酶法脫囊衣工藝優(yōu)化及對甜橙囊胞品質的影響

束俊霞，周 倩，程麗萍，李紀濤，蔣一鳴，楊夢花，蔣和體*

（西南大學食品科學學院，重慶 400715）

甜橙（Citrus sinensis (L.) osb.）是蕓香科柑橘屬植物，含有豐富的維生素、有機酸、礦物質等多種對人體有益的生物活性物質，能增強機體抵抗力，增加毛細血管彈性，降低血中膽固醇等，具有較高的營養(yǎng)保健功能[1-2]。甜橙酸甜適中，清香爽口，它既可鮮食，又可加工成以果汁為主的各種飲料制品，其中粒粒橙飲料是一種可直接飲用的具有保健作用的飲料。

粒粒橙也稱帶果肉橙汁飲料，它是天然果汁或飲料中添加砂囊配制而成的，其果汁含量為10%～100%，砂囊含量為5%～30%；而甜橙囊胞風味濃厚，已成為生產(chǎn)高品質帶肉產(chǎn)品的首選。近年來，國內外的科研人員對生物酶法去皮[3-4]在柑橘脫囊衣中的應用特別關注。酶法脫囊衣是一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質量穩(wěn)定、安全性高、不污染環(huán)境的柑橘橘瓣脫囊衣新技術[5-7]，它是通過酶解作用分解橙瓣囊衣中纖維素和果膠質，打破果膠質和纖維素的連接，實現(xiàn)囊衣和囊胞分離[8]。在國內，酶法脫囊衣在柑橘罐頭產(chǎn)業(yè)中雖已經(jīng)投產(chǎn)，但由于技術成本高，酶質量存在差異等因素的限制[9-10]，在柑橘飲料制品的實際生產(chǎn)中并沒有得到推廣。本實驗通過對酶法脫囊衣的工藝條件進行優(yōu)化，并與傳統(tǒng)的酸堿法脫囊衣進行比較，研究其對甜橙囊胞品質的影響，從而為酶法在柑橘脫囊衣生產(chǎn)中的應用和推廣提供一些理論基礎，以期對實際生產(chǎn)能有一定的指導作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

奧靈達（Olinda）夏橙，取自重慶市三峽建設集團有限公司忠縣柑橘基地。

戊聚糖復合酶（酶活力100 FBG/g） 諾維信公司；酒石酸鉀鈉、硫酸銅·5H2O、葡萄糖、2,6-二氯靛酚、抗壞血酸、草酸、氫氧化鈉、檸檬酸、亞鐵氰化鉀、次甲基藍、一縮二乙二醇（分析純） 成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

JA2003A電子天平 上海精天電子儀器有限公司；電子萬用爐 北京市光明醫(yī)療儀器有限公司；HR2027榨汁機 飛利浦電子香港有限公司；PHs-3c精密pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；722-P可見分光光度計 上?，F(xiàn)科儀器有限公司；HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司；QP2010氣相色譜-質譜聯(lián)用儀 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 材料準備

挑選品質相同、大小相似的甜橙，經(jīng)清洗后分兩部分：一部分榨汁，在酶法脫囊衣時作為酶解液使用；另一部分手工剝皮分瓣，并將橙瓣上的白色網(wǎng)絡結構除盡，待用。

1.3.2 酶法脫囊衣[10-12]工藝的優(yōu)化

在進行單因素試驗的基礎上，選擇酶液添加量、酶解時間和酶解溫度作為甜橙酶法脫囊衣工藝的試驗因素。L9（34）正交試驗因素水平設計見表1，以酶解后測得的酶解液中還原糖含量為指標，對最佳酶解條件進行優(yōu)化。

表1 正交試驗因素水平表Table1 Factors and levels used in orthogonal array design

1.3.3 酸堿法脫囊衣[13]

取準備好的橙瓣，先按酸液與橙瓣1.3∶1（mL/g）比例，于0.2%鹽酸溶液中30℃酸解50 min，倒去酸液，用純凈水將橙瓣漂洗2次，瀝干明水。然后再將橙瓣按堿液與橙瓣1.5∶1（mL/g）比例，于0.5% NaOH溶液中45℃溫浴3 min，倒去堿液，用純凈水將橙瓣漂洗3次，瀝干明水。然后將得到的囊胞研磨，過濾取汁，測定橙汁的營養(yǎng)成分。

1.3.4 橙汁品質指標的分析測定

1.3.4.1 品質指標測定

可溶性固形物含量的測定：采用手持折光儀測定[14]；還原糖和總糖含量的測定：采用斐林試劑還原滴定法[14]；總酸含量的測定：采用電位滴定法[14]；Vc含量的測定：采用2,6-二氯靛酚滴定法[15]；總黃酮含量的測定：采用分光光度法[16]。

1.3.4.2 香氣成分提取方法

采用固相微萃取法。取6 mL待測樣品置于25 mL固相微萃取專用樣品瓶中，50℃水浴平衡10 min后，插入經(jīng)老化的萃取頭（250℃老化40 min），頂空萃取30 min后，將萃取頭插入氣相色譜-質譜聯(lián)用儀進樣口，220℃解吸6 min。

1.3.4.3 橙汁香氣成分分析

采用氣相色譜-質譜聯(lián)用分析法[17-18]。

色譜條件：色譜柱DB-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm），進樣口溫度220℃；升溫程序：35℃保持4 min；以10℃/min升至104℃，以35℃/min升至130℃，保持3 min；以5℃/min升至200℃，保持1 min；以8℃/min升至230℃，保持6 min；載氣流量1.0 mL/min；采用不分流方式進樣。

質譜條件：電子電離源；電子能源70 eV；燈絲發(fā)熱電流0.25 mA；電子倍增器電壓1 000 V；離子源溫度230℃；接口溫度230℃；質量掃描范圍m/z 40～450。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS Statistics 20.0軟件對結果進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 酶法脫囊衣工藝條件優(yōu)化

2.1.1 工藝優(yōu)化結果

表2 正交試驗設計及結果Table2 Orthogonal array design and results for orange endocarp removal

根據(jù)表2的結果，經(jīng)極差分析可知，試驗因素主次順序為酶添加量＞酶解溫度＞酶解時間，各因素的最佳組合為A3B3C2。即戊聚糖復合酶添加量0.35%、酶解時間40 min、酶解溫度50℃。

表3 正交試驗方差分析表Table3 Analysis of variance (ANOVA) for the experimental results of orthogonal array design

從方差分析表3可以看出，在酶添加量、酶解時間、酶解溫度3個因素中，酶解時間為顯著因素，而酶添加量和酶解溫度為極顯著性因素。

2.1.2 驗證實驗

以最佳組合A3B3C2為酶解條件進行多次脫囊衣實驗，結果表明，在酶解溫度50℃時，酶解時間達到40 min后，囊衣基本脫除完全且橘瓣完整質地緊實，酶解液中還原糖含量為7.633 g/100 mL。

2.2 不同方法脫囊衣對甜橙囊胞品質的影響

2.2.1 不同方法脫囊衣對甜橙橙汁主要營養(yǎng)成分的影響

圖1 兩種方法處理后橙汁的主要營養(yǎng)成分損失率Fig.1 Comparisons of losses of main nutrients in orange juice in response to endocarp removal enzymatic method and conventional acid-alkaline method

由圖1可知，兩種方法處理對甜橙囊胞汁液的主要營養(yǎng)成分造成了不同程度的損失。酸堿法脫囊衣得到的囊胞汁液中Vc、總酸、還原糖、總糖的損失率分別為21.29%、43.99%、24.83%、20.55%；而酶法脫囊衣得到的囊胞汁液中Vc、總酸、還原糖、總糖的損失率分別為1.28%、2.71%、1.87%、3.81%，比酸堿法處理分別提高了20.01%、41.28%、22.96%、16.74%；但兩種方法處理對囊胞汁液的可溶性固形物和總黃酮含量的影響相差不大。

2.2.2 不同方法脫囊衣處理對甜橙橙汁香氣成分的影響不同處理橙汁總離子流圖見圖2～4。運用計算機譜庫（nIst/Wiley）進行初步檢索及資料分析，再結合文獻[19-21]，確定了甜橙橙汁中主要香氣成分，采用峰面積歸一法定量分析，鑒定出不同處理橙汁中主要香氣成分并計算出各組分的相對含量，結果見表4。

圖2 鮮榨橙汁總離子流色譜圖Fig.2 Total ion current chromatogram of freshly squeezed orange juice

圖3 酶法脫囊衣處理橙汁總離子流色譜圖Fig.3 Total ion current chromatogram of orange juice obtained from enzymatic removal of endocarp

圖4 酸堿法脫囊衣處理橙汁香氣成分總離子流色譜圖Fig.4 Total ion current chromatogram of orange juice obtained from acid-alkaline removal of endocarp

表4 不同處理后橙汁主要香氣成分種類和含量Table4 Main aroma compounds and contents of in orange juice obtained by different treatments

續(xù)表4

續(xù)表4

由表4可知，用不同方法處理得到的3種橙汁樣品被檢測出總的香氣成分81種，烯烴類35種，醇類15種，酯類15種，醛類6種，酮類5種，其他物質5種。

3種橙汁樣品的香氣成分中被檢測出種類最多的均為烯烴類，且共有的主要成分為檸檬烯、巴倫西亞橘烯、芳樟醇、（Z）-十六烯酸甲酯，但總的香氣成分的種類和含量均有所不同。鮮榨橙汁經(jīng)Gc-Ms分析鑒定出62種化合物，其中烯烴類29種，含量68.29 μg/mL（78.64%）；醇類11種，含量6.9 μg/mL（7.95%）；酯類12種，含量8.96 μg/mL（10.32%）；酮類3種，含量1.33 μg/mL（1.53%）；醛類5種，含量1.13 μg/mL （1.30%）；其他物質2種，含量0.23 μg/mL（0.26%）。酶法脫囊衣處理得到囊胞汁液中香氣總組成成分為57種，與鮮橙汁相比新增了11種，減少了16種，香氣成分保存率為98.18%；酸堿法脫囊衣處理得到囊胞汁液香氣總組成成分為43種，與鮮橙汁相比新增加了11種，減少了30種，香氣成分保存率為82.72%。經(jīng)兩種不同方式的脫囊衣處理，甜橙汁中樣品中揮發(fā)性風味組成發(fā)生了變化。但酶法脫囊衣處理得到的囊胞汁液與酸堿法脫囊衣相比，香氣總組成成分多了14種，香氣成分保存率提高了15.46%。

tonder[22]、Qiao Yu[23]、Selli[24]等研究鮮榨橙汁中揮發(fā)性風味物質表明，對其香氣成分起主要作用的化合物中包含檸檬烯、月桂烯、α-松油醇等。由表4可知，酸堿法脫囊衣得到的囊胞汁液中檸檬烯、月桂烯和α-松油醇損失很大，保存率卻只有15.78%、3.85%、50.34%；與之相比，酶法脫囊衣得到的囊胞汁液中檸檬烯、月桂烯和α-松油醇的保存率卻提高了72.61%、61.25%、42.86%。表明傳統(tǒng)的酸堿法脫囊衣會對橙汁香氣成分造成較大的損害，嚴重影響產(chǎn)品的感官品質，相比酶解的方法卻能夠較好保留其香氣成分。

實驗中不同方法脫囊衣處理也使甜橙橙汁中一些香氣成分發(fā)生了改變，如圖5所示。

圖5 不同處理方式橙汁主要香氣變化Fig.5 Effect of endocarp removal treatments on content of main aroma compounds in orange juice

由圖5可知，兩種方法脫囊衣處理后醇類、酮類總含量變化相對較??；烴類經(jīng)酶法脫囊衣處理與鮮榨橙汁比較略有降低，而酸堿法脫囊衣處理與鮮榨橙汁比較減少了1倍多；醛類經(jīng)酶法脫囊衣處理增加了6倍多，而酸堿法脫囊衣處理減少了47.79%；酯類、其他類物質經(jīng)酶法脫囊衣處理后分別增加了1.62倍和4.70倍，而酸堿法脫囊衣處理后分別增加了34.38%和1.91倍。

3 結 論

本實驗采用酶法和酸堿法脫囊衣對甜橙囊胞品質的影響進行研究，得到單一復合酶——戊聚糖復合酶酶解脫囊衣的最佳酶解工藝：酶添加量0.35%、酶解時間40 min、酶解溫度50℃。酸堿法脫囊衣處理時間長，并要進行多次沖洗，對囊胞汁液中Vc、總酸、還原糖、總糖營養(yǎng)成分造成的損失大；而酶法脫囊衣耗時較短，操作簡單，得到的囊胞汁液中主要營養(yǎng)成分損失得很少，保存率均可達到96%以上。在香氣成分方面，與酸堿法脫囊衣處理相比，酶法脫囊衣處理得到的囊胞汁液總香氣成分多了15種，香氣保存率提高了15.46%；一些特征香氣物質，如檸檬烯、月桂烯和α-松油醇含量也遠高于酸堿法脫囊衣處理；兩種方法脫囊衣處理后囊胞汁液總香氣成分和鮮榨橙汁相比，含量和種類均有所改變。綜合分析可知，與酸堿法脫囊衣相比，酶法脫囊衣的效果更好，可以極大地保留橙汁中的營養(yǎng)成分和香氣成分，更適用于柑橘的實踐加工應用。

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