聚丙烯酰胺在澄清果汁中的应用

果汁澄清是果汁加工中的重要工序，当果汁从水果中压榨出来后，常常带有悬浮的细胞碎块，和果胶、淀粉等亲水性胶体悬浮物的保护因子以及蛋白质、多酚类形成的不溶性混浊或沉淀等三类成分。在果汁加工或贮藏期间，它们与其他成分作用，会引起果汁的混浊现象，果汁的澄清处理就是要将上述三类混浊因子尽可能完全除去，以保障果汁在贮藏期间的质量稳定。

例如：在苹果汁生产过程中，澄清工序是决定苹果汁外观的关键工序，不仅影响产品外观，而且直接对果汁的品质和稳定性起决定作用。常见的苹果汁澄清方法有自然澄清、热处理、超滤法、酶法和添加澄清剂等；压榨果汁是一种含果胶、蛋白质、丹宁和微细果质纤维素的悬浊液，其中大部分是胶体颗粒。这些胶体在果汁中之所以能保持稳定的分散状态，有2种原因：一是可溶性大分子有机物质受pH值的影响，某些基团（如羟基、羰基、氨基）发生部分电离，致使胶粒表面存在极性基团，且这些极性基团相互排斥，不易聚集；二是胶粒表面的极性基团对水分子具有亲和力，这样就在胶粒的表面形成了1层水膜，继而产生胶体聚集的“位阻”。

一、聚丙烯酰胺在澄清果汁中的应用

聚丙烯酰胺是一种具有极性基团及长链结构的高分子物质，其澄清果汁的过程是与结构特性相关的，当聚丙烯酰胺加入果汁中后，由于其分子中含有极性基团及长链结构，根据DLVO理论解释，将对果汁体系的胶体稳定性产生很大的影响：

1、降低胶粒表面的ζ电位。ζ电位与胶粒之间的排斥能成正比，聚丙烯酰胺分子含有的极性基团（—NH3+）与果汁中胶粒表面的基团（—OH-、—COOH-）电荷相反，从而降低了胶粒的ζ电位，胶粒间排斥能下降。

2、降低界面张力。聚丙烯酰胺为高分子表面活性物质，溶入果汁后，降低了胶粒-汁液界面的张力，而界面张力又与排斥能成正比。

3、絮凝“桥联”作用。聚丙烯酰胺为长链结构，果汁中存在的胶粒依据静电引力和范德华力吸附在其上，形成了一种以聚丙烯酰胺为基本骨架的“螯体”絮凝物，从而增大了共聚物的厚度，易于沉降。

综上，聚丙烯酰胺澄清果汁的机理为：利用极性基团降低果汁中胶粒表面的μ电位，使之吸附于聚丙烯酰胺上或相互附聚，并借助聚丙烯酰胺的长链“桥联”作用形成共聚体，从而加速沉降过程。

二、影响因素

1 、用量

聚丙烯酰胺用量通过相关研究结果表明，果汁中聚丙烯酰胺用量在20μg/mL时效果最好。聚丙烯酰胺用量低时，对果汁中胶粒的作用程度不完全，不能完全消除所有胶粒的ζ电位，同时在胶粒之间也不能形成完整的共聚体；当聚丙烯酰胺用量超过20μg/mL时，较多的聚丙烯酰胺会缠绕在胶粒的表面形成胶束状态，从而对胶粒产生“屏蔽保护”作用，不易于与其他胶粒附聚。

2、pH值

pH值结果表明，聚丙烯酰胺澄清果汁的最适pH值在3～5之间，该pH值范围正是果汁的自然pH值范围，这一结论与壳聚糖澄清果汁的结果相同。pH值的影响也许是对胶粒表面基团及聚丙烯酰胺电离程度的影响。

3、温度

温度结果表明，聚丙烯酰胺澄清果汁的最适温度范围为40～50℃，透光率达98%以上。在一定的温度范围内（<60℃），增加了分子的热扩散运动速度和频率；因而促进了胶粒与胶粒、胶粒与聚丙烯酰胺之间的结合；但当温度过大时（>60℃），热力作用弱化了胶粒和聚丙烯酰胺之间的作用力，反而不利于澄清过程。

4、其它

褐变程度与添加足量抗坏血酸相比，未添加抗坏血酸的褐变果汁澄清时间减少了0.77h，减少了14.21%，这是因为果汁发生褐变后，其中的酚类物质氧化成醌。比较酚类中的羟基（—OH-）和醌分子中的羰基（—C[FY=，1]O）可见，后者的负电性更大，更容易与聚丙烯酰胺中的氨基（—NH+3）结合；另外，醌类聚合后，分子量增大，因此与聚丙烯酰胺之间的范德华力也增大，有利于其与聚丙烯酰胺的结合。

总结，利用聚丙烯酰胺来澄清苹果汁的最佳条件为：聚丙烯酰胺用量20μg/mL，温度40～50℃，pH值4.0。