響應面分析人參果酒釀造中果膠酶對色澤的影響

蘇鳳賢，張百剛，茍亞峰，陶 雋，桑亞蘭，張芬琴,*

(1.河西學院農業與生物技術學院，甘肅 張掖 734000；2.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730050)

響應面分析人參果酒釀造中果膠酶對色澤的影響

蘇鳳賢1，張百剛2，茍亞峰1，陶 雋1，桑亞蘭1，張芬琴1,*

(1.河西學院農業與生物技術學院，甘肅 張掖 734000；2.蘭州理工大學生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730050)

通過單因素與響應面設計分析果膠酶用量及酶解時間、酶解溫度和果漿的pH值對人參果果酒釀造中色澤的影響，建立相應的回歸模型。結果表明，果膠酶酶解溫度、酶解時間對人參果果酒發酵前護色作用影響顯著(P＜0.05)，果膠酶用量對人參果果酒澄清作用影響顯著(P＜0.05)，而pH值對二者影響均不顯著(P＞0.05)。通過嶺脊分析確定人參果果酒的最佳護色工藝參數為pH4.6、酶解溫度32℃、酶解時間63min、果膠酶用量0.3g/kg；人參果果酒最佳澄清條件：果酒pH4.0、酶解溫度30℃、酶解時間55min、果膠酶用量0.316g/kg。多元回歸分析結果顯示，果酒的pH值、酶解溫度、酶解時間及果膠酶用量與其護色、澄清效果之間回歸模型擬合程度良好，可用于實際生產預測。

果膠酶；果酒；響應面法；嶺脊分析；色澤

人參果(pepino fruit)為茄科(Solamaceae)蔬菜、水果兼觀賞型草本植物，其果實形狀多似人心，成熟時，果皮呈金黃色并有紫色條紋，同時具有一種淡淡的清香味，果肉多汁，風味獨特[1]。目前，在我國西北的河西走廊地區被廣泛種植，并以鮮食為主。研究發現，人參果果實富含多種維生素和人體必須微量元素[2]，其中硒元素是一種強氧化劑，能激活人體細胞，保護心血管等臟器；還能刺激免疫球蛋白及抗體的產生，增強機體對疾病的抵抗力[3-4]。但人參果鮮果因含水量大而不耐貯藏，或因失水而使其口感受損，都會因此導致其市場價格下跌。為提高人參果的食用價值和經濟附加值，對其進行深加工是一條很好的途徑。大多數果蔬汁中含有0.2%～0.5%的果膠物質，這些果膠物質具有很強的親水性能，是果蔬汁中最重要的混濁物穩定劑，尤其是其中的可溶性果膠多以保護膠體形式裹覆在混濁物顆粒表面，阻礙著果蔬汁的澄清。因此果酒加工中常需要加入果膠酶、纖維素酶等作護色澄清處理。張彧等[5]以人參果為原料，確定了低糖人參果果脯、果醬的生產工藝及質量標準；胡志和等[6]以人參果、全脂乳粉為主料，由此制得的復合乳飲料風味穩定，評價效果較好；陳彥[7]在人參果中加入果汁、蜂蜜等得到的復合果汁營養豐富、口感良好、含Ca2+量高；文連奎等[8]對人參果白蘭地進行了研制，未見人參果其他加工產品。羅安偉等[9]對甜橙汁澄清劑的選擇及甜橙干酒發酵工藝參數進行了研究，結果表明果膠酶、殼聚糖、硅藻土的澄清效果顯著。楊劍芳等[10]對山茱萸發酵酒制備工藝條件進行優化研究，發現添加果膠酶進行澄清，酒液的透光率可達90.4%，較比其他澄清劑取最佳用量水平時的最大透光率高5%。

人參果營養豐富，除可供鮮食外，還可加工成人參果果醬、飲料、鮮果汁、口服液、罐頭等[5-7]。本研究采用二次正交旋轉組合設計，優化果膠酶在人參果果酒加工過程中的應用條件，目的在于分解人參果細胞間層的部分原果膠、纖維素，穩定其中色素，同時盡可能在發酵前將果汁中的雜質減少到最低限度，避免果酒發酵前在貯存過程中酒石結晶沉淀或無定形的色素微粒自行沉淀出來以及出現蛋白質渾濁、微生物渾濁等不良現象，從而提高人參果果酒的護色作用及澄清效果，為下一步人參果果酒發酵研究提供可靠的工藝參數。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

人參果(pepino fruit)產于甘肅武威市張義鎮，果實長圓形，直徑3～4cm，外表呈黃色并有清晰的棕色紋絡；蔗糖 市售優質白砂糖；果膠酶(比活力10000U/g)武漢遠城科技發展有限公司；葡萄酒高活性釀酒干酵母安琪酵母股份有限公司；其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

722型分光光度計 上海鳳凰光學科儀有限公司；恒溫培養箱 上海柏欣儀器設備廠；無菌操作臺 蘇州佳寶凈化工程設備有限公司；高壓滅菌鍋 上海道基科學儀器有限公司；手持糖量計 上海華光儀器儀表廠；PHS-3C酸度計 江蘇常州金壇市精達儀器制造廠；電子天平 上海方瑞儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 人參果發酵酒加工工藝流程

1.3.2 果膠酶在不同條件對人參果果酒色澤影響的單因素試驗

研究表明一般情況下對果膠酶酶解條件進行研究，都從加酶量、溫度、pH值、時間4個方面進行考察[11-14]，因果膠酶適宜的pH值為2.5～6.0、作用溫度為15～55℃[15]，因此本實驗基于此進行設計，討論果膠酶對人參果果酒發酵前后色澤變化的影響情況。

1.3.2.1 果膠酶用量對人參果果酒色澤的影響

將人參果果漿分別添加0、0.1、0.2、0.3、0.4g/kg和0.5g/kg果膠酶后放入40℃恒溫水浴中酶解75min，4000r/min離心10min，取上清液測A680；發酵10d后，取上清液再次測A680。每個處理重復3次，取平均值。

1.3.2.2 酶解時間對人參果果酒色澤的影響

將人參果果漿添加0.3g/kg果膠酶于40℃恒溫水浴中分別酶解45、60、75、90min和105min，之后4000r/min離心10min，取上清液測A680；發酵10d后，取上清液再次測A680。每個處理重復3次，取平均值。

1.3.2.3 酶解溫度對人參果果酒色澤的影響

將人參果果漿添加0.3g/kg果膠酶分別放入30、35、40、45℃和50℃恒溫水浴中酶解75min，之后4000r/min離心10min，取上清液測A680；發酵10d后，取上清液再次測A680。每個處理重復3次，取平均值。

1.3.2.4 pH值對人參果果酒色澤的影響

將人參果果漿添加0.3g/kg果膠酶后用檸檬酸分別調整pH值至3.0、3.5、4.0、4.5和5.0，置于40℃恒溫水浴中酶解75min后4000r/min離心10min，取上清液，測A680；發酵10d后，取上清液再次測A680。每個處理重復3次，取平均值。

1.3.3 影響果膠酶對人參果果酒色澤變化的條件優化

在單因素試驗基礎上，再分別以pH值、酶解溫度、酶解時間和果膠酶用量4個因素為響應因素，以人參果果酒發酵前、后吸光度為響應值(Y)，運用SAS 9.2軟件進行響應面設計，研究果膠酶對人參果果酒釀造過程中色澤變化的影響，因素水平編碼見表1，試驗方案及結果見表2。每個處理重復3次，取平均值進行統計分析。

表1 二次正交旋轉組合試驗因素水平編碼表Table 1 Factors and their coded levels in quadratic rotation-orthogonal composite design

1.3.4 數據處理

單因素效應圖形用DPS軟件繪制，二次正交旋轉組合試驗數據采用SAS 9.2軟件分析。

2 結果與分析

2.1 果膠酶用量對人參果果酒色澤的影響

圖1 果膠酶用量對人參果果酒色澤的影響Fig.1 Effect of pectinase dosage on the absorbance at 680 nm of pepino juice and fruit wine

從圖1可以看出，無論發酵前后，人參果果酒吸光度均隨果膠酶用量增加逐漸變小，尤其是發酵后人參果果酒添加果膠酶組酒液明顯比未添加果膠酶組澄清透明，說明果酒添加果膠酶可以明顯起到酒液澄清的作用。當果膠酶用量在0.3～0.5g/kg范圍內時，人參果果酒發酵前吸光度變化幅度不大，沒有顯著性差異；但與空白不添加果膠酶組比護色效果明顯，有統計學意義，由此可知添加果膠酶確實在一定程度上可以對果酒發酵前起到護色、具有防止其發生褐變的作用；而果膠酶用量在0.1～0.5g/kg時，人參果果酒吸光度變化幅度不大，但與空白不添加組相比澄清效果明顯。綜合考慮經濟成本問題，果膠酶用量以選擇0.3g/kg較為適宜。

2.2 酶解時間對人參果果酒色澤的影響

由圖2可知，隨著酶解時間的延長人參果果酒發酵前吸光度剛開始增幅變化很小，無統計學差異，酶解75min后，吸光度逐漸增加，未發酵的果酒發生褐變，這可能是因為隨著酶解時間延長，增加了未發酵的人參果果汁中的多酚氧化酶與空氣接觸的機會，從而發生了酶促反應生成了醌類物質，因此人參果果酒發酵前色澤加深，吸光度增大；而人參果果酒發酵后吸光度出現先持平略有下降后又直線上升的趨勢，當酶解時間為75min時，人參果果酒澄清效果最好。綜合考慮酶解時間過長可能會對人參果榨汁工藝造成營養損失，故酶解時間以75min較為合理。

圖2 酶解時間對人參果果酒色澤的影響Fig.2 Effect of enzymolysis time on the absorbance at 680 nm of pepino juice and fruit wine

2.3 酶解溫度對人參果果酒色澤的影響

圖3 酶解溫度對人參果果酒色澤的影響Fig.3 Effect of enzymolysis temperature on the absorbance at 680 nm of pepino juice and fruit wine

由圖3可知，酶解溫度對人參果果酒發酵前后色澤有一定影響。人參果果酒發酵前后吸光度隨酶解溫度升高都呈開口向下的拋物線形狀，其最低點亦即透光率最大點分別出現在酶解溫度為35℃和30℃時，綜上，酶解溫度選擇30℃。此溫度比文獻[16-18]研究得到的酶解最適溫要低，原因可能為文獻[16-18]考察果膠酶對人參果出汁率的影響時分別以出汁率和可溶性固形物含量為評價指標而得到的優化結果，而本實驗是以OD值為評價指標，考察的是果膠酶添加對人參果果酒釀造中發酵前后色澤的影響，因此適用的因素水平不同，出現的結論不同。但是這一溫度又與王鴻飛等[19]于浙江寧波研究果膠酶對草莓果汁澄清效果時得到的果膠酶最適溫度為35～45℃中的下值接近，從而得到了驗證。

2.4 pH值對人參果果酒色澤的影響

pH值不僅影響果膠酶的穩定性，而且還影響酶的活性中心必須基團的解離狀態和底物的解離狀態[16]。由圖4可知，不同pH值對人參果果酒發酵前后色澤的影響亦不盡相同。人參果果酒發酵前果汁隨pH值上升，其吸光度緩慢增加，當pH5.0時，吸光度取得極大值，此時未發酵的果汁褐變最為嚴重，而此pH值與人參果打漿后自然pH值(pH5.6)最為接近，說明增加酸度可以明顯減輕人參果果酒發酵前褐變程度；pH值在3.0～4.5范圍內人參果果酒發酵前吸光度變化不顯著，證明果膠酶在此pH值范圍內對人參果果酒發酵前有較好的護色作用。發酵后人參果果酒吸光度隨pH值的增加呈開口向下的拋物線形狀，其吸光度在pH4.5處最高，在pH3.0處最小，說明pH值增加會降低人參果果酒的澄清效果，在pH3.0～4.0范圍內人參果果酒吸光度變化不顯著，說明果膠酶在此pH值區間內對人參果果酒具有很好的澄清作用。綜合考慮一方面此處pH值應與果酒釀制時釀酒酵母的最適pH 3.8～6.0相統一，另外本研究發現pH值在3.0～4.0范圍內雖然隨pH值下降人參果果酒發酵前后吸光度亦略有下降，但無統計學差異，同時考慮果酒釀造過程中大量使用檸檬酸調酸不僅會增加生產成本，還有可能對發酵后的風味產生不利影響，綜上，pH值選擇4.0較為合理。

圖4 pH值對人參果果酒色澤的影響Fig.4 Effect of pH on the absorbance at 680 nm of pepino juice and fruit wine

2.5 果膠酶對人參果果酒色澤的影響因素參數水平優化

響應面分析是一種用于響應變量(值)和處理因素之間建模的統計分析方法[20]。本試驗使用SAS 9.2軟件進行試驗設計，按照四因素二次回歸旋轉組合設計方案，分別測定人參果果酒發酵前后的吸光度，結果見表2，試驗結束后再使用該軟件對試驗數據進行分析處理。

2.5.1 回歸模型的建立及方差分析

以果酒的pH值x1、酶解溫度x2、酶解時間x3、果膠酶用量x4為自變量，人參果果酒發酵前后吸光度為因變量Y，建立果膠酶不同參數水平處理后的人參果果酒護色與澄清作用模擬回歸模型。

表2 四元線性回歸正交旋轉組合設計試驗結果Table 2 Quadratic rotation-orthogonal composite design and corresponding experimental results

2.5.1.1 果膠酶對人參果果酒護色作用初步回歸方程模型建立及方差分析

從表3方差分析可以看出，果膠酶酶解溫度、酶解時間的二次項、pH值和酶解溫度的交互項等對人參果果酒發酵前護色作用的影響均具有顯著性(P＜0.05)。對回歸系數進行檢驗，表明酶解溫度、酶解時間的二次項對人參果果酒護色作用影響呈正效應，而果膠酶處理pH值和酶解溫度的交互項對人參果果酒護色作用影響為負效應。其他變量影響均不顯著(P＞0.05)，無統計學差異。

表3 果膠酶對人參果果酒護色作用二次響應面回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance (ANOVA) of the regression model for the absorbance at 680 nm of pepino juice

α＝0.05顯著水平剔除不顯著項，簡化后的回歸方程為：Y＝1.35750＋0.18446x22＋0.20433x32－0.31100x1x2(2)

對表3中失擬項作F檢驗，F1＝0.849＜F0.05(10,11)＝2.8655，說明失擬項在α＝0.05水平不顯著，可以進一步考察回歸項對人參果果酒護色作用的影響。用統計量F2對回歸方程作F檢驗，F2＝2.254＞F0.05(14,21)＝2.209，說明回歸方程在α＝0.05水平顯著，試驗數據與所采用的二次數學模型基本符合。二次回歸方程與實際情況擬合較好，可用于果膠酶不同工藝參數對人參果果酒護色作用影響的預測，具有實際應用意義。

2.5.1.2 果膠酶對人參果果酒澄清作用初步回歸方程模型建立及方差分析

表4 果膠酶對人參果果酒澄清作用二次響應面回歸模型方差分析Table 4 Analysis of variance (ANOVA) of the regression model for the absorbance at 680 nm of pepino fruit wine

從表4方差分析可以看出，果膠酶用量的二次項以及pH值和酶解溫度的交互項對人參果果酒澄清作用具有顯著影響(P＜0.05)，其中果膠酶用量的二次項對人參果果酒澄清作用的影響具有極顯著性差異(P＜0.01)。對回歸系數進行檢驗，表明果膠酶用量的二次項對人參果果酒澄清影響呈正效應，而pH值和酶解溫度的交互項對人參果果酒澄清作用的影響為負效應。其他變量的影響均不顯著(P＞0.05)，無統計學差異。

對失擬項作F檢驗，F1＝0.849＜F0.05(10,11)＝2.8655，說明失擬項在α＝0.05水平不顯著，可以繼續考察回歸項對人參果果酒澄清的影響。用統計量F2對回歸方程作F檢驗，F2＝2.254＞F0.05(14,21)＝2.209，說明回歸方程在α＝0.05水平顯著，試驗數據與所采用的二次數學模型基本上是符合的。二次回歸方程與實際情況擬合得較好，可用于果膠酶不同工藝參數對人參果果酒澄清影響的預測，具有實際應用意義。

2.5.2 果膠酶對人參果果酒釀造中色澤變化影響的條件優化

2.5.2.1 果膠酶對人參果果酒發酵前護色作用影響的條件優化

固定其他3個因素于零水平，求第4個因素與因變量的回歸方程，根據這些方程得到4個因素對人參果果酒發酵前色澤影響的關系曲線，用DPS軟件繪制單因素效應圖形，如圖5所示。

圖5 單因素效應與人參果果酒發酵前吸光度關系圖Fig.5 Single-factor multi-level analysis of the effects of four pectinase treatment conditions on the absorbance at 680 nm of pepino juice

由圖5可以看出，除果膠酶用量外，其余3因素與人參果果酒發酵前吸光度間均呈開口向上的拋物線關系，即吸光度隨著果酒的pH值、果膠酶酶解溫度和酶解時間的增加，人參果果酒發酵前吸光度呈先降后升的趨勢，其護色最佳點出現在－0.500～0.500水平之間；而果膠酶用量對人參果果酒發酵前護色作用無統計學影響。

固定兩個因素于零水平，研究其他兩個因素間的交互效應，用SAS 9.2軟件制作出響應面圖和等高線圖(圖6)。

圖6 果膠酶對人參果果酒發酵前吸光度影響的響應面圖與等高線圖Fig.6 Response surface and contour plots showing the effects of four pectinase treatment conditions on the absorbance at 680 nm of pepino juice

從果酒的pH值(x1)與酶解溫度(x2)響應面和等高線圖(圖6a)可以看出，二者交互作用極為顯著，在酶解溫度處于－2.0000水平時，隨pH值降低，吸光度亦降低，二者呈正相關；之后，隨著酶解溫度水平升高，當pH值再下降時吸光度呈先降再升直至線性增加的趨勢，人參果果酒發酵前吸光度極小值點隨酶解溫度水平增加逐漸向pH值極大水平處移動；并最終出現在pH值與酶解溫度均處于最大水平2.0000處或者均處于最小水平－2.0000處，其中當二者均處于最低水平－2.0000時人參果果酒發酵前吸光度取得最小值；從等高線圖可以看出，過程對酶解溫度的變化比對果酒的pH值的變化更為敏感(圖6a)；從酶解溫度(x2)和酶解時間(x3)的響應面和等高線圖(圖6b)可以看出，二者交互效應不很顯著，最優點十分接近于酶解溫度29℃和酶解時間75min，并在這兩點附近取得最小值；從等高線圖可以看出，過程對酶解溫度的變化比對酶解時間的變化更為敏感(圖6b)；從酶解溫度(x2)和果膠酶用量(x4)的響應面和等高線圖(圖6c)可以明顯看出，其交互效應很顯著，最優點十分接近于酶解溫度29℃和果膠酶用量0.3g/kg，并在這兩點附近取得最小值；從等高線圖可以看出，過程對酶解溫度的變化比對果膠酶用量的變化稍為敏感(圖6c)。

2.5.2.2 果膠酶對人參果果酒發酵后澄清作用影響的條件優化

圖7 單因素效應與人參果果酒吸光度關系圖Fig.7 Single-factor multi-level analysis of the effects of four pectinase treatment conditions on the absorbance at 680 nm of pepino fruit wine

圖8 果膠酶對人參果果酒吸光度影響的響應面圖與等高線圖Fig.8 Response surface and contour plots showing the effects of four pectinase treatment conditions on the absorbance at 680 nm of pepino fruit wine

由圖7可以看出，果膠酶用量與人參果果酒澄清度間呈開口向上的拋物線關系，人參果果酒澄清最佳點出現在－1.000～0.500水平之間；酶解溫度與人參果果酒澄清度呈線性關系，隨酶解溫度升高，人參果果酒吸光度下降，澄清度上升，二者呈正相關；而pH值、酶解時間對人參果果酒吸光度無統計學影響。

從pH值(x1)與酶解時間(x3)響應面和等高線圖(圖8a)可以看出，二者交互作用極為顯著，最優點十分接近于pH4.25和酶解時間60min，并在這兩點附近取得最小值；從等高線圖可以看出，過程對pH值的變化比對酶解時間的變化更為敏感(圖8a)；從pH值(x1)和果膠酶用量(x4)的響應面和等高線圖(圖8b)可以看出，其交互效應比較顯著，最優點十分接近于pH4.6和果膠酶用量0.3g/kg，并在這兩點附近取得最小值；從等高線圖可以看出，過程對果膠酶用量的變化比對pH值的變化更為敏感(圖8b)；從酶解溫度(x2)和果膠酶用量(x4)的響應面和等高線圖(圖8c)可以明顯看出，二者交互效應很顯著，最優點十分接近于酶解溫度32.4℃和果膠酶用量0.3g/kg，并在這兩點附近取得最小值；從等高線圖可以看出，過程對果膠酶用量的變化比對酶解溫度的變化更為敏感(圖8c)。響應面的繪制進一步驗證表3、4方差分析的結論。

從圖6和圖8響應面圖還可以看出，果酒的不同pH值、酶解溫度、酶解時間與果膠酶用量的二次響應面出現鞍面，無極值的存在，因此不能直接從二次響應面上找出最佳影響因素參數，需進一步作嶺脊分析(ridge analysis)[21-22]。在上述回歸模型中回歸系數出現負值也是由于存在“共線性”，即自變量之間存在相互影響，從而導致影響力系數失真的緣故。

2.5.3 嶺脊分析

2.5.3.1 影響果膠酶對人參果果酒護色的條件嶺脊分析

表5 影響果膠酶對人參果果酒護色的條件嶺脊分析Table 5 Ridge analysis for the absorbance at 680 nm of pepino juice with various pectinase treatment conditions

從表5嶺脊分析可以看出，當編碼半徑為1.0時響應值Y最小，約為1.22，此時果酒的pH4.6，果膠酶酶解溫度32℃，酶解時間63min，用量0.3g/kg。

2.5.3.2 影響果膠酶對人參果果酒澄清的條件的嶺脊分析

表6 影響果膠酶對人參果果酒澄清的條件嶺脊分析Table 6 Ridge analysis for the absorbance at 680 nm of pepino fruit wine with various pectinase treatment conditions

從表6嶺脊分析可以看出，當編碼半徑為1.0時響應值Y最小，約為0.23，此時果酒的pH4.0、果膠酶酶解溫度30℃、酶解時間55min、用量0.316g/kg。

2.5.4 優化參數試驗驗證

在人參果果酒最佳護色工藝參數及人參果果酒最佳澄清工藝條件下對其進行驗證實驗，重復3次，取其平均值，所得吸光度分別為1.218和0.236，3次實驗的平均誤差均小于0.05%，RSD分別為1.43%和2.36%，與優化目標值非常接近。因此，進一步驗證了所得回歸模型和最佳工藝參數可用于指導人參果果酒生產實際的結論。

3 討 論

3.1 本實驗采用嶺脊分析對人參果果酒護色及澄清兩道工藝的影響因素加以分析，不僅減小了多元共線性的效應，而且由于所獲得的嶺回歸系數為標準化系數，因此可通過它們更直觀地比較果膠酶不同工藝參數對人參果果酒護色與澄清作用影響的大小。

3.2 由于中心組合設計較為復雜，加之設計時加入了中心點處理較多，所得數據處理量較大；同時嶺脊分析又較一般的回歸分析計算量大得多，因此本研究使用SAS 9.2軟件輔以DPS軟件進行數據處理，以實現多元嶺回歸，從而確定了與人參果果酒護色與澄清作用有關的果膠酶的重要工藝參數，獲得了較為可靠的分析結果。

3.3 果膠酶之所以可以提高出汁率、澄清酒液是因為它可以分解植物細胞壁上的多聚糖類基質以及細胞間層的部分原果膠和纖維素，使果蔬汁自流量增加[23]，也可以將果膠分解成果膠酸小分子物質[24]，同時盡可能在發酵前將果汁中的雜質減少到最低限度，避免果汁在貯存過程中酒石結晶沉淀或無定形的色素微粒自行沉淀出來以及出現蛋白質渾濁、微生物渾濁等不良現象，或者控制果汁中的浸漬作用、脫去果膠[25]，穩定其中色素，從而達到提高農產品出汁率、穩定色澤、增加透光率進而提高商品的商業價值的目的。但是目前關于果膠酶護色方面的研究未見報道。本實驗從護色和澄清兩個角度考察果膠酶對人參果果酒發酵前后色澤的影響，為排除添加二氧化硫對果酒發酵前的護色作用的干擾，故實驗設計時將二氧化硫的添加由以往常規的打漿時添加，改成了果膠酶處理后過濾完果汁，獲得所有數據之后再進行添加，所以減少了二氧化硫護色作用對果膠酶作用的干擾。結果發現添加果膠酶組人參果果酒發酵前色澤明顯與初榨汁后色澤接近，而不添加果膠酶組則發生了顯著的褐變，說明果膠酶的添加對人參果果酒發酵前在一定程度上具有護色作用，這可能是因為果膠酶的添加使得它與人參果果酒未發酵時的多酚氧化酶發生了競爭性抑制作用，從而影響了多酚氧化酶的生物活性，進而降低了人參果果酒未發酵時發生酶促反應的機率，因此對人參果果酒發酵前起到了一個護色作用的緣故，但其具體機理如何有待進一步研究。

4 結 論

4.1 通過4因素5水平二次回歸旋轉組合設計，用SAS 9.2軟件和DPS軟件進行回歸分析和響應面分析，建立了果膠酶對人參果果酒護色與澄清作用的影響與果酒的pH值、果膠酶酶解溫度、酶解時間、用量變化關系的回歸模型。從統計分析結果可知，果膠酶酶解溫度、酶解時間對人參果果酒護色作用影響顯著(P＜0.05)，果膠酶用量對人參果果酒澄清作用影響顯著(P＜0.05)，而果酒的pH值對二者影響均不顯著(P＞0.05)，無統計學差異。該回歸模型的建立擬合性較好，說明可以將其用于生產預測，具有實際應用意義。

4.2 通過回歸建模及方差分析可知，果膠酶對人參果果酒護色與澄清作用的影響因素間存在多重共線性，故本試驗使用多元回歸分析。

4.3 嶺脊分析可對多重共線性資料有較好的處理。本實驗采用多元嶺回歸技術，確認果酒的pH值及果膠酶酶解溫度、酶解時間和用量對人參果果酒護色及澄清起重要作用。其中人參果果酒護色最佳參數為果酒pH4.6、果膠酶酶解溫度32℃、酶解時間63min、用量0.3g/kg；人參果果酒澄清最佳條件為果酒的pH4.0、果膠酶酶解溫度30℃、酶解時間55min、用量0.316g/kg。

4.4 在人參果果酒最佳護色工藝參數及人參果果酒最佳澄清工藝條件下對其進行驗證實驗，重復3次，取其平均值，所得吸光度分別為1.218和0.236，3次實驗的平均誤差均小于0.05%，RSD分別為1.43%和2.36%，與優化目標值非常接近。

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Response Surface Methodology for Optimization of Pectinase Treatment for Improved Clarification of Pepino Juice and Fruit Wine

SU Feng-xian1，ZHANG Bai-gang2，GOU Ya-feng1，TAO Jun1，SANG Ya-lan1，ZHANG Fen-qin1,*
(1. College of Agriculture and Biotechnology, Hexi University, Zhangye 734000, China；
2. School of Life Science and Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)

Pepino puree was treated with pectinase and centrifuged and the supernatant (fruit juice) was fermented for 10 days to make pepino fruit wine. Response surface methodology was used to optimize four pectinase treatment conditions such as pectinase dosage, time, temperature and pH for achieving the best colorization of pepino juice and fruit wine. On the basis of one-factor-at-a-time experiments, a three-level quadratic rotation-orthogonal composite design was used to set up regression models that describe the effects of these treatment conditions on the absorbance at 680 nm of pepino juice and fruit wine.Hydrolysis temperature and time had a significant effect on the absorbance at 680 nm of pepino juice (P＜0.05), and pectinase dosage significantly affected the absorbance at 680 nm of pepino juice (P＜0.05), but neither of them was significantly affected by pH (P＞0.05). The optimal pectinase treatment conditions determined by ridge analysis for pepino juice and fruit wine were pH 4.6 and 4.0, treatment temperature 32 ℃ and 30 ℃, treatment time 63 min and 55 min, and pectinase dosage 0.3 g/kg and 0.316 g/kg, respectively. The multiple regression analysis indicated the established regression models could fit the relationship between various pectinase treatment conditions and the absorbance at 680 nm of pepino juice and fruit wine very well.

pectinase；wine；response surface methodology(RSM)；ridge analysis；color

TS262.7；Q814

A

1002-6630(2011)16-0049-09

2010-10-29

蘇鳳賢(1974—)，女，講師，碩士，主要從事食品生物技術與研究。E-mail：supeiecho@sina.com

*通信作者：張芬琴(1963—)，女，教授，博士，主要從事生化與生物技術與研究。E-mail：fenqinzh@hxu.edu.cn