黃桃超聲波輔助酶法去皮工藝優(yōu)化及其品質(zhì)分析

付復(fù)華袁洪燕潘兆平單　楊

(1. 湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長(zhǎng)沙　410125；2. 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙　410125)

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黃桃超聲波輔助酶法去皮工藝優(yōu)化及其品質(zhì)分析

付復(fù)華1袁洪燕1潘兆平1單楊2

(1. 湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長(zhǎng)沙410125；2. 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410125)

以金童5號(hào)黃桃為原料，采用超聲波技術(shù)輔助酶法進(jìn)行去皮，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，經(jīng)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化，確定超聲波輔助酶法去皮最優(yōu)條件，并對(duì)最優(yōu)工藝得到的黃桃與普通酶法去皮黃桃進(jìn)行品質(zhì)比較。結(jié)果表明：當(dāng)超聲波功率450 W、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.31 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液料液比1∶3(g/mL)時(shí)，黃桃去皮效果最好，其感官評(píng)分最高。研究結(jié)果證明采用超聲波輔助法，可以提高酶解效率和改善酶法去皮黃桃的品質(zhì)：硬度提高40%，咀嚼指數(shù)提高121%，酶用量減少38%、酶解時(shí)間縮短12%。

黃桃；超聲波；酶解；去皮；品質(zhì)

黃桃(AmygdaluspersicaL.)，又稱(chēng)黃肉桃，因果皮、果肉均呈金黃色至橙黃色而得名[1-2]。黃桃的營(yíng)養(yǎng)十分豐富，含有豐富的多糖、有機(jī)酸及人體所需的多種營(yíng)養(yǎng)元素，具抗氧化性，有補(bǔ)血養(yǎng)顏、降血脂、提高免疫力的作用，深受?chē)?guó)內(nèi)外市場(chǎng)的歡迎[3]，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[4-6]。黃桃成熟期正值盛夏7～9月，采收期集中[7-8]，極不耐儲(chǔ)藏，常溫貯藏不足1周，冷藏可適當(dāng)延長(zhǎng)1～2周，即使在1～5 ℃低溫氣調(diào)庫(kù)冷藏，也至多可存3～4周[9-10]。除鮮食外，大部分用來(lái)加工制作黃桃罐頭[11-12]。加工黃桃罐頭需要去除黃桃表皮，傳統(tǒng)的黃桃去皮方法，一般采用化學(xué)去皮[13]、機(jī)械去皮[14]、熱力去皮[15]、表面活性劑去皮[16]等方法，目前企業(yè)多采用淋堿去皮方式，但存在操作風(fēng)險(xiǎn)、能耗與環(huán)境污染等問(wèn)題[17]。

近年來(lái)，果蔬酶法去皮的研究逐漸得到重視[18-20]。這些研究大多采用單一酶法[1,21-22]進(jìn)行去皮，而未結(jié)合超聲波等其他輔助手段。超聲波的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)能夠增大溶劑向原料細(xì)胞的滲透量并破壞細(xì)胞壁[23-24]，超聲波的場(chǎng)致效應(yīng)可以進(jìn)一步激活酶的活性，促進(jìn)酶的催化作用[25]。因此，超聲波技術(shù)常被用于輔助提取[26-27]、輔助酶解[28-29]等。本試驗(yàn)在前期研究[1]的基礎(chǔ)上，擬采用超聲波輔助黃桃酶法去皮，以期提高去皮率和產(chǎn)品品質(zhì)，為黃桃酶法去皮工業(yè)化生產(chǎn)提供試驗(yàn)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料和試劑

黃桃：金童5號(hào)(NJC3)，7月中下旬成熟，熙可食品(安徽)有限公司，1 ℃氣調(diào)冷庫(kù)恒溫冷藏；

纖維素酶A1、果膠酶B3：食品級(jí)固體酶制劑，酶活分別為2萬(wàn)U/g和10萬(wàn)U/g，湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所自制；

檸檬酸、檸檬酸鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2主要儀器與設(shè)備

恒溫氣調(diào)冷庫(kù)：自制，湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所；

果實(shí)硬度計(jì)：FHM-1型，杭州托普儀器有限公司；

pH計(jì)：Delta 320型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

全自動(dòng)色差分析儀：ColorQuest XE型，美國(guó)HunterLab公司；

數(shù)控超聲波清洗器：KQ-700DE型、KQ-500DE型(700DE型主要是用于超聲波功率為0，280，420，560，700 W的試驗(yàn)，500DE型用于超聲波功率為450 W的驗(yàn)證試驗(yàn))，昆山市超聲儀器有限公司；

質(zhì)構(gòu)分析儀：CT3型，Brookfield工程實(shí)驗(yàn)室公司。

1.3方法

1.3.1黃桃普通酶法去皮與超聲波輔助酶法去皮

(1) 普通酶法去皮[1]：將大小均勻、七至八成熟且成熟度一致流水沖洗干凈后的黃桃投入按pH 3.5和復(fù)合酶制劑(A1∶B3=5∶95)質(zhì)量濃度0.5 g/100 mL配制的酶液中，恒溫45 ℃酶解40 min處理后取出黃桃，用流水沖洗，得到去皮后的黃桃。

(2) 超聲波輔助酶法去皮：前期處理同1.3.1(1)，將黃桃投入按指定pH和復(fù)合酶制劑質(zhì)量濃度的酶液中，在40 kHz超聲波輔助環(huán)境下恒溫酶解處理一段時(shí)間后，取出，流水沖洗，得到去皮后的黃桃。

1.3.2感官評(píng)價(jià)采用盲評(píng)計(jì)分法[1]。選定10名品嘗人員并進(jìn)行培訓(xùn)，將處理好的黃桃進(jìn)行分裝，由品嘗人員進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)價(jià)者單獨(dú)操作，組與組之間使用清水漱口。

主要考察去皮率、去皮后的黃桃光潔度、色澤、果肉損失、果實(shí)硬度、風(fēng)味等指標(biāo)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

采用果實(shí)硬度計(jì)(圓錐體探頭，10～1 000 g/cm2)分析去皮后果實(shí)硬度。

黃桃果皮去皮率的計(jì)算：

(1)

式中：

η——去皮率，%；

s——去皮后黃桃殘留果皮面積，cm2；

S——去皮前黃桃表面積，cm2。

表1　感官評(píng)價(jià)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別改變超聲波功率、酶質(zhì)量濃度、酶解溫度、酶解時(shí)間、酶液pH、黃桃與酶液的料液比，進(jìn)行單因素試驗(yàn)。為直觀分析，同時(shí)記錄每次試驗(yàn)去皮率數(shù)據(jù)。

(1) 超聲波功率：固定酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在超聲波功率0，280，420，560，700 W條件下進(jìn)行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗(yàn)，考察超聲波功率對(duì)黃桃酶解效果的影響。

(2) 酶解溫度：固定超聲波功率420 W、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶解溫度35，40，45，50，55 ℃條件下進(jìn)行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗(yàn)，考察酶解溫度對(duì)黃桃酶解效果的影響。

(3) 酶解時(shí)間：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶質(zhì)量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶解時(shí)間25，30，35，40，45 min條件下進(jìn)行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗(yàn)，考察酶解時(shí)間對(duì)黃桃酶解效果的影響。

(4) 酶質(zhì)量濃度：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶質(zhì)量濃度0.10，0.20，0.30，0.40，0.50 g/100 mL條件下進(jìn)行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗(yàn)，考察酶質(zhì)量濃度對(duì)黃桃酶解效果的影響。

(5) 酶液pH：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.30 g/100 mL、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶液pH 3.0，3.5，4.0，4.5，5.0條件下進(jìn)行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗(yàn)，考察酶液pH對(duì)黃桃酶解效果的影響。

(6) 黃桃與酶液的料液比：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5，分別在料液比1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6(g/mL)條件下進(jìn)行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗(yàn)，考察料液比對(duì)黃桃酶解效果的影響。

1.3.4響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取影響顯著的因素進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，以感官評(píng)價(jià)綜合得分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用二次多項(xiàng)回歸方程擬合并做優(yōu)化分析，確定超聲波輔助酶法去皮的最優(yōu)工藝條件。

1.3.5品質(zhì)分析與比較挑選24個(gè)質(zhì)量在120～150 g的同批次金童5號(hào)黃桃，均勻分為兩組，分別采用超聲波輔助酶法去皮與常規(guī)酶法去皮[1]，對(duì)去皮后的黃桃進(jìn)行品質(zhì)分析，并與GB 13516-2014《桃罐頭》的規(guī)定進(jìn)行對(duì)比(鑒于桃罐頭加工還需要添加糖水或果汁，不比較理化指標(biāo)，僅比較感官指標(biāo))。

為進(jìn)一步分析去皮工藝對(duì)黃桃質(zhì)地的影響，采用質(zhì)構(gòu)儀法分析兩種工藝所得去皮黃桃的物性參數(shù)。質(zhì)構(gòu)儀探頭TA39，夾具TA-RT-KIT，設(shè)定參數(shù)：測(cè)試速度0.5 mm/s，返回速度0.5 mm/s，目標(biāo)距離5 mm，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g，數(shù)據(jù)頻率20 s-1，循環(huán)2次，負(fù)載單元4 500 g。

1.3.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析每個(gè)指標(biāo)重復(fù)3次，取平均值。利用Excel 2010和Design-Expert 8.06軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2　結(jié)果與分析

2.1單因素對(duì)超聲波輔助黃桃酶法去皮效果的影響

各因素對(duì)超聲波輔助黃桃酶法去皮之去皮率與感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

由圖1可知：超聲波功率、酶解溫度、酶解時(shí)間、酶質(zhì)量濃度增加，去皮率均呈上升趨勢(shì)，其升高率逐漸減少，感官評(píng)分均呈先升后降趨勢(shì)；在一定范圍內(nèi)(0～420 W)，隨著超聲波功率的加大，去皮率提高，感官評(píng)分升高；酶液pH升高，去皮率與感官評(píng)分均呈先升后降趨勢(shì)；料液比增加，去皮率與感官評(píng)分均呈逐漸上升趨勢(shì)。綜合考慮技術(shù)與經(jīng)濟(jì)因素，選擇超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH為3.5、液料比1∶3(g/mL)為較佳參數(shù)。上述因素中超聲波功率、酶質(zhì)量濃度、酶解時(shí)間較其余三個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響更為顯著。

2.2響應(yīng)面分析法優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果固定酶解溫度45 ℃、酶液pH為3.5、黃桃與酶液料液比1∶3(g/mL)，選取超聲波功率、酶質(zhì)量濃度、酶解時(shí)間3個(gè)因素，按照Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表2。

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果見(jiàn)表3。

圖1　各單因素對(duì)黃桃去皮效果的影響

水平A超聲波功率/WB酶質(zhì)量濃度/(10-2g·mL-1)C酶解時(shí)間/min-12800.253004200.303515600.3540

表3　Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果

2.2.2回歸模型的建立與檢驗(yàn)通過(guò)對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用Design-Expert軟件進(jìn)行二次多元回歸擬合，建立響應(yīng)面回歸模型，得到回歸方程：

Y=92.21+3.55A+1.31B-1.01C-0.80AB+0.24AC-0.52BC-8.38A2-3.50B2-1.96C2。

(2)

對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表3、4可知，模型P<0.01，說(shuō)明該模型極顯著水平，相關(guān)系數(shù)R2=0.997 2，Radj=0.995 3，表明模型的擬合程度良好，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有意義。從擬合總效果來(lái)看，失擬項(xiàng)P值>0.05，說(shuō)明試驗(yàn)沒(méi)有失擬，可利用該方程代替真實(shí)試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；變異系數(shù)(C.V.)較低(0.53)，表明試驗(yàn)的可信度高；信噪比(Adeq Precision)較高(49.944)，說(shuō)明該模型可得到足夠強(qiáng)的響應(yīng)信號(hào)。

從方差分析可知，3個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分影響順序?yàn)椋撼暡üβ?酶質(zhì)量濃度>酶解時(shí)間；超聲波功率一次項(xiàng)及其二次項(xiàng)、酶質(zhì)量濃度一次項(xiàng)及其二次項(xiàng)、酶解時(shí)間一次項(xiàng)及其二次項(xiàng)對(duì)感官評(píng)分均有極顯著影響；超聲波功率與酶質(zhì)量濃度的交互項(xiàng)對(duì)感官評(píng)分有顯著影響。

2.2.3響應(yīng)面分析根據(jù)回歸分析結(jié)果作相應(yīng)的響應(yīng)面和等高線圖，各因素及其交互作用對(duì)感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

表4　回歸方程的方差分析?

?**表示差異極顯著，P<0.01；*表示差異顯著，P<0.05；R2=0.997 2，RAdj=0.995 3，C.V.=0.53，Adeq Precision = 49.944。

由圖2可知，超聲波功率與酶質(zhì)量濃度的交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響最為顯著，表現(xiàn)為響應(yīng)面的曲面最陡，其次為超聲波功率與酶解時(shí)間，再次為酶質(zhì)量濃度與酶解時(shí)間。

為確定最佳工藝參數(shù)，運(yùn)用響應(yīng)面尋優(yōu)方法對(duì)回歸議程進(jìn)行最優(yōu)解分析，得到最佳工藝參數(shù)為：超聲波功率447.99 W、酶質(zhì)量濃度0.31 g/100 mL、酶解時(shí)間33.64 min，在此條件下感官評(píng)分的理論預(yù)測(cè)值為92.81%?？紤]實(shí)際可操作性，將酶解工藝參數(shù)修正為超聲波功率450 W、酶質(zhì)量濃度0.31 g/100 mL、酶解時(shí)間35 min。

在此條件下，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)驗(yàn)證，得感官評(píng)分為92.78±1.21。由此可見(jiàn)，感官評(píng)分的試驗(yàn)值與回歸方程預(yù)測(cè)值吻合良好，得到的酶解工藝條件具有一定的價(jià)值。與未采用超聲波輔助的常規(guī)酶法去皮工藝[1]的最佳條件比較見(jiàn)表5。由表5可知，采用超聲波輔助可以減少酶用量、縮短酶解時(shí)間。

2.3品質(zhì)分析與比較

2.3.1感官品質(zhì)分析對(duì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的去皮后黃桃果實(shí)與未采用超聲波輔助的常規(guī)酶法去皮黃桃果實(shí)進(jìn)行感官分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5　兩種去皮方法工藝參數(shù)比較

圖2　各因素交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面和等高線圖

處理方式色澤組織、形態(tài)去皮率/%表面光潔度果肉損失果實(shí)硬度滋味、氣味超聲波輔助酶法去皮金黃色至黃色99.33光滑0～1級(jí)較硬香味濃郁、無(wú)蒸煮味常規(guī)酶法去皮金黃色至黃色97.67光滑0～1級(jí)較硬香味濃郁、無(wú)蒸煮味GB/T13516—2015(優(yōu)級(jí)品)金黃色至黃色不得殘存果皮-肉質(zhì)均勻,塊形完整,軟硬適度,無(wú)核窩松軟現(xiàn)象香味濃郁,無(wú)異味

?-表示未規(guī)定。

由表6可知，色澤、表面光潔度、果肉損失、果實(shí)硬度等特性超聲波輔助酶法去皮與常規(guī)酶法去皮無(wú)明顯差異，去皮率超聲波輔助法要高于常規(guī)酶法，可見(jiàn)超聲輔助酶法去皮效果更佳。

2.3.2物性分析兩種工藝所得去皮黃桃的TPA參數(shù)見(jiàn)表7。

表7　黃桃果肉的TPA參數(shù)

由表7可知，超聲波輔助酶法去皮處理后的黃桃，果肉的硬度、咀嚼性和咀嚼指數(shù)都顯著高于常規(guī)酶法去皮的黃桃，兩種酶法處理后的黃桃果肉脆度無(wú)明顯差異，說(shuō)明超聲波輔助酶法去皮后的黃桃果肉品質(zhì)保持良好，咀嚼性更好。

3　結(jié)論

(1) 根據(jù)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化，得超聲波輔助黃桃酶法去皮的最佳條件為：超聲波功率450 W、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間35 min、酶質(zhì)量濃度0.31 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液料液比1∶3(g/mL)，此時(shí)黃桃感官評(píng)價(jià)達(dá)到最佳。

(2) 采用超聲波輔助法酶法去皮黃桃比常規(guī)酶法去皮黃桃品質(zhì)更好，去皮率更高，咀嚼性更好。

(3) 采用超聲波輔助可以減少黃桃酶法去皮的酶制劑用量、縮短酶解時(shí)間，可為黃桃酶法去皮工業(yè)化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

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Optimization and quality analysis of ultrasonic assisted enzymatic hydrolysis on peeling yellow peach fruit

FU Fu-hua1YUANHong-yan1PANZhao-ping1SHANYang2

(1.HunanAgriculturalProductProcessingInstitute,Changsha,Hunan410125,China;2.HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China)

Ultrasonic assisted enzymatic hydrolysis was used in peeling process to the yellow peaches (Jin tong 5). The optimum technological conditions were obtained by single-factor and response surface methodology. The quality of peeled yellow peach by ultrasonic assisted enzymolysis and non-assisted enzymolysis under the optimum conditions was compared. The results showed that the ultrasonic assisted optimum conditions were achieved as follows: ultrasonic power 450 W, temperature 45 ℃, time 30min, enzymes concentration 0.31 g/100 mL, pH 3.5, and liquid ratioW(yellow peach)∶V(enzyme solution) =1∶3 (g/mL) with ultrasonic assisted method. And the results showed that the quality of peeled yellow peach was superior by ultrasonic assisted enzymolysis: rigidity was increased by 40% and chewing index was increased by 121%, the peeling efficiency was higher than non-assisted enzymolysis: enzyme concentration was reduced by 38% and enzymolysis time was reduced by 12%.

yellow peach; ultrasonic; enzymolysis; peeling; quality

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào)：201303076)；湖南省科技計(jì)劃(編號(hào)：2009FJ4223)

付復(fù)華，男，湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所副研究員。

單楊(1963-)，男，湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員，博士。

E-mail: fhfu686@163.com

2016—06—16

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.08.044