復(fù)合酶解制備甜橙全果濁汁工藝優(yōu)化

孫俊杰 付復(fù)華, 李綺麗

(1. 湖南大學(xué)研究生院隆平分院，湖南 長沙 410125；2. 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長沙 410125)

復(fù)合酶解制備甜橙全果濁汁工藝優(yōu)化

孫俊杰1付復(fù)華1,2李綺麗2

(1. 湖南大學(xué)研究生院隆平分院，湖南 長沙 410125；2. 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長沙 410125)

以甜橙全果為原料制備甜橙全果濁汁，通過單因素試驗和正交試驗，以全果濁汁的出汁率和懸浮穩(wěn)定性為指標，用果膠酶和蛋白酶進行酶解處理，得出酶解最優(yōu)工藝條件為：果膠酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0.2%，酶解時間40 min，酶解溫度40 ℃，該條件下果漿含量30%的全果果汁的出汁率為83.27%，660 nm處的OD值為0.431。該復(fù)合酶解方法能顯著提高甜橙全果果汁的出汁率并使果汁保持較好的懸浮穩(wěn)定性，經(jīng)酶解后，果漿含量20%和30%的全果果汁具有較好的感官品質(zhì)。

甜橙；全果濁汁；果膠酶；蛋白酶

Abstract： The whole sweet orange cloudy juice was produced for investigation in the current study. Treated with pectinase and protease, one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods were used to optimize hydrolysis conditions based on juice yield and suspension stability. The optimum conditions were as follows: pectinase amount 0.01%, protease amount 0.2%, the enzymolysis time 40 min, and the enzymolysis temperature 40 ℃. In these conditions, the 30% puree content whole fruit juice yield was up to 83.27%, and the absorbance at 660 nm was 0.431. The results showed that the enzymatic treatment could improve the juice yield greatly and remain the cloudy juice good suspension stability. After the enzymatic treatment, the 20% and 30% puree content whole fruit juice could preserve good organoleptic properties.

Keywords： sweet orange; whole fruit cloudy juice; pectinase; protease

柑橘汁是采用柑橘類果實制取的一類果汁，其色澤優(yōu)美，營養(yǎng)豐富，口味芳香宜人，是世界上最受歡迎、貿(mào)易量最大的果汁產(chǎn)品[1-2]。中國柑橘栽種面積和產(chǎn)量均居世界之首，然而由于中國用于制汁的橙類品種少、產(chǎn)量低且成熟期不集中等原因，橙汁不能自足，80%依賴進口[3-4]。柑橘榨汁后，殘留的果渣占果實質(zhì)量的40%～50%，這些皮渣除了少量的用于提取香精油、果膠及黃酮物質(zhì)外，大部分沒有得到合理的利用，既浪費了資源，又污染了環(huán)境[5-6]。目前對柑橘皮渣研究和利用的報道較多，高彥祥等[7]以錦橙皮渣為原料，將皮渣經(jīng)超微粉碎后用果膠酶和纖維素酶酶解制取天然的飲料渾濁劑；韓春然等[8]以橘皮為原料，對其進行乳酸發(fā)酵并與柑橘果肉混合，開發(fā)一種新型的果醬；劉新等[9]以橘子酒加工產(chǎn)生的果渣為原料，采用纖維素酶和果膠酶混合酶對果渣酶解工藝進行研究，提高了橘瓣的出汁率并減少了橘子酒加工中果渣的排放；尹穎等[10]取溫州蜜柑、胡柚的皮及榨汁后的果渣，采用酸提醇沉的方法制備低分子柑橘果膠，并研究其理化性質(zhì)和抗前列腺癌功效。

研究發(fā)現(xiàn)，柑橘皮渣富含可溶性糖、酸、果膠、粗脂肪、粗纖維、維生素、氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[11-12]，具有抗氧化、抗炎癥、預(yù)防心血管疾病等諸多生理活性[13-14]。

若能將皮渣完整地保留在果汁中制備柑橘全果果汁，則既滿足將柑橘原料“吃干榨盡”的原則，又不失為一種開發(fā)新型柑橘果汁產(chǎn)品的方法。本試驗擬以甜橙全果為原料，通過破碎勻漿和均質(zhì)處理，研究果膠酶和蛋白酶復(fù)合酶解制備全果濁汁的最佳酶解條件，并優(yōu)化甜橙全果濁汁的制備工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

果膠酶：酶活10萬U/g，江蘇銳陽生物科技有限公司；

酸性蛋白酶：酶活≥50 U/mg，上海瑞永生物科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

料理機：JYL-C012 型，中國九陽股份有限公司；

電子天平：EL204-IC型，瑞士梅特勒-托利多公司；

紫外可見分光光度計：UV-1800型，島津儀器(蘇州)有限公司；

高速分散器內(nèi)切式勻漿機：XHF-D型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

恒溫培養(yǎng)搖床：THZ-100型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；

高速冷凍離心機：AVANTI J-26XP型，美國Beckman公司；

恒溫水浴鍋：KQ-700DE型，昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 柑橘全果果汁的制備 挑選新鮮、飽滿、無腐爛、無病斑的甜橙，經(jīng)磨油處理后用料理機破碎，得到全果果漿，將全果果漿與鮮榨甜橙汁按不同比例混合，經(jīng)勻漿機和高壓均質(zhì)機使其中果肉繼續(xù)均質(zhì)細化，對不同全果漿與橙汁配比的全果果汁進行初步的感官評價篩選，確定最佳漿汁配比，得甜橙全果果汁初液。并對篩選出的全果果汁進行果膠酶和蛋白酶復(fù)合酶解處理。

1.2.2 全果果汁的感官評價 根據(jù)評價員的篩選原則，填寫調(diào)查表，從中挑選出了9名食品科學(xué)研究方向的研究生對全果果汁進行感官評價[15]。以市面上銷售的果汁為基礎(chǔ)，對這9名評價員進行針對性的培訓(xùn)(包括基本培訓(xùn)和專業(yè)培訓(xùn))。評價果漿含量分別為0%(即純甜橙鮮榨果汁)，10%，20%，30%，40%，50%的全果果汁，所有的樣品隨機擺放，評價員評價每個樣品的味道、外觀、顏色、香氣和總體接受度5個指標并打分[16]，打分區(qū)間為1～10分，1分為最不喜歡，10分為最喜歡。此感官評價在酶解工藝前后各進行1次。

1.2.3 單因素試驗 以全果果汁的出汁率和懸浮穩(wěn)定性為指標，分別考察果膠酶添加量(以全果果漿質(zhì)量的百分比計)(0.0%，0.005%，0.01%，0.02%，0.03%)，蛋白酶添加量(以全果果漿質(zhì)量的百分比計)(0.0%，0.05%，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%)，酶解溫度(20，30，40，50，60 ℃)，酶解時間(20，40，60，80，100 min)這4個因素對出汁率和懸浮穩(wěn)定性的影響。當選定某一因素進行單因素試驗時，其余各個因素的條件為：果膠酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0%，酶解溫度40 ℃，酶解時間60 min。設(shè)置空白對照，進行3次重復(fù)試驗。

1.2.4 正交試驗 根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，每個因素選取3個水平，以出汁率和懸浮穩(wěn)定性為考察指標，進行3次重復(fù)試驗。

根據(jù)實際需要，考慮到本試驗的原則是在保證懸浮穩(wěn)定性的前提下，盡量提高全果汁的出汁率，設(shè)定如下評價指標：綜合評價指標=出汁率×70%+OD值×30%，按照綜合評價指標來衡量正交試驗結(jié)果。

1.2.5 出汁率的測定 將酶解后全果果汁離心取上清液，所得清汁質(zhì)量占酶解前全果果汁質(zhì)量的百分比。

1.2.6 懸浮穩(wěn)定性的測定 采用比色法[17]，取10 g全果果汁樣品，于3 000 r/min離心30 min，所得上清液在660 nm處測OD值，以蒸餾水為空白對照。

1.2.7 數(shù)據(jù)分析 采用Excel建立數(shù)據(jù)庫，用SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解前感官評價結(jié)果

由表1可知，當純甜橙鮮榨汁中配入一定比例的果漿制成全果果汁時，其口感、外觀、色澤、總體接受度均有下降，說明一定比例果漿的加入對果汁的品質(zhì)造成了一定的影響。果漿含量為10%時，全果果汁的總體接受度不理想；當果漿含量達到40%，50%時，由于果漿含量較高使得全果果汁過于黏稠，導(dǎo)致外觀和總體接受度指標下降較明顯。當果漿含量為20%，30%時，大部分指標較純鮮榨果汁雖略有下降，但仍有較好的可接受度?？紤]到全果的最大利用率，采用全果果汁中果漿的含量均為30%。

2.2 單因素試驗

2.2.1 果膠酶添加量對酶解效果的影響 由圖1可知，在一定的范圍內(nèi)，全果果汁的出汁率隨著果膠酶添加量的增加而增大，當果膠酶的添加量達到0.02%時，出汁率最大(82.42%)。當果膠酶的添加量>0.02%時，出汁率無顯著變化；全果果汁的懸浮穩(wěn)定性隨著果膠酶添加量的增大而降低，當果膠酶的添加量>0.02%時，全果果汁的懸浮穩(wěn)定性無明顯變化?？紤]到添加果膠酶的主要目的是為了增加出汁率，因此，采用加酶量0.01%，0.02%，0.03%作為正交試驗的3個水平。

表1 酶解前感官評價?

? 采用鄧肯式新復(fù)極差法測驗，同列數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母分別表示差異顯著(α=0.05)。

圖1 果膠酶添加量對酶解效果的影響

2.2.2 蛋白酶添加量對酶解效果的影響 由圖2可知，在一定的范圍內(nèi)，隨著蛋白酶添加量的增大，全果果汁的出汁率也有所提高，但增幅較小，在蛋白酶的添加量為0.2%時，出汁率達到最大(82.84%)，當?shù)鞍酌傅奶砑恿坷^續(xù)增大時，出汁率無明顯變化；在一定的范圍內(nèi)，隨著蛋白酶添加量的增多，全果果汁的懸浮穩(wěn)定性增大，當?shù)鞍酌傅奶砑恿?0.3%時，懸浮穩(wěn)定性不再有顯著變化。因此，采用加酶量0.1%，0.2%，0.3%作為正交試驗的3個水平。

圖2 蛋白酶添加量對酶解效果的影響

2.2.3 酶解時間對酶解效果的影響 由圖3可知，在一定的范圍內(nèi)，全果果汁的出汁率隨著酶解時間的延長而增大，在酶解時間為60 min時達到最大值(81.98%)，隨著酶解時間繼續(xù)延長，出汁率雖略有下降但無顯著變化；全果果汁的懸浮穩(wěn)定性隨著酶解時間的延長而降低，在前40 min降低幅度明顯，在40 min以后，懸浮穩(wěn)定性降低幅度減緩。綜合考慮生產(chǎn)成本等因素，采用40，60，80 min作為正交試驗的3個水平。

2.2.4 酶解溫度對酶解效果的影響 由圖4可知，酶解溫度為20～50 ℃時，全果果汁的出汁率隨著溫度的升高而增大，在50 ℃時，出汁率達到最大值(83.05%)，而溫度到達60 ℃時，出汁率又開始下降。這是因為隨著溫度的升高，果膠酶的活性也隨之升高，達到最適溫度時，果膠酶的催化能力最高，但溫度過高時，果膠酶的催化能力又會下降[18-19]；全果果汁的懸浮穩(wěn)定性在20～60 ℃時呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢，在50 ℃時懸浮穩(wěn)定性最差?？紤]較高溫度對果汁口感的影響，采用35，40，45 ℃作為正交試驗的3個水平。

圖3 酶解時間對酶解效果的影響

圖4 酶解溫度對酶解效果的影響

2.3 正交試驗

2.3.1 正交試驗因素水平確定 正交試驗因素水平見表2。

表2復(fù)合酶酶解正交試驗因素水平表

Table 2 Factors and levels in the orthogonal array design for optimizing composite enzyme hydrolysis conditions

水平A果膠酶添加量/%B蛋白酶添加量/%C酶解時間/minD酶解溫度/℃10.010.1403520.020.2604030.030.38045

2.3.2 正交試驗結(jié)果及分析 由表3可知，復(fù)合酶的酶解工藝中，影響全果果汁綜合評價指標的主次因素依次為：A>D>C>B，最佳工藝組合為A1B2C1D2，即果膠酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0.2%，酶解時間40 min，酶解溫度40 ℃。最佳工藝組合不在正交表組合中，在最優(yōu)組合條件下進行驗證實驗，結(jié)果為：全果果汁的出汁率83.27%，OD值0.431，綜合評價指標達到了0.712，優(yōu)于正交表組合，達到了優(yōu)化效果。

表3復(fù)合酶酶解正交試驗出汁率結(jié)果及分析

Table 3 Orthogonal array design and results of juice yield for optimizing composite enzyme hydrolysis conditions

試驗號ABCD出汁率/%OD值綜合評價指標11 1 1 1 82.560.3870.6942122283.300.3900.7003133383.990.2140.6524212384.180.0830.6145223183.570.1950.6446231283.100.3080.6747313283.450.0710.6068321383.450.1040.6159332182.950.1500.626k10.6820.6380.6610.654k20.6440.6530.6470.660k30.6160.6510.6340.627R0.0670.0150.0280.033

2.3.3 正交試驗出汁率和懸浮穩(wěn)定性方差分析 由表4可知，果膠酶添加量、酶解時間、酶解溫度3個因素對出汁率影響顯著，蛋白酶添加量對出汁率影響不顯著。由表5可知，果膠酶添加量、蛋白酶添加量、酶解時間、酶解溫度4個因素對懸浮穩(wěn)定性的影響皆顯著。

表4復(fù)合酶酶解正交試驗出汁率方差分析表

Table 4 Analysis of variance for juice yield with various composite enzyme hydrolysis conditions (n=3)

來源平方和自由度均方F值顯著水平A0.0000662220.000033117.1700.005B0.00000364520.0000018230.3950.680C0.000020.0000949820.5680.000D0.000020.000036.6290.000誤差0.00008312180.000004618

表5復(fù)合酶酶解正交試驗懸浮穩(wěn)定性方差分析表

Table 5 Analysis of variance for suspension stability with various composite enzyme hydrolysis conditions (n=3)

來源平方和自由度均方F值顯著水平A0.22620.113330.5520.000B0.01320.00719.2160.000C0.05120.02573.9410.000D0.08220.041119.8630.000誤差0.006180.000

2.4 酶解后感官評價

在最佳酶解工藝條件下，對酶解后不同果漿濃度的全果果汁的感官評價結(jié)果見表6。果漿含量為10%的全果果汁在酶解后出現(xiàn)了分層現(xiàn)象，一定程度上影響了其外觀、顏色、總體接受度等指標，所以各項指標得分均較低。當果漿含量為20%和30%時，相比其他果漿含量的全果果汁，在口感、外觀、色澤和總體接受度等方面有較高的得分。而當果漿含量達到40%和50%時，由于酶解后果汁仍較黏稠，所以其味道、外觀等指標受到一定的影響。綜上所述，在最佳酶解工藝下，果漿含量為20%或30%時的全果果汁在感官評價中得到較高的分數(shù)，具有更好的感官品質(zhì)。

表6 酶解后感官評價?

? 采用鄧肯式新復(fù)極差法測驗，同列數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母分別表示差異顯著(α=0.05)。

3 結(jié)論

果膠酶和蛋白酶的復(fù)合酶在一定工藝條件下能有效提高甜橙全果果汁的出汁率并使果汁保持較好的懸浮穩(wěn)定性，此工藝條件為：果膠酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0.2%，酶解時間40 min，酶解溫度為40 ℃。此條件下果漿含量30%的全果果汁的出汁率為83.27%，660 nm處的OD值為0.431。經(jīng)此工藝酶解后，果漿含量為20%和30%的全果果汁具有較好的感官品質(zhì)。后續(xù)將對甜橙全果果漿與其他果蔬汁的復(fù)配進行研究。

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Optimization the technology of preparation of whole sweet orange cloudy juice by complex enzymatic

SUN Jun-jie1FUFu-hua1,2LIQi-li2

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

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.041

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(編號：201303076)；國家重點研發(fā)計劃(編號：2017YFD0400701)

孫俊杰，男，湖南大學(xué)在讀碩士研究生。

付復(fù)華(1978—)，男，湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院副研究員，博士。E-mail:fhfu686@163.com

2017—05—22