渾濁型光皮木瓜果汁的配方優(yōu)化

楊旭

(1.安康學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物科技學(xué)院，陜西安康725000；2.陜西省富硒食品工程實(shí)驗(yàn)室，陜西安康725000)

光皮木瓜是薔薇科木瓜屬植物[1]，其果味酸、澀，性平，具有平肝、舒筋、化濕、和胃等藥用價值[2]。已報道的相關(guān)研究表明，光皮木瓜因富含有機(jī)酸、多糖、甾體類化合物、黃酮類化合物等多種生物活性成分，具有輔助抗腫瘤、抗病毒、抑菌消炎、抗氧化等功效[3-6]。我國作為光皮木瓜的原產(chǎn)國，資源豐富，僅陜西省白河縣2013年數(shù)據(jù)顯示，已建成66.666 7 km2生產(chǎn)基地，年產(chǎn)量可達(dá)15萬噸[7]。光皮木瓜的果實(shí)中含有大量的木質(zhì)素和不溶性膳食纖維，加之其石細(xì)胞的發(fā)育，導(dǎo)致果肉堅(jiān)硬酸澀，水分含量少[8]，常制成果脯、酒、醋等深加工產(chǎn)品[9-11]。光皮木瓜具有果汁開發(fā)的潛力與價值，但需要對配方進(jìn)行優(yōu)化，以賦予光皮木瓜獨(dú)特的口感，提高消費(fèi)者對產(chǎn)品的接受度。

因此，本試驗(yàn)對光皮木瓜取汁后的果渣資源再利用，通過加入酶解打漿后的漿液來提高果汁的感官品質(zhì)。以出汁率為指標(biāo)，優(yōu)化果渣酶解工藝；以感官評價確定果汁配方，協(xié)調(diào)風(fēng)味。本研究具有良好的應(yīng)用價值和市場前景，為渾濁型光皮木瓜果汁的生產(chǎn)加工提供理論依據(jù)和工藝參數(shù)，從而尋求光皮木瓜資源開發(fā)的新方向。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

光皮木瓜：陜西省白河縣農(nóng)林科技局提供；果膠酶（10萬 U/g）、纖維素酶（10萬 U/g）（食品級）：河南華興生物科技有限公司；果膠、黃原膠、結(jié)冷膠、卡拉膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉（食品級）：河南天潤生物科技有限公司；白砂糖、果葡糖漿（食品級）：河北科隆多生物科技有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

榨汁機(jī)（HR1848）：珠海飛利浦家庭電器有限公司；低速離心機(jī)（LD4-2A）：北京醫(yī)用離心機(jī)廠；恒溫振動水浴鍋（SHA-C）：常州國華電器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（GZX-GF101-2-BS）：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；均質(zhì)機(jī)（FJ-200SH）：上海標(biāo)本模型器械有限公司；立式壓力蒸汽滅菌鍋（LS-100LD）：江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

挑選成熟且無病害的光皮木瓜，清洗后去皮、籽，切成1 cm～2 cm厚度的木瓜片，于沸水中熱燙5 min，將木瓜與水以1∶3（g/mL）混合后在榨汁機(jī)中打漿，200目尼龍濾網(wǎng)過濾。濾渣經(jīng)酶解、打漿后，以一定比例與濾液混合，分別添加0.02%黃原膠、0.02%瓜爾豆膠、0.10%結(jié)冷膠，均質(zhì)后進(jìn)行調(diào)配、灌裝，采用高溫短時殺菌（121℃、0.1 MPa、30 s）后得到成品。

1.2.2 酶解工藝的優(yōu)化

將過濾后的果渣中回添果渣質(zhì)量20%的木瓜汁[12]，混勻后進(jìn)行酶解試驗(yàn)。

1.2.2.1 酶添加量對出汁率的影響

將果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比按照1∶1[13]進(jìn)行混合，以復(fù)合酶的添加量（0.016、0.018、0.020、0.022、0.024 g/L）為因素，在 pH 4.0、35 ℃下酶解 60 min，于3 500 r/min離心30 min，收集上清液，按式（1）計(jì)算出汁率[14]。

式中：C 為出汁率，%；m1為濾渣原料質(zhì)量，g；m2為上清液質(zhì)量，g。

1.2.2.2 pH值對出汁率的影響

復(fù)合酶（果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比按1∶1混合）的添加量 0.020 g/L，以 pH 值（3.0、3.5、4.0、4.5、5.0）為單因素，在35℃下酶解60 min，其它步驟按1.2.2.1所述。

1.2.2.3 酶解時間對出汁率的影響

復(fù)合酶（果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比按1∶1混合）的添加量0.020 g/L，在pH 4.0、35℃下分別酶解30、40、50、60、70 min，其它步驟按 1.2.2.1 所述。

1.2.2.4 酶解溫度對出汁率的影響

復(fù)合酶（果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比按1∶1混合）的添加量 0.020 g/L，以酶解溫度（25、30、35、40、45℃）為因素，在pH 4.0下酶解60 min，其它步驟按1.2.2.1所述。

1.2.2.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以酶添加量、pH值、反應(yīng)溫度和酶解時間為自變量，出汁率為評價指標(biāo)，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表見表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design

1.2.3 果汁配方的優(yōu)化

1.2.3.1 單因素試驗(yàn)

在果汁調(diào)配中分別以濾渣漿液添加量（5%、6%、7%、8%、9%）、白砂糖與果葡糖漿質(zhì)量比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）、復(fù)配甜味劑添加量（1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 g/L）進(jìn)行單因素分析，以感官評分為評價指標(biāo)，篩選各因素的適宜水平范圍。

1.2.3.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以感官評分為指標(biāo)，進(jìn)行三因素三水平L9（34）的正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表見表2。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal array design

評定小組由10名經(jīng)培訓(xùn)的食品專業(yè)學(xué)生組成，男女各5人。采用模糊數(shù)學(xué)綜合感官評價法[15]，模型建立如下。

因素集 U={u1，u2，u3，u4，u5}，其中 u1=香氣，u2=色澤，u3=滋味，u4=甜度，u5=口感。

評語集 P={p1，p2，p3，p4，p5}，其中 p1=很好，p2=好，p3=一般，p4=差，p5=很差。

權(quán)重集 X={x1，x2，x3，x4，x5}，其中 x1=0.15，x2=0.15，x3=0.25，x4=0.20，x5=0.25。

綜合評價集Y=X·R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣。

感官質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 感官質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory quality evaluation standard of cloudy juice

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

所有測定數(shù)據(jù)以（均值±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，每次樣品的測定均重復(fù)3次。采用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和差異顯著性分析（P＜0.05即為差異顯著）。其中，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解工藝的優(yōu)化結(jié)果

2.1.1 酶添加量對出汁率的影響

圖1為濾渣出汁率隨復(fù)合酶添加量的變化曲線。

圖1 復(fù)合酶添加量對出汁率的影響Fig.1 Effect of compound-enzyme dosage on the juice yield

由圖1可知，在受試添加量范圍內(nèi)，當(dāng)復(fù)合酶用量為0.020 g/L時，出汁率可達(dá)（27.35±0.94）%。隨后，酶量的增加對出汁率影響不大。因此，確定復(fù)合酶添加量的適宜范圍為0.018 g/L～0.022 g/L。

2.1.2 酶解pH值對出汁率的影響

酶解pH值對濾渣出汁率影響的試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 酶解pH值對出汁率的影響Fig.2 Effect of hydrolysis pH on the juice yield

由圖2可知，隨著酶解pH值的不斷增大，出汁率呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢。當(dāng)pH 4.0時，出汁率達(dá)到最大值，為（27.78±0.48）%。因此，確定反應(yīng)pH值的適宜范圍為3.5～4.5。

2.1.3 酶解時間對出汁率的影響

酶解時間對濾渣出汁率的影響見圖3。

由圖3可知，隨著酶解時間的延長，出汁率在酶解時間為50 min時達(dá)到最大，為（28.29±0.41）%。因此，確定酶解時間的適宜范圍為40 min～60 min。

圖3 酶解時間對出汁率的影響Fig.3 Effect of hydrolysis time on the juice yield

2.1.4 酶解溫度對出汁率的影響

酶解溫度對出汁率的影響見圖4。

圖4 酶解溫度對出汁率的影響Fig.4 Effect of hydrolysis temperature on the juice yield

由圖4可知，濾渣出汁率隨酶解溫度的不斷升高，呈先增加后逐漸下降的趨勢，35℃時達(dá)到最大值（27.88±0.55）%。因此，確定酶解溫度的適宜范圍為30℃～40℃。

2.1.5 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體試驗(yàn)方案及結(jié)果見表4。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of orthogonal array design

結(jié)果表明，各因素對出汁率影響的主次順序?yàn)椋好附鈖H值＞酶解溫度＞復(fù)合酶添加量＞酶解時間，酶解工藝的優(yōu)化組合為A3B2C3D2，即復(fù)合酶添加量為0.022g/L，反應(yīng)pH 4.0，反應(yīng)時間60 min，酶解溫度為35℃。經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)，該優(yōu)化組合的出汁率為（28.45±0.62）%，高于表2中的所有組合，說明優(yōu)化結(jié)果合理可行。

2.2 果汁配方的優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 果汁配方優(yōu)化的單因素分析

治療后L4椎體松弛度與治療前相比，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），L5椎體松弛度與治療前相比，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表2）。

濾渣漿液添加量、白砂糖與果葡糖漿配比和復(fù)配甜味劑添加量的變化對感官評價得分的影響如表5所示。

由表5可知，當(dāng)濾渣漿液的添加量達(dá)到7%時，感官評分最高，添加量的繼續(xù)增加，并不利于果汁感官質(zhì)量的改善；白砂糖與果葡糖漿質(zhì)量比對感官評分的影響結(jié)果表明，在受試比例范圍內(nèi)，感官評分隨果葡糖漿比例的增加而增加，這與其豐滿的甜味特性和優(yōu)越的協(xié)同增效作用有關(guān)；復(fù)配甜味劑的總添加量為1.6 g/L時的感官評分最高。因此，從加工成本以及控糖的角度綜合考量，確定濾渣漿液添加量、白砂糖與果葡糖漿質(zhì)量比和復(fù)配甜味劑添加量的適宜范圍分別為6%～8%、1∶1～1∶3和 1.2 g/L～1.6 g/L。

表5 各單因素對感官評分的影響Table 5 Effects of individual factors on sensory score

2.2.2 果汁配方優(yōu)化的正交試驗(yàn)結(jié)果

評定人員依據(jù)感官質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)對各組樣品進(jìn)行感官評定，評價結(jié)果以每個評級的人數(shù)除以評級總?cè)藬?shù)10，轉(zhuǎn)換得到模糊評定矩陣[16]。

根據(jù)模糊變換原理，綜合評價集Y=X·R，計(jì)算結(jié)果如下。

Y1=（0.085 0.220 0.340 0.220 0.135）

Y3=（0.180 0.375 0.300 0.115 0.030）

Y4=（0.295 0.355 0.220 0.115 0.015）

Y5=（0.300 0.410 0.250 0.065 0）

Y6=（0.215 0.270 0.365 0.100 0.050）

Y7=（0.190 0.370 0.285 0.140 0.015）

Y8=（0.165 0.260 0.345 0.180 0.050）

Y9=（0.235 0.375 0.310 0.080 0）

再將模糊變換后各試驗(yàn)組的5個元素分別乘以各等級對應(yīng)分值，即為每組試驗(yàn)的綜合感官評分[17]。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of orthogonal array design

由表6可知，各因素對評分影響的主次順序?yàn)椋簽V渣漿液添加量＞復(fù)配甜味劑添加量＞白砂糖與果葡糖漿配比，配方的優(yōu)化組合為A2B3C3，即濾渣漿液添加量的體積分?jǐn)?shù)為7%，白砂糖與果葡糖漿質(zhì)量比為1∶3，復(fù)配甜味劑添加量為1.6 g/L。按優(yōu)化得到的配方進(jìn)行驗(yàn)證，綜合感官評分為82.55，高于表6中所有組合，說明試驗(yàn)結(jié)果可行。

3 結(jié)論與討論

光皮木瓜由于其高膳食纖維含量，使得直接榨汁較為困難，且出汁率低。相比于壓榨前進(jìn)行酶解[18]，本研究對打漿分離后的果渣進(jìn)行酶解，經(jīng)正交試驗(yàn)優(yōu)化，以果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比1∶1混合的復(fù)合酶在添加量0.022 g/L、pH 4.0、35℃的條件下酶解60 min，漿渣的出汁率可達(dá)（28.45±0.62）%，此工藝在提高出汁率的同時，可減少果渣量[19]。榨汁后剩余的果渣，具有作為功能性食品資源再利用的潛力[20-21]，將酶解打漿后的果渣漿液加入果汁體系，可增加木瓜香氣、改善色澤，同時形成光皮木瓜果肉特有的顆粒感。并以模糊數(shù)學(xué)綜合感官評價法進(jìn)行配方優(yōu)化，在濾渣漿液添加量為7%，白砂糖與果葡糖漿質(zhì)量比為1∶3，復(fù)配甜味劑添加量為1.6 g/L時，使果汁口感得到有效改善。后續(xù)如果能夠?qū)馄つ竟现泄δ艹煞值挠行艹雠c加工工藝進(jìn)行關(guān)聯(lián)研究，則更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提升。