藍莓果漿酶解條件的篩選

菅蓁，侯景文，陳志超

（濱州醫(yī)學(xué)院葡萄酒學(xué)院，山東煙臺 264003）

藍莓（Blueberry）是一種可食用性的外觀為藍色或略帶黑色的漿果，又可稱為越桔、篤斯，是杜鵑花科越桔屬的植物。在營養(yǎng)價值方面，藍莓漿果不僅含有常規(guī)的糖類、VC，而且還含有各類靴酸、肝蛋白、食用纖維以及豐富的礦物質(zhì)，同時藍莓漿果中的花青素含量十分豐富，是名副其實的“花青素水果皇后”，高花青素含量使藍莓果實具有十分強大的抗氧化性，同時具有防止腦神經(jīng)老化，增強記憶力，保護視力，降低膽固醇，軟化血管，中和自由基，增強人機體免疫等功能[1]。藍莓目前已經(jīng)成為全球產(chǎn)量第二大漿果，我國作為亞洲藍莓的主要貢獻地，2017年藍莓種植面積和產(chǎn)量分別為31 210 hm2和114 905 t。藍莓已經(jīng)在我國山東、貴州、遼寧、黑龍江、四川、云南、浙江、海南等27個省份、直轄市、自治區(qū)廣泛種植[2]。但由于藍莓鮮果不耐貯存，藍莓除用于鮮食之外，還可用于生產(chǎn)加工，例如生產(chǎn)果汁、果酒、果醬等制品[3]。2014年至2016年，我國用于加工的藍莓果實數(shù)量逐年增加，2014年3180 t藍莓用于加工，2015年4000 t藍莓用于加工，2016年8000 t藍莓用于加工[2]。將藍莓果汁化后制成多樣的加工產(chǎn)品是目前我國藍莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分,但是藍莓果膠含量豐富，可達4 mg/g，這些果膠物質(zhì)的存在會影響藍莓的出汁率[4-7]。

近年來，在果蔬汁加工業(yè)中，多種酶類被應(yīng)用于果蔬汁加工制作，如果膠酶、果膠酯酶、纖維素酶、鼠李糖苷酶、中性蛋白酶、半乳甘露聚糖、液化葡萄糖苷酶等，從而提高果蔬汁的出汁率及活性物質(zhì)的溶出，其中應(yīng)用最為廣泛的是果膠酶[6]。果膠酶在分解果膠質(zhì)，提高出汁率的同時，可以增加果汁中某些芳香風(fēng)味成分，減少其中的果渣數(shù)量，同時對后續(xù)的澄清、過濾和濃縮都有一定的輔助作用[9]，可將出汁率提高10%～35%[8]，因此在果汁生產(chǎn)和果酒釀制中得到廣泛應(yīng)用。通過果膠酶處理藍莓果漿，破壞果膠在藍莓果漿中形成的穩(wěn)定體系，使藍莓漿得以澄清，從而提高其出汁率。在藍莓汁、藍莓酒制作過程中，出汁率是一項重要指標，為了提高企業(yè)經(jīng)濟效益，滿足消費者的市場需求，通過使用果膠酶提高藍莓出汁率具有一定的理論意義和應(yīng)用價值。

目前，我國對果膠酶酶解藍莓果漿的研究已有報導(dǎo)，但研究中普遍使用單一果膠酶進行試驗，本研究采用復(fù)合果膠酶進行酶解，通過單因素試驗，確定酶解時間、酶解溫度和果膠酶用量，之后采用L9(3,3)正交實驗進行條件優(yōu)化，探索果膠酶對藍莓果漿的最優(yōu)工藝參數(shù)，提高出汁率，有效的利用原料生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，對現(xiàn)實生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義和研究價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

藍莓：市購?fù)暾墒毂砻鏌o損傷的果實，剔除生青果、腐爛果實及其他雜質(zhì)。果膠酶：RCO果酒專用復(fù)合果膠酶，由上海鼎唐國際貿(mào)易有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

恒溫水浴鍋（北京華瑞科學(xué)器材有限公司）；離心機（凱達科學(xué)儀器有限公司）；簡易電動榨汁機 （九陽股份公司）；BCD-215TD-20℃冰箱（中國海爾）。

1.3 試驗方法

1.3.1 檢測指標

將采后的藍莓-20 ℃冷凍保存，試驗前于4 ℃解凍后，稱取50 g，清洗去梗后用榨汁機破碎打漿得到果漿，將酶解之后的藍莓果漿在轉(zhuǎn)速為4500 r/min條件下離心20 min，依據(jù)公式測定出汁率。出汁率/%＝（酶解后澄清汁取上清液的質(zhì)量M1/酶解前藍莓果漿的質(zhì)量M2）×100[2-4]。

1.3.2 酶解溫度單因素試驗

將破碎后的藍莓果漿加入0.2%的果膠酶后，分別置于溫度40、45、50、55、60 ℃下水浴加熱150 min，之后測定其出汁率[9-11]。

1.3.3 酶解時間單因素試驗

將破碎后的藍莓果漿加入0.2%的果膠酶后，置于溫度為50 ℃的水浴鍋中分別加熱1、1.5、2、2.5、3 h，之后測定其出汁率[12-15]。

1.3.4 果膠酶用量單因素試驗

將破碎后的藍莓果漿置于溫度為50 ℃的水浴鍋中，分別加入0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%濃度的果膠酶，加熱處理120 min之后測定其出汁率[16-17]。

1.3.5 正交實驗

基于單因素試驗結(jié)果設(shè)計3因素3水平正交試驗，正交實驗設(shè)計見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Orthogonal test table design

圖1 酶解溫度對出汁率的影響Figure 1 Effect of enzymolysis temperature on juice yield

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解溫度對出汁率的影響

由圖1可知，當酶解溫度在低于55 ℃時，出汁率是隨著溫度的上升而提高，當酶解溫度為55 ℃時，出汁率升至最高值57.04%，當酶解溫度高于55 ℃時，出汁率則隨著酶解溫度的升高而降低。形成這個趨勢的重要因素是果膠酶類物質(zhì)為蛋白質(zhì)成分，而蛋白質(zhì)的活性會受到溫度的變化影響，溫度過高會使酶失去活性[4]。因此，55℃為最佳酶解溫度。

2.2 酶解時間對出汁率的影響

由圖2可知，當酶解時間低于2 h時，出汁率是隨著時間的延長而提升，在酶解時間為2 h時，出汁率達到最高值為55.04%。當酶解時間長于2 h時，出汁率趨于穩(wěn)定。這是由于果膠類物質(zhì)隨著酶解時間的推移不斷被果膠酶所分解，從而提升果漿的出汁率，但當果膠質(zhì)已被大量分解后，出汁率將不會因為酶解時間的增加而提升。最佳酶解時間為2 h。

圖2 酶解時間對出汁率的影響Figure 2 Effect of enzymolysis time on juice yield

2.3 加酶量對酶解工藝的影響

由圖3可知，當加酶量少于0.3%時，出汁率隨著酶用量的上升而快速升高，到0.4%時達到最大值56.06%，當加酶量高于0.4%時，隨著加酶量的提升出汁率基本不變。藍莓果漿中的果膠質(zhì)底物量是一定的，在加酶量達到0.3%時底物基本可以被分解，所以此時增加酶用量果漿的出汁率基本保持不變的狀態(tài)。綜合出汁率及成本因素，本實驗采用的最佳果膠酶使用量為0.3%。

圖3 加酶量對出汁率的影響Figure 3 Effect of enzyme addition on juice yield

表2 正交實驗結(jié)果Table 2 Orthogonal test factor level table

2.4 正交實驗指標分析

通過正交分析結(jié)果（表2）可知，進行極差分析后，最優(yōu)組合是A2B2C1D1。各因素對出汁率的影響程度為：酶解溫度＞酶解時間＞加酶量。在賈鴻冰[17]等利用正交試驗優(yōu)化復(fù)合果膠酶酶解藍莓工藝時發(fā)現(xiàn)，酶解溫度、酶解時間、酶添加量三因素中，酶解溫度是影響藍莓出汁率的首要因素，本試驗的結(jié)果與該結(jié)論相吻合。

對該酶解條件做驗證試驗，重復(fù)3次，此條件下出汁率為62.05%±0.0087%，高于正交實驗中所有試驗結(jié)果。

3 討論與結(jié)論

本試驗通過單因素試驗和正交試驗研究了RCO果酒專用復(fù)合果膠酶對藍莓出汁率的影響。本研究結(jié)果與賈鴻冰等[17]的研究相比，酶解溫度略高，酶解時間略短，加酶量略低，出汁率偏低。與李立功等[18]的研究相比，酶解溫度略高，酶解時間相同，加酶量略高，出汁率接近。產(chǎn)生不同結(jié)果的原因主要由以下兩方面因素：第一，可能是由于試驗原料使用的是藍莓凍果，凍果中的冰晶對細胞壁有破壞作用，易使汁液流出而造成的[19]；第二，所用酶制劑的性質(zhì)不同。此外，本試驗僅探討了酶解作用對藍莓出汁率的影響，在今后的研究中可進一步對果漿的濁度、花色素苷含量、香氣成分等進行研究，也可與其他果膠酶產(chǎn)品的酶解能力進行比較，進一步探究該種果膠酶的酶解效果[20]。

綜上所述，通過酶解試驗，添加該果膠酶后的藍莓果漿出汁率提高，其中各因素對出汁率的影響程度為：酶解溫度＞酶解時間＞加酶量，通過單因素實驗和正交實驗得出藍莓最佳酶解工藝條件為酶解溫度55 ℃、酶解時間120 min、酶用量0.3%，該條件下藍莓出汁率可達62.05%。