果膠酶提高紅心獼猴桃出汁率的工藝優(yōu)化

孫 強(qiáng)，羅 秦，冉 旭（四川大學(xué)食品科學(xué)與工程系，四川成都610065）

果膠酶提高紅心獼猴桃出汁率的工藝優(yōu)化

孫 強(qiáng)，羅 秦，冉 旭*
（四川大學(xué)食品科學(xué)與工程系，四川成都610065）

采用果膠酶酶解的方法提高紅心獼猴桃出汁率。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)分析了果膠酶用量、pH、酶解溫度和酶解時(shí)間對紅心獼猴桃出汁率的影響，得到最佳工藝參數(shù)為酶用量0.06%、自然pH、酶解溫度為47℃、酶解時(shí)間為170min。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，出汁率為82.36%，比未添加果膠酶提高了32.06%。酶用量影響最顯著。

果膠酶，紅心獼猴桃，出汁率

紅心獼猴桃屬中華獼猴桃的紅肉獼猴桃變種，果心呈紅色，與傳統(tǒng)的中華獼猴桃相比，紅心獼猴桃具有糖度高、酸度低、果面無毛易加工、營養(yǎng)更加豐富的優(yōu)點(diǎn)。紅心獼猴桃屬漿果類水果，易腐爛變質(zhì)，不易長期貯藏。將紅心獼猴桃榨汁，以果汁為原料生產(chǎn)果酒、果醋、飲料等產(chǎn)品，是解決紅心獼猴桃貯藏問題的有效途徑之一。

紅心獼猴桃和其他果蔬一樣，在加工過程中，出汁率問題一直是一個(gè)需要解決的問題。目前，關(guān)于解決紅心獼猴桃出汁率問題的報(bào)道還比較少見。影響出汁率的主要因素就是果膠的存在。果膠是廣泛存在于水果細(xì)胞壁和胞間層的一種高分子化合物，不溶于水，當(dāng)水果破碎后，原果膠進(jìn)入果汁，使果汁變得粘稠渾濁，且大大影響果汁的出汁率[1]。果膠酶是指能夠分解果膠物質(zhì)的多種酶的總稱。在提高水果出汁率方面已得到廣泛的應(yīng)用[2-6]，有的還用來澄清果酒[7-8]、軟化果肉[9]、助濾[10-13]等。因此，本實(shí)驗(yàn)采用果膠酶酶解的方法，通過對果膠酶提高紅心獼猴桃出汁率的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，目的在于提高紅心獼猴桃出汁率，節(jié)約成本，為后續(xù)進(jìn)行的紅心獼猴桃果汁飲料及果酒、果醋等研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

四川蒲江紅心獼猴桃 市售；果膠酶（30000U/g）寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司；水 蒸餾水。

K600型博朗食物調(diào)理機(jī) 德國博朗公司；TDL-408型臺式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；循環(huán)水真空泵 鞏義市英峪華玉儀器廠；數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；PHS-3C型精密pH計(jì)、電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司；GZ-120S型恒速電動(dòng)攪拌機(jī) 上海力權(quán)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 獼猴桃汁的制備流程 紅心獼猴桃→挑選→清洗→瀝干→打漿→酶解→離心→過濾→獼猴桃汁。

1.2.2 操作要點(diǎn) 挑選：挑選成熟度達(dá)到八至九成熟、外表完整的紅心獼猴桃鮮果，剔除霉?fàn)€、病蟲和傷果。

清洗：將紅心獼猴桃用自來水沖洗，以除去獼猴桃表面的污物，然后瀝干。

打漿：將獼猴桃切塊，放入打漿機(jī)中，開6檔打漿3次，每次20s，得到獼猴桃果漿。

酶解：獼猴桃果漿混合均勻后，稱取500g果漿于三角瓶中，加入一定量果膠酶，攪拌均勻，放入恒溫水浴鍋中恒溫酶解。酶解過程中不停用攪拌器攪拌果漿。

離心、過濾：將酶解后的獼猴桃果漿于4000r/min離心10min，將上清液倒出，再用200目紗布過濾，即得紅心獼猴桃果汁。

1.2.3 出汁率計(jì)算 公式如下所示：

式中：w為果實(shí)重量；w0為果汁重量。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析

1.2.4.1 果膠酶對出汁率影響的單因素實(shí)驗(yàn) 取一定量的紅心獼猴桃果漿，分別研究果膠酶添加量（分別添加果漿質(zhì)量0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%的果膠酶，在自然pH、45℃下水浴3h）對紅心獼猴桃出汁率的影響；pH（添加0.06%果膠酶，分別將pH調(diào)整為3.0、3.5、3.7、4.0、4.5、5.0，在45℃下水浴3h）對出汁率的影響；酶解溫度（添加0.06%果膠酶，在自然pH下，分別在35、40、45、50、55℃下水浴3h）對出汁率的影響；酶解時(shí)間（添加0.06%果膠酶，在自然pH、45℃水浴1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5h）對出汁率的影響。

1.2.4.2 果膠酶對出汁率影響的多因素正交實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)恼槐磉M(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，采用正交設(shè)計(jì)助手軟件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析和方差分析，以確定各因素對出汁率影響顯著性，優(yōu)化果膠酶提高紅心獼猴桃出汁率的工藝參數(shù)。

表1 酶解條件優(yōu)化正交實(shí)驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysis conditions optimization

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 采用Origin 8.0軟件對單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析和作圖，采用正交設(shè)計(jì)助手軟件對正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析和方差分析，得出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶用量對出汁率的影響

酶的用量對紅心獼猴桃出汁率的影響見圖1。用果膠酶處理紅心獼猴桃果漿時(shí)，果膠酶的添加量直接影響到出汁率的高低。酶用量少時(shí)，果膠物質(zhì)分解不完全，使果漿黏性較大，影響出汁率；而酶用量多時(shí)，果膠物質(zhì)分解較完全，但果汁中會殘留較多的果膠酶，而且增加了成本。

由圖1可見。出汁率與果膠酶用量之間呈正相關(guān)，果膠酶用量為0%～0.06%時(shí)，出汁率隨著果膠酶用量的增大而顯著提高，由不添加果膠酶的50.30%提高到78.66%；當(dāng)果膠酶用量為0.06%～0.12%時(shí)，出汁率無顯著差異（p＞0.05）?？紤]到成本問題，故果膠酶較適宜用量為0.06%，這一結(jié)果孫旸[10]研究結(jié)果果膠酶最適用量0.1%略低。正交實(shí)驗(yàn)中酶用量設(shè)為0.04%、0.05%、0.06%、0.07%。

圖1 酶用量對紅心獼猴桃出汁率的影響Fig.1 Effect of pectinase dosage on red heart kiwi fruit juice yield

2.2 pH對出汁率的影響

pH對紅心獼猴桃出汁率的影響見圖2。

圖2 初始pH對紅心獼猴桃出汁率的影響Fig.2 Effect of pH on red heart kiwi fruit juice yield

由圖2可見，pH對出汁率有很大的影響，這是由于pH影響了酶的活性。pH在3.5時(shí)，出汁率達(dá)到最高值79.45%；越偏離3.5，出汁率則越低。紅心獼猴桃果漿的自然pH為3.7，此時(shí)出汁率為78.85%，與pH3.5無顯著差異，只低于最高出汁率0.6%。這與孫旸等結(jié)果基本一致[10]?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)工藝和成本問題，酶解時(shí)可不調(diào)整紅心獼猴桃果漿pH，故正交實(shí)驗(yàn)不把pH作為考察因素。

2.3 溫度對出汁率的影響

溫度對果膠酶的活性和催化作用有很大影響[14]。溫度對紅心獼猴桃的影響見圖3。

由圖3可見，隨著酶解溫度的升高，出汁率呈先增高后減少的趨勢。溫度在35～45℃間酶的作用效果隨溫度的升高而增大，在45℃時(shí)，酶解效果最好，出汁率為78.19%；隨著溫度上升，當(dāng)溫度達(dá)到55℃時(shí)，出汁率反而下降，且溫度過高還會破壞果漿中的營養(yǎng)成分[15]，影響果漿風(fēng)味。這是由于果膠酶活性變化引起的，因?yàn)槊甘堑鞍踪|(zhì)，只有在酶的有效溫度范圍內(nèi)，酶才會發(fā)揮最大的催化效應(yīng)。故正交實(shí)驗(yàn)中果膠酶酶解溫度設(shè)為41、43、45、47℃。

2.4 時(shí)間對出汁率的影響

酶解時(shí)間對紅心獼猴桃果漿出汁率的影響見圖4。

圖4 酶解時(shí)間對紅心獼猴桃出汁率的影響Fig.4 Effect of enzymatic hydrolysis time on red heart kiwi fruit juice yield

由圖4可見，酶解時(shí)間為1～2.5h時(shí)，隨著酶解時(shí)間的延長，出汁率逐漸提高，處理時(shí)間為2.5h時(shí)，出汁率為77.99%。當(dāng)酶解時(shí)間大于2.5h時(shí)，出汁率差異不顯著。酶解時(shí)間為3h時(shí)，出汁率為78.70%；酶解時(shí)間為3.5h時(shí)，出汁率為79.47%。出汁率分別提高了0.71%、1.48%。主要是因?yàn)樵?.5h內(nèi)果漿中的果膠物質(zhì)含量很高，在果膠酶作用下，果膠大量分解使出汁率迅速提高。2.5h后，果膠物質(zhì)基本已經(jīng)分解完全，出汁率變化趨于平緩。因此，果膠酶較適宜的酶解時(shí)間為2.5h。故正交實(shí)驗(yàn)中果膠酶的酶解時(shí)間設(shè)為110、130、150、170min。

2.5 果膠酶對紅心獼猴桃出汁率影響的正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)以上果膠酶對紅心獼猴桃果漿出汁率的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對酶用量（A）、酶解溫度（B）和酶解時(shí)間（C）進(jìn)行3因素4水平L16（43）的正交實(shí)驗(yàn)，以出汁率為指標(biāo)，優(yōu)化果膠酶提高紅心獼猴桃出汁率的工藝參數(shù)。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，方差分析見表3。

由表2和表3分析可知，酶用量對出汁率的影響顯著，酶解溫度和酶解時(shí)間均不顯著。3個(gè)因素影響出汁率的主次順序是酶用量＞酶解溫度＞酶解時(shí)間。果膠酶處理紅心獼猴桃果漿的最佳條件組合為A3B4C4，即處理的酶用量0.06%、酶解溫度為47℃、酶解時(shí)間為170min。利用最佳組合條件進(jìn)行紅心獼猴桃酶解驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，出汁率為82.36%。高于表2中其他組合的出汁率。

表2 酶解條件優(yōu)化正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for enzymatic hydrolysis conditions optimization

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment results

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用活力單位為2萬U/g的粉狀果膠酶對紅心獼猴桃果漿進(jìn)行處理，獲得最佳酶解工藝參數(shù)為：酶用量0.06%、自然pH、酶解溫度為47℃、酶解時(shí)間為170min。此時(shí)紅心獼猴桃果漿出汁率為82.36%，比未添加果膠酶提高了32.06%（未添加為50.30%）。

本實(shí)驗(yàn)采用自然pH酶解的方法，雖然酶解時(shí)間較其他研究有所增加，但簡化調(diào)整pH的步驟，使榨汁工藝更加簡便。對實(shí)際生產(chǎn)具有一定的參考價(jià)值。

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Optimization of the red heart kiwi fruit juice yield by means of pectinase

SUN Qiang，LUO Qin，RAN Xu*
（Department of Food Science and Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

Enzymatic hydrolysis with pectinase was used to increase the juice yield of red heart kiwi fruit.The effects of pectinase dosage，pH value，enzymatic hydrolysis temperature and time on juice yield were studied through single factor and orthogonal experiments.The optimum process parameter were the pectinase dosage 0.06%，natural pH，enzymatic hydrolysis temperature 47℃and reaction time 170min，the juice yield of red heart kiwi fruit was 82.36%，which increased by 32.06%compared with the blank test with no pectinase.The pectinase dosage was the most remarkable factor.

pectinase；red heart kiwi fruit；juice yield

TS262.8

A

1002-0306（2014）14-0202-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.14.036

2013－10－24 *通訊聯(lián)系人

孫強(qiáng)（1990-），男，碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)。