酶處理對野生獼猴桃出汁率影響

雷昌貴　孫亞楠　孟宇竹　鞠慧麗

摘 要：目的：探討酶處理對獼猴桃出汁率和總糖含量的影響。方法：在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化酶解工藝參數(shù)，分析了酶解前后出汁率和總糖含量的變化。結(jié)果：最佳酶處理?xiàng)l件為纖維素酶添加量0.3 g·L-1，果膠酶添加量0.15%，酶解溫度45 ℃，酶解時(shí)間1.5 h。此條件下野生獼猴桃出汁率為80.39%，總糖含量為7.84%。結(jié)論：通過試驗(yàn)獲得了適合生產(chǎn)果汁、果酒、果醋的野生獼猴桃汁。

關(guān)鍵詞：野生獼猴桃;正交試驗(yàn);酶處理;出汁率

Abstract：Objective： The effect of enzyme treatment on juice yield and total sugar content was studied. Methods： On the basis of single factor experiment， the orthogonal design was used to optimize the process of enzyme treatment， and the change of total sugar content before and after enzymolysis was analyzed. Results： The optimal enzyme treatment were determined as follows： cellulase addition 0.3 g·L-1， pectinase addition 0.15%，enzymolysis temperature 45 ℃， enzymolysis time 1.5 h; under these optimal conditions， the juice yield of the wild kiwifruit was 80.39%， the total sugar content was 7.84%. Conclusion： Wild kiwi juice suitable for the production of fruit juice， fruit wine and fruit vinegar was obtained through experiments.

Key words：Wild kiwifruit; Orthogonal test; Enzyme treatment; Juice yield

中圖分類號：S663.4

野生獼猴桃中含有豐富的維生素C、糖、蛋白質(zhì)、氨基酸等有機(jī)物和人體必需的礦物元素，被人們譽(yù)為“水果之王”[1-5]。野生獼猴桃往往不經(jīng)疏花疏果，生長過程中不使用膨大劑、化肥、農(nóng)藥等，果實(shí)比種植品種小，是純天然綠色的水果[6-7]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，河南省西峽縣野生獼猴桃年產(chǎn)量約為1 000萬kg[8]，除少量鮮食外，目前仍未形成規(guī)模性開發(fā)利用。將野生獼猴桃加工成果汁、果酒、果醋等，有利于野生資源的開發(fā)，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入，促進(jìn)特色農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展[9-13]。

野生獼猴桃汁的制備是開發(fā)生產(chǎn)果汁、果酒、果醋的關(guān)鍵工序，其中出汁率和糖度兩個(gè)指標(biāo)尤為重要。為了提高野生獼猴桃出汁率和糖度、降低果酒生產(chǎn)成本[14-15]，本文以伏牛山產(chǎn)野生獼猴桃為原料，以纖維素酶和果膠酶酶解為技術(shù)手段，以出汁率和總糖含量為考察指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，探討纖維素酶添加量、果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間與野生獼猴桃出汁率影響和總糖含量的變化規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化復(fù)合酶解-熱浸提工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

野生獼猴桃，采自伏牛山;纖維素酶（活力≥10萬U·g-1）、果膠酶（活力≥5萬U·g-1），均購于南京納滿生物科技有限公司。

1.2 設(shè)備與儀器

DJ1-2.5型打漿機(jī)，中國包裝和食品機(jī)械總公司湘潭市食品機(jī)械總廠生產(chǎn);FA2004型電子天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn);FJ300-SH型實(shí)驗(yàn)室數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)，上海滬析實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn);80-2型臺式離心機(jī)，上海耀特儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

1.3 工藝流程及實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 野生獼猴桃汁浸提工藝

野生獼猴桃汁浸提工藝[16]流程如圖1所示。

1.3.2 試驗(yàn)方法

（1）伏牛山野生獼猴桃基本營養(yǎng)成分分析。依據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對其水分、維生素C、總酸、還原糖和灰分進(jìn)行測定。

（2）單因素試驗(yàn)。野生獼猴桃經(jīng)熱燙、打漿后取1 L果漿，以出汁率和總糖為評價(jià)指標(biāo)，選擇纖維素酶添加量、果膠酶添加量、酶解溫度和時(shí)間為單因素進(jìn)行試驗(yàn)，詳見表1。

出汁率=野生獼猴桃清汁質(zhì)量/野生獼猴桃質(zhì)量×100%

（3）正交試驗(yàn)。依據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以纖維素酶添加量（A）、果膠酶添加量（B）、酶解溫度（C）、酶解時(shí)間（D）4因素各取3水平，以岀汁率和總糖為評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 伏牛山野生獼猴桃基本營養(yǎng)成分

由表2可以看出，伏牛山野生獼猴桃水分含量為78.85%;維生素C含量較高，達(dá)114.90 mg/100 g;就作為發(fā)酵原料（含酸量為6.0～12.0 g·L-1較適合發(fā)酵）來說，其總酸量偏高，總酸含量為11.74 g·L-1，對于高酸度的原料可以通過降酸處理;根據(jù)果酒釀造要求原料含糖為15%～22%較合適，伏牛山野生獼猴桃總糖含量為7.13%，對于糖度較低的水果可以通過添加白糖提高糖含量。因此，野生獼猴桃通過成分調(diào)整后可以作為果酒釀造原料。

2.2 纖維素酶添加量對野生獼猴桃出汁率和總糖含量的影響

纖維素酶是指能使纖維素降解生成葡萄糖的一組酶的總稱。纖維素和果膠為多糖物質(zhì)，是植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要成分。細(xì)胞壁參與維持細(xì)胞的一定形態(tài)、增強(qiáng)細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度等。纖維素酶可以破壞水果蔬菜的細(xì)胞壁從而提高果蔬汁出汁率，進(jìn)而提高原材料利用率。由圖2可以看出，當(dāng)纖維素酶的添加量小于0.3 g·L-1時(shí)，隨著添加量的增加，野生獼猴桃出汁率和總糖含量隨之上升;當(dāng)纖維素酶的添加量大于0.3 g·L-1，其出汁率和總糖含量趨于穩(wěn)定，分別為78.21%和7.65%。

2.3 果膠酶添加量對野生獼猴桃出汁率和總糖含量的影響

果膠酶是指分解植物果膠質(zhì)的酶類，若用于處理或破碎水果，則具有加速果汁過濾、促進(jìn)澄清等作用。利用其他的酶與果膠酶共同使用，其效果更加明顯，可提高產(chǎn)品的出汁率和穩(wěn)定性。由圖3可以看出，當(dāng)果膠酶添加量低于0.15%時(shí)，隨著添加量的增加野生獼猴桃汁出汁率和總糖含量也隨之上升;當(dāng)果膠酶添加量大于0.15%時(shí)，兩項(xiàng)指標(biāo)基本穩(wěn)定，達(dá)到最高水平，可能是因?yàn)楫?dāng)添加量達(dá)到0.15%時(shí)，野生獼猴桃中果膠基本分解完。

2.4 酶解溫度對野生獼猴桃出汁率和總糖含量的影響

由圖4可以看出，當(dāng)酶解溫度低于45 ℃時(shí)，溫度升高野生獼猴桃出汁率和總糖含量也逐漸升高;當(dāng)酶解溫度為45 ℃時(shí)，出汁率和總糖含量都達(dá)到最高值，分別為80.39%和7.85%;當(dāng)酶解溫度繼續(xù)上升，出汁率和總糖含量都略有下降。這是由于無論哪種酶都有相應(yīng)的最佳作用溫度范圍，溫度過低，酶的活性得不到充分發(fā)揮;溫度過高，酶的活性又受到抑制，甚至完全失去活性。在果汁生產(chǎn)過程中，選擇最佳的酶解溫度是提高果汁出汁率的措施之一。本試驗(yàn)結(jié)果與這一理論基本吻合，說明最佳酶解溫度在45 ℃左右。

2.5 酶解時(shí)間對野生獼猴桃出汁率和總糖含量的影響

由圖5可以看出，當(dāng)酶解時(shí)間低于1.5 h時(shí)，隨著酶解時(shí)間的延長，出汁率和總糖含量逐漸增加。當(dāng)酶解時(shí)間大于1.5 h時(shí)，出汁率和總糖含量基本達(dá)到了較高水平，表明酶解此時(shí)基本完成。這是由于酶解過程需要一定的作用時(shí)間，時(shí)間過短，酶解不徹底;酶解時(shí)間過長，熱敏感性營養(yǎng)成分會有損失，將對獼猴桃汁的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

2.6 正交試驗(yàn)

在以上4個(gè)單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以纖維素酶添加量（A）、果膠酶添加量（B）、酶解溫度（C）、酶解時(shí)間（D）4因素各取3水平，以出汁率和總糖為檢測指標(biāo)，選用L9（34）正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果見表3，方差分析結(jié)果見表4。

由表3正交試驗(yàn)極差分析可知，影響野生獼猴桃出汁率和總糖含量的各因素的主次順序?yàn)镃>B>D>A，即酶解溫度>果膠酶添加量>酶解時(shí)間>纖維素酶添加量。各因素的最優(yōu)組合為A2B2C2D3，即纖維素酶添加量為0.3 g·L-1，果膠酶添加量為0.15%，酶解溫度為45 ℃，酶解時(shí)間為2.0 h。此最優(yōu)組合不在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在最優(yōu)組合下野生獼猴桃出汁率為80.39%，總糖含量為7.84%。

由表4方差分析結(jié)果表明，在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的4個(gè)因素中，對野生獼猴桃出汁率和總糖含量的影響只有酶解溫度顯著，其他均不顯著。

2.7 酶處理前后野生獼猴桃汁營養(yǎng)成分的變化

野生獼猴桃汁酶解前后果汁中營養(yǎng)成分的變化情況見表5，酶解后維生素C和總酸含量有所下降，維生素C的含量下降可能是酶過程中溫度升高和酶的影響。其他指標(biāo)均不同程度的上升，主要是酶處理后分解了野生獼猴桃的纖維素和果膠。

3 結(jié)論

通過纖維素酶和果膠酶處理，對影響野生獼猴桃出汁率和總糖含量的各因素進(jìn)行單因素和正交試驗(yàn)研究，初步得出影響野生獼猴桃出汁率和總糖含量的最佳工藝參數(shù)：纖維素酶添加量為0.3 g·L-1，果膠酶添加量為0.15%，酶解溫度為45 ℃，酶解時(shí)間為1.5 h。經(jīng)驗(yàn)證在最優(yōu)組合下野生獼猴桃出汁率為80.39%，總糖含量為7.84%。

參考文獻(xiàn)：

[1]Dong X L，F(xiàn)an Z.Physicochemical，functional and nutritional properties of kiwifruit flour[J].Food Hydrocolloids，2019，92（4）：150-258.

[2]張嵐芝，張 先，周美英，等.3種長白山野生獼猴桃營養(yǎng)及功能成分比較[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（2）：106-110.

[3]Yan F L，Ying W Q，Xin C，et al. Phenolic compounds?and antioxidant activity in red- and in green-fleshed kiwifruits[J].Food Research International，2019，116（2）：291-301.

[4]Pérez-Burillo S，Oliveras M J，Quesada J，et al. Relationship between composition and bioactivity of persimmon and kiwifruit[J]. Food Research International，2018，105（3）：461-472.

[5]Du G R，Li M J，Ma F W，et al. Antioxidant capacity and the relationship with polyphenol and Vitamin C in Actinidia fruits[J]. Food Chemistry，2009，113（2）：557-562.

[6]張 楊，楊 艷，劉青青，等.我國野生獼猴桃開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀與存在的問題[J].食品研究與開發(fā)，2017（8）：216-219.

[7]聶 宗，岳馮元，聶紅艷，等.野生獼猴桃在生產(chǎn)中的合理利用探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（4）：126-127.

[8]李曉改，李 雪，李 娜.西峽縣野生獼猴桃資源的保護(hù)與利用[J].特種經(jīng)濟(jì)動植物，2016（11）：49-50.

[9]Kheirkhah H，Baroutian S，Quek S Y.Evaluation of bioactive compounds extracted from Hayward kiwifruit pomace by subcritical water extraction[J]. Food and Bioproducts Processing，2019，115（5）：143-153.

[10]Wang J，Vanga S K，Raghavan V.High-intensity ultrasound processing of kiwifruit juice：Effects on the ascorbic acid， total phenolics，flavonoids and antioxidant capacity[J].LWT，2019，107（6）：299-307.

[11]葛東穎，李華佳，楊成聰.不同處理工藝對獼猴桃果酒品質(zhì)的影響[J].中國釀造，2019（4）：70-74.

[12]鄧 紅，馬 婧，李 涵，等.超高壓殺菌處理冷破碎獼猴桃果漿貯藏期的品質(zhì)變化[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2019（2）：1-10.

[13]李吉達(dá)，彭 婷，趙 玥，等.黔野生獼猴桃果醬的制備及體外抗氧化性研究[J].食品研究與開發(fā)，2019（2）：119-124.

[14]楊勝淵，楊雙宇，王 月，等.3種野生水果釀造酒的特性分析[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào)，2019（3）：1631-1634.

[15]徐清萍，朱廣存.野生獼猴桃醋發(fā)酵工藝的研究[J].中國調(diào)味品，2012（10）：60-63.

[16]張曉萍，高貴田，王雪媛，等.“華優(yōu)”獼猴桃果酒加工工藝研究[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，46（6）：99-108.