生物酶法軟化胡蘿卜的研究

葉琳琳，張艷，賴(lài)春香，汪艷，李麗萍，張偉，張繼武

（安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100）

生物酶法軟化胡蘿卜的研究

葉琳琳，張艷，賴(lài)春香，汪艷，李麗萍，張偉，張繼武*

（安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100）

以植物性食材-胡蘿卜為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)凍結(jié)的胡蘿卜塊，在復(fù)合酶液中解凍，并通過(guò)真空滲酶，酶解軟化，研制出適合老年人食用且具有一定色、香、味、形又營(yíng)養(yǎng)的胡蘿卜軟化食品。通過(guò)單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)，確定了酶解的最佳工藝條件。結(jié)果表明：復(fù)合酶即果膠酶與纖維素酶的質(zhì)量比為1.1∶0.4，復(fù)合酶的添加量為1.5%，酶解pH為5.2、酶解溫度50℃、酶解時(shí)間為2.5h。

胡蘿卜；酶解；軟化食品

我國(guó)是老年人口最多的國(guó)家，占世界老年人口的22%[1]。目前，我國(guó)人口老齡化已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展期，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料，截止2014年底，全國(guó)總?cè)丝?36 782萬(wàn)人，60歲以上人口已達(dá)到21 242萬(wàn)人，占總?cè)丝?5.5%，65歲以上人口已達(dá)到13 755萬(wàn)人，占總?cè)丝?0.1%，預(yù)計(jì)2020年，60歲以上人口將達(dá)到占總?cè)丝?9.3%，2050年將達(dá)38.6%。老年群體每年的消費(fèi)潛力很大，其中老年人食品消費(fèi)占有很大的比例，大概占35%，老齡化社會(huì)的到來(lái)，老年健康食品的需求將會(huì)十分巨大，其研究與開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)前景廣闊[2-3]。然而，目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的老年食品90%以上的老年食品都是沖調(diào)、糊粉類(lèi)的食品及少量的老人面包、餅干和老人蜂蜜等，存在著種類(lèi)少、價(jià)格高、口味缺乏等現(xiàn)象，降低了老年人的生活質(zhì)量。

胡蘿卜營(yíng)養(yǎng)豐富，含有豐富的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素、多種維生素、各種無(wú)機(jī)鹽、微量元素[4]，深受人們喜愛(ài)。在老年人群，胡蘿卜大多直接烹飪，即使煮熟了也不易被食用，如果煮了過(guò)爛，又喪失了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。本試驗(yàn)借鑒文獻(xiàn)Sakamoto K[5]，選用胡蘿卜為主要原料，探討了不同酶的加入量、酶解反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，獲取了最佳的工藝條件；開(kāi)發(fā)出適合老年人營(yíng)養(yǎng)、口味、生理需求并具有很好形狀、激發(fā)食欲的胡蘿卜軟化食品，該產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也可為其他食材的開(kāi)發(fā)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原材料

胡蘿卜：購(gòu)于鳳陽(yáng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.1.2 藥品

檸檬酸、檸檬酸鈉（均為分析純）：購(gòu)自天津大茂化學(xué)儀器供應(yīng)站；果膠酶（≥1 000活力單位）、纖維素酶（≥1 800活力單位）、木瓜蛋白酶（≥500活力單位）：均購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司；瓊脂（條狀，食品級(jí)）：購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.3 儀器

SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；PHS-3C精密pH計(jì)：上海安亭昌吉路148號(hào)雷磁儀器廠；電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；FA1004電子天平：上海精科天平；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠；三龍牌冰箱：廣州市白云區(qū)興南制冷設(shè)備廠。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

胡蘿卜清洗→切分→漂燙→冷凍→酶液中解凍→真空滲透→恒溫酶解→滅酶→軟化胡蘿卜

1.2.2 酶解方法

將選好的胡蘿卜刷凈，去皮，切成3 cm～4 cm長(zhǎng)，注意長(zhǎng)短均勻，然后斜切成為2塊。每塊保持大小基本均勻，以防止酶解時(shí)酶解不完全。在100℃下熱燙5min～8min，冷卻，瀝干。將胡蘿卜置于冰箱中凍結(jié)，凍結(jié)10 h取出，在室溫下置于充分的酶液中解凍，然后放入50℃、0.08MPa真空干燥箱中進(jìn)行真空酶液滲透，滲透時(shí)間10min，迅速卸壓，然后將胡蘿卜從酶液中取出放入燒杯中，再放入恒溫水浴鍋中恒溫進(jìn)行酶解反應(yīng)，反應(yīng)完畢，將酶解后的胡蘿卜放入90℃的蒸汽中滅酶20min。

1.2.3 胡蘿卜酶解工藝參數(shù)的選擇

研究果膠酶、纖維素酶兩種酶制劑單獨(dú)作用、混合作用對(duì)胡蘿卜塊的軟化效果的影響，采用正交試驗(yàn)確定軟化胡蘿卜塊加工的最佳酶解工藝條件。

1.2.3.1 復(fù)合酶配比的確定

1）果膠酶單因素試驗(yàn)

分別量取pH值為5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液100mL加入4個(gè)150mL燒杯中，果膠酶添加量設(shè)為0.60%、0.80%、1.00%、1.20%，將經(jīng)真空入酶的胡蘿卜塊浸入4個(gè)燒杯中，酶解時(shí)間為3 h，酶解溫度為50℃，以胡蘿卜塊軟化感官評(píng)分為指標(biāo)，研究果膠酶酶液濃度對(duì)胡蘿卜塊軟化效果影響。

2）纖維素酶單因素試驗(yàn)

分別量取pH值為5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液100mL加入4個(gè)150mL燒杯中，纖維素酶添加量設(shè)為0.50%、1.00%、1.50%、2.00%，將將經(jīng)真空入酶的胡蘿卜塊浸入4個(gè)燒杯中。酶解時(shí)間為3 h，酶解溫度為50℃，以胡蘿卜塊軟化感官評(píng)分為指標(biāo)，研究纖維素酶酶液濃度對(duì)胡蘿卜塊軟化效果影響。

3）復(fù)合酶配比的確定

根據(jù)果膠酶、纖維素酶單因素試驗(yàn)結(jié)果，以果膠酶、纖維素酶兩種酶的不同添加量為因素進(jìn)行二因素三水平正交試驗(yàn)，真空滲酶后，酶解時(shí)間為3 h，酶解溫度為50℃，以胡蘿卜塊軟化感官評(píng)分為指標(biāo)，評(píng)定胡蘿卜塊的軟化效果確定復(fù)合酶的最佳配比。

1.2.3.2 最佳酶解工藝參數(shù)的確定

在混合酶最佳配比試驗(yàn)基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化混合酶解軟化的工藝條件，本試驗(yàn)選取酶的添加量、酶液pH值、酶解溫度和酶解時(shí)間為因素進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)[6]，評(píng)定胡蘿卜塊的軟化效果確定混合酶解的最佳工藝條件。

1.3 軟化效果感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

采用百分制評(píng)分檢驗(yàn)法，邀請(qǐng)8人為評(píng)委，分別從胡蘿卜風(fēng)味、硬度、色澤、外形4個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)分，最后取平均值。感官評(píng)價(jià)表見(jiàn)表1[7]。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 The standardsof sensory score

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合酶配比試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 果膠酶的單因素試驗(yàn)果膠酶酶液濃度對(duì)胡蘿卜軟化效果的影響見(jiàn)圖1。果膠酶是從根霉中提取的，使細(xì)胞間的果膠質(zhì)降解，把細(xì)胞從組織內(nèi)分離出來(lái)。

由圖1可知酶解時(shí)間都設(shè)定為3 h，pH值設(shè)定為5.0，溫度設(shè)定為50℃時(shí)，果膠酶濃度低于1.00%時(shí)，胡蘿卜的軟化效果隨濃度升高而升高，濃度大于1.00%后胡蘿卜軟化效果隨濃度升高而降低。

圖1 果膠酶酶液濃度對(duì)軟化效果的影響Fig.1 Effectsof patinas liquid concentration on softening of lotus

2.1.2 纖維素酶的單因素試驗(yàn)

纖維素酶酶液濃度對(duì)胡蘿卜軟化效果的影響見(jiàn)圖2。

圖2 纖維素酶酶液濃度對(duì)軟化效果的影響Fig.2 Effectsof cellulose liquid concentration on softening of lotus

由圖2可得酶解時(shí)間設(shè)定為3 h，pH值設(shè)定為5.0，溫度設(shè)定為50℃時(shí)，纖維素酶濃度在0.50%時(shí)，胡蘿卜的軟化效果達(dá)到最佳，但是隨著濃度的增加，纖維素酶的軟化效果越來(lái)越不明顯，當(dāng)酶濃度大于1.5%時(shí)，酶效力越來(lái)越差。

2.1.3 復(fù)合酶配比的確定

復(fù)合酶最佳配比的確定在果膠酶和纖維素酶的單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用兩因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化兩種酶的最佳配比，其中選擇反應(yīng)條件為：酶液pH值為5.0，在50℃條件下恒溫酶解3 h。兩種酶正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 兩種酶正交試驗(yàn)結(jié)果Table2 Orthogonal test resultsof two enzymes

續(xù)表2 兩種酶正交試驗(yàn)結(jié)果Continue table2 Orthogonal test resultsof two enzymes

由表2結(jié)果可以看出，兩種酶對(duì)胡蘿卜軟化效果影響次序?yàn)椋汗z酶>纖維素酶，感官評(píng)分最高的酶液組合為A3B1，極差分析結(jié)果表明A3B1組合酶解效果最佳。故混合酶最佳配比為：果膠酶濃度1.10%，纖維素酶濃度為0.40%，即果膠酶與纖維素酶的質(zhì)量比為1.1∶0.4。

2.2 酶解工藝參數(shù)單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

與確定復(fù)合酶中各種酶的比例方法一樣，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，探究不同濃度的復(fù)合酶，不同酶解時(shí)間、酶解溫度和酶解pH值對(duì)胡蘿卜的軟化效果的影響。

2.2.1 不同濃度復(fù)合酶的單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

酶加入量少的時(shí)候，酶解程度低，胡蘿卜塊硬度大，達(dá)不到研究的目的，酶液加入量大，酶解程度過(guò)高，胡蘿卜塊易粉碎，不易成型，咀嚼口感差。復(fù)合酶酶液濃度對(duì)胡蘿卜軟化效果的影響見(jiàn)圖3。

圖3 復(fù)合酶酶液濃度對(duì)軟化效果的影響Fig.3 Effectof concentration of com pound enzyme solution on softening effect

由圖3可得酶解時(shí)間設(shè)定為3 h，pH值設(shè)定為5.0，溫度設(shè)定為50℃時(shí)，復(fù)合酶濃度低于1.50%時(shí)，胡蘿卜的軟化效果隨濃度升高而升高，濃度大于1.50%后胡蘿卜軟化效果隨濃度升高而降低。即復(fù)合酶濃度在1.50%時(shí)，胡蘿卜的軟化效果最佳。

2.2.2 不同酶解時(shí)間的單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

酶解時(shí)間過(guò)短，達(dá)不到軟化目的，胡蘿卜味突顯不出來(lái)，酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，胡蘿卜塊不易成型，雖然軟化效果相對(duì)比較好，但是胡蘿卜的色澤，外觀等都不是很好。不同酶解時(shí)間對(duì)胡蘿卜軟化效果的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不同酶解時(shí)間對(duì)軟化效果的影響Fig.4 Effectsofenzym olysis tim eon the softening effect

由圖4可得復(fù)合酶濃度為1.5%，pH設(shè)定為5.0，溫度設(shè)定為50℃時(shí)，胡蘿卜軟化效果隨著酶解時(shí)間的增長(zhǎng)而明顯，當(dāng)時(shí)間超過(guò)2.5 h時(shí)，軟化效果越發(fā)不明顯。

2.2.3 不同酶解溫度的單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

提高溫度可以增加酶促反應(yīng)的速度，而酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，溫度過(guò)高可引起蛋白質(zhì)變性，導(dǎo)致酶的失活故而胡蘿卜軟化效果與其有直接的關(guān)系。酶解溫度過(guò)低，達(dá)不到軟化目的，酶解溫度過(guò)高，胡蘿卜塊不易成型，同樣也影響胡蘿卜風(fēng)味。不同酶解溫度對(duì)胡蘿卜軟化效果的影響見(jiàn)圖5。

圖5 不同酶解溫度對(duì)軟化效果的影響Fig.5 Effectsof enzym olysis temperatureon thesoftening effect

由圖5可得復(fù)合酶濃度為1.5%，pH值設(shè)定為5.0，時(shí)間設(shè)定為2 h時(shí)，酶解溫度低于50℃時(shí)，胡蘿卜的軟化效果隨酶解溫度升高而升高，溫度大于50℃后胡蘿卜軟化效果隨溫度升高而降低。

2.2.4 不同酶解pH值的單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

pH值對(duì)酶的活性的影響極為顯著，通常酶在一定的pH值范圍內(nèi)才表現(xiàn)出活性，同一種酶在不同的pH值下所表現(xiàn)的活性不同。不同酶解pH值對(duì)胡蘿卜軟化效果的影響見(jiàn)圖6。

由圖6可知復(fù)合酶濃度為1.5%，溫度設(shè)定為50℃，時(shí)間設(shè)定為2 h時(shí)，當(dāng)pH值低于5.0時(shí)，胡蘿卜的軟化效果隨pH值升高而升高，pH值大于5.0后胡蘿卜軟化隨pH值升高而降低。

2.3 最佳酶解工藝參數(shù)的確定

圖6 不同酶解pH值對(duì)軟化效果的影響Fig.6 Effectsof enzymolysispH valueon the softening effect

在復(fù)合酶解單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行酶解工藝參數(shù)優(yōu)選，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化各種因素的影響，本研究選用L9（34）正交表。復(fù)合酶軟化胡蘿卜正交試驗(yàn)方案和結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 復(fù)合酶軟化胡蘿卜正交試驗(yàn)方案和結(jié)果Table3 Schem eand resultof orthogonal testof senzymes to soften carrots

由表3結(jié)果可以看出，各因素對(duì)胡蘿卜軟化效果影響次序?yàn)椋篋（酶系pH）

3 結(jié)論

以感官評(píng)分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)探討了各因素對(duì)胡蘿卜酶解軟化效果的影響，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)確定了酶解軟化的最佳工藝參數(shù)：果膠酶與纖維素酶的質(zhì)量比為1.1∶0.4，酶系pH 5.2、酶解溫度為50℃、酶解時(shí)間為2.5 h，酶液的濃度為1.4%。該產(chǎn)品達(dá)到了一定的軟化程度并具有較好的色、香、味、形及營(yíng)養(yǎng)，尤適合于老年人群食用。

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Developm ent of the Softening Carrot by the Enzymolysis

YE Lin-lin，ZHANGYan，LAIChun-xiang，WANGYan，LILi-ping，ZHANGWei，ZHANG Ji-wu*
（Collegeof Food and Drug，AnhuiScienceand Technology University，F(xiàn)engyang233100，Anhui，China）

Using plantingredients-carrotas theexperimentalmaterial，and the softening forenzyme infusion into carrot rootenhanced by freeze-thaw under reduced pressurewasexamined.The softening foods for the elderly peoplewith nutritious，tasty，physiological needs，a great shape，stimulate appetitewas deveioped.The optimum process conditionsofenzymolysiswasdetermined by single factorexperiment，orthogonalexperiment.The results showed that theweight ratio ofpectinase and cellulasewas1.1∶0.4，the optimum enzymolysis condition wascompound enzymedosage1.5%，pH 5.2，temperature50℃and time2.5 h.

carrot；enzymolysis；softened food

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.24.019

2016-03-14

安徽科技學(xué)院2014年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201410879008）

葉琳琳（1994—），女（漢），在讀本科生，主要從事食品科學(xué)與工程的研究。

*通信作者：張繼武（1961—），男（漢），副教授，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方面的研究。