食用檳榔超聲酶解軟化工藝優(yōu)化

巢雨舟，夏延斌，趙志友，歐陽晗，吳耀祥，李 琦

（1.湖南賓之郎食品科技有限公司，湖南湘潭 411201；2.湖南農業(yè)大學食品科學技術學院，湖南長沙 410128；3.湖南利爾康生物股份有限公司，湖南岳陽 414100）

食用檳榔超聲酶解軟化工藝優(yōu)化

巢雨舟1，夏延斌2，趙志友1，歐陽晗1，吳耀祥1，李 琦3

（1.湖南賓之郎食品科技有限公司，湖南湘潭 411201；2.湖南農業(yè)大學食品科學技術學院，湖南長沙 410128；3.湖南利爾康生物股份有限公司，湖南岳陽 414100）

以海南島優(yōu)質檳榔干果為原料，采用超聲酶解工藝軟化檳榔纖維，以酶添加量、超聲功率、處理時間和處理溫度為影響因素設計單因素試驗和L9（34）正交試驗，以檳榔的咀嚼性、碎渣性和硬度的綜合得分為考察指標優(yōu)化工藝條件，得到的最佳工藝為酶添加量0.4%，超聲功率560 W，處理時間32 h，處理溫度45℃，在此條件下，檳榔的咀嚼性、碎渣性和硬度的綜合得分為362.3±6分，高于所有試驗組。

檳榔；超聲酶解；工藝優(yōu)化；正交試驗

檳榔是熱帶棕櫚科植物，主要作為藥用和食用，含有多種營養(yǎng)物質和活性物質，如檳榔堿、酚類、還原糖、VC和氨基酸等[1-2]。我國栽種的檳榔有95%以上都被運往湖南加工成干檳榔，作為咀嚼食品之用。湖南檳榔產業(yè)經過400年的發(fā)展，已經由家庭式的作坊發(fā)展成了工業(yè)化大規(guī)模的生產[3]，總產值已經超過150億元。雖然湖南檳榔產業(yè)發(fā)展很快，但嚼食檳榔所引發(fā)的健康問題也不容忽視，主要原因是咀嚼檳榔時，檳榔堅硬的外殼對牙齒和口腔進行磨損，造成牙齒過早脫落和口腔黏膜纖維性病變[4-7]，對檳榔纖維的軟化是檳榔產業(yè)亟待解決的問題[8]。

近年來關于檳榔軟化方法的報道不少，主要方法有泡、蒸、冷凍和微波等物理軟化法[9-11]，以及化學軟化法[12]，酶處理[13]、微生物降解[14]等生物軟化法。以上這幾種方法都是單一的軟化法，單一的軟化法雖能對檳榔纖維軟化產生一定作用，但也有一些負面作用。例如，物理軟化法中蒸煮容易造成檳榔顏色變深進而影響產品的美觀，微波軟化法會使得檳榔內部產生干枯感，而化學軟化法和生物軟化法則容易產生不愉快的風味。針對以上問題，有人提出了復合軟化法并應用到檳榔加工中。例如，段維發(fā)[15]研究的真空發(fā)酵法、李衛(wèi)等人[16]研究的高壓纖維素酶耦合技術都有很好的軟化效果。本文主要針對復合檳榔軟化法，考慮到超聲波輔助酶解[17-19]這一方法的廣泛應用，嘗試將其引入到檳榔加工中，為檳榔軟化開拓新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

檳榔干果，由海南島提供；檳榔軟化酶，湖南利爾康生物股份有限公司提供，專利號CN20111043 4790.0，由纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶、漆酶、淀粉酶和助劑組成。

1.2 儀器設備

KQ-700DE型數控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產品；QG-38型不銹鋼電熱開水桶，大冶市強廣不銹鋼制品有限公司產品；101-2B型電熱鼓風干燥箱，北京市中興偉業(yè)儀器有限公司產品；MB-25型水分測試儀，奧豪斯儀器（上海）有限公司產品；LX-A型邵氏硬度計，樂清市艾德堡儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

選籽→浸泡（超聲酶解）→清洗→煮籽5 min→烤籽→發(fā)籽→烤籽→上表香→切籽→去核→點鹵→成品。

1.3.2 操作要點

（1）選籽。為了避免檳榔自身的差異而影響試驗結果的準確性，挑選大小和形態(tài)差異不大的檳榔作為樣品，去花蒂，稱取的每份檳榔樣品質量一致。

（2）浸泡。采用超聲酶解的方法處理，料液比1∶2.5。

（3）烤籽。第1次烤籽采取稱量的方法，烤至每份樣品的質量一致，由于花蒂已經都去掉了，所以質量一致可以認為每份樣品的水分含量一致，可以排除水分差異對檳榔軟硬度的干擾。第2次烤籽至檳榔水分24%左右。

（4）發(fā)籽、上表香和點鹵。采用各種甜味劑、涼味劑和香精香料配制而成的配方進行發(fā)籽、上表香和點鹵。

（5）成品。要求樣品水分含量在25%～26%。

1.3.3 單因素試驗設計

稱取500 g檳榔和1 250 g水于超聲波清洗機中，在其他條件相同的情況下，以酶添加量、超聲功率、處理時間和處理溫度為單因素進行食用檳榔超聲酶解試驗，逐個考察不同條件對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響。

以超聲功率490 W，處理時間24 h，處理溫度45℃，考察不同酶添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響。

以酶添加量0.3%，處理時間24 h，處理溫度45℃，考察不同超聲功率（350，420，490，560，630 W）對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響。

以酶添加量0.3%，超聲功率490 W，處理溫度45℃，考察不同處理時間（8，16，24，32，40 h）對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響。

以酶添加量0.3%，超聲功率490 W，處理時間24 h，考察不同處理溫度（35，40，45，50，55℃）對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響。

1.3.4 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，以酶添加量、超聲功率、處理時間和處理溫度為影響因素，以咀嚼性、碎渣性和硬度為考察指標，優(yōu)化食用檳榔的超聲酶解工藝，設計L9（34）正交試驗表，開展四因素三水平的正交試驗，確定最佳工藝參數。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

1.3.5 評價指標

（1）水分含量。使用水分測試儀測定。

（2）檳榔的咀嚼性。邀請技術中心的10名經常吃檳榔、對檳榔有一定認識的食品專業(yè)人員，采用如表2所示的評價標準進行打分，取平均值。

檳榔的咀嚼性評價標準見表2。

表2 檳榔的咀嚼性評價標準

（3）檳榔的碎渣性。邀請技術中心的10名食品專業(yè)人員，他們經常吃檳榔，對檳榔均有一定認識，采用如表3所示的評價標準進行打分，取平均值。

檳榔的碎渣性評價標準見表3。

（4）硬度。使用邵氏硬度計測量，將檳榔切成平整的小塊，每個樣品取3個檳榔，隨機選取每個檳榔的3個不同部位進行測量，取總平均值即為檳榔硬度指標。

1.3.6 數據處理

單因素試驗和正交試驗結果使用SPSS 19進行分析，數據圖形使用Origin 8.0處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 酶添加量對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

酶添加量對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響見圖1。

圖1 酶添加量對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

由圖1可知，超聲酶解處理與對照組相比，檳榔的咀嚼性、碎渣性和硬度都有不同程度的變化，隨著酶添加量的增大，檳榔咀嚼性得分先增大后減小，在酶添加量0.3%時達到最大。其原因為對食用檳榔的咀嚼口感來說，過軟和過硬的檳榔咀嚼感都不好，軟化處理的程度要適當，處理不夠和處理過度都不行。對檳榔的碎渣性來講，隨著酶添加量的增大，檳榔的碎渣程度越來越大，這是因為酶解程度的加強，導致檳榔中的纖維素、半纖維素和木質素的水解率不斷增大，檳榔內部結構松散，導致咀嚼時纖維不斷地斷裂，有細小的檳榔渣掉落在口腔里或者卡進牙齒縫。在酶添加量0.1%～0.4%和對照組相比差異并不顯著（p＞0.05），只在酶添加量0.5%時有顯著性差異（p＜0.05）。而對檳榔的硬度而言，隨著酶添加量的增大，檳榔的硬度越來越小，所有超聲酶處理樣品的硬度都比未處理的要低。

2.1.2 超聲功率對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

超聲功率對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響見圖2。

圖2 超聲功率對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

由圖2可知，隨著超聲功率增大，檳榔的咀嚼性得分先減小后增大，超聲酶解處理的樣品都比對照組得分高，在超聲420～560 W時得分區(qū)間最高。而從檳榔的碎渣性和硬度來看，碎渣性好的檳榔，往往其硬度也會較高，呈正相關，隨著超聲功率的增大，硬度和碎渣性也是先減小后增大。超聲功率增加時，對酶解反應起到了促進作用，造成檳榔的碎渣性和硬度得分越來越低，但是這種促進作用不會隨著超聲功率的增大而無限增大。在達到 490 W時，酶解反應效率受到限制，檳榔的碎渣性和硬度反而越來越大。這可能是因為超聲功率的增大使得空化作用越來越強，檳榔軟化酶的構象遭到破壞，抑制了酶的活性，導致酶解效率降低。

2.1.3 處理時間對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

處理時間對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響見圖3。

圖3 處理時間對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

由圖3可知，處理時間對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響，通過超聲酶解處理的檳榔，其咀嚼性比未處理的對照組要好，除了處理時間為40 h與對照組無顯著差異外（p＞0.05），其余的組與對照組都有顯著性差異（p＜0.05）。咀嚼性的得分隨處理時間的延長是先增大后減小，在16～32 h時的得分最高，所以最佳處理時間應該從這個時間段中選擇。對于檳榔的碎渣性和硬度得分來說，超聲酶解的處理時間越長，檳榔組織結構的水解程度越大，碎渣性越來越差，硬度越來越低。

2.1.4 處理溫度對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

處理溫度對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響見圖4。

圖4 處理溫度對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響

由圖4可知，在處理溫度55℃時，檳榔的咀嚼性與對照組差異不顯著（p＞0.05），其余組與對照組差異都很顯著（p＜0.05），但所有超聲酶解處理的樣品咀嚼性還是較對照組好，咀嚼性的最高得分區(qū)間是在40～50℃，此為最佳處理溫度。檳榔的碎渣性和硬度得分隨著處理溫度的上升先減小后增大，從這點可以看出，在超聲協助下，這種檳榔軟化酶的最適處理溫度是45℃。

2.2 正交試驗結果

正交試驗結果見表4。

表4 正交試驗結果

由表4可知，結合檳榔實際情況而言，咀嚼性最重要，其次是碎渣性，最后是硬度。可以把檳榔的咀嚼性權數定為3，碎渣性定為2，硬度定為1。此外，咀嚼性和碎渣性的得分越高越好，硬度的得分越低越好，所以綜合評分的得分公式為：總分=咀嚼性得分×3+碎渣性得分×2-硬度得分。

由表4可知，極差R的大小順序為A＞D＞B＞C，即對總得分影響效果的主次順序為酶添加量＞處理溫度＞超聲功率＞處理時間；根據K值可知最優(yōu)方案為A3B3C3D2，超聲酶解軟化工藝的最佳參數是酶添加量0.4%，超聲功率560 W，處理時間32 h，處理溫度45℃。在最優(yōu)工藝的條件下做了3次重復性試驗驗證結果的可靠性，得到的總得分平均值是362.3± 6分，高于正交表中最優(yōu)組合9，證明此試驗結果數據可靠。

用SPSS 19軟件分別對正交試驗咀嚼性、碎渣性和硬度得分結果進行方差分析。

咀嚼性方差分析結果見表5，碎渣性方差分析結果見6，硬度方差分析結果見7。

由表5可知，酶添加量、超聲功率、處理時間和處理溫度對檳榔咀嚼性的影響都極顯著（p＜0.01）。

由表6可知，酶添加量、超聲功率和處理時間對檳榔碎渣性的影響極顯著（p＜0.01），處理溫度對檳榔碎渣性則沒有顯著影響（p＞0.01）。

由表7可知，酶添加量、超聲功率和處理時間對檳榔硬度的影響極顯著（p＜0.01），處理溫度對檳榔碎渣性有顯著影響（0.01＜p＜0.05）。

表5 咀嚼性方差分析結果

表6 碎渣性方差分析結果

表7 硬度方差分析結果

3 結論

以從海南島采購的干果檳榔為原料，在采用湘潭干檳榔果加工工藝的基礎上，引入超聲酶解工藝對檳榔進行軟化處理。運用單因素試驗和L9（34）正交試驗對超聲酶解軟化工藝進行優(yōu)化，以酶添加量、超聲功率、處理時間和處理溫度為影響因素，考察軟化工藝對檳榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影響，確定最佳工藝為酶添加量0.4%，超聲功率560 W，處理時間32 h，處理溫度45℃，在此條件下的檳榔綜合得分達到362.3±6分，高于所有正交試驗組。超聲酶解是一種軟化檳榔纖維的新方法，但關于此方法軟化檳榔方面的研究還很膚淺，還需要更多深入、細致的研究。

[1]覃偉權，范海闊.檳榔 [M].北京：中國農業(yè)大學出版社，2010：125.

[2]辛曉晨，裴志勝，袁臘梅，等.響應面法優(yōu)化超聲——微波協同萃取檳榔籽油及其脂肪酸組成分析 [J].食品科學，2012，33（2）：67-71.

[3]朱利明.尋味檳榔 [M].長沙：湖南人民出版社，2010：170-172.

[4]Chatrchaiwiwatana S.Factors affecting tooth loss amongrural Khon Kaen adults：analysis of two data sets[J].Public Health，2007，121（2）：106-112.

[5]Reichart P A，Nguyen X H.Betel quid chewing，oral cancer and other oral mucosal diseases in Vietnam：a review[J].Journal of Oral Pathology&Medicine，2008，37（9）：511-4.

[6]Javed F，Chotai M，Mehmood A，et al.Oral mucosal disorders associated with habitual gutka usage：a review[J].Oral Surgery Oral Medicine Oral Pathology Oral Radiology &Endodontics，2010，109（6）：857-864.

[7]翦新春，張彥.咀嚼檳榔與口腔黏膜下纖維性變及口腔癌的研究進展 [J].中華口腔醫(yī)學研究雜志，2011，5（3）：1-5.

[8]徐遠芳，鄧鋼橋，鄒朝暉，等.食用檳榔纖維對口腔的危害及其軟化技術研究進展 [J].湖南農業(yè)科學，2012（13）：102-104.

[9]姚東云，高亞玲，韓繼紅，等.檳榔軟化工藝的研究進展 [J].中國醫(yī)藥指南，2011，9（29）：229-230.

[10]李智，徐歡歡，鄧建陽，等.高溫干蒸工藝軟化檳榔及其滅菌效果研究 [J].食品與機械，2015，31（4）：194-197.

[11]文友模，陳燕.檳榔軟化加工方法探討與改進 [J].中國醫(yī)療前沿，2007，2（23）：101.

[12]何京亮，李忠海，周文化.抗粉碎度比較評價軟化檳榔殼硬度的研究 [J].食品與機械，2009，25（2）：48-51.

[13]何京亮.食用檳榔酶法軟化技術研究 [D].長沙：中南林業(yè)科技大學，2009.

[14]Rajan A，Kurup J G，Abraham T E.Biosoftening of arecanut fiber for value added products[J].Biochemical Engineering Journal，2005，25（3）：237-242.

[15]段維發(fā).檳榔真空發(fā)酵浸漬加工方法：中國，200310120 823[P].2004-12-15.

[16]李衛(wèi)，鄭成.高壓耦合酶解技術軟化檳榔殼的研究 [J].廣東化工，2007，34（5）：23-25.

[17]張勝幫，于萍，曾小明.超聲波-酶解法和超聲波法提取裙帶菜多糖的比較研究 [J].食品科學，2011，32（16）：141-145.

[18]苗敬芝，馮金和，董玉瑋.超聲結合酶法提取生姜中水溶性膳食纖維及其功能性研究 [J].食品科學，2011，32（24）：120-125.

[19]潘利華，徐學玲，羅建平.水溶性大豆多糖的超聲輔助酶法提取條件及抗氧化活性 [J].食品科學，2012，33（4）：77-81.

Optimization of Ultrasonic Enzyme Softening Technology for Edible Areca

CHAO Yuzhou1，XIA Yanbin2，ZHAO Zhiyou1，OUYANG Han1，WU Yaoxiang1，LI Qi3
（1.Hu'nan Binzhilang Food Science Limited Company，Xiangtan，Hu'nan 411201，China；2.College of Food Science and Technology，Hu'nan Agricultural University，Changsha，Hu'nan 410128，China；3.Hu'nan Lierkang Biological Limited Stock Company，Yueyang，Hu'nan 414100，China）

Take Hainan high-quality dried areca as the material，ultrasonic enzyme softening technology are used in areca fiber，single factor and L9（34）orthogonal experiments are conducted toevaluate the effect ofenzyme addition amount，ultrasonic power，processing time and processing temperature on chewiness，slagging and hardness of comprehensive scoring on areca.The optimum condition are as follows：the enzyme addition amount of 0.4%，the ultrasonic power of 560 W，the processing time of 32 h and the processing temperature of 45℃，and the chewiness，slagging and hardness of comprehensive scoring on areca under this condition reach on 362.3±6，higher than all the experimental group.

areca；ultrasonic enzyme；optimization of technology；orthogonal test

TS255.6

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.11.005

1671-9646（2016）11a-0014-04

2016-09-23

食用檳榔生產關鍵技術研究與示范（NY-ZI20161002）。

巢雨舟（1989—），男，碩士，研究方向為食用檳榔加工。