楊梅清汁加工中的酶解工藝研究

孔祥佳+連至楠

摘要：通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)研究楊梅清汁加工中的酶解工藝，并探討最優(yōu)酶解工藝條件對(duì)楊梅清汁澄清效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)果膠酶用量為0.007%、pH值為3.5、酶解溫度為55 ℃、酶解時(shí)間為150 min時(shí)，楊梅出汁率為8166%、透光率為77.09%，與相同pH值、溫度和時(shí)間但不經(jīng)過(guò)酶解工藝相比，其出汁率、透光率分別增加20.23%、32.55%。

關(guān)鍵詞：楊梅；酶解工藝；果膠酶；出汁率；澄清

中圖分類(lèi)號(hào)： TS275.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）12-0131-04

楊梅（Myrica rubra Sieb. & Zucc.）屬于楊梅科楊梅屬亞熱帶常綠果樹(shù)，是中國(guó)南方著名的特色水果之一。福建是我國(guó)楊梅的主產(chǎn)地，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年福建省楊梅種植面積為 17 542 hm2，總產(chǎn)量為99 003 t，至2014年福建省楊梅種植面積為18 992 hm2，總產(chǎn)量為119 332 t[1]。楊梅果實(shí)甜酸適口、風(fēng)味濃郁、香氣獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，除富含糖、有機(jī)酸、維生素C、鈣、鐵、鉀、花青素等營(yíng)養(yǎng)成分外[2-3]，還具有較高的保健作用和藥用價(jià)值，鮮食有抗氧化、抗腫瘤、抗過(guò)敏、抗菌消炎、降血糖、護(hù)肝、護(hù)胰島等功效[4-12]，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。但楊梅果實(shí)成熟于梅雨季節(jié)，果實(shí)無(wú)外皮保護(hù)，肉柱突起易受傷害，鮮果貨架期短，在貯藏、運(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程中其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和食用價(jià)值快速降低，故合理開(kāi)發(fā)及加工楊梅產(chǎn)品成為充分利用資源、減少果實(shí)浪費(fèi)的關(guān)鍵。楊梅的加工產(chǎn)品主要有果脯蜜餞、飲料和果酒釀制等[13-14]。其中，楊梅果汁飲料能保留其原有的色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分和藥理活性，具有良好的發(fā)展前景和市場(chǎng)潛力。

出汁率是果汁加工中首要考慮的因素。若采用傳統(tǒng)的壓榨工藝，很難破壞楊梅果實(shí)細(xì)胞壁組成中的果膠、纖維素、半纖維素和糖蛋白等大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使壓榨后的果漿黏稠、取汁困難、出汁率低。而在果實(shí)細(xì)胞壁組成中，果膠物質(zhì)含量相對(duì)較高，蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低[15]。因此，破壞果膠分子結(jié)構(gòu)、降低果膠物質(zhì)含量是提高果實(shí)出汁率最為有效的加工方式。果膠酶是催化降解果膠物質(zhì)的酶類(lèi)，可破壞果膠分子結(jié)構(gòu)、降低果膠物質(zhì)含量，導(dǎo)致果實(shí)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的解體，從而降低果漿黏度、改善壓榨性能、提高果汁可濾性和澄清度，更有利于后續(xù)過(guò)濾、澄清和濃縮工藝的進(jìn)行[16-17]。目前，果膠酶酶解澄清汁技術(shù)在藍(lán)莓[17]、哈密瓜[18]、黑莓[19]、歐李[20]等果實(shí)中均有報(bào)道，但有關(guān)果膠酶對(duì)楊梅清汁的酶解工藝研究未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以“東魁”楊梅果實(shí)為材料，研究不同酶解條件對(duì)楊梅出汁率的影響及其最優(yōu)酶解工藝條件下的澄清效果，確定果膠酶提高楊梅出汁率的最優(yōu)工藝條件，并探討最優(yōu)酶解工藝條件對(duì)楊梅清汁澄清效果的影響，為工業(yè)化生產(chǎn)楊梅果汁飲料提供技術(shù)參數(shù)和理論指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1材料與試劑

試驗(yàn)材料：“東魁”楊梅果實(shí)，采摘于福建省漳州市楊梅果園。

試驗(yàn)試劑：果膠酶（40 U/mg，生物試劑），上海索萊寶生物科技有限公司； 檸檬酸（分析純）， 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

JYL-A062型榨汁機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司；HH-S型恒溫水浴鍋，河南鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；雷磁PHSJ-4A型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；T6新世紀(jì)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；MP3101電子天平，上海舜宇科學(xué)儀器有限公司；AB204-N電子分析天平，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1楊梅清汁的酶解工藝流程（圖1）

1.3.2單因素試驗(yàn)（1）果膠酶用量：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值至3.5，控制酶解溫度 50 ℃，固定酶解時(shí)間120 min，添加果膠酶，其用量分別為楊梅果漿的0%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%、0.010%，探討果膠酶用量對(duì)楊梅出汁率的影響。

出汁率=楊梅果汁的質(zhì)量/楊梅果漿的質(zhì)量×100%。

（2）pH值：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），添加0.006%果膠酶，控制酶解溫度50 ℃，固定酶解時(shí)間120 min，分別將pH值調(diào)至3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，探討pH值對(duì)楊梅出汁率的影響。

（3）酶解溫度：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），添加0006%果膠酶，調(diào)節(jié)pH值至3.5，固定酶解時(shí)間120 min，分別將酶解溫度控制在30、35、40、45、50、55 ℃，探討酶解溫度對(duì)楊梅出汁率的影響。

（4）酶解時(shí)間：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），添加0006%果膠酶，調(diào)節(jié)pH值至3.5，控制酶解溫度50 ℃，分別將酶解時(shí)間固定在30、60、90、120、150、180 min，探討酶解時(shí)間對(duì)楊梅出汁率的影響。

1.3.3正交試驗(yàn)根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化楊梅清汁加工中的酶解工藝條件。

1.3.4楊梅清汁透光率的測(cè)定根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，按照張麗霞等[17]和周劍忠等[19]的分光光度計(jì)法測(cè)定最優(yōu)酶解工藝條件下的楊梅清汁透光率，用T（%）表示楊梅清汁的澄清度。

1.3.5數(shù)據(jù)處理以上各指標(biāo)測(cè)定均重復(fù)3次，分別采用Microsoft Office Excel和IBM SPSS Statistics 19對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1果膠酶用量對(duì)楊梅出汁率的影響

在pH值、溫度和底物濃度一定時(shí)，酶促催化反應(yīng)速率與酶的濃度呈正比；但隨著酶促催化反應(yīng)的進(jìn)行，底物濃度不斷降低，反應(yīng)速率下降；當(dāng)?shù)孜锿耆幻阜纸鈺r(shí)，酶促催化反應(yīng)終止[16，21]。因此，添加一定用量的酶可加速酶促催化反應(yīng)的進(jìn)行，使底物有效分解，但若持續(xù)增加酶用量，會(huì)限制酶促催化反應(yīng)速率，使酶解效果不明顯。由圖2可知，果膠酶用量影響楊梅的出汁率。不添加果膠酶時(shí)，楊梅出汁率僅為6668%。而隨著果膠酶用量的增加，楊梅出汁率不斷增加，但其上升幅度因酶用量不同而各有差異。其中，果膠酶用量在0.002%～0.006%時(shí)，楊梅出汁率快速升高；果膠酶用量在0.006%～0.010%時(shí)，楊梅出汁率增加不明顯。統(tǒng)計(jì)分析表明，添加果膠酶的楊梅出汁率顯著高于不添加果膠酶的楊梅出汁率（P<0.05），而果膠酶用量在0.006%～0.010%時(shí)楊梅出汁率差異不顯著（P>0.05）。因此，為了節(jié)約酶的使用量和生產(chǎn)成本，選擇果膠酶用量為0.006%。endprint

2.2pH值對(duì)楊梅出汁率的影響

每一種酶只能在一定pH值范圍內(nèi)表現(xiàn)它的活性，而且在最適pH值條件下其活性最高，且偏離最適pH值越遠(yuǎn)，酶活性越低[16，21]。由圖3可知，隨著pH值的增加，楊梅出汁率呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，且在pH值為3.5時(shí)，出汁率達(dá)到最大值，為72.78%。這是由于底物分子的解離狀態(tài)和酶分子的解離狀態(tài)均受pH值的影響，當(dāng)pH值改變不劇烈時(shí)，酶雖然不變性，但是其活性受到影響，而過(guò)高或過(guò)低（極端）pH值會(huì)影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象，甚至使酶變性或失活，從而影響楊梅的出汁率。因此，選取果膠酶酶解的較適pH值為3.5。

2.3酶解溫度對(duì)楊梅出汁率的影響

溫度對(duì)酶促催化反應(yīng)速率的影響有雙重效應(yīng)：一方面是當(dāng)溫度升高，酶促催化反應(yīng)速率加快；另一方面，隨著溫度升高，酶逐漸變性，從而降低酶促催化反應(yīng)速率。而酶最適反應(yīng)溫度是這2種效應(yīng)平衡的凈結(jié)果[16，21]。由圖4可知，酶解溫度對(duì)楊梅出汁率有較大影響。當(dāng)酶解溫度控制在30～50 ℃時(shí)，隨著溫度升高，楊梅出汁率快速增加，即酶解溫度控制在50 ℃時(shí)，出汁率達(dá)到最大值，為78.53%；但隨著酶解溫度繼續(xù)升高至55 ℃，楊梅出汁率下降。這說(shuō)明酶解溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，極易引起果膠酶活性的降低，甚至喪失其催化活性，降低酶解效果，從而影響楊梅的出汁率。因此，選取果膠酶酶解的較適溫度為50 ℃。

2.4酶解時(shí)間對(duì)楊梅出汁率的影響

酶解時(shí)間可影響酶促催化反應(yīng)進(jìn)程。由圖5可知，隨著酶解時(shí)間的增加，楊梅出汁率呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，但其變化幅度因酶解時(shí)間不同而各有差異。其中，酶解30～90 min 時(shí)，楊梅出汁率快速增加；酶解90～150 min時(shí)，楊梅出汁率緩慢上升；當(dāng)酶解時(shí)間固定在150 min時(shí)，楊梅出汁率達(dá)到最高，為78.86%；但隨著酶解時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)至180 min，楊梅出汁率降低。這說(shuō)明適宜的酶解時(shí)間可促進(jìn)果膠酶與底物有效結(jié)合，酶解充分；但酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致酶活性降低，并造成部分營(yíng)養(yǎng)成分的氧化和微生物的污染，從而影響楊梅的出汁率與品質(zhì)。因此，選取果膠酶酶解楊梅的適宜時(shí)間為150 min。

2.5正交試驗(yàn)與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取果膠酶用量（A）、pH值（B）、酶解溫度（C）、酶解時(shí)間（D） 4因素，進(jìn)行4因素3水平 L9（34） 正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析見(jiàn)表2，正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表3。

由表2可知，楊梅清汁加工中酶解的最優(yōu)工藝條件組合為A2B2C3D3，即添加0.007%果膠酶，調(diào)節(jié)pH值至3.5，控制酶解溫度55 ℃，固定酶解時(shí)間150 min。利用此最優(yōu)工藝條件組合進(jìn)行楊梅出汁率的驗(yàn)證性重復(fù)試驗(yàn)，測(cè)得楊梅出汁率為（81.66±0.28）%。若將楊梅果實(shí)按相同pH值、溫度和時(shí)間但不經(jīng)過(guò)酶解工藝處理，楊梅出汁率僅為（67.92±

2.6楊梅清汁澄清效果的評(píng)價(jià)

由表4可知，在最優(yōu)酶解工藝條件下，楊梅清汁的透光率為77.09%；若將楊梅果實(shí)按相同pH值、溫度和時(shí)間但不經(jīng)過(guò)酶解工藝處理，楊梅清汁的透光率僅為58.16%。相關(guān)分析表明，最優(yōu)酶解工藝條件下的楊梅清汁透光率極顯著高于不加酶工藝（P<0.01）。這說(shuō)明果膠酶可水解楊梅果汁中的果膠質(zhì)，破壞果汁的膠體系統(tǒng)，從而降低楊梅果汁的黏度、提

3討論與結(jié)論

果膠酶提高果蔬出汁率的酶解效果受到酶用量、pH值、溫度和時(shí)間等因素的影響，是各反應(yīng)條件綜合作用的結(jié)果。陳藝暉等使用固體果膠酶對(duì)金柑果漿進(jìn)行酶解，其最佳工藝條件是調(diào)節(jié)pH值至4.0，添加0.04%果膠酶，于40 ℃下酶解4 h，此條件下金柑出汁率高達(dá)83.2%[16]；倪文兵等利用果膠酶處理紅棗漿，其最佳工藝條件是酶解溫度為40 ℃、pH值為5.5、果膠酶用量為0.03%、酶解時(shí)間為60 min，此條件下紅棗漿出汁率為87.5%，與未經(jīng)果膠酶處理的紅棗相比，出汁率提高了19%[22]。本試驗(yàn)通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)酶解工藝中的果膠酶用量、pH值、酶解溫度和酶解時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，得出最優(yōu)酶解工藝參數(shù)：果膠酶用量為0.007%、pH值為3.5、酶解溫度為55 ℃、酶解時(shí)間為150 min；在此最優(yōu)酶解工藝條件下，楊梅出汁率高達(dá)81.66%，與相同pH值、溫度和時(shí)間但不經(jīng)過(guò)酶解工藝相比，其出汁率增加了20.23%，極顯著提高了楊梅的出汁率（P<0.01）。且各因素的主次順序?yàn)槊附鈺r(shí)間>酶解溫度>pH值>果膠酶用量；其中，酶解時(shí)間、酶解溫度、pH值這3個(gè)因素對(duì)楊梅出汁率的影響極顯著（P<001），但果膠酶用量的影響差異不顯著（P>0.05）。

史亞萍等對(duì)比了果膠酶、膨潤(rùn)土、殼聚糖3種澄清方式對(duì)石榴果汁澄清效果的影響，結(jié)果表明，果膠酶澄清效果最好，殼聚糖次之，膨潤(rùn)土最差[23]。當(dāng)果膠酶用量為0.1 μg/g、酶解時(shí)間為120 min、酶解溫度為45 ℃時(shí)，蘆薈汁的透光率最高，為91.1%[24]。這說(shuō)明果膠酶可催化降解果汁中引起渾濁的果膠物質(zhì)，使果汁變得清澈透亮。本試驗(yàn)在果膠酶提高楊梅出汁率的最優(yōu)酶解工藝條件基礎(chǔ)上，探討其對(duì)楊梅清汁澄清效果的影響，結(jié)果表明，在最優(yōu)酶解工藝條件下，楊梅清汁的透光率高達(dá)77.09%，與相同pH值、溫度和時(shí)間但不經(jīng)過(guò)酶解工藝相比，其透光率增加了32.55%，極顯著提高了楊梅果汁的澄清度（P<0.01）。

本研究結(jié)果表明，合理的酶解pH值、溫度和時(shí)間組合可顯著增強(qiáng)果膠酶的活性，即可節(jié)約果膠酶的使用量、節(jié)省生產(chǎn)成本，又能輔助提高楊梅果汁的澄清度。

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