香蕉芒果復(fù)合果漿酶解工藝的優(yōu)化

陳銘中，鐘旭美，孔令開，葉穎嫻，陳 勇

（1. 陽江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東陽江 529566；2. 陽江市功能性食品研發(fā)與質(zhì)量評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東陽江 529566）

香蕉，果肉質(zhì)地柔軟、清香爽口，是營養(yǎng)價(jià)值很高的水果[1]，國內(nèi)香蕉種植主要分布在廣東、廣西、福建等地。香蕉產(chǎn)量大，由于其為躍變型水果，采收后不便貯藏[2]，開展香蕉果酒的研究，對(duì)香蕉果酒產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)可以提供參考，有利于推動(dòng)香蕉種植及其產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，提高居民生活水平。香蕉富含人體所需多種氨基酸和維生素，以及蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖、粗纖維等。中醫(yī)認(rèn)為香蕉有潤腸、填精髓等功效[3]，并有緩解壓力、消解煩惱的功效，有良好的保健功能。芒果（中國植物志） 的通俗名為杧果，我國芒果種植區(qū)域的氣候條件差異較大，所以每個(gè)區(qū)域推廣的種植品種有所不同。因其果肉細(xì)滑、汁多味美，營養(yǎng)成分高，是大眾常食用的水果之一，是熱帶著名水果，具有“熱帶果王”之稱，芒果主要成分有蛋白質(zhì)、粗纖維、維C、礦物質(zhì)、脂肪、糖類等[4-5]，被世界衛(wèi)生組織成為十大最佳水果之一。香蕉和芒果主要分布在我國的熱帶、亞熱帶地區(qū)，都含有豐富的果膠質(zhì)、半纖維素等，以致果漿的黏度大、出汁率低下，由于果膠酶可以分解果膠物質(zhì)，能夠很好地降解果漿黏度，促進(jìn)果漿固液分離，使果酒澄清度大大提高[6]。果膠酶已在香蕉酒[7]、青梅酒[8]、獼猴桃果酒[9]等的釀造中應(yīng)用，并且得到良好的酶解效果[10]。目前，有香蕉果酒和芒果果酒等報(bào)道，但將這2 種水果復(fù)合釀酒未見有相關(guān)報(bào)道。利用果膠酶處理香蕉芒果復(fù)合果漿，以探討利用果膠酶提高香蕉芒果復(fù)合果漿的透光率的最佳酶解工藝條件，為香蕉芒果復(fù)合型果酒的釀造工藝提供試驗(yàn)參數(shù)，促進(jìn)香蕉芒果復(fù)合型果酒的釀造及生產(chǎn)，以期帶動(dòng)香蕉芒果的種植，提高種植戶經(jīng)濟(jì)收入，改善收入水平。

1 材料及方法

1.1 材料及藥品

香蕉、芒果，購于陽江市陽東區(qū)農(nóng)貿(mào)市場；果膠酶（活力≥4 000 U/mg），上海源葉生物科技有限公司提供；D254 型酵母，廣州市深?yuàn)W生物有限公司提供；檸檬酸、維C、碳酸氫鈉，山東邁德豐科技有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

KP-767 型商用現(xiàn)磨豆?jié){機(jī)即攪拌機(jī)，廣州市祈和電器有限公司產(chǎn)品；酒精計(jì)手持糖度儀，廣州深?yuàn)W生物科技有效公司產(chǎn)品；玻璃發(fā)酵壇，淘寶庸人百貨有限公司產(chǎn)品；離心機(jī)，江蘇金壇宏華儀器廠產(chǎn)品；DK-S24 型電熱恒溫水浴鍋、SJ-3F 型pH 計(jì)，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品；E-301F pH 型雷磁三復(fù)合電極，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品；JA6002 型電子天平，常州市科源天平儀器有限公司產(chǎn)品；手持糖度計(jì)，上海邦西儀器科技有限公司產(chǎn)品；I3 型紫外可見分光光度計(jì)，濟(jì)南海能儀器有限公司產(chǎn)品；FBZ1002-UP-P 型超純水機(jī)，青島富勒姆科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香蕉芒果復(fù)合果漿工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1） 原料挑選。挑選新鮮無病害、無蟲害，外觀無機(jī)械損傷及腐敗變質(zhì)的香蕉和芒果，要求其成熟度比較均一，沒有軟塌現(xiàn)象，以免引起腐敗。

（2） 去皮、切分。將香蕉、芒果依次清洗去皮、去核，將其果肉取出，切成1 cm 大小的方塊。果皮含有單寧等物質(zhì)，因此在取肉過程中應(yīng)將皮完全去除，避免其影響果酒口味。

（3） 破碎打漿。香蕉芒果打漿前按比例混合，放入1%的檸檬酸和維C 復(fù)合溶液中進(jìn)行護(hù)色處理[11-12]，避免果肉褐變。

（4） 酶解。果膠酶可以軟化果肉組織中的果膠物質(zhì)，使之生成半乳糖醛酸和果膠酸，果汁中的固形物失去進(jìn)而沉降下來，增強(qiáng)澄清效果[13-14]。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

設(shè)置單因素試驗(yàn)考查果膠酶酶解過程中果膠酶添加量、酶解溫度、酶解pH 值和酶解時(shí)間對(duì)香蕉芒果復(fù)合果漿酶解的影響，以透光率為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

某高速公路項(xiàng)目全長115km，行車速度設(shè)計(jì)為100km/h，路基寬度設(shè)計(jì)為26.0m，本工程路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，主線路面層為（SMA—13）細(xì)粒式瀝青混凝土面層，厚度為4cm；中面層為6cm（AC—20C）中粒式瀝青混凝土；下面層為8cm（AC—25C）粗粒式瀝青混凝土。在本項(xiàng)目路面排水設(shè)計(jì)中主要采用中央分離帶、超高緩和段的排水處理方法，最大限度減少平坡路段出現(xiàn)積水的現(xiàn)象。但是在實(shí)踐過程中，采用該方式不能達(dá)到理想的防排水效果?；诖耍嚓P(guān)部門在研究后從問題角度出發(fā)，在了解高速公路防排水設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)際的基礎(chǔ)上，采取了優(yōu)化設(shè)計(jì)方式進(jìn)行。

（1） 果膠酶添加量對(duì)香蕉芒果果漿透光率的影響。將香蕉芒果果肉（2∶1） 混勻打漿后，取6 份150 mL 果醬置于250 mL 滅菌后的三角瓶中，選用果膠酶添加量0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 g/L[15]，固定pH 值調(diào)配至4.0，于30 ℃下以超聲波處理20 min，酶解時(shí)間30 min 的條件酶解，酶解后立即取出并以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min，將所取上清液置于波長670 nm 處測定透光率[16]。

（2） 酶解溫度對(duì)香蕉芒果果漿透光率的影響。將香蕉芒果果肉（2∶1） 混勻打漿后，取6 份150 mL果醬置于250 mL 滅菌后的三角瓶中，選用不同的酶解溫度30，35，40，45，50 ℃[17]，固定添加果膠酶添加量0.5 g/L，pH 值調(diào)配至4.0，于30 ℃條件下以超聲處理20 min，酶解時(shí)間30 min，酶解后立即取出，以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min，將所取上清液置于波長670 nm 處測定透光率。

（3） 酶解pH 值對(duì)香蕉芒果果漿透光率的影響。將香蕉芒果果肉（2∶1） 混勻打漿后，取6 份150 mL果醬置于250 mL 滅菌后的三角瓶中，選用不同的梯度酶解pH 值3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，固定添加果膠酶添加量0.5 g/L，pH 值調(diào)配至4.0，于30 ℃下以超聲處理20 min，酶解時(shí)間30 min 的條件酶解，酶解后立即取出，以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min，將所取上清液置于波長670 nm 處測定透光率[18]。

（4） 酶解時(shí)間對(duì)香蕉芒果果漿透光率的影響。將香蕉芒果果肉（2∶1） 混勻打漿后，取6 份150 mL果漿置于250 mL 滅菌后的三角瓶中，選用不同的酶解時(shí)間30，60，90，120，150 min，固定添加果膠酶添加量0.5 g/L，pH 值調(diào)配至4.0，于30 ℃下以超聲處理20 min，酶解時(shí)間30 min 的條件酶解，酶解后立即取出，以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min，將所取上清液置于波長670 nm 處測定透光率。

1.4 酶解正交試驗(yàn)

根據(jù)上述單因素試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)四因素三水平的正交試驗(yàn)。

果膠酶處理香蕉果酒L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1[19-20]。

表1 果膠酶處理香蕉果酒L9（34）正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶添加量對(duì)香蕉芒果復(fù)合果漿透光率的影響

不同果膠酶添加量對(duì)透光率的影響見圖1。

圖1 不同果膠酶添加量對(duì)透光率的影響

2.2 酶解溫度對(duì)香蕉芒果復(fù)合果漿透光率的影響

不同酶解溫度對(duì)透光率的影響見圖2。

圖2 不同酶解溫度對(duì)透光率的影響

由圖2 可知，透光率＞30 ℃時(shí)會(huì)隨著酶解溫度的升高而增高。酶解溫度為30~35 ℃時(shí)，果酒透光率增幅較大，由70.21%升至90.2%，隨著溫度的增高，果酒的透光率也逐漸漂浮，呈非正相關(guān)趨勢，很有可能是在隨著溫度升高，果渣中的果膠受熱后析出導(dǎo)致透光率降低。酶解溫度超過45 ℃時(shí)對(duì)透光率影響不大。酶解溫度如果過高會(huì)導(dǎo)致果膠酶酶活力的降低，還會(huì)導(dǎo)致香蕉芒果復(fù)合果酒的營養(yǎng)成分和香氣損失[17]。因此，在香蕉芒果復(fù)合型果酒釀造時(shí)建議選擇在35 ℃的條件下酶解，此時(shí)的酶解效果最好。

2.3 不同酶解pH 值對(duì)香蕉芒果復(fù)合酒透光率的影響

不同酶解pH 值對(duì)透光率的影響見圖3。

圖3 不同酶解pH 值對(duì)透光率的影響

由圖3 可知，不同酶解pH 值條件下酶解后香蕉芒果復(fù)合果漿的透光率也有所不同，酶解pH 值為3.5~4.5 時(shí)澄清效果較好，透光率均可以達(dá)到87 %以上。其中，酶解pH 值為3.5 時(shí)，透光率最高，可達(dá)89.2%；當(dāng)酶解pH 值高于4.5 時(shí)，可能是由于果膠酶過高活性受到了抑制，從而導(dǎo)致果酒中的果膠物質(zhì)未能分解，透光率明顯下降。因此，pH 值為3.5~4.5 條件下酶解效果較為理想，當(dāng)酶解pH 值＞4.5 時(shí)果膠酶容易被抑制，導(dǎo)致其果膠物質(zhì)不能被很好分解，以致透光率下降。

2.4 不同酶解時(shí)間對(duì)香蕉芒果復(fù)合果漿透光率的影響

不同酶解時(shí)間對(duì)透光率的影響見圖4。

圖4 不同酶解時(shí)間對(duì)透光率的影響

由圖4 可知，不同酶解時(shí)間對(duì)香蕉芒果復(fù)合果漿透光率有著較大的影響，在不同的酶解條件下，果漿原料的透光率有著明顯的變化，由圖4 可知，酶解時(shí)間越長，果漿透光率越高。測定空白只有5.36%。可以說明果酒沒有酶解時(shí)會(huì)含有大量的果膠和粗纖維等物質(zhì)，這些物質(zhì)是導(dǎo)致果酒澄清度和色澤的主要因素。此外，隨著酶解時(shí)間的延長，透光率也隨之增高，說明酶解時(shí)間和透光率在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)，但是過長的酶解時(shí)間會(huì)導(dǎo)致果酒被空氣中的微生物污染和原料氧化褐變，容易引起腐敗或者變色，不利于果酒品質(zhì)的把控和商用的價(jià)值。酶解時(shí)間控制在120~150 min 可以達(dá)到較佳的酶解效果，過長的時(shí)間會(huì)增加時(shí)間成本，不利于產(chǎn)業(yè)化加工的需求。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)得出的結(jié)果，進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)。

果膠酶處理香蕉芒果復(fù)合果漿正交試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 果膠酶處理香蕉芒果復(fù)合果漿正交試驗(yàn)因素水平

由表2 中的極差R值可知，影響香蕉芒果復(fù)合果漿透光率的主次因素為A（果膠酶添加量） ＞B（酶解溫度） ＞D（酶解pH 值） ＞C（酶解時(shí)間），由其中的K值得到果酒酶解最佳工藝為A2B3C2D2，得到正交試驗(yàn)結(jié)果再進(jìn)行一個(gè)驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果為99.4%，高于A2B3C2D2組合，說明最佳酶解組合為果膠酶添加量0.5 g/L，酶解溫度45 ℃，酶解pH 值4.0，酶解時(shí)間120 min。由此可見，香蕉芒果復(fù)合果漿透光率研究的正交試驗(yàn)結(jié)果可靠，并且得到工藝的最佳組合，能夠?yàn)橄憬睹⒐麖?fù)合型果酒釀造提供有價(jià)值的參數(shù)。

3 結(jié)論

通過果膠酶酶解香蕉芒果復(fù)合果漿優(yōu)化結(jié)果表明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)香蕉芒果復(fù)合果漿的透光率在適宜的pH 值條件下，透光率會(huì)隨著酶添加量的增加、酶解時(shí)間的延長和酶解溫度的升高而升高，并且通過正交試驗(yàn)優(yōu)化后透光率可達(dá)到99.4%，并且果膠酶添加量對(duì)香蕉芒果復(fù)合果酒透光率最大。結(jié)果表明，香蕉芒果復(fù)合果漿在果膠酶添加量0.5 g/L，酶解溫度45 ℃，酶解pH 值4.0，酶解時(shí)間120 min 時(shí)得到的透光率效果最佳，即果膠酶解的效果最好。合適的果膠酶酶解條件能夠很好地分解香蕉芒果復(fù)合果漿中大量的果膠物質(zhì)，從而充分釋放果膠中包裹的營養(yǎng)物質(zhì)，提高出汁率，為后續(xù)的果酒發(fā)酵提供良好條件，試驗(yàn)結(jié)果可為香蕉芒果復(fù)合型果酒釀造時(shí)提供借鑒。