復(fù)合酶解及大曲糖化對柿子出汁率和還原糖度的影響

楊　輝， 荊　雄， 蘇　文， 董騰達(dá)， 黃莎莎

(陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院， 陜西 西安　710021)

0　引言

柿子屬準(zhǔn)果仁類、柿科(Ebenaceae)柿屬(Diospyros L.f.)植物，原產(chǎn)我國華中、華南一帶.柿子果實艷麗多汁，我國柿樹栽培有三千多年的歷史[1]，主要分布于黃河流域，其中以陜西、山西、河北、河南、山東五省為主.柿子品種主要以澀柿為主，且澀柿在我國柿子加工中占主導(dǎo)地位.柿子營養(yǎng)豐富，具有較高的食用價值及醫(yī)療保健功能.據(jù)測定每百克鮮柿果中，含有豐富的糖、蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等，主要營養(yǎng)成分含量見表1所示，此外還含有胡蘿卜素和多種氨基酸[2].柿子中含有豐富的甘露醇、葡萄糖、果糖、五環(huán)三萜類化合物、各種無機(jī)鹽、維生素、鞣質(zhì)、可溶性膳食纖維、類胡蘿B素和多酚類物質(zhì)等[3]，研究表明這些物質(zhì)具有降血脂、抗氧化、抗動脈硬化[4]、預(yù)防心血管疾病的作用[5].

表1　柿營養(yǎng)成分的含量

柿子糖分含量高，營養(yǎng)成分豐富，民間多以柿子釀酒制醋，這也是柿子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方向[6].但目前多以小作坊為主[7]，采用自然成熟軟化后對柿子進(jìn)行加工，整個周期比較長，很難出汁，浪費(fèi)極大，利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美一些發(fā)達(dá)國家[8].近年雖有規(guī)模較大的柿子酒、柿子醋企業(yè)興起，其技術(shù)瓶頸仍是柿子的出汁率僅20%左右，原料利用率低，單寧去除難.本文以新鮮柿子為原料，采用復(fù)合酶酶解和糖化技術(shù)，在單因素試驗基礎(chǔ)上通過正交試驗對酶解糖化工藝進(jìn)行優(yōu)化，以期提高柿子的出汁率和還原糖含量，減少柿子資源的浪費(fèi)，延長柿子深加工生產(chǎn)周期，研究中也對酶解過程中營養(yǎng)成分變化進(jìn)行了分析.

1　材料與方法

1.1　材料與試劑

八成熟雞心黃柿，采摘于彬縣；果膠酶、纖維素酶，上海源葉生物科技有限公司；大曲，彬縣馨香釀造廠；硫酸銅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、鹽酸、草酸、沒食子酸、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品、2-6二氯酚靛酚鈉，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司.

1.2　儀器與設(shè)備

榨汁機(jī)，西安華訊得貿(mào)易有限公司；PL203電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；恒溫水浴鍋，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；PHS-3C 型pH計、磁力攪拌器，上海儀電科學(xué)器股份有限公司；SP -756P紫外可見分光度計，上海光譜儀器有限公司.

1.3　工藝流程及試驗方法

1.3.1提汁工藝流程

新鮮柿子→挑選→清洗→溫水脫澀→打漿(檸檬酸調(diào)pH至4.3)→酶解→過濾(計算出汁率)

1.3.2試驗方法

(1)酶解單因素試驗

柿子經(jīng)榨汁后取500 g果漿，以出汁率為指標(biāo)，選擇果膠酶用量、酶解溫度和時間為單因素進(jìn)行試驗，其中果膠酶添加量分別選取果汁質(zhì)量的0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%，于50 ℃酶解2 h；酶解溫度分別為35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃，在果膠酶用量0.03%下酶解2 h；酶解時間分別為1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h，果膠酶用量0.03%，酶解溫度50 ℃；在果膠酶酶解最適條件下同時加入纖維素酶，其添加量選定柿汁的0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%，通過試驗探討纖維素酶對柿子出汁率的影響.

(2)酶解正交試驗

在以上單因素試驗基礎(chǔ)上，進(jìn)行4因素3水平酶解正交試驗.酶解正交試驗因素水平見表2所示.

表2　酶解正交試驗因素水平表

(3)糖化正交試驗

酶解后的柿子汁還原糖含量比較低，根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，以糖化后還原糖含量為指標(biāo)，對酶解后的柿子汁進(jìn)行大曲糖化正交試驗，每組試驗重復(fù)三次取平均值，因素水平見表3所示.

表3　糖化正交試驗因素水平表

1.3.3分析檢測方法

(1)出汁率計算[9]

采用稱重法，計算公式如式(1)所示.

(1)

(2)還原糖含量測定

采用斐林試劑法測定還原糖[10].

(3)總酸測定

采用電位滴定法測定果汁的總酸[11].

(4)黃酮含量測定

通過繪制蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品曲線[12]來測定黃酮含量.

(5)多酚含量測定

采用Folin-酚法測定水果及其制品中總多酚含量[13].

(6)維生素C含量測定

采用2 ,6-二氯酚靛酚鈉滴定法[14].

1.4　數(shù)據(jù)處理與分析

每個試驗樣做3 次平行，取其平均值，采用Origin9軟件和正交助手Ⅱv3.1 處理試驗數(shù)據(jù)并對結(jié)果進(jìn)行顯著性方差分析.

2　結(jié)果與討論

2.1　柿子酶解單因素實驗

2.1.1果膠酶添加量對柿子出汁率的影響

圖1給出了果膠酶添加量對柿子出汁率的影響.結(jié)果表明,在果膠酶試驗取值范圍內(nèi)，柿子出汁率有極大值，對應(yīng)果膠酶用量為0.05%，當(dāng)果膠酶添加量介于0.01%～0.03%時，出汁率明顯上升，高于0.03%時，出汁率上升緩慢，在0.05%處達(dá)到最高.這是因為酶作用的底物有限，當(dāng)加入少量的酶時，作用底物充足，上升很快，隨著酶量的增加，底物出現(xiàn)不足，出汁率增長緩慢，直到最后保持不變，相對于果膠酶用量0.05%而言，用量0.03%的出汁率略低，基于成本方面的考量，確定最佳酶用量為0.03%.

圖1　果膠酶制劑添加量對柿子出汁率的影響

2.1.2酶解時間對柿子出汁率的影響

酶解是果膠大分子與果膠酶運(yùn)動接觸、分解和產(chǎn)物與酶分離的復(fù)雜過程，酶解時間是影響這些過程是否進(jìn)行徹底的重要因素.圖2顯示了酶解時間對出汁率的影響.隨著時間延長，柿子出汁率先上升，之后不再增長，當(dāng)酶解時間為2 h時，出汁率達(dá)到最大，意味底物分解基本完成，所以確定酶解時間為2 h.

圖2　酶解時間對柿子出汁率的影響

2.1.3酶解溫度對柿子出汁率的影響

圖3表示在加入0.03%果膠酶，經(jīng)2 h酶解時酶解溫度對柿子出汁率的影響.結(jié)果表明，溫度對柿子出汁率的影響明顯，出汁率最大值52.66%出現(xiàn)在50 ℃，事實上所有的酶都具有其最適的作用溫度[15]，低于最適溫度酶活力不足，而過高的酶解溫度則導(dǎo)致酶中的重要組成蛋白質(zhì)變性失活，出汁率下降.當(dāng)酶解溫度為50 ℃時，酶活力最高，出汁率最大，故50 ℃為最佳酶解溫度.

圖3　酶解溫度對柿子出汁率的影響

2.1.4纖維素酶添加量對柿子出汁率的影響

圖4表示在果膠酶最佳作用條件下，不同纖維素酶添加量對柿子出汁率的影響.由圖4可知，加入纖維素酶之后，柿子出汁率得到了有效的提高，當(dāng)酶添加量達(dá)到0.02%時出汁率不再變化，增長趨勢與果膠酶添加量對出汁率影響相似，都是由于后期底物不足導(dǎo)致.因此選擇0.02%為最佳纖維素酶添加量.

圖4　纖維素酶制劑添加量對柿子出汁率的影響

2.2　柿子酶解正交試驗

在以上單因素試驗基礎(chǔ)上，對果膠酶用量(A)、纖維素酶用量(B)、酶解溫度(C)、酶解時間(D)進(jìn)行4因素3水平正交試驗，通過測定出汁率來確定柿子最佳酶解條件.正交結(jié)果見表4所示.

表4　酶解正交試驗結(jié)果

通過對表4進(jìn)行極差分析可得，影響柿子出汁率的4個因素A(果膠酶添加量)、B(纖維素酶添加量)、C(溫度)、D(時間)的主次順序為C>A>D>B，溫度和果膠酶的用量對出汁率影響較大，纖維素酶用量和酶解時間對出汁率影響較小.優(yōu)化得到的最佳組合為A2B1C2D3，即果膠酶添加量為0.03%、纖維素酶添加量為0.015%、酶解溫度為50 ℃、酶解時間為2.5 h.在此條件下柿子的出汁率達(dá)到57.45%.

2.3　糖化正交試驗

經(jīng)過酶解柿漿中還原糖含量比較低，不利于后期柿子酒發(fā)酵，因此在酶解后需要提高柿漿中還原糖的含量.通過參考王長虹等[16]對糖化酶作用條件的研究，本實驗在此基礎(chǔ)上利用大曲進(jìn)行糖化正交試驗確定最佳糖化條件，并且最終研究結(jié)果與其一致.糖化正交試驗結(jié)果見表5所示.

表5　糖化正交試驗結(jié)果

注：K，K*分別表示出汁率和還原糖含量的均值；R，R*分別表示出汁率和還原糖含量的極差.

大曲是我國的古老曲種，含有淀粉酶、糖化酶、果膠酶等多種酶系和復(fù)雜的微生物菌群[17]，可糖化、分解果膠、酯化等多種功能，柿子糖化正交試驗結(jié)果對此做了驗證，同時柿子漿經(jīng)大曲糖化不僅還原糖有所提高，柿子漿的出汁率也得到了提升，這與趙貴紅等[18]利用大曲法釀造柿子酒研究結(jié)果一致.大曲是釀酒工業(yè)中重要的增香劑[19]，柿子漿糖化之后對大曲進(jìn)行保留，可以在后期柿子酒釀造中改善酒體風(fēng)味.

表5糖化正交結(jié)果顯示，影響還原糖含量和柿子出汁率的主次因素是A>B>C，即大曲添加量影響最大，糖化溫度次之，糖化時間影響最小.表6方差分析顯示，大曲添加量對柿子汁中還原糖含量和出汁率影響顯著，這可能是由于大曲在最佳作用條件下水解柿子漿和大曲中的淀粉，使其轉(zhuǎn)化為還原糖，同時柿漿黏度降低，出汁率得以提高.因此柿漿糖化最佳工藝條件為：大曲添加量2 wt%、糖化溫度60 ℃、糖化時間2.5 h，在此條件下柿子汁中還原糖含量可以達(dá)到120.27 g/L，出汁率為64.43%.與鄭瑞婷等[20]在果漿酶對雞心柿出汁率中的研究結(jié)果相比提高了15%，王萍[21]將柿子出汁率提高到86.52%，高于本研究結(jié)果，分析原因是柿子出汁率與柿子品種有關(guān)，本研究與鄭瑞婷研究中均以果型較小的雞心柿為原料，而王萍選用果型較大、含水量較多的鏡面柿為原料；同時,從馬建勇等[22]對樹莓研究結(jié)果可以看出,出汁率和成熟度也有很大關(guān)系.后續(xù)可以研究不同品種和成熟度對柿子出汁率的影響.

表6　糖化正交試驗的方差分析

注：表中M表示糖化酶添加量；W為糖化溫度；T為糖化時間；D為誤差；r為出汁率；m為還原糖含量.

2.4　酶解前后柿子汁中營養(yǎng)成分的變化

表7給出了酶解前后柿汁中營養(yǎng)成分的變化.結(jié)果表明，酶解后柿子汁中還原糖含量提高到了120.27 g/L，除了柿子汁中有少量維生素C可能被空氣氧化導(dǎo)致含量有所降低外，其他成分，如總酸、黃酮和多酚含量基本保持不變，即酶解和糖化過程中柿子的基本成分都被保留下來.

表7　酶解前后營養(yǎng)物質(zhì)的變化/(g/L)

3　結(jié)論

(1)柿子人工催熟后破碎得到果漿，經(jīng)過復(fù)合酶酶解、大曲糖化后，即可提高柿子的出汁率，還可提高柿汁的還原糖含量.

(2)復(fù)合酶解適宜條件為果膠酶添加量0.03%、纖維素酶添加量0.015%、酶解溫度50 ℃、酶解時間2.5 h.

(3)在大曲用量2 wt%，在60 ℃對酶解所得柿汁糖化2.5 h，柿汁的還原糖含量可達(dá)120.27 g/L，比糖化前提高了51.87%；而出汁率可從酶解前的38.58%提高到64.43%，調(diào)高了25.85%，并且柿子中其他的營養(yǎng)物質(zhì)如總酸 、黃酮、多酚可基本保留，維生素C保留率約60%.

此研究為柿子酒、柿子醋的進(jìn)一步研究與開發(fā)奠定了基礎(chǔ).