酶法制備海棠果汁的酶解條件優(yōu)化研究

司更花，劉圣鵬，馮文娟

（黃河三角洲京博化工研究院有限公司，山東 濱州 256500）

海棠果（Calophyllum inophyllumL.）又名胡桐、海桐、紅厚殼、君子樹(shù)、海棠木、瓊州海棠[1]，其果實(shí)中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分、對(duì)人體有益的微量元素和功能因子，具有解毒生津、止渴去火、養(yǎng)胃、助消化、抗病毒、消炎等保健功能[2-3]。果膠酶能夠酶解水果細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間的果膠，降低果漿黏度，提高果汁出汁率。果膠酶作為一種食品工業(yè)用酶制劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于草莓汁、紅棗汁、香蕉汁、獼猴桃汁、桑葚果汁、樹(shù)莓汁等果蔬汁的加工中[4-12]，LANDBO A K等[13]比較了10種不同商品果膠酶的作用效果，可以使果汁得率由66.4%提高至78.9%。目前，以海棠果為原料的商品比較少見(jiàn)，僅有虎海防等[14]利用果膠酶酶解制備海棠果汁，說(shuō)明了以海棠果為原料的產(chǎn)品的市場(chǎng)前景非常廣闊，因此，加強(qiáng)對(duì)海棠果果汁的開(kāi)發(fā)具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

海棠果：山東博華農(nóng)業(yè)有限公司；果膠酶（30 000 U/g）：山東隆科特酶制劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DL-6M大型低速離心機(jī)：長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)科技有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：上海浦東物理光學(xué)儀器廠；中空纖維微濾膜組件MOF：截留分子質(zhì)量6 000 u，天津膜天膜科技有限公司；PP-6 蠕動(dòng)泵：常州市科健蠕動(dòng)泵廠；PHS-3C型pH計(jì)：上海今邁生物科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 果汁工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）海棠果預(yù)處理

選擇完全成熟的海棠果，剔除病蟲(chóng)害和腐爛的果實(shí)，流水洗凈附著在海棠果上的泥土、微生物和農(nóng)藥，去除核柄，切成小塊進(jìn)行打漿，得到果漿。

（2）果膠酶解

在果漿中加入一定量的果膠酶，在一定的溫度條件下酶解一段時(shí)間。

（3）分離澄清

酶解后的果漿4 000 r/min離心10 min，上清液用中空纖維濾膜微濾設(shè)備除去不溶物。

1.3.3 果膠酶添加量對(duì)出汁率的影響

去核海棠果中加入一定量的礦泉水，煮沸10 min，冷卻后，加入一定量的礦泉水，使料液比為1∶1.5（g∶mL），打漿，分別添加海棠果質(zhì)量0、0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.10%的果膠酶，40 ℃酶解120 min，離心后，稱果汁的質(zhì)量，計(jì)算出汁率。

出汁率的計(jì)算公式：

1.3.4 酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響

去核海棠果中加入一定量的礦泉水，煮沸10 min，冷卻后，加入一定量的礦泉水，使得料液比為1∶1.5（g∶mL），打漿，加入海棠果質(zhì)量0.02%的果膠酶，40 ℃分別酶解30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，離心后，稱果汁的質(zhì)量，計(jì)算出汁率。

1.3.5 酶解溫度對(duì)出汁率的影響

去核海棠果中加入一定量的礦泉水，煮沸10 min，冷卻后，加入一定量的礦泉水，使得料液比為1∶1.5（g∶mL），打漿，加入海棠果質(zhì)量0.02%的果膠酶，分別在30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃的條件下酶解120 min，離心后，稱果汁的質(zhì)量，計(jì)算出汁率。

1.3.6 酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以海棠果出汁率為指標(biāo)，以果膠酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度為因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1。

表1 酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for enzymolysis condition optimization

1.3.7 果汁pH的測(cè)定

按照中華人民共和國(guó)農(nóng)牧漁業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY 82.7—1988《果汁測(cè)定方法pH值的測(cè)定》的方法測(cè)定[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 果膠酶添加量對(duì)出汁率的影響

圖1 果膠酶添加量對(duì)出汁率的影響Fig.1 Effect of pectinase addition on juice yield

由圖1可以看出，未添加果膠酶的試驗(yàn)組，離心后得到的海棠果果汁質(zhì)量少于之前加入水的質(zhì)量，可能是由于果肉吸水膨脹，由于果膠的存在，通過(guò)離心無(wú)法將其分離。隨著果膠酶添加量的增加，海棠果果汁的出汁率增加，當(dāng)果膠酶添加量達(dá)到0.02%之后，海棠果果汁的出汁率無(wú)顯著性變化，果汁澄清，透明。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，選擇果膠酶的添加量為0.02%。

2.1.2 酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響

圖2 酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響Fig.2 Effect of enzymatic time on juice yield

由圖2可以看出，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，海棠果汁的出汁率增加，當(dāng)酶解時(shí)間達(dá)到120 min之后，海棠果果汁的出汁率有降低趨勢(shì)。因此，選擇酶解時(shí)間為120 min。

2.1.3 酶解溫度對(duì)出汁率的影響

圖3 酶解溫度對(duì)出汁率的影響Fig.3 Effect of enzymatic temperature on juice yield

由圖3可以看出，隨著酶解溫度的增大，海棠果果汁的出汁率呈先增大后減小的趨勢(shì)，酶解溫度40 ℃時(shí)海棠果出汁率最大。因此，選擇酶解溫度為40 ℃。

2.2 酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)

由表2可以看出，酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度3個(gè)影響因素中，各因素的極差RB＞RC＞RA，即對(duì)海棠果出汁率的影響從大到小依次為酶解時(shí)間＞酶解溫度＞酶添加量。海棠果出汁率最佳的酶解條件是A2B2C3，即酶添加量為0.02%，酶解時(shí)間為120 min，酶解溫度為45 ℃，此結(jié)果與單因素試驗(yàn)獲得的試驗(yàn)結(jié)果較為一致，海棠果出汁率為40%?？瞻捉M未添加果膠酶，海棠果果漿在45 ℃處理120 min，海棠果出汁率為-12%。與空白組相比，最佳酶解條件下海棠果出汁率提高了52個(gè)百分點(diǎn)。

表2 酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for enzymolysis condition optimization

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表3可以看出，3個(gè)影響因素對(duì)海棠果果汁出汁率的影響均未達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論

目前的商品果膠酶的最適作用pH為3～4[16]，海棠果果汁的pH值為3.25，果膠酶在此pH條件下的酶解效果最佳。通過(guò)正交試驗(yàn)獲得的最佳酶解條件：果膠酶添加量為0.02%，酶解時(shí)間為120 min，酶解溫度為45 ℃。在此酶解條件下，海棠果出汁率最高，為40%，與未加果膠酶處理的空白試驗(yàn)相比，出汁率提高了52個(gè)百分點(diǎn)。

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