白蘿卜澄清汁的酶解工藝

肖東海，周惠明

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

白蘿卜，屬于十字花科蘿卜屬草本雙子葉植物，在我國種植歷史悠久，種植面積廣，產量高，具有消食、下氣、化痰、止血和預防癌癥等多種醫用價值[1-2]。目前，白蘿卜加工方式主要是腌制、干制和烹調等，但上述方法容易使白蘿卜營養物質嚴重流失。若白蘿卜加工成蔬菜汁則能更好地保留其營養成分，但在其加工過程中存在出汁率低的問題。當前大多研究者[3-5]采用果膠酶單一酶制劑來酶解白蘿卜漿，以提高白蘿卜出汁率。由于蔬菜組織細胞壁結構極為復雜，僅用一種酶是不能使組織軟化和果膠溶出的，可采用纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶等多種酶協同作用，以提高出汁率[6]。果膠酶和纖維素酶協同作用提高果蔬汁出汁率，在牛心柿、檸檬、南瓜和胡蘿卜等[7-9]方面已成功地得到應用，出汁率有較大幅度地提高，但對白蘿卜澄清汁未見報道。本實驗以白蘿卜為原料，利用果膠酶和纖維素酶酶解白蘿卜漿，研究兩種酶對白蘿卜出汁率和透光率的影響，并確定兩種酶酶解提高白蘿卜出汁率和透光率的最佳工藝參數，以期為白蘿卜的深加工與綜合利用的提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白蘿卜 購于無錫市雪浪農貿市場，品種為“白玉春”；利華果膠酶、纖維素酶 購自于天津利華公司；日成果膠酶、纖維素酶 肇東日成公司；銳陽果膠酶、纖維素酶 購自于無錫銳陽生物有限公司。

UVmini-1240型紫外-可見分光光度計 日本島津制作所分析儀器事業部；HR 202型攪拌機 飛利浦電子香港有限公司；CR21GⅢ型高速冷凍離心機 日本日立公司；THS-10型超級恒溫槽 寧波天恒儀器廠；84-1 A型磁力攪拌器 上海司樂儀器有限公司；SH 2-95 A型多用真空泵 臨安市譚氏真空泵設備有限公司；FE 20型pH計、PL 203型電子天平 梅特勒-托利多公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 基本工藝流程 原料→預處理→酶解→滅酶→離心→抽濾→白蘿卜清汁。

1.2.2 白蘿卜漿液的制備 將新鮮、無病蟲害的白蘿卜洗凈，去皮，切塊，燙漂，按料液比1∶1打漿，得到白蘿卜漿液。

1.2.3 單因素實驗 實驗考察的因素為酶添加量、pH、酶解溫度和酶解時間。酶添加量實驗所用的果膠酶（0～0.30g/kg）和纖維素酶（0～0.8g/kg），pH范圍為3.5～6.0（果膠酶）和4～6.0（纖維素酶），酶解溫度范圍為30～50℃（果膠酶）和30～60℃（纖維素酶），酶解時間分別為20、30、40、60、80、100min。

1.2.4 正交實驗 在單因素實驗結果基礎上，采用L9（34）正交實驗優化白蘿卜澄清汁的酶解工藝。具體的實驗因素與水平設計見表1。

1.2.5 測定方法

1.2.5.1 果膠酶活力及纖維素酶活力的測定 參照參考文獻[9]。

1.2.5.2 出汁率的測定

表1 實驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

白蘿卜汁出汁率（%）=（酶解后澄清汁質量-加水質量）/酶解前白蘿卜漿液質量×100

1.2.5.3 透光率的測定 取離心抽濾后的白蘿卜清汁，以蒸餾水作對照，用紫外-可見分光光度計于660nm測定[10]。

1.2.6 統計學處理 實驗數據以x±SD表示（n=3），采用因素方差分析；所有統計計算均用SPSS16.0統計軟件進行，p＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 酶的選擇

幾種商品酶制劑的酶活力見表2。由表2可見，除銳陽的果膠酶活力較低外，其他兩種果膠酶制劑的果膠酶活力都在106U以上，但不同果膠酶制劑所含的纖維素酶活力差異較大，其中銳陽果膠酶的纖維素酶活力最高；三種纖維素酶制劑的纖維素酶活力都在105U以上，但不同纖維素酶制劑所含的果膠酶活力差異較大，其中利華纖維素酶的果膠酶活力最高。

表2 商品酶制劑的酶活力Table 2 The activities of various commercial enzymes

表3 不同商品酶制劑對白蘿卜清汁的出汁率和透光率的影響Table 3 Effect of various commercial enzymes on juice yield and transmittance of radish juice

不同商業酶制劑對白蘿卜清汁的出汁率和透光率的影響如表3所示。其中對照是燙漂后直接打漿離心，清汁出汁率只有53.93%，而經酶解后.清汁出汁率可提高到55.27%～68.13%。未經酶處理的白蘿卜汁透光率為35.9%，而經酶處理后的白蘿卜汁透光率為40.3%～55.3%，其中采用利華纖維素酶制備的白蘿卜汁透光率最高。文獻報道果膠酶和纖維素酶對提高果蔬汁出汁率具有協同作用[6，9]，故本文選擇利華果膠酶和纖維素酶制備白蘿卜澄清汁，并對其酶解工藝進行優化。

2.2 果膠酶對白蘿卜出汁率和透光率的影響

2.2.1 果膠酶添加量的確定 將不同添加量的果膠酶分別加入白蘿卜漿中，在40℃、pH5.0條件下酶解60min，比較不同果膠酶添加量對酶解效果的影響，結果如圖1所示。

由圖1可見，白蘿卜汁出汁率和透光率都隨著果膠酶添加量增加而增加，但當果膠酶添加量大于0.15g/kg后，出汁率增加不明顯，趨于平穩，透光率的增加趨勢明顯放緩。果膠酶可以有效地切裂并降解果膠的復雜分子鏈結構，降低漿液中的果膠含量，從而使出汁率升高[11]。胡小松等[3]在“象牙白”白蘿卜汁酶解工藝參數優化的研究中得到有關果膠酶用量對白蘿卜汁出汁率影響的結果與本文類似。因此，果膠酶最佳添加量在0.15g/kg左右，此時白蘿卜汁出汁率為71.47%，比空白組提高了16.2%；透光率為62.3%，比空白組提高了24.0%。

2.2.2 pH的確定 將0.15g/kg的果膠酶分別加入不同pH白蘿卜漿中，在40℃條件下酶解60min，比較不同pH對酶解效果的影響，結果如圖2所示。

由圖2可知，pH在3.5～4.5的范圍內，隨pH增加，白蘿卜汁出汁率和透光率增加；pH在4.0～5.0的范圍內，出汁率和透光率均無明顯的變化；當pH大于4.5時，隨pH增加，出汁率和透光率明顯下降。考慮到pH過低可能會影響白蘿卜汁的口感和風味，本論文選取pH5.0條件下優化白蘿卜汁的酶解工藝。

2.2.3 酶解溫度的確定 將0.15g/kg的果膠酶加入pH5.0白蘿卜漿中，在不同溫度下酶解60min，比較不同酶解溫度對酶解效果的影響，結果如圖3所示。

溫度對酶反應的影響是雙重的，低溫時抑制酶酶活性，高溫時易使酶失活[12]。由圖3可知道，隨酶解溫度增加，白蘿卜汁出汁率和透光率先增加后減少，在40℃時，出汁率和透光率均較高。因此，果膠酶的最適酶解溫度在40℃左右。

2.2.4 酶解時間的確定 將0.15g/kg的果膠酶加入pH5.0白蘿卜漿中，在40℃條件下酶解不同時間，比較不同酶解時間對酶解效果的影響，結果如圖4所示。

由圖4可知，隨酶解時間的延長，白蘿卜汁出汁率和透光率逐漸增加，當酶解時間超60min后，出汁率和透光率增加緩慢。李全宏等[4]以“春蘿一號”白蘿卜為原料，通過果膠酶酶解提高白蘿卜汁出汁率的研究中也獲得了類似結果。因此，本論文選取果膠酶酶解時間為60min。

2.3 纖維素酶對白蘿卜出汁率和透光率的影響

2.3.1 纖維素酶添加量的確定 將不同添加量的纖維素酶分別加入白蘿卜漿中，在45℃、pH4.5條件下酶解60min，比較不同纖維素酶添加量對酶解效果的影響，結果如圖5所示。

纖維素酶是復合酶制劑，在果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶及蛋白酶等協同作用下，能夠降解白蘿卜漿中的果膠和植物細胞壁，從而提高白蘿卜汁的出汁率和透光率[13]。從圖5可知，白蘿卜汁出汁率和透光率都隨著纖維素酶添加量增加而增加，但當纖維素酶添加量大于0.50g/kg后，出汁率和透光率都略微下降，故選取0.50g/kg為纖維素酶適宜添加量。

2.3.2 pH的確定 將0.5g/kg的纖維素酶分別加入不同pH白蘿卜漿中，在45℃條件下酶解60min，比較不同pH對酶解效果的影響，結果如圖6所示。

pH能影響酶分子的穩定性、解離狀態及底物的離解，從而影響酶的活性[14]。從圖6可知，pH在4.0～5.0的范圍內，隨pH增加，白蘿卜汁出汁率和透光率均增加；當pH大于5.0時，隨pH增加，出汁率和透光率逐漸下降。因此，本論文選取pH5.0條件下優化白蘿卜汁的酶解工藝。

2.3.3 酶解溫度的確定 將0.5g/kg的纖維素酶分別加入pH5.0白蘿卜漿中，在不同溫度條件下酶解60min，比較不同酶解溫度對酶解效果的影響，結果如圖7所示。

從圖7可知道，當酶解溫度低于45℃時，白蘿卜汁出汁率和透光率隨酶解溫度增加而增加；當酶解溫度在45～60℃范圍內，隨溫度增加，出汁率和透光率下降緩慢，本實驗所用的纖維素酶是耐高溫的酶制劑，在45～60℃范圍內，隨著溫度升高，有活性的酶減少較慢，對酶的反應速度的影響較小。這與Chen等[15]報道的結果一致。因此，纖維素酶最適宜酶解溫度在45℃左右。

2.3.4 酶解時間的確定 將0.5g/kg的果膠酶分別加入pH5.0白蘿卜漿中，在45℃條件下酶解不同時間，比較不同酶解時間對酶解效果的影響，結果如圖8所示。

從圖8可知，隨酶解時間的延長，白蘿卜汁出汁率和透光率逐漸增加，當酶解時間超60min后，出汁率和透光率增加緩慢，趨于穩定，可能與底物濃度有關，隨著酶解時間的延長，白蘿卜漿中果膠物質不斷地被分解為可溶性的物質，底物濃度的降低會影響酶催化反應的速度。因此，本論文選取纖維素酶酶解時間為60min。

2.4 正交實驗結果與分析

2.4.1 正交實驗結果 由表4可知，從出汁率的角度而言，酶處理的最佳條件為：A3B3C3D3。從極差分析可知，各因素影響白蘿卜汁出汁率的主次順序為：酶解溫度＞酶解時間＞纖維素酶添加量＞果膠酶添加量。

表4 酶解正交實驗設計結果Table 4 Results of the enzymolysis orthogonal experiment

從透光率角度而言，酶處理的最佳條件為：A2B2C3D3。從極差分析可知，各因素影響白蘿卜汁透光率的主次順序為：酶解溫度＞酶解時間＞果膠酶添加量＞纖維素酶添加量。

綜合以上分析可知，酶解溫度和酶解時間對白蘿卜汁出汁率和透光率影響較大。

2.4.2 驗證實驗 根據上述不同酶處理對白蘿卜出汁率及透光率的影響實驗分析結果，選擇A2B2C3D3和A3B3C3D3對正交結果進行驗證，每組實驗重復3次，實驗結果見表5。從表5可知，兩組驗證實驗的出汁率存在顯著性差異，透光率不存在顯著性差異，本研究旨在是提高白蘿卜汁出汁率，故選擇酶處理白蘿卜漿液的最佳條件為：A3B3C3D3，即將白蘿卜漿液在酶解溫度45℃，果膠酶添加量0.20g/kg，纖維素酶添加量0.60g/kg的條件下，酶解80min，經過兩種酶酶解后的白蘿卜汁出汁率和透光率分別為80.13%和89.2%，均優于正交實驗表中的組合，由此確定最佳工藝條件。

3 結論

用果膠酶和纖維素協同作用白蘿卜漿液，可以降低白蘿卜漿液的粘度，使渣汁容易分離，能提高白蘿卜汁出汁率和透光率。利用酶法浸漬液化方法，通過單因素實驗和正交實驗，獲得了最佳工藝條件為：果膠酶添加量0.2g/kg，纖維素酶添加量0.6g/kg，酶解時間80min，酶解溫度45℃。該工藝下生產的白蘿卜清汁，出汁率為80.13%，透光率為89.2%，與本研究中單一酶制劑酶解工藝比較，出汁率提高5.86%～11.33%，透光率增加26.6%～34.5%。在本研究設置的各因素參數區間內，從不同實驗因素對白蘿卜出汁率的影響大小來看，酶解溫度＞酶解時間＞纖維素酶添加量＞果膠酶添加量；從不同實驗因素對白蘿卜汁透光率的影響大小來看，酶解溫度＞酶解時間＞果膠酶酶添加量＞纖維素酶添加量。

表5 驗證實驗條件和結果Table 5 Conditions and results of demonstration test

[1]南京中醫藥大學.中藥大辭典[M].第二版.上海：上海科學技術出版社，2006：2493-2495.

[2]Keck A S，Finley J W.Cruciferous vegetables：cancer protective mechanisms of glucosinolate hydrolysis products and selenium[J].Integrative Cancer Therapies，2004，3（1）：5-12.

[3]徐夏旸，張甫生，胡小松，等.超高壓殺菌白蘿卜汁的關鍵工藝研究[J].食品科學，2012，33（4）：8-12.

[4]李全宏，姜連芳，李文香.提高蘿卜出汁率的酶處理效果[J].萊陽農學院學報，1997，14（1）：59-61.

[5]羅興武，唐巧玉，閏華平.蘿卜甜橙復合果蔬汁的研制[J].食品工業技術，2005，26（3）：93-94.

[6]相澤孝亮著，黃文濤，胡學智譯.酶應用手冊[M].上海：上海科學技術出版社，1989：252-253.

[7]王軍，張寶善，張潤光.果膠酶和纖維素酶對牛心柿出汁率的影響[J].食品工業科技，2008，29（5）：139-141.

[8]王海棠，李燕，鄒盈.果膠酶和纖維素酶對尤力克檸檬出汁率的影響[J].農產品加工，2010（3）：56-58.

[9]秦藍.蔬菜汁—南瓜混汁和胡蘿卜混汁的研究[D].無錫：江南大學，2005.

[10]羅合春，魏文龍，李玲玲.殼聚糖絮凝澄清胭脂蘿卜汁的工藝研究[J].廣東化工，2010，37（6）：45-47.

[11]劉興艷，蒲彪，鞠興榮.響應面法優化草莓漿酶解工藝[J].食品科學，2012，33（16）：63-67.

[12]朱燕，曾新安，蔣龍冬.沙田柚果漿酶接工藝條件的研究[J].食品與機械，2011，27（5）：182-185.

[13]孫巍，劉學銘.酶在果汁加工中的應用研究進展[J].食品研究與開發，2008，29（12）：148-151.

[14]寧正祥.食品生物化學[M].第二版.廣州：華南理工大學出版社，2006：134.

[15]Chen X H，Xu F，Qin W D，et al.Optimization of enzymatic clarification of green asparagus juice using response surface methodology[J].Journal of Food Science，2012，77（6）：665-670.