不同酶解工藝對珍珠油杏出汁率的影響

賈乾，趙叢芝，唐霞，宋春麗，張子德

河北農業(yè)大學食品科技學院（保定 071000）

珍珠油杏，又稱“石匣珍珠杏”，屬新疆串枝杏系列，口感細膩，味道甘甜[1]。珍珠油杏果實成熟后呈黃色半透明狀，顏色均勻，外形似珍珠，因此被稱為“珍珠油杏”。珍珠油杏口感香甜，并且維生素含量較高，可溶性固形物可達24%，總糖含量達18.75%，可食率約95.6%[2]。珍珠油杏中的糖分主要是蔗糖、葡萄糖和果糖。由于其含有的有機酸中蘋果酸含量最高，所以珍珠油杏屬于蘋果酸型杏品種[3]。但是珍珠油杏成熟期較集中，不耐貯運[4]，所以為了減少損失，對珍珠油杏加工的研究不可避免。

目前對珍珠油杏加工產(chǎn)品的研究主要有珍珠油杏木糖醇植物蛋白飲料、杏汁、低糖杏醬、杏罐頭、杏脯和杏干[5-10]。由于其本身所含糖和果膠較多，破碎后的果漿存在黏度大、出汁率低的問題。為了解決這些問題，人們往往在前處理階段對原材料進行酶解處理，這可以很好地解決相應的問題[11-12]。

纖維素和果膠是構成植物細胞壁最重要的兩種物質。果膠是一種膠體酸性多糖，是最復雜的植物細胞壁多糖，也是多數(shù)水果中最重要的生物活性成分[13-15]。果膠酶、纖維素酶可以降解植物細胞中的果膠類、纖維素類物質，使細胞之間的化學鍵斷裂、降低果漿黏度，從而提高出汁率[16-17]，果膠酶已被廣泛用于果汁的提取和澄清[18]。目前對珍珠油杏酶解工藝的研究僅有使用單一果膠酶的酶解工藝優(yōu)化[19]。此次試驗對單一果膠酶、纖維素酶和果膠酶復配的酶解工藝分別進行優(yōu)化，并對兩種方法進行比較，為珍珠油杏的酶解工藝提供了比較完善的條件和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

珍珠油杏（河北省承德市灤平縣）；果膠酶（河南萬邦實業(yè)有限公司）；纖維素酶（湖南新鴻鷹生物工程有限公司）。

1.2 儀器與設備

Joyoung九陽料理機（九陽股份有限公司）；TGL-16M離心機（上海盧湘儀離心機儀器有限公司）；電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；H.SWX-600BS電熱恒溫水溫箱（金壇市朗博儀器制造有限公司）。

1.3 工藝流程

清洗珍珠油杏→解凍→去核→打漿→酶解→稱量離心→測量出汁率

挑選清洗：選擇無病蟲害的杏果進行清洗、解凍；去核：解凍之后的杏果切分去核；打漿：去核后的杏果每次取250 g放入料理機打漿30 s，得到杏漿；酶解：稱取100 g杏漿按照1.4.1小節(jié)和1.4.2小節(jié)進行酶解處理；離心：酶解結束以后將果漿放入離心管并稱量質量，記錄，在10 000 r/min條件下離心10 min；測量出汁率：離心結束稱取上清液質量，按照1.4.3小節(jié)計算出汁率。

1.4 試驗方法

1.4.1 果膠酶酶解試驗

1.4.1.1 果膠酶酶解單因素試驗

分別將果膠酶添加量（0.005%，0.015%，0.025%，0.035%，0.045%和0.055%）、酶解時間（40，80，120，160，200和240 min）、酶解溫度（37，41，45，49，53和57 ℃）作為單因素進行酶解試驗。每個處理重復3次，計算出汁率。

1.4.1.2 果膠酶酶解正交試驗

以單因素試驗為基礎，以果膠酶添加量、酶解溫度和酶解時間為單因素做正交試驗，正交試驗如表1所示。

表1 果膠酶酶解正交表

1.4.2 果膠酶和纖維素酶復配試驗

1.4.2.1 纖維素酶和果膠酶比例的確定

將纖維素酶和果膠酶按照質量比3∶1，2∶1，1∶1，1∶2和1∶3（酶添加總量0.04%）加入稱好的果漿，在45 ℃水浴溫度下，酶解120 min，離心，稱量上清液質量，計算出汁率。每個處理重復3次，確定纖維素酶和果膠酶的添加比例。

1.4.2.2 果膠酶和纖維素酶復配的單因素試驗

分別將酶添加總量（0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，0.10%和0.12%）、酶解時間（40，80，120，160和200 min）、酶解溫度（37，41，45，49，53和57 ℃）作為單因素進行試驗。每個處理重復3次，計算出汁率。

1.4.2.3 復配酶解正交試驗

以復配酶解單因素試驗為基礎，以總添加量、酶解溫度和酶解時間為單因素做正交試驗，正交試驗如表2所示。

表2 復配酶解正交表

1.4.3 出汁率計算

出汁率按式（1）計算。

式中：m1為離心前果漿的質量，g；m2為離心后上清液質量，g。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行分析處理，并使用WPS Office進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 果膠酶酶解工藝優(yōu)化

2.1.1 果膠酶添加量對珍珠油杏出汁率的影響

由圖1可知，隨著果膠酶添加量的增加，出汁率呈現(xiàn)先增大又平緩后下降的趨勢。果膠酶添加量在0.005%～0.035%之間，隨著果膠酶添加量的增大，出汁率也有顯著性提高（p＜0.05），添加量超過0.035%時，出汁率不再上升并略有下降。因此選擇0.025%，0.035%和0.045%進行下一步正交試驗。

圖1 果膠酶添加量對出汁率的影響

2.1.2 果膠酶酶解時間對珍珠油杏出汁率的影響

由圖2可知，隨著酶解時間的延長，出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。酶解時間在40～120 min時，出汁率呈現(xiàn)逐漸增大趨勢；120～240 min時，出汁率呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。這可能是由于出汁率在達到最大出汁率后，隨著時間的延長，酶解體系內會有部分沉淀物又重新分散到體系內使出汁率降低[20]。所以，選擇80，120和160 min進行正交試驗。

圖2 果膠酶酶解時間對出汁率的影響

2.1.3 果膠酶酶解溫度對出汁率的影響

由圖3所示，隨著酶解溫度的升高，出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。酶解溫度在37～41 ℃時，隨著酶解溫度的升高，出汁率呈現(xiàn)上升趨勢；酶解溫度在41～57 ℃時，隨溫度的升高，出汁率呈現(xiàn)下降趨勢；當酶解溫度為41 ℃時，出汁率顯著高于其他酶解溫度（p＜0.05）。所以，酶解溫度選擇37，41和45 ℃進行正交試驗。

圖3 果膠酶酶解溫度對出汁率的影響

2.1.4 果膠酶酶解正交試驗

由方差分析可知，試驗的三個因素中酶解時間（B）對珍珠油杏果漿酶解出汁率的影響差異性顯著（p＜0.05）。在酶解時間的3個水平間，120和80 min分別和160 min之間差異顯著（p＜0.05），120 min和80 min之間差異不顯著（p＞0.05）。由此可知，在一定范圍內，延長酶解時間可以提高出汁率。

酶解正交試驗結果如表3所示。利用極差分析法對數(shù)據(jù)進行分析，影響果膠酶酶解珍珠油杏出汁率的因素主次順序為酶解時間（B）＞果膠酶添加量（C）＞酶解溫度（A），果膠酶酶解最優(yōu)組合為A3B2C2，即果膠酶添加量0.035%、在酶解溫度45 ℃、酶解時間120 min。

表3 果膠酶酶解正交試驗結果

2.2 果膠酶和纖維素酶復配酶解工藝試驗研究

2.2.1 果膠酶和纖維素酶添加比例對出汁率的影響

如圖4所示，在添加酶總量為0.04%的條件下，隨著果膠酶和纖維素酶的比例變化，出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當果膠酶和纖維素酶的比例為1∶1時，出汁率顯著高于其他比例的出汁率（p＜ 0.05），這是因為果膠酶和纖維素酶之間有協(xié)同作用，果膠酶在酶解果膠的同時還可使細胞分開，從而促使纖維素酶作用于細胞壁的纖維素，使細胞壁和果膠分開，促進果膠酶發(fā)揮作用，提高出汁率[21-22]。所以選擇果膠酶與纖維素酶比例1∶1進行以下復配酶解工藝優(yōu)化正交試驗。

圖4 纖維素酶和果膠酶添加比例對出汁率的影響

2.2.2 添加酶總量對出汁率的影響

如圖5所示，隨著酶添加總量的變大，出汁率總體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在酶添加總量為0.08%～ 0.12%時，出汁率顯著高于其他酶添加總量的處理（p＜0.05），0.08%～0.12%時處理間無顯著性差異（p＞0.05），且酶添加量為0.08%時，酶解出汁率最高。所以選擇0.06%，0.08%和0.10%進行正交試驗。

圖5 酶添加總量對出汁率的影響

2.2.3 酶解時間對出汁率的影響

如圖6所示，隨著酶解時間的延長，出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。在酶解時間為120 min時，出汁率顯著高于其他酶解時間的出汁率（p＜0.05）。因而，選擇酶解時間80，120和160 min進行酶解正交試驗。

圖6 復配酶解時間對出汁率的影響

2.2.4 酶解溫度對出汁率的影響

如圖7所示，隨著酶解溫度的升高，出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。酶解溫度為41和45 ℃時，出汁率顯著高于其他酶解溫度（p＜0.05）。41和45 ℃之間出汁率沒有顯著性差異（p＞0.05），但是酶解溫度為41 ℃時出汁率最高。所以，選擇酶解溫度37，41和45 ℃進行正交試驗。

圖7 復配酶解溫度對出汁率的影響

2.2.5 復配酶解正交試驗結果

根據(jù)表4進行方差分析，在復配酶解的3個因素中，酶解溫度和酶解時間對珍珠油杏果漿酶解出汁率影響差異性顯著（p＜0.05）。在酶解溫度的3個水平中，37 ℃分別和41，45 ℃之間差異性顯著（p＜ 0.05），而41 ℃和45 ℃之間差異性不顯著（p＞0.05）。由此說明，復配酶解過程中，在一定范圍內提高酶解溫度可以提高出汁率。酶解時間120，160 min分別和80 min之間差異性顯著（p＜0.05），而120 min和160 min之間則差異性不顯著（p＞0.05）。由此說明，酶解時間過長可能會降低珍珠油杏的出汁率。

表4 復配酶解正交試驗結果

正交試驗結果如表4所示。利用極差分析法對數(shù)據(jù)進行分析，影響復配酶解珍珠油杏出汁率的因素主次順序為酶解時間（B）＞酶解溫度（A）＞酶添加總量（C），最優(yōu)組合為A3B1C3，即酶添加總量0.10%、在酶解溫度45 ℃、酶解時間80 min。

2.3 兩種酶解方法的驗證及比較

按照果膠酶酶解正交結果最優(yōu)試驗條件進行驗證，即在果膠酶添加量0.035%、在酶解溫度45 ℃、酶解時間120 min條件下，珍珠油杏出汁率為54.80%。

按照果膠酶和纖維素酶復配酶解正交結果最優(yōu)試驗條件進行驗證，即在果膠酶與纖維素酶添加比例1∶1、酶添加總量0.10%、在酶解溫度45 ℃、酶解時間80 min的條件下，珍珠油杏出汁率為56.67%。

3 結論

研究結果得出果膠酶酶解最佳工藝條件：果膠酶添加量0.035%、酶解溫度45 ℃、酶解時間120 min，此時果膠酶酶解珍珠油杏的出汁率為54.80%。果膠酶和纖維素酶復配酶解最佳的工藝條件是果膠酶與纖維素酶添加比例1∶1、酶添加總量0.10%、在酶解溫度45 ℃、酶解時間80 min，此時果膠酶酶解珍珠油杏出汁率為56.67%。復配酶解工藝與單一果膠酶酶解工藝相比，復配酶解工藝比單一果膠酶酶解工藝不僅節(jié)省了40 min的時間，還將出汁率提高了1.87個百分點，且二者差異性顯著（p＜0.05）。這是由于單一果膠酶只能酶解果膠部分，而復合酶中的纖維素酶與果膠酶可以互相作用，酶解果膠的同時還可以酶解纖維素，從而進一步增大出汁率。最終試驗證明用果膠酶和纖維素酶復配酶解，珍珠油杏果漿出汁率更高。除此之外，復配酶解工藝最佳酶時間比單一果膠酶時間少了40 min，在一定程度上提高了酶解效率。