白蘿卜澄清汁的酶解工藝

肖東海，周惠明

（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無(wú)錫214122）

白蘿卜，屬于十字花科蘿卜屬草本雙子葉植物，在我國(guó)種植歷史悠久，種植面積廣，產(chǎn)量高，具有消食、下氣、化痰、止血和預(yù)防癌癥等多種醫(yī)用價(jià)值[1-2]。目前，白蘿卜加工方式主要是腌制、干制和烹調(diào)等，但上述方法容易使白蘿卜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)嚴(yán)重流失。若白蘿卜加工成蔬菜汁則能更好地保留其營(yíng)養(yǎng)成分，但在其加工過(guò)程中存在出汁率低的問(wèn)題。當(dāng)前大多研究者[3-5]采用果膠酶單一酶制劑來(lái)酶解白蘿卜漿，以提高白蘿卜出汁率。由于蔬菜組織細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，僅用一種酶是不能使組織軟化和果膠溶出的，可采用纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶等多種酶協(xié)同作用，以提高出汁率[6]。果膠酶和纖維素酶協(xié)同作用提高果蔬汁出汁率，在牛心柿、檸檬、南瓜和胡蘿卜等[7-9]方面已成功地得到應(yīng)用，出汁率有較大幅度地提高，但對(duì)白蘿卜澄清汁未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以白蘿卜為原料，利用果膠酶和纖維素酶酶解白蘿卜漿，研究?jī)煞N酶對(duì)白蘿卜出汁率和透光率的影響，并確定兩種酶酶解提高白蘿卜出汁率和透光率的最佳工藝參數(shù)，以期為白蘿卜的深加工與綜合利用的提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白蘿卜 購(gòu)于無(wú)錫市雪浪農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，品種為“白玉春”；利華果膠酶、纖維素酶 購(gòu)自于天津利華公司；日成果膠酶、纖維素酶 肇東日成公司；銳陽(yáng)果膠酶、纖維素酶 購(gòu)自于無(wú)錫銳陽(yáng)生物有限公司。

UVmini-1240型紫外-可見分光光度計(jì) 日本島津制作所分析儀器事業(yè)部；HR 202型攪拌機(jī) 飛利浦電子香港有限公司；CR21GⅢ型高速冷凍離心機(jī) 日本日立公司；THS-10型超級(jí)恒溫槽 寧波天恒儀器廠；84-1 A型磁力攪拌器 上海司樂(lè)儀器有限公司；SH 2-95 A型多用真空泵 臨安市譚氏真空泵設(shè)備有限公司；FE 20型pH計(jì)、PL 203型電子天平 梅特勒-托利多公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 基本工藝流程 原料→預(yù)處理→酶解→滅酶→離心→抽濾→白蘿卜清汁。

1.2.2 白蘿卜漿液的制備 將新鮮、無(wú)病蟲害的白蘿卜洗凈，去皮，切塊，燙漂，按料液比1∶1打漿，得到白蘿卜漿液。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)考察的因素為酶添加量、pH、酶解溫度和酶解時(shí)間。酶添加量實(shí)驗(yàn)所用的果膠酶（0～0.30g/kg）和纖維素酶（0～0.8g/kg），pH范圍為3.5～6.0（果膠酶）和4～6.0（纖維素酶），酶解溫度范圍為30～50℃（果膠酶）和30～60℃（纖維素酶），酶解時(shí)間分別為20、30、40、60、80、100min。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化白蘿卜澄清汁的酶解工藝。具體的實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.2.5 測(cè)定方法

1.2.5.1 果膠酶活力及纖維素酶活力的測(cè)定 參照參考文獻(xiàn)[9]。

1.2.5.2 出汁率的測(cè)定

表1 實(shí)驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

白蘿卜汁出汁率（%）=（酶解后澄清汁質(zhì)量-加水質(zhì)量）/酶解前白蘿卜漿液質(zhì)量×100

1.2.5.3 透光率的測(cè)定 取離心抽濾后的白蘿卜清汁，以蒸餾水作對(duì)照，用紫外-可見分光光度計(jì)于660nm測(cè)定[10]。

1.2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以x±SD表示（n=3），采用因素方差分析；所有統(tǒng)計(jì)計(jì)算均用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行，p＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶的選擇

幾種商品酶制劑的酶活力見表2。由表2可見，除銳陽(yáng)的果膠酶活力較低外，其他兩種果膠酶制劑的果膠酶活力都在106U以上，但不同果膠酶制劑所含的纖維素酶活力差異較大，其中銳陽(yáng)果膠酶的纖維素酶活力最高；三種纖維素酶制劑的纖維素酶活力都在105U以上，但不同纖維素酶制劑所含的果膠酶活力差異較大，其中利華纖維素酶的果膠酶活力最高。

表2 商品酶制劑的酶活力Table 2 The activities of various commercial enzymes

表3 不同商品酶制劑對(duì)白蘿卜清汁的出汁率和透光率的影響Table 3 Effect of various commercial enzymes on juice yield and transmittance of radish juice

不同商業(yè)酶制劑對(duì)白蘿卜清汁的出汁率和透光率的影響如表3所示。其中對(duì)照是燙漂后直接打漿離心，清汁出汁率只有53.93%，而經(jīng)酶解后.清汁出汁率可提高到55.27%～68.13%。未經(jīng)酶處理的白蘿卜汁透光率為35.9%，而經(jīng)酶處理后的白蘿卜汁透光率為40.3%～55.3%，其中采用利華纖維素酶制備的白蘿卜汁透光率最高。文獻(xiàn)報(bào)道果膠酶和纖維素酶對(duì)提高果蔬汁出汁率具有協(xié)同作用[6，9]，故本文選擇利華果膠酶和纖維素酶制備白蘿卜澄清汁，并對(duì)其酶解工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 果膠酶對(duì)白蘿卜出汁率和透光率的影響

2.2.1 果膠酶添加量的確定 將不同添加量的果膠酶分別加入白蘿卜漿中，在40℃、pH5.0條件下酶解60min，比較不同果膠酶添加量對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可見，白蘿卜汁出汁率和透光率都隨著果膠酶添加量增加而增加，但當(dāng)果膠酶添加量大于0.15g/kg后，出汁率增加不明顯，趨于平穩(wěn)，透光率的增加趨勢(shì)明顯放緩。果膠酶可以有效地切裂并降解果膠的復(fù)雜分子鏈結(jié)構(gòu)，降低漿液中的果膠含量，從而使出汁率升高[11]。胡小松等[3]在“象牙白”白蘿卜汁酶解工藝參數(shù)優(yōu)化的研究中得到有關(guān)果膠酶用量對(duì)白蘿卜汁出汁率影響的結(jié)果與本文類似。因此，果膠酶最佳添加量在0.15g/kg左右，此時(shí)白蘿卜汁出汁率為71.47%，比空白組提高了16.2%；透光率為62.3%，比空白組提高了24.0%。

2.2.2 pH的確定 將0.15g/kg的果膠酶分別加入不同pH白蘿卜漿中，在40℃條件下酶解60min，比較不同pH對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，pH在3.5～4.5的范圍內(nèi)，隨pH增加，白蘿卜汁出汁率和透光率增加；pH在4.0～5.0的范圍內(nèi)，出汁率和透光率均無(wú)明顯的變化；當(dāng)pH大于4.5時(shí)，隨pH增加，出汁率和透光率明顯下降。考慮到pH過(guò)低可能會(huì)影響白蘿卜汁的口感和風(fēng)味，本論文選取pH5.0條件下優(yōu)化白蘿卜汁的酶解工藝。

2.2.3 酶解溫度的確定 將0.15g/kg的果膠酶加入pH5.0白蘿卜漿中，在不同溫度下酶解60min，比較不同酶解溫度對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖3所示。

溫度對(duì)酶反應(yīng)的影響是雙重的，低溫時(shí)抑制酶酶活性，高溫時(shí)易使酶失活[12]。由圖3可知道，隨酶解溫度增加，白蘿卜汁出汁率和透光率先增加后減少，在40℃時(shí)，出汁率和透光率均較高。因此，果膠酶的最適酶解溫度在40℃左右。

2.2.4 酶解時(shí)間的確定 將0.15g/kg的果膠酶加入pH5.0白蘿卜漿中，在40℃條件下酶解不同時(shí)間，比較不同酶解時(shí)間對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，隨酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，白蘿卜汁出汁率和透光率逐漸增加，當(dāng)酶解時(shí)間超60min后，出汁率和透光率增加緩慢。李全宏等[4]以“春蘿一號(hào)”白蘿卜為原料，通過(guò)果膠酶酶解提高白蘿卜汁出汁率的研究中也獲得了類似結(jié)果。因此，本論文選取果膠酶酶解時(shí)間為60min。

2.3 纖維素酶對(duì)白蘿卜出汁率和透光率的影響

2.3.1 纖維素酶添加量的確定 將不同添加量的纖維素酶分別加入白蘿卜漿中，在45℃、pH4.5條件下酶解60min，比較不同纖維素酶添加量對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖5所示。

纖維素酶是復(fù)合酶制劑，在果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶及蛋白酶等協(xié)同作用下，能夠降解白蘿卜漿中的果膠和植物細(xì)胞壁，從而提高白蘿卜汁的出汁率和透光率[13]。從圖5可知，白蘿卜汁出汁率和透光率都隨著纖維素酶添加量增加而增加，但當(dāng)纖維素酶添加量大于0.50g/kg后，出汁率和透光率都略微下降，故選取0.50g/kg為纖維素酶適宜添加量。

2.3.2 pH的確定 將0.5g/kg的纖維素酶分別加入不同pH白蘿卜漿中，在45℃條件下酶解60min，比較不同pH對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖6所示。

pH能影響酶分子的穩(wěn)定性、解離狀態(tài)及底物的離解，從而影響酶的活性[14]。從圖6可知，pH在4.0～5.0的范圍內(nèi)，隨pH增加，白蘿卜汁出汁率和透光率均增加；當(dāng)pH大于5.0時(shí)，隨pH增加，出汁率和透光率逐漸下降。因此，本論文選取pH5.0條件下優(yōu)化白蘿卜汁的酶解工藝。

2.3.3 酶解溫度的確定 將0.5g/kg的纖維素酶分別加入pH5.0白蘿卜漿中，在不同溫度條件下酶解60min，比較不同酶解溫度對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖7所示。

從圖7可知道，當(dāng)酶解溫度低于45℃時(shí)，白蘿卜汁出汁率和透光率隨酶解溫度增加而增加；當(dāng)酶解溫度在45～60℃范圍內(nèi)，隨溫度增加，出汁率和透光率下降緩慢，本實(shí)驗(yàn)所用的纖維素酶是耐高溫的酶制劑，在45～60℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，有活性的酶減少較慢，對(duì)酶的反應(yīng)速度的影響較小。這與Chen等[15]報(bào)道的結(jié)果一致。因此，纖維素酶最適宜酶解溫度在45℃左右。

2.3.4 酶解時(shí)間的確定 將0.5g/kg的果膠酶分別加入pH5.0白蘿卜漿中，在45℃條件下酶解不同時(shí)間，比較不同酶解時(shí)間對(duì)酶解效果的影響，結(jié)果如圖8所示。

從圖8可知，隨酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，白蘿卜汁出汁率和透光率逐漸增加，當(dāng)酶解時(shí)間超60min后，出汁率和透光率增加緩慢，趨于穩(wěn)定，可能與底物濃度有關(guān)，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，白蘿卜漿中果膠物質(zhì)不斷地被分解為可溶性的物質(zhì)，底物濃度的降低會(huì)影響酶催化反應(yīng)的速度。因此，本論文選取纖維素酶酶解時(shí)間為60min。

2.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.4.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由表4可知，從出汁率的角度而言，酶處理的最佳條件為：A3B3C3D3。從極差分析可知，各因素影響白蘿卜汁出汁率的主次順序?yàn)椋好附鉁囟龋久附鈺r(shí)間＞纖維素酶添加量＞果膠酶添加量。

表4 酶解正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 4 Results of the enzymolysis orthogonal experiment

從透光率角度而言，酶處理的最佳條件為：A2B2C3D3。從極差分析可知，各因素影響白蘿卜汁透光率的主次順序?yàn)椋好附鉁囟龋久附鈺r(shí)間＞果膠酶添加量＞纖維素酶添加量。

綜合以上分析可知，酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)白蘿卜汁出汁率和透光率影響較大。

2.4.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 根據(jù)上述不同酶處理對(duì)白蘿卜出汁率及透光率的影響實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，選擇A2B2C3D3和A3B3C3D3對(duì)正交結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。從表5可知，兩組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的出汁率存在顯著性差異，透光率不存在顯著性差異，本研究旨在是提高白蘿卜汁出汁率，故選擇酶處理白蘿卜漿液的最佳條件為：A3B3C3D3，即將白蘿卜漿液在酶解溫度45℃，果膠酶添加量0.20g/kg，纖維素酶添加量0.60g/kg的條件下，酶解80min，經(jīng)過(guò)兩種酶酶解后的白蘿卜汁出汁率和透光率分別為80.13%和89.2%，均優(yōu)于正交實(shí)驗(yàn)表中的組合，由此確定最佳工藝條件。

3 結(jié)論

用果膠酶和纖維素協(xié)同作用白蘿卜漿液，可以降低白蘿卜漿液的粘度，使渣汁容易分離，能提高白蘿卜汁出汁率和透光率。利用酶法浸漬液化方法，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，獲得了最佳工藝條件為：果膠酶添加量0.2g/kg，纖維素酶添加量0.6g/kg，酶解時(shí)間80min，酶解溫度45℃。該工藝下生產(chǎn)的白蘿卜清汁，出汁率為80.13%，透光率為89.2%，與本研究中單一酶制劑酶解工藝比較，出汁率提高5.86%～11.33%，透光率增加26.6%～34.5%。在本研究設(shè)置的各因素參數(shù)區(qū)間內(nèi)，從不同實(shí)驗(yàn)因素對(duì)白蘿卜出汁率的影響大小來(lái)看，酶解溫度＞酶解時(shí)間＞纖維素酶添加量＞果膠酶添加量；從不同實(shí)驗(yàn)因素對(duì)白蘿卜汁透光率的影響大小來(lái)看，酶解溫度＞酶解時(shí)間＞果膠酶酶添加量＞纖維素酶添加量。

表5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果Table 5 Conditions and results of demonstration test

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