酶解法提高茂谷桔橙出汁率的研究

王 琦，余亞白，高慧穎，陳 源，賴呈純

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，福建 福州 350003）

我國(guó)是世界柑桔主產(chǎn)國(guó)，柑桔汁加工業(yè)已起步，但受制于我國(guó)甜橙原料生產(chǎn)的弱勢(shì)，進(jìn)程曲折，發(fā)展緩慢。長(zhǎng)期以來制汁原料問題一直制約著我國(guó)橙汁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是我國(guó)除甜橙外還有許多優(yōu)質(zhì)的柑桔品種，制備高檔的特色柑桔果汁仍有一定的市場(chǎng)潛力。茂谷桔橙是由臺(tái)灣引進(jìn)的寬皮桔與橙的雜交種，其果肉細(xì)嫩化渣，濃甜，可溶性固形物含量16．6%，最高18．3%，酸度0．59%，維生素 C含量41．0mg／hg［1］，類胡蘿卜素含量 （4．49±0．03）mg／hg （鮮重）［2］。茂谷桔橙果汁富含保健成分，具有較好的抗氧化能力，與芭樂相比較，其SOD活性和總酚含量相近，總抗氧化能力為芭樂的60%，清除羥自由基能力為芭樂的2．2倍［3］。因此，茂谷桔橙是制備特色的、保健的高檔柑桔果汁的理想原材料。本研究利用酶對(duì)細(xì)胞壁具降解作用，用酶解法來提高茂谷桔橙的出汁率，并確定最佳酶解條件。

1 材料和方法

1．1 材料與儀器

茂谷桔橙采摘自福建農(nóng)業(yè)科學(xué)院的果園基地。供試試劑：果膠酶X1（以下簡(jiǎn)稱酶X1，酶活25000IU／mL）、果漿復(fù)合酶 GM （以下簡(jiǎn)稱梅GM，酶活30000IU／mL，含果膠酶、半纖維素酶和纖維素酶），均由廣州裕寶生物科技有限公司提供。供試儀器：恒溫水浴鍋、pH試紙、天平、組織搗碎機(jī)、100目篩網(wǎng)、燒杯、玻璃棒、試管、移液槍 （1～10μL）。

1．2 工藝流程

柑桔果汁的工業(yè)化生產(chǎn)，多采用全果或半果榨汁的方法，即通過機(jī)械強(qiáng)力破壞果實(shí)細(xì)胞壁得到果汁。傳統(tǒng)的工業(yè)榨汁率一般為40%～50%，對(duì)于原料的利用率不高。在機(jī)械榨汁的基礎(chǔ)上，通過采用酶法，進(jìn)一步提高出汁率，并改善產(chǎn)品的色澤和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性［4］，具體工藝流程為：原料選擇→清洗→去皮→去籽→搗碎機(jī)搗碎→酶解→100目篩網(wǎng)過濾→原汁→備用［5－6］

1．3 測(cè)定方法

岀汁率＝原汁 （g）／原料 （g）×100%。果膠物質(zhì)定性檢測(cè)：采用酒精變性法檢測(cè)［7－8］。

1．4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

單因素試驗(yàn)：采用不添加酶 （CK）、添加酶X1、添加酶GM和同時(shí)添加酶X1和酶GM的四個(gè)處理；酶用量采用2000IU／kg、2500IU／kg、3000IU／kg、3500IU／kg和4000IU／kg五個(gè)水平；酶解溫度采用20℃、30℃、40℃、50℃和60℃五個(gè)水平；酶解時(shí)間0．5h、1．0h、1．5h、2．0h和2．5h五個(gè)水平；酶解pH 值采用3．0、3．5、4．2 （原汁）、4．5和5．0五個(gè)水平。分別研究其對(duì)茂谷桔橙出汁率的影響。

正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用酶用量、酶解溫度、酶解pH值3因素作為試驗(yàn)因素，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)L9（33）。以茂谷桔橙岀汁率作為效果指標(biāo)，探討酶解的最佳工藝。以上所用試驗(yàn)均重復(fù)3次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同酶處理對(duì)茂谷桔橙岀汁率的影響

采用茂谷桔橙原果汁的pH 4．2，酶解溫度40℃，酶解時(shí)間1品h，果膠酶用量2000IU／kg，研究果膠酶種類對(duì)茂谷桔橙出汁率的影響。結(jié)果（表1）表明，加酶組的出汁率比不加酶 （CK）組明顯提高，不同種類酶間出汁率相近，酶X1與酶GM混合的出汁率最高，為76．54%。主要原因是酶X1以果膠酶為主，能破壞柑桔中的果膠，而酶GM中除了含有果膠酶還含有半纖維素酶和纖維素酶，同時(shí)使用這兩種酶不僅能對(duì)茂谷桔橙中含有的大量果膠進(jìn)行破壞，還能破壞纖維素及半纖維素結(jié)構(gòu)，提高出汁率。

2．2 酶X1和酶GM混合用量對(duì)茂谷桔橙岀汁率影響

采用茂谷桔橙原果汁的pH值，酶解溫度40℃，酶解時(shí)間1h，酶為酶X1和酶GM以1∶1混合酶，分析不同酶用量對(duì)茂谷桔橙岀汁率的影響。結(jié)果（表2）表明，隨著酶用量的增加，出汁率逐漸提高，當(dāng)酶用量為3500IU／kg時(shí)出汁率最高，為79．55%，繼續(xù)增加酶用量，出汁率不變。

表1 不同酶處理對(duì)茂谷桔橙岀汁率的影響

表2 酶X1和酶GM不同混合用量對(duì)茂谷桔橙岀汁率影響

2．3 不同酶解溫度對(duì)茂谷橙岀汁率影響

采用原果汁pH值，酶解時(shí)間為1h，酶為酶X1和酶GM 1∶1混合酶，酶添加量為3000IU／kg，來確定酶解的最適溫度。結(jié)果（表3）表明，在50℃時(shí)出汁率最高為78．80%，溫度繼續(xù)上升時(shí)出汁率反而下降，說明達(dá)到60℃時(shí)，混合酶已經(jīng)被高溫破壞，開始失活。

表3 不同酶解溫度對(duì)茂谷桔橙岀汁率影響

2．4 不同酶解時(shí)間對(duì)茂谷桔橙岀汁率影響

采用原果汁pH值，酶解溫度為40℃，酶為酶X1和酶GM 1∶1混合酶，酶用量為3000IU／kg，以研究不同酶解時(shí)間對(duì)茂谷橙岀汁率影響。結(jié)果（表4）表明，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，出汁率逐漸提高，當(dāng)酶解時(shí)間到達(dá)1h后，隨時(shí)間的增加，出汁率提高并不是十分明顯。

2．5 不同酶解pH值對(duì)茂谷橙岀汁率影響

采用酶為酶X1和酶GM以1∶1混合酶，酶解時(shí)間1h，酶解溫度40℃，酶用量為3000IU／kg，研究不同酶解pH值對(duì)茂谷桔橙岀汁率的影響，尋求最適pH值。從試驗(yàn)結(jié)果 （表5）可以看出，在原汁pH4．2值時(shí)，出汁率最高為78．38%。當(dāng)高于此pH值時(shí)出汁率反而下降。這是由于pH值過高導(dǎo)致酶開始失活。因此，原汁pH值 （4．2）為最適pH值。

表4 不同酶解時(shí)間對(duì)茂谷橙岀汁率影響

表5 不同酶解pH值對(duì)茂谷桔橙岀汁率的影響

2．6 最佳酶解條件正交試驗(yàn)分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定酶解時(shí)間1h，以酶添加量、pH、酶解溫度三因素進(jìn)行最佳酶解條件的正交試驗(yàn) （表6）。從表6可看出，因素B的極差最大，即酶解pH值對(duì)出汁率影響最大，其次是因素A （酶添加量），最后是C （溫度）?？梢?，決定試驗(yàn)結(jié)果因素的主次關(guān)系為B＞A＞C，且最適組合為A3B2C1，即在酶解時(shí)間為1h條件下，果膠酶用量為3500IU／kg，pH 為4．2 （原汁），酶解溫度為40℃，出汁率達(dá)到最高，為80．77%，比未進(jìn)行酶解工藝出汁率（68．04%）高18．71%。

添加酶能有效地提高茂谷桔橙的出汁率，提高其作為果汁原料的商品價(jià)值。通過正交試驗(yàn)優(yōu)化，應(yīng)用果膠酶提高茂谷桔橙出汁率的最佳工藝條件為：采用果膠酶X1和果漿復(fù)合酶GM1∶1混合酶解、酶解時(shí)間為1h、酶用量為3500IU／kg、反應(yīng)溫度在40℃、在茂谷桔橙原汁pH 4．2條件下出汁率最高，為80．77%，比未進(jìn)行酶解工藝出汁率（68．04%）相對(duì)高出18．71%。

3 結(jié)論

表6 三因素酶解正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

［1］余亞白，林斌，王琦，等．晚熟優(yōu)質(zhì)柑桔 “茂谷橘橙”的選育［J］．福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，25 （2）：167－169．

［2］高慧穎，王琦，陳源，等 ．茂谷橘橙中類胡蘿卜素含量的研究［J］．福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，25 （2）：197－200．

［3］王琦，余亞白，賴呈純，等 ．幾種臺(tái)灣水果的抗氧化能力研究［J］．福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，25 （6）：704－707．

［4］徐斐，華澤釗，王璋，等 ．酶法全橙汁生產(chǎn)工藝的研究 ［J］．食品工業(yè)：軟飲料特輯／果蔬汁飲料，2002（2）：4－6．

［5］藺毅峰 ．軟飲料加工工藝與配方 ［M］．北京：化學(xué)工藝出版社，2006：151－158．

［6］胡小松，蒲彪，廖小軍 ．軟飲料工藝學(xué) ［M］．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002：133－146．

［7］閆瑩，梁艷暉 ．果膠酶對(duì)香蕉汁澄清的工藝研究 ［J］．農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2007 （1）：59－63．

［8］黃天斌 ．果膠的提取方法與測(cè)定 ［J］．文山師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2004，17 （4）：380－381．