樣本的初始和相對濁度都比對照樣本的大。</

43、p><p>　　我們對從熱燙處理過的胡蘿卜中鮮提取的汁液的PE活性的分析證實了早期的發(fā)現[6-7], 結果顯示在80℃熱燙10 min能夠完全使PE失活并生產出懸浮穩(wěn)定的果汁。如果在80℃的條件下進行鈍化，可以說PE是胡蘿卜中最熱穩(wěn)定的酶，而其他變性酶就更不相關了[6]。在較低溫度下，例如，在熱燙胡蘿卜的中心，仍需考慮過氧化物酶的活性[6][8]。胡蘿卜的熱燙使PE失活被認為是懸浮穩(wěn)定的胡蘿卜汁生產的先決條件[3]。

44、除了PE的鈍化作用，胡蘿卜汁的懸浮穩(wěn)定性與更多嚴格的熱燙條件都無關。</p><p><b>　　4. 結論</b></p><p>　　胡蘿卜汁的酸化導致懸浮顆粒凝聚。可以通過榨汁前對粗漿料進行酸化來避免這樣的影響。有人認為懸浮凝聚是由酸性可凝蛋白引起的，酸性可凝蛋白在果汁的pH值從5.5變到4.4后會沉淀析出且趨向于懸浮顆粒聚合體。在通過熱燙使胡蘿卜的果膠酶失活的

45、情況下，研磨同時酸化粗漿料會得到優(yōu)質的懸浮穩(wěn)定性。粗漿酶法處理和高溫熱燙作用稍微有助于改善懸浮物的形成，但是不利于感官品質。與以實驗室果汁壓榨技術為基礎的初期研究結果相反，穩(wěn)定的非酸化胡蘿卜汁可以運用沉淀處理技術來生產。熱保存非酸化處理的胡蘿卜汁在裝瓶前往往經過酸化處理，它常用于多成分混合果汁中。在果汁的巴氏殺菌先于酸化進行，就不能防止懸浮物凝聚了。然而，果汁酸化之后可以通過高溫加熱胡蘿卜或漿料來避免懸浮顆粒的凝聚。因此，酸性誘導懸浮沉

46、淀值得進一步闡明。所以，最近正在進行關于懸浮物化學組成和沉淀推測原理的研究。 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這個研究項目是由FEI、AiF和經濟技術部支持的。AiF產品編號No. 11394N 。感謝Mr.Klaus Mix在胡蘿卜汁生產過程中的悉心輔導。</p><p><b>　　參考文獻<

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62、v, E., Petkantschin, I., & Mollov, P. (1991). EinfluX von Pectinpr.aparaten auf die elektrokinetischen Eigenschaften und die Trubstabilit.at von Karottennektar. Zeitschrift f . ur Lebensmittel-Untersuchung und-Forsch

63、ung, 192, 15–18.</p><p>　　[18] Munsch, M. H., Simard, R. E., & Girard, J.-M. (1986). Blanchiment, broyage et mac!eration enzymatique dans la fabrication du jus de carottes 1. Effets sur le rendement et q

64、uelques caract!eristiques physico-chimiques. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 19, 229–239.</p><p>　　The role of process technology in carrot juice cloud stability</p><p>　　Martin Reite

65、r, Monika Stuparic, Sybille Neidhart, Reinhold Carle*</p><p>　　Institute of Food Technology, Section Plant Foodstuff Technology, Hohenheim University, Garbenstrasse 25, 70599 Stuttgart, Germany</p>&l

66、t;p>　　Received 6 August 2001; accepted 21 February2002</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The effect of various processing measures on carrot juice cloud stability was studied on p

67、ilot-plant scale using decanter technology. Production steps investigated were mode of acidification, different enzymatic mash treatments and blanching conditions. Acidification showed the strongest effect on cloud stabi

68、lity. Whereas acidifying the coarse mash resulted in cloud stability, acidification following juice extraction even enhanced cloud sedimentation. The production of stable nonacidified juices</p><p>　　Keyword

69、s: Carrot juices， Cloud stability， Acidification， Blanching， Enzymatic maceration</p><p>　　1. Introduction</p><p>　　Carrot juices are preferably used as a natural source of provitamin A in the p

70、roduction of alpha-tocopherol-beta-carotene drinks (ATBC-drinks) leading to superior physical and chemical stability (Carle, 1999; Marx,Schieber, & Carle, 2000). Investigations on the cloud stability of carrot juices

71、 are scarce and difficult to compare due to differing juice extraction and experimental designs. Thermal treatment of carrots prior to juice extraction was found to be an important step in the production of</p>&l

72、t;p>　　Enzymatic mash treatment has been often investigated aiming at improved carrot juice yield (e.g. Anastasakis, Lindamood, Chism, & Hansen, 1987, Vora, Kyle, & Small, 1999b), whereas studies considering it

73、s effect on cloud stability are scarce and contradictory. Sims et al. (1993) reported a minor improvement of cloud stability, whereas Vora et al. (1999b) found that intensive mash maceration enhances sediment formation.

74、However, puree-type carrot nectars or juices are stabilized by enzymatic mace</p><p>　　2. Materials and methods</p><p>　　2.1 Carrot juices</p><p>　　Carrot juices were produced in au

75、tumn/winter 1999/2000 and 2000/2001 using carrots (Daucus carota L. ssp. sativa cv. Karotan) cultivated by the research station of Hohenheim University. To assess the effect of acidification after juice heating, identica

76、l raw material of harvest 2000 was provided by an industrial juice manufacturer. </p><p>　　Production of carrot juices. Batches of 27–50 kg of carrots were used. Prior to juice production (Fig. 1), carrot s

77、tems and petioles were cut off manually. In preliminary experiments, blanching carrots at 80℃ for 10 min was proven to be sufficient for complete PE inactivation. Immediately after removal from the boiler, the core tempe

78、rature of an ‘‘average’’ carrot (diameter approx. 3 cm) was 60±2℃ and increased to 63±2℃ after thermal equilibration. The blanched carrots were manually halved prio</p><p>　　Influence of acidificat

79、ion. To assess the effect of acidification, citric acid (500 g/kg) was added at three stages of the process (Fig. 1). Variants 1 and 2 were obtained by spraying 3 g citric acid/kg carrots into the mash. All acidified v

80、ariants (1–3) were finally adjusted to pH 4.4, having a total acidity(TA, expressed as citric acid, pH 8.1) of 4.40±0.07 g/L. Nonacidified carrot juices (4) with pH 5.6 and TA content of 1.48±0.02 g/L were also

81、 produced. Acidified (1–3) and nonacidified (4)</p><p>　　Effect of enzymatic mash treatment. Enzymatic maceration of acidified mashes by various technical enzymes was investigated in 1999, based on process

82、 1 (Fig. 1). In order to meet the pH used for enzymatic maceration, the amount of citric acid was reduced to 2.5 g/kg carrots. The pH of the juices was adjusted to 4.4 prior to pasteurization. All enzyme preparations use

83、d individually and in combination (Table 1) were recommended for carrot juice production and provided by R.ohm (Darmstadt, Germany</p><p>　　Effect of blanching conditions. Apart from the acidified control

84、obtained by carrot blanching at 80℃, water blanching was carried out at 90℃ for 10 min, 20 min, and 30 min with core temperatures reaching 63℃, 81℃ and 84℃, respectively. Juices were processed according to variant 1 (Fig

85、. 1).</p><p>　　2.2. Characterization of juices</p><p>　　Prior to further investigation, all juices were adjusted to 8°Brix by dilution with demineralized water.</p><p>　　Separa

86、tion of coarse particles. Particles prone to rapid sedimentation were termed coarse particles. Coarse particle content was determined gravimetrically by centrifugation of approx. 38g carrot juice at 4200×g for 15 m

87、in (20℃). The supernatant (serum) was removed with a pipette, and the wet sediment was weighed. The average of four determinations was expressed in gram coarse particles per kilogram juice.</p><p>　　Particle

88、 size distribution. Particle size distributions (PSD) of carrot juices and their respective sera were determined in duplicates by laser light scattering with a Mastersizer E (Malvern Instruments GmbH, Herrenberg, German

89、y). Data obtained were evaluated using supplier-provided software. Surface mean diameter D[3,2] and volume mean diameter D[4,3] were determined for all samples.</p><p>　　Particle charge measurement. Particl

90、e charge was determined in duplicates using a particle charge detector PCD 02 (M.utek, Herrsching, Germany) combined with an automatic titration system Titrino 702 SM (Metrohm, Herisau, Switzerland) and Mutek PCD titrati

91、on software version 1.2. Coarse particles separated from approx. 37mL carrot juice were resuspended in 25mL dilution medium and titrated with 0.001N polydimethyl diallyl ammonium chloride. The dilution medium was compose

92、d according to the suga</p><p>　　Particle density. Buoyant densities of the carrot juice particles were determined in duplicates by isopycnic density gradient centrifugation. Carrot juices (8°Brix) wer

93、e diluted with water (1:4, v:v), and 5mL of the diluted sample was placed on top of a sucrose gradient consisting of six layers of 5mL of sucrose solutions of 5°Brix, 15°Brix, 25°Brix, 35°Brix, 45

94、6;Brix and 55°Brix. During centrifugation at 60600×g for 2 h, temperature increased from 0°C to approx. 20°C. Layers containing cloud pa</p><p>　　Turbidity measurement. The turbidities o

95、f juices and sera were measured nephelometrically with an LTP 5 two-beam-photometer (Dr. Lange, D. usseldorf, Germany) using 5 cm round cuvettes at colour correction mode. Samples were diluted with dilution medium. Turbi

96、ditywas expressed in nephelometric turbiditimeter units (NTU). The tendency to clarification was deduced from the turbidity of the supernatant after separation of coarse particles (TS) and from the relative turbidity,<

97、;/p><p>　　Trel =100TS /T0 (1)</p><p>　　where T0 is the turbidity before centrifugation.</p><p>　　Serum viscosity. The dynamic viscosity of sera was termed serum viscosity. Serum

98、viscosity of samples 1999 was determined using a CVO 120 HR rotary rheometer (Bohlin Instruments, Lund, Sweden) with a cone-plate geometry(60 mm, 2°). Viscosities were calculated from the average of four points of t

99、he flow curves obtained in the shear rate range between 13 s-1 and 60 s-1. Since all samples 1999 had shown Newtonian flow behaviour, the samples 2000 were measured using an Ostwald capillary viscosimete</p><p

100、>　　3. Results and discussion</p><p>　　3.1 Influence of acidification</p><p>　　Depending on the process stage of acidification, the addition of citric acid strongly influenced sediment formati

101、on of the juices as shown by the coarse particle content (Table 2). Irrespective of the addition of ascorbic acid as an antioxidant, acidification of the coarse mash resulted in highest cloud stability. In contrast, acid

102、ifying the juice prior to pasteurization always resulted in unstable juices (Table 2) as observed by Sims et al. (1993). Despite the large differences in turbidity of </p><p>　　Acidifying the fine mash reduc

103、ed cloud stability (Table 2). Initial turbidities were lower compared to juices resulting from acidifying coarse mash or juice, thus indicating a lower content of suspended particles. The addition of ascorbic acid did no

104、t have measurable effect. Obviously, acidification of carrot juices after extraction causes particle aggregation, while coarse mash acidification does not result in visible cloud instability. Precipitation caused by pH s