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      藍(lán)莓鮮果酶法榨汁工藝的優(yōu)化研究

      2021-09-04 02:57:42楚文靖張付龍肖柳柳
      現(xiàn)代食品 2021年11期
      關(guān)鍵詞:果漿汁率榨汁

      ◎ 楚文靖,張付龍,孫 悅,肖柳柳

      (黃山學(xué)院 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,安徽 黃山 245041)

      藍(lán)莓果實(shí)是名貴果品中的重要小漿果,富含花色苷、多酚、黃酮、維生素等生物活性成分,具有較強(qiáng)的保健功能,深受人們喜愛[1-2]。藍(lán)莓果實(shí)中含有較多的果膠等黏性物質(zhì),這會導(dǎo)致果實(shí)在榨汁處理過程中出現(xiàn)出汁率低、原料利用率低等問題。榨汁過程中酶法處理不僅能顯著提高鮮果的出汁率,還對果汁有澄清作用,同時也能使鮮果中的生物活性成分溶出更多[3-4]。酶處理技術(shù)作為一種高效、低成本的處理方法,已被廣泛應(yīng)用在獼猴桃果漿[5]、枇杷果漿[6]、胡蘿卜汁[7]等果蔬汁的提取中。為了提高藍(lán)莓鮮果榨汁的出汁率,本研究以藍(lán)莓鮮果為原料,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化藍(lán)莓榨汁中果膠酶添加量、酶解反應(yīng)溫度和時間,以提高藍(lán)莓鮮果的出汁率,旨在為藍(lán)莓鮮果的榨汁工藝提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持。

      1 材料與方法

      1.1 原料與試劑

      藍(lán)莓(購置于黃山市超市);食品級果膠酶(酶活30 000 U·g-1,購于鄭州晟發(fā)生物科技有限公司)。

      1.2 儀器與設(shè)備

      HX-PB9636破壁料理機(jī)(奧克斯集團(tuán)有限公司);HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(國華電器有限公司);AR124CN電子天平(奧豪斯儀器有限公司);80-2臺式電動離心機(jī)(金壇市杰瑞爾電器有限公司)。

      1.3 試驗(yàn)方法

      1.3.1 工藝流程

      挑選藍(lán)莓→清洗→瀝干→破壁打漿→分裝稱重→添加果膠酶→恒溫酶解→離心(4 000 r·min-1, 15 min)→收集上清液→稱重→計(jì)算出汁率。

      1.3.2 單因素試驗(yàn)

      (1)果膠酶添加量的確定。稱取打漿后的藍(lán)莓果漿7份,每份20.0 g,分別按照果膠酶添加量為0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.1%加入果漿中,攪拌均勻,置于45 ℃恒溫水浴鍋中保持120 min,然后4 000 r·min-1離心15 min,取上清液,計(jì)算出汁率。

      (2)酶解溫度的確定。稱取打漿后的藍(lán)莓果漿 7份,每份20.0 g,果膠酶加入量均為0.5%,攪拌均勻,分別置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃和60 ℃的恒溫水浴鍋中保持120 min,然后4 000 r·min-1離心15 min,取上清液,計(jì)算出汁率。

      (3)酶解時間的確定。稱取打漿后的藍(lán)莓果漿 7份,每份20.0 g,果膠酶加入量均為0.5%,攪拌均勻,置于45 ℃恒溫水浴鍋中分別酶解30 min、60 min、 90 min、120 min、150 min、180 min和210 min,然后4 000 r·min-1離心15 min,取上清液,計(jì)算出汁率。

      1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以果膠酶添加量(A)、酶解溫度(B)和酶解時間(C)3個因素為自變量,以藍(lán)莓的出汁率(Y)作為響應(yīng)值,利用Design-Expert. 10.0.1軟件中Box-Behnken中心組合試驗(yàn)優(yōu)化藍(lán)莓汁果膠酶酶法提取工藝參數(shù),具體試驗(yàn)因素及水平見 表1[8]。通過回歸模型得出自變量與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系,確定果膠酶提取藍(lán)莓果汁最佳工藝參數(shù)。

      表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

      1.3.4 藍(lán)莓出汁率的計(jì)算

      藍(lán)莓出汁率=(藍(lán)莓汁上清液質(zhì)量∕藍(lán)莓果漿原質(zhì)量)×100%

      2 結(jié)果與分析

      2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

      2.1.1 果膠酶添加量對出汁率的影響

      如圖1所示,隨著果膠酶添加量的逐漸增加,藍(lán)莓果汁出汁率呈現(xiàn)出先增加后變化平穩(wěn)的趨勢,這是因?yàn)楫?dāng)果膠酶添加量達(dá)到0.5%時,藍(lán)莓細(xì)胞內(nèi)容物中果膠物質(zhì)基本被完全水解溶出,出汁率達(dá)到最高(70.25%),若此時再增加酶量,則出汁率不再提高。

      圖1 酶添加量對出汁率 的影響圖

      2.1.2 酶解溫度對出汁率的影響

      如圖2所示,在30~55 ℃內(nèi)隨著溫度的增高,出汁率逐漸增大。酶解溫度55 ℃時,藍(lán)莓果漿出汁率達(dá)到最大值72.48%。但當(dāng)溫度達(dá)到60 ℃時,出汁率下降到66.90%,這是因?yàn)闇囟壬仙绊懥斯z酶的活性。

      圖2 酶解溫度對出汁率 的影響圖

      2.1.3 酶解時間對出汁率的影響

      如圖3所示,藍(lán)莓果漿出汁率隨時間的延長呈現(xiàn)先增加后逐漸平穩(wěn)的趨勢,當(dāng)酶解時間為90 min,出汁率達(dá)到73.56%,隨著時間的延長,出汁率趨于平緩。

      圖3 酶解時間對出汁 率的影響圖

      2.2 藍(lán)莓酶解提取工藝的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

      2.2.1 響應(yīng)面比例設(shè)計(jì)及優(yōu)化結(jié)果分析

      按表1中的3因素3水平設(shè)計(jì),根據(jù)Design-Expert.10.0.1 軟件中的Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,所得出的各因素水平及編碼以及由此設(shè)計(jì)產(chǎn)生的17組試驗(yàn)結(jié)果見表2。

      對表2的結(jié)果進(jìn)行分析,得到因變量出汁率Y與酶添加量(A)、酶解溫度(B)、酶解時間(C)3個自變量之間的二次多項(xiàng)回歸方程為:

      表2 酶解工藝響應(yīng)面分析方案及結(jié)果表

      從表3可以看出,藍(lán)莓果漿出汁率回歸模型極顯著(p<0.01),失擬項(xiàng)不顯著(p=0.289 5>0.05),說明回歸模型有效,可靠性較高。因此,可以用回歸方程描述各響應(yīng)因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系,以確定各因素對響應(yīng)值影響的顯著性。由表3可知,對出汁率影響程度大小順序?yàn)椋篈>B>C,果膠酶的加入量對出汁率的影響最大。

      表3 藍(lán)莓酶解提取工藝的回歸模型及方差分析表

      2.2.2 各個因子間的交互作用分析

      響應(yīng)曲面圖和等高線圖能較為直觀地反映出各因素交互作用對響應(yīng)值的影響。結(jié)合表3各因素交互作用的p值,由圖4可知,果膠酶添加量與酶解溫度的交互作用對出汁率的影響極顯著;由圖5可知,果膠酶添加量與酶解時間的交互作用對出汁率的影響不顯著;由圖6可知,酶解溫度與酶解時間對出汁率的影響極顯著。

      圖4 酶添加量與酶解溫度交互作用的 響應(yīng)曲面和等高線圖

      圖5 酶添加量與酶解時間交互作用的 響應(yīng)曲面和等高線圖

      圖6 酶解溫度與酶解時間交互作用的響 應(yīng)曲面和等高線圖

      2.3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

      根據(jù)所得到的響應(yīng)面模型,通過Design-Expert.10.0.1 軟件分析可得到藍(lán)莓鮮果出汁率的最優(yōu)條件為果膠酶添加量為0.55%、酶解溫度為54.63 ℃、酶解時間為89.74 min??紤]到實(shí)際可操作性,將其工藝參數(shù)調(diào)整為果膠酶添加量0.55%、酶解溫度55 ℃、酶解時間 90 min。在此條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn),得到的出汁率平均值為74.28%,與軟件預(yù)測的最優(yōu)值74.39%相近,僅相差0.11%,說明采用響應(yīng)面試驗(yàn)對藍(lán)莓鮮果酶法榨汁工藝的優(yōu)化是行之有效的,具有較高的可靠性。

      3 結(jié)論

      為了提高藍(lán)莓鮮果的出汁率,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面法對藍(lán)莓鮮果果膠酶酶法榨汁工藝進(jìn)行優(yōu)化,建立了二次多項(xiàng)式回歸模型。由模型優(yōu)化后的最佳酶解工藝條件為果膠酶添加量0.55%、酶解溫度55 ℃、酶解時間90 min,在此條件下藍(lán)莓出汁率高達(dá)74.28%,相比于未加酶的藍(lán)莓,出汁率提高了25.14%。

      本研究為藍(lán)莓鮮果的果膠酶酶法榨汁工藝提供了數(shù)據(jù)支持。

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