酶糖結(jié)合法制備紅棗澄清汁

王丹

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林長(zhǎng)春130118；2.長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等專(zhuān)科學(xué)校，吉林長(zhǎng)春130031）

酶糖結(jié)合法制備紅棗澄清汁

王丹1，2

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，吉林長(zhǎng)春130118；2.長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等專(zhuān)科學(xué)校，吉林長(zhǎng)春130031）

以紅棗為原料，采用果漿酶和殼聚糖結(jié)合法制備紅棗澄清汁，利用分光光度法進(jìn)行檢測(cè)以確定最佳實(shí)驗(yàn)條件。結(jié)果表明：果漿酶的最佳酶解條件為酶用量0.03%，溫度30℃，酶解時(shí)間3 h；殼聚糖的最佳澄清條件為殼聚糖用量2.0%、溫度為45℃、澄清時(shí)間為45 min，可制得73.54%透光率的紅棗澄清汁。

紅棗；酶解；澄清

Abstract:The beverage make use of jujube as raw materials,combined with pulp enzymes and chitosan clarification method get jujube juice,and then be detected by spectrophotometer to determine the optimal experimental conditions.The result indicated:the best enzymatic hydrolysis conditions for pulp is the enzyme concentration 0.03%,temperature 30℃,reaction time 3 h;to clarify the best conditions for chitosan is chitosan amount of 2.0%,temperature 45℃,to clarify the time 45 min,preparation of 73.54%transmittance of the jujube clarified juice.

Key words：jujube;enzyme;clarify

紅棗又名大棗，原產(chǎn)于我國(guó)，屬鼠李科植物。在我國(guó)分布極廣，北方各省均有栽培。它的營(yíng)養(yǎng)豐富，是藥食兼用果品，素有“大補(bǔ)丸、活性維生素丸”之稱(chēng)[1-2]。其氣味甘、平、無(wú)毒，具有健脾胃、養(yǎng)心安神、消炎止痛、生津止瀉、緩和藥性之功效[3]，從人類(lèi)健康角度來(lái)講，紅棗是大有開(kāi)發(fā)前景的藥食兼用果品資源。目前，在紅棗的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，由于組織結(jié)構(gòu)特殊，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)成分和香味物質(zhì)易損失和變化，而且浸提率低，浸提時(shí)間長(zhǎng)。因此，為了達(dá)到充分提取紅棗中營(yíng)養(yǎng)保健物質(zhì)，使棗汁便于澄清、過(guò)濾、濃縮等后續(xù)加工過(guò)程的研究目的，本研究采用果漿酶和殼聚糖相結(jié)合的方法制備紅棗澄清汁。首先通過(guò)果漿酶對(duì)紅棗組織中的果膠、纖維素和半纖維素等影響固形物浸出的物質(zhì)進(jìn)行分解，使得紅棗中可溶性固形物最大程度溶出，提高紅棗的出汁率，最大限度地保持紅棗特有的香味；在保證香味的同時(shí)，口感和色澤也不容忽視，因此本實(shí)驗(yàn)在采用果漿酶酶解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用殼聚糖進(jìn)行澄清。由于殼聚糖是天然多糖中唯一的堿性多糖，是氨基葡萄糖的直鏈多聚糖，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，殼聚糖分子呈直鏈狀，具有很強(qiáng)的極性。殼聚糖的糖殘基在C2上有一個(gè)氨基，在C3上有一羥基，都是平伏鍵，這種特殊結(jié)構(gòu)使之成為一種天然陽(yáng)離子澄清劑，具有良好的絮凝能力。殼聚糖分子鏈上存在眾多游離氨基，他們的氮原子上具有一個(gè)未共用的電子，使氨基呈弱堿性，當(dāng)殼聚糖溶于稀酸溶液時(shí)，H+和氨基相結(jié)合，生成帶正電荷的殼聚糖分子。帶正電荷的殼聚糖分子可以與果汁中存在的帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)、纖維素等微粒相互作用，能夠使引起果汁渾濁的蛋白質(zhì)、單寧等膠態(tài)顆粒被絮凝沉淀，從而達(dá)到澄清目的[4-5]，改善產(chǎn)品品質(zhì)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

采用果漿酶酶解提取棗汁，用殼聚糖對(duì)其進(jìn)行澄清，再通過(guò)對(duì)所提取的棗汁的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，以此確定最佳制備條件。通過(guò)酶糖結(jié)合法制備的紅棗澄清汁其可溶性固形物含量高，色澤明艷，有紅棗芳香氣味，口感好，穩(wěn)定性好，具有很高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值，特別適合現(xiàn)在由于工作壓力大，生活節(jié)奏快導(dǎo)致的處于亞健康狀態(tài)的消費(fèi)群體飲用，該產(chǎn)品屬于新型飲料產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上比較少見(jiàn)，具有很好的發(fā)展前景。同時(shí)為紅棗新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和深加工提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗：市售山東大紅棗；果漿酶：諾維信（中國(guó)）生物技術(shù)有限公司；殼聚糖：浙江金殼生物化學(xué)有限公司（食品級(jí)）；醋酸（食品級(jí)）。

1.2 儀器與設(shè)備

減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；WYT-4型手持糖量計(jì)：上海精密儀器儀表有限公司；723分光光度計(jì)：上海棱光技術(shù)有限公司；DELTA 320型pH計(jì)：梅特勒-托利多有限公司。

1.3 方法

1.3.1 可溶性固形物含量的測(cè)定

手持折光儀測(cè)定法。

1.3.2 透光率的測(cè)定

以蒸餾水為空白，采用723分光光度計(jì)，在620 nm處測(cè)定。

1.3.3 酶解方法

選取一定量的完整無(wú)霉?fàn)€的紅棗，清洗瀝干后加入4倍~6倍量的水，在沸騰的情況下，預(yù)煮10 min使其軟化，冷卻后打漿。然后對(duì)紅棗漿液用果漿酶進(jìn)行酶解處理，分別對(duì)果漿酶添加量，酶解時(shí)間以及酶解溫度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。再測(cè)定所得紅棗汁的可溶性固形物含量，確定最佳的果漿酶添加量、酶解溫度和酶解時(shí)間。

1.3.4 澄清方法

取步驟1.3.3制備好的酶解液，用殼聚糖（1%醋酸溶液）進(jìn)行澄清實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)殼聚糖添加量，澄清時(shí)間以及澄清溫度進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。再經(jīng)離心處理后，測(cè)定所得紅棗汁的透光率。

2 結(jié)果與分析

2.1 果漿酶酶解紅棗的工藝參數(shù)

2.1.1 酶用量對(duì)酶解反應(yīng)的影響

選取加酶量分別為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，控制酶解溫度為50℃，時(shí)間1 h，考察加酶量對(duì)可溶性固形物含量的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，隨果漿酶添加量的增大，紅棗汁中可溶性固形物含量也逐漸增加，這主要是由于細(xì)胞間層果膠及細(xì)胞壁果膠在果漿酶的作用下，大部分被分解,細(xì)胞內(nèi)容物很容易流出。通過(guò)細(xì)胞間層原果膠的部分分解，果漿結(jié)構(gòu)還能有一定程度的保持，有利于可溶性固形物和多糖溶出從而提高浸提率；由圖中當(dāng)果膠漿酶添加量大于0.03%時(shí)，紅棗汁可溶性固形物含量變化不明顯，增加幅度減小，曲線趨于平緩，綜合酶解效果和經(jīng)濟(jì)效益考慮，故確定0.03%為浸提工藝中果漿酶的最佳添加量。

2.1.2 酶解時(shí)間對(duì)酶解反應(yīng)的影響

選取酶解時(shí)間分別為 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，控制酶解溫度為50℃，加酶量為0.03%，考察酶解時(shí)間對(duì)可溶性固形物含量的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。

如圖2所示，果漿酶作用時(shí)間對(duì)紅棗的可溶性固形物含量有顯著影響，隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性固形物含量不斷升高，這說(shuō)明果漿酶連續(xù)分解紅棗中的果膠物質(zhì)，有利于紅棗中可溶性固形物的不斷溶出。但當(dāng)作用時(shí)間超過(guò)2 h后，可溶性固形物含量基本不變，說(shuō)明紅棗中的果膠物質(zhì)已基本全部分解。因此，生產(chǎn)上果漿酶作用時(shí)間控制在2 h較為合理。

2.1.3 酶解溫度對(duì)酶解反應(yīng)的影響

選取酶解溫度分別為 20、30、40、50、60 ℃，控制酶解時(shí)間為2 h，加酶量為0.03%，考察酶解溫度對(duì)可溶性固形物含量的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3。

雖然果漿酶活性較高，常溫下亦可反應(yīng)，但溫度升高能夠增加酶作用底物分子的熱能，提高反應(yīng)速率。由圖3可知，隨著果漿酶作用溫度的升高，可溶性固形物含量也相應(yīng)升高。但溫度超過(guò)40℃后，紅棗汁中的可溶性固形物含量反而下降，可能是由于溫度太高導(dǎo)致果漿酶失活所致，故酶解溫度應(yīng)選取40℃為宜。

2.1.4 不同因素對(duì)酶解反應(yīng)的影響

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（33）正交試驗(yàn)，研究酶用量、酶解時(shí)間和溫度三因素對(duì)酶解反應(yīng)的影響，因素水平見(jiàn)表1。

表1 L9（33）正交試驗(yàn)的因素和水平Table 1 L9(33)orthogonal test factors and levels

表2 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 2 Orthogonal experimental program and results

續(xù)表2 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Continue table 2 Orthogonal experimental program and results

通過(guò)極差分析方法可知，如表2所示，底物濃度恒定的情況下，三因素對(duì)水解度影響的大小順序?yàn)椋好赣昧浚–）>酶解溫度（A＞）酶解時(shí)間（B），正交結(jié)果顯示，最優(yōu)工藝組合為A1B3C3，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此組合比A1B3C2組合稍有提高，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)，確定最佳工藝組合為A1B3C2，即酶用量0.03%，溫度30℃，酶解時(shí)間3h。

2.2 殼聚糖澄清棗汁的工藝參數(shù)

2.2.1 殼聚糖用量對(duì)澄清效果的影響

選取殼聚糖（1%的醋酸溶液）添加量分別為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，控制澄清溫度為50℃，時(shí)間0.5 h，考察殼聚糖添加量對(duì)澄清效果的影響，用透光率表示，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4可以看出，隨著殼聚糖用量的增大，紅棗汁的透光率也逐漸增大，這是殼聚糖與紅棗汁中的果膠，單寧等帶負(fù)電荷的物質(zhì)相互作用形成絮凝沉降后的效應(yīng)，當(dāng)殼聚糖用量在2.0%時(shí)透光率達(dá)到最高值，此后隨著用量的增加，透光率反而略有下降。這可能是殼聚糖的使用量過(guò)大，過(guò)量的殼聚糖不能參與反應(yīng)而溶解懸浮于紅棗汁中產(chǎn)生渾濁，導(dǎo)致透光率下降，因此，適宜的殼聚糖用量應(yīng)在2.0%左右。

2.2.2 溫度對(duì)澄清效果的影響

選取澄清溫度分別為 30、35、40、45、50 ℃，控制澄清時(shí)間為0.5 h，殼聚糖（1%的醋酸溶液）添加量為2.0%，考察溫度對(duì)澄清效果的影響，用透光率表示，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可以看出，紅棗汁的透光率隨著溫度的升高呈上升趨勢(shì)。在35℃~40℃溫度區(qū)域間上升幅度最為明顯，當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，透光率上升幅度明顯變小，基本趨于穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，殼聚糖澄清紅棗汁時(shí)，溫度在45℃左右為宜。

2.2.3 時(shí)間對(duì)澄清效果的影響

選取澄清時(shí)間分別為 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，控制澄清溫度為45℃，殼聚糖（1%的醋酸溶液）添加量為2.0%，考察時(shí)間對(duì)澄清效果的影響，用透光率表示，結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6看出，隨著澄清時(shí)間的增加透光率變化不大，澄清時(shí)間對(duì)紅棗汁的透光率亦無(wú)較大影響。因此，澄清時(shí)間選擇0.5 h即可。

2.2.4 不同因素對(duì)澄清效果的影響

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9（33）正交試驗(yàn)，研究酶用量、酶解時(shí)間和溫度三因素對(duì)酶解反應(yīng)的影響，因素水平見(jiàn)表3。

通過(guò)極差分析方法可知，如表4所示，其他因素恒定的情況下，三因素對(duì)澄清效果影響的大小順序?yàn)椋簹ぞ厶怯昧浚˙）＞酶解溫度（A）＞酶解時(shí)間（C），正交結(jié)果顯示，工藝組合為A3B2C2，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此組合比A2B2C3組合稍有提高，從產(chǎn)品品質(zhì)等綜合角度出發(fā)，確定最佳工藝組合為A2B2C3，即殼聚糖用量2%、溫度為45℃、澄清時(shí)間為45 min。

表3 L9（33）正交試驗(yàn)的因素和水平Table 3 L9(33)orthogonal test factors and levels

表4 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 4 Orthogonal experimental program and results

3 結(jié)論

通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)確定紅棗澄清汁的工藝參數(shù)為：果漿酶的最佳酶解條件為酶用量0.03%，溫度30℃，酶解時(shí)間3 h；殼聚糖的最佳澄清條件為殼聚糖用量2%、溫度為45℃、澄清時(shí)間為45 min；可制得73.54%透光率的紅棗澄清汁。

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The Preparation of the Jujube Clarified Juice by Sugar-binding Enzymes

WANG Dan1,2
（1.Jilin Agricultural University,Changchun 130118,Jilin,China;2.Changchun Medical College,Changchun 130031,Jilin,China）

2011-12-10

王丹（1978—），女（漢），講師，博士研究生，研究方向：食品生化與功能性食品。