果膠甲酯酶對番茄丁品質(zhì)的改善作用分析

楊 林，劉新杰，李 赫，趙軍崗，陳大衛(wèi)，范曉杉

(中糧屯河股份有限公司，北京100020)

番茄丁是以新鮮番茄為原料，經(jīng)清洗、燙漂、去皮籽后，切塊、殺菌、罐裝，保持了番茄的新鮮口味和營養(yǎng)。常作為烹飪佐料或配料，也可作為食物直接食用，具有廣泛的市場。但番茄丁在加工過程中因番茄組織受損而出現(xiàn)果體變軟、汁液流失而影響番茄丁的外觀及口感。番茄中果膠含量為0.4% (鮮重)，酯化度為55% ～75%，屬于高甲氧基果膠(HM)，在溫度較高時可溶解，對番茄丁質(zhì)構(gòu)變化有著重要的影響。果膠甲酯酶對果膠具有去甲酯化作用，其作用于含部分甲酯化的半乳糖醛酸鏈上，切除甲基形成帶負電的多糖分子，負電的多糖分子可與Ca2+發(fā)生交聯(lián)作用，形成Ca2+凝膠，產(chǎn)生一個堅固的果膠酸鈣網(wǎng)絡(luò)［1］，提高果蔬的品質(zhì)。果膠甲酯酶在提高改善番茄醬粘度［2-5］、保持蘋果切塊質(zhì)構(gòu)［1］、改善白蘿卜泡菜的脆度［6-7］等方面都有良好的應(yīng)用，但其在提高番茄丁品質(zhì)方面沒有深入研究［8-11］。本文集中探討利用果膠甲酯酶及果膠甲酯酶結(jié)合外來Ca2+源改善番茄丁的品質(zhì)，為果膠甲酯酶在番茄丁質(zhì)構(gòu)改善中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

Rapidase PEP 果膠甲酯酶 DSM 公司;加工用番茄(品種為德番99) 中糧屯河股份有限公司杭后番茄制品分公司;無水氯化鈣、乳酸鈣均為食品級青島扶桑精制加工有限公司。

TA-XT2i-物性測試儀 英國stable microsys 公司;電熱恒溫水浴鍋(H.H.S 21-4) 上海醫(yī)療器械五廠;電子天平 上海天平儀器廠;番茄丁加工設(shè) 備 中糧屯河廊坊番茄制品有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 全質(zhì)構(gòu)(TPAP/50)分析方法 實驗中選用測量探頭為SMSP/36R，其它各實驗參數(shù)為:測試前速度:2.00mm/s;測試速度:1.00mm/s;測試后速度:2.00mm/s;破裂測試距離:1.0%;下壓形變:50.0%;下壓間隔時間:2.00sec;觸發(fā)力:5g。

1.2.2 番茄丁罐頭的基本工藝流程圖 加工用番茄→一次挑選→清洗→熱燙去皮→切丁振篩→二次挑選→酶處理/鈣處理→灌裝預(yù)封→脫氣→封口→殺菌→成品

1.2.3 樣品的制備 將皮薄、肉厚、籽少、番茄紅素含量高、風味好和無霉爛的新鮮加工用番茄清洗干凈，去除成熟度稍低的番茄蒂把部位的綠色部分;在番茄尾部切十字形，放入100℃沸水中加熱1min，后立即冷水浸冷使之去皮切開去籽。最后將番茄切為2.2cm ×2.2cm 的塊狀番茄丁，并瀝干番茄汁。

1.2.4 加酶量和Ca2+濃度之間關(guān)系的確定

1.2.4.1 加酶量的確定 將不同質(zhì)量分數(shù)的果膠甲酯酶及0.5‰氯化鈣(按番茄丁重量計)溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，后將稱量好的番茄丁在果膠甲酯酶的最適作用條件下作用(50℃、20min)，再用物性測試儀對其進行全質(zhì)構(gòu)分析，以硬度為衡量指標，進行最佳酶量的篩選。

1.2.4.2 Ca2+濃度的確定 不同質(zhì)量分數(shù)氯化鈣與1.2.4.1 確定好含量的果膠甲酯酶(按番茄丁重量計)溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，后將稱量好的番茄丁在果膠甲酯酶的最適作用條件下作用(50℃、20min)，再用物性測試儀對其進行全質(zhì)構(gòu)分析，以硬度為衡量指標，確定氯化鈣的添加量。

1.2.5 樣品的處理 對照組:番茄丁不進行硬化處理。

處理1 組:將0.3‰果膠甲酯酶(按番茄丁重量計)溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，把稱量好的番茄丁置于此溶液中進行處理(50℃、20min)。

處理2 組:將由1.2.4.1 確定好含量的果膠甲酯酶與由1.2.4.2 確定好含量的氯化鈣溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，把稱量好的番茄丁置于此溶液中進行處理(50℃、20min)。

處理3 組:將由1.2.4.1 確定好含量的果膠甲酯酶與1.2.4.2 中氯化鈣含量相同的乳酸鈣溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，把稱量好的番茄丁置于此溶液中進行處理(50℃、20min)。

處理4 組:2‰將氯化鈣(按番茄丁重量計)溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，把稱量好的番茄丁置于此溶液中進行處理(50℃、20min)。

處理5 組:2‰將乳酸鈣(按番茄丁重量計)溶于適量純凈水(100g，pH4.5)中，把稱量好的番茄丁置于此溶液中進行處理(50℃、20min)。

按照后續(xù)生產(chǎn)工藝的要求將處理完畢后的各組番茄丁進行封罐，得到成品，室溫下貯藏30d 后用物性測試儀對其進行全質(zhì)構(gòu)分析。

1.2.6 樣品的檢測 每組樣品選取6 個平行樣，保證每組選取番茄丁樣品在厚度，大小方面保持一致。用物性測試儀對各組樣品進行硬度，彈性，膠著性，咀嚼度等方面的檢測。其中，硬度是指壓縮番茄丁厚度70%所達到的阻力;彈性是指第二次壓縮番茄丁厚度至70%所用時間與第一次壓縮至同樣厚度所用時間之比，可用來衡量番茄丁組織結(jié)構(gòu)受損壞的程度;膠著性和咀嚼度用來模擬表示番茄丁破裂及咀嚼穩(wěn)定狀態(tài)時所需的能量。相應(yīng)地，兩者與硬度呈現(xiàn)相同的變化趨勢。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)用“平均值±標準誤”表示，數(shù)據(jù)處理與分析都用SPSS 16.0 進行鄧肯分析，p ＜0.05 為差異顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 番茄丁中最適果膠甲酯酶及氯化鈣添加比例的確定

圖1 表示了番茄丁硬度隨果膠甲酯酶添加比例的增大而出現(xiàn)的變化情況。

圖1 不同添加比例的果膠甲酯酶對番茄丁硬度變化的影響Fig.1 Effect of different proportion of PME on the hardness of tomato dices

由圖1 可知，番茄丁硬度隨著果膠甲酯酶添加比例的增大而增大。在酶添加比例達到0.3‰后繼續(xù)增加酶的添加比例，番茄丁硬度的增加不顯著。因此從節(jié)約成本的角度考慮，果膠甲酯酶的最適添加比例為0.3‰。

圖2 是番茄丁硬度隨氯化鈣添加比例的增大而出現(xiàn)的變化趨勢。

圖2 不同添加比例的氯化鈣對番茄丁硬度變化的影響Fig.2 Effect of different proportion of calcium chloride on the hardness of tomato dices

從圖2 可看出，隨著氯化鈣添加比例的增大番茄丁硬度在氯化鈣添加比例為0.5‰～2.0‰時，番茄丁硬度顯著地增大，以后隨氯化鈣添加比例的增大而沒有差異性的變化。其中在氯化鈣添加比例為2.0‰時，番茄丁硬度最大為11.89N。由此可知，在添加0.3‰果膠甲酯酶、2‰氯化鈣時，番茄丁硬化效果最佳。

2.2 不同硬化處理對番茄丁組織結(jié)構(gòu)損害程度的影響

圖3 是番茄丁經(jīng)過不同的硬化處理后在彈性方面發(fā)生的變化情況。

圖3 不同硬化處理對番茄丁彈性的影響Fig.3 Effect of different hard coating on the springiness of tomato dices

由圖3 可知，經(jīng)過不同硬化處理后，除添加乳酸鈣處理外，各處理組的番茄丁的彈性與對照組相比，沒有發(fā)生顯著的變化。其中酶結(jié)合乳酸鈣處理番茄丁后彈性發(fā)生顯著減小，可能是由于酶與Ca2+結(jié)合后分離出的乳酸根對番茄丁組織有一定的損傷。由此可知果膠甲酯酶結(jié)合氯化鈣處理對番茄丁彈性的影響較小。

2.3 不同硬化處理對番茄丁硬度變化的影響

圖4 表示了番茄丁經(jīng)過不同的硬化處理后對硬度的影響情況。

圖4 不同硬化處理對番茄丁硬度的影響Fig.4 Effect of different hard coating on the hardness of tomato dices

由圖4 可知，經(jīng)過不同硬化處理后，番茄丁的硬度都得到了明顯的提高，提高幅度在1.89～7.92N 之間。其中果膠甲酯酶結(jié)合氯化鈣處理后，番茄丁硬度顯著提高，由3.97N 變?yōu)?1.89N，比單獨使用酶或外源鈣離子處理硬化效果更顯著。此外，果膠甲酯酶結(jié)合乳酸鈣處理對番茄丁的硬化效果要弱于酶結(jié)合氯化鈣處理。其原因可能是相同質(zhì)量的乳酸鈣的摩爾濃度要低于氯化鈣，以致果膠甲酯酶結(jié)合的Ca2+減少。因此在實際生產(chǎn)中，使用氯化鈣的成本要低于使用同重量的乳酸鈣。

2.4 不同硬化處理對番茄丁膠著性及咀嚼度變化的影響

圖5 表明了番茄丁經(jīng)過不同的硬化處理后其膠著性和咀嚼度的變化情況。

由圖5 所示，經(jīng)過硬化處理后的番茄丁都在一定程度上提高了番茄丁的膠著性及咀嚼度。其中，果膠甲酯酶結(jié)合氯化鈣處理后效果最明顯。這與番茄丁的硬度呈現(xiàn)基本相同的變化趨勢。

圖5 不同硬化處理對番茄丁膠著性及咀嚼度的影響Fig.5 Effect of different hard coating on the gumminess and Chewiness

3 結(jié)論

在果膠甲酯酶添加比例為0.3‰，氯化鈣的添加比例為2‰的條件下，番茄丁硬度由原來的3.97N 提高至11.89N。另外，在最佳添加比例的條件下果膠甲酯酶結(jié)合氯化鈣處理沒有對番茄丁組織結(jié)構(gòu)造成明顯的損傷，且對番茄丁硬化效果最為顯著;相較于對照組，硬度提高了2 倍，其咀嚼度和膠著性也分別是對照組的3 倍。與其他處理組相比能顯著地提高番茄丁的品質(zhì)。因此，果膠甲酯酶可以應(yīng)用于含有高甲氧基果膠的番茄丁產(chǎn)品。

［1］宗迪，顧慧瑩，王慶.果膠甲酯酶對保持蘋果質(zhì)構(gòu)作用的研究［J］.食品工業(yè)科技，2005，26(3):76-79.

［2］Christiaens S，Buggenhout S V，Houben K，et al.Unravelling process- induced pectin changes in the tomato cell wall:An integrated approach［J］.Food Chemistry，2012，132(3):1534-1543.

［3］周鵬，俞中.應(yīng)用果膠甲基酯酶改善番茄醬的粘度［J］.食品工業(yè)科技，2003，24(5):29-30.

［4］楊新輝，勵建榮.番茄制品加工工藝研究進展［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2001，27(5):81-84.

［5］樂毅，劉學文.白蘿卜泡菜的保脆工藝研究［J］.食品與發(fā)酵科技，2011，47(2):79-85.

［6］杜小琴，車振明.果膠甲酯酶對泡菜脆度的影響研究［J］.中國調(diào)味品，2008，6:44-46.

［7］Anthon G E，Barrett D M.Pectin methylesterase activity and other factors affecting pH and titratable acidity in processing tomatoes［J］.Food Chemistry，2012，132(2):915-920.

［8］Diaz M，Moya- Leon M A，Opazo M C，et al.Effect of postharvest treatment of calcium and auxin on cell wall composition and expression of cell wall-modifying genes in the Chilean strawberry(Fragaria chiloensis)fruit［J］.Food Chemistry，2012，132(4):2014-2022.

［9］Fraeye U，Cardinaels R，Loey A V，et al.Effect of debranching on the Theological properties of Ca～(2 +)-pectin gels［J］.Food hydrocolloids，2012，26(1):44-53.

［10］徐振華，武蘭，蔣雨辰，等.酶制劑在番茄制品加工中的應(yīng)用［J］.食品工業(yè)科技，2004，25(12):103-104.

［11］周宏偉，吳耕西.長把梨貯藏中多聚半乳糖醛酸酶與果膠甲醋酶的作用［J］.山東農(nóng)業(yè)大學學報，1992，23(1):67-69.