響應(yīng)面法在番茄汁酶解工藝中的應(yīng)用

徐曼++唐瑞華++龔軍

摘 要：選取果膠酶添加量、酶解溫度和酶解時間三個因素進(jìn)行中心組合設(shè)計，利用響應(yīng)面法對其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。利用DesignExpert軟件分析，結(jié)果表明最佳工藝條件為果膠酶用量0.18%，酶解時間91.9 min，酶解溫度52℃。在此條件下，出汁率達(dá)到77.38%。

關(guān)鍵詞：番茄汁 響應(yīng)面法 果膠酶

中圖分類號：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0112-02

番茄（tomato）[1]，又名西紅柿，一年生或多年生茄科草本植物；原產(chǎn)南美洲，我國各地均普遍栽培，夏秋季收獲較多。番茄含有的很多營養(yǎng)成分，它們可以很好額治療和預(yù)防許多的疾病，例如：煙酸含有可降低毛細(xì)血管的通透性能，同時還可以防止毛細(xì)血管的硬化與破裂，并且防止高血壓發(fā)生，而煙酸不僅可以增強(qiáng)抗壞血算的生理作用，還可以調(diào)節(jié)甲狀腺功能的作用；番茄紅素對腎臟病患者很有益處，主要是因為它有助消化與利尿的作用。番茄所含纖維素，對促進(jìn)腸道中腐敗食物的排泄和降低膽固醇以及預(yù)防腸癌有著不可低估的作用；番茄中所含的糖類多半是果糖和葡萄糖，易消化吸收，具有養(yǎng)心保肝的作用，因此具有很高的經(jīng)濟(jì)利用價值，將其制成果汁具有一定的市場潛力。

果膠酶是一種復(fù)合酶，其作用機(jī)理是果膠酶在一定溫度和時間內(nèi)作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而打破果膠質(zhì)分子，軟化果肉組織中的果膠質(zhì)，使高分子的半乳糖醛酸降解為半乳糖醛酸、果膠酸等小分子物質(zhì)[2]，從而降低果漿的年度，提高果汁的澄清度和出汁率。目前，我國對用果膠酶酶解番茄汁的研究雖有報道，但對其酶解工藝參數(shù)的研究僅停留在單因子或簡單正交試驗[3]方面，忽略了酶解過程中各因素之間的交互作用。本文應(yīng)用響應(yīng)面法[4]優(yōu)化研究了果膠酶在番茄出汁過程的工藝條件，以提高番茄汁出汁率和澄清度。

1 材料與方法

1.1 材料

番茄：市售；果膠酶（酶活30000 U/g）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 果汁的制備

1.2.1 工藝流程[5]：番茄→分選→清洗 酶解→滅酶→離心→過濾→番茄汁

1.2.2 出汁率計算

出汁率（%）=離心過濾后所得番茄汁的質(zhì)量/酶解前番茄漿的質(zhì)量×100%

1.3 單因素試驗

考察果膠酶用量、酶反應(yīng)主要條件對出汁率的影響。取果膠酶用量0～0.21%精選原料，酶解時間15～120 min，溫度40 ℃～60 ℃，進(jìn)行單因素試驗。

1.4 響應(yīng)面法試驗

對單因素所獲得的工藝參量，通過響應(yīng)面試驗確定效率因子和交互作用狀況，最后以方差分析做出判斷和參數(shù)優(yōu)化。響應(yīng)面試驗采取3因素3水平組合，通過Design Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測最優(yōu)工藝參數(shù)。試驗因素及水平設(shè)計見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，依據(jù)Box-Be-hnken中心組合試驗設(shè)計原則，對果膠酶加入量（X1）、酶解時間（X2）、酶解溫度（X3）3個因素的3個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗分析，已獲得最佳工藝條件。試驗組合及結(jié)果見表2。

2.2 方差分析

經(jīng)方差分析，發(fā)現(xiàn)X12、X2和X22即酶添加量和酶解溫度對試驗結(jié)果的影響在0.01水平顯著，X1X3即酶用量×酶解時間（交互作用）對試驗結(jié)果的影響在0.07水平顯著。

2.3 響應(yīng)面分析

將表2經(jīng)Design Expert分析軟件處理，繪制其響應(yīng)面曲線圖及等值線圖，見圖1～3。

從圖1可知，加酶量和酶解溫度之間不存在顯著地交互作用。溫度較低時，酶用量對出汁率并無顯著影響，之后隨著加酶量逐漸提高，酶解溫度成為影響番茄汁出汁率的限制因素，適當(dāng)增加酶解溫度可使得出汁率顯著增加，而當(dāng)酶解溫度超過55 ℃以后，出汁率略有下降。當(dāng)酶解溫度一定時，酶添加量超過0.2%時以后增幅有所趨緩，甚至出現(xiàn)輕微的下降。

根據(jù)圖2結(jié)果顯示，酶解時間和酶添加量對番茄汁出汁率的交互作用較為顯著。當(dāng)酶解時間和酶添加量逐漸增加時，番茄汁出汁率也逐漸提高，但當(dāng)酶添加量達(dá)到0.2%和酶解時間超過1 h時，番茄出汁率反而有所下降，這可能是由于長時間的加熱蒸發(fā)水分，從而降低了出汁率。

隨著酶解時間的延長，出汁率沒有明顯變化，而隨著酶解溫度的升高，出汁率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖3）。這表明適當(dāng)增加酶解溫度有利于提高出汁率。

2.4 二次回歸方程的建立及最佳條件的確定

求解，可得：

將結(jié)果代入回歸方程，結(jié)果為У=77.38，即理論出汁率為77.38%。經(jīng)換算，可知酶處理的理論工藝條件為：果膠酶用量0.18%，酶解時間91.9 min，酶解溫度52 ℃。據(jù)上述理論結(jié)果進(jìn)行驗證性試驗，可得出汁率為77.2%，基本符合理論得率。

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，在酶用量、酶添加時間和酶解溫度為最佳配合的工藝條件下，番茄汁出汁率可以達(dá)到77.38%。該結(jié)果處于較高水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李金玉.番茄汁飲料穩(wěn)定性研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[2] 陳娟，闞健全，杜木英等.果膠酶制劑及其在果漿出汁和果汁澄清方面的應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2006（3）：12.

[3] 付莉，顧英.果膠酶提高番茄出汁率的工藝研究[J].中國釀造，2009，207（6）.

[4] 周廣麒，韓政泉，王培忠，等.響應(yīng)面法提高巨峰葡萄汁率的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（1）：250-251，257.

[5] 吳文龍，王小敏，李維林，等.不同加工工藝對黑莓漿果出汁率及果汁品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2008，29（3）：172-175.endprint

摘 要：選取果膠酶添加量、酶解溫度和酶解時間三個因素進(jìn)行中心組合設(shè)計，利用響應(yīng)面法對其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。利用DesignExpert軟件分析，結(jié)果表明最佳工藝條件為果膠酶用量0.18%，酶解時間91.9 min，酶解溫度52℃。在此條件下，出汁率達(dá)到77.38%。

關(guān)鍵詞：番茄汁 響應(yīng)面法 果膠酶

中圖分類號：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0112-02

番茄（tomato）[1]，又名西紅柿，一年生或多年生茄科草本植物；原產(chǎn)南美洲，我國各地均普遍栽培，夏秋季收獲較多。番茄含有的很多營養(yǎng)成分，它們可以很好額治療和預(yù)防許多的疾病，例如：煙酸含有可降低毛細(xì)血管的通透性能，同時還可以防止毛細(xì)血管的硬化與破裂，并且防止高血壓發(fā)生，而煙酸不僅可以增強(qiáng)抗壞血算的生理作用，還可以調(diào)節(jié)甲狀腺功能的作用；番茄紅素對腎臟病患者很有益處，主要是因為它有助消化與利尿的作用。番茄所含纖維素，對促進(jìn)腸道中腐敗食物的排泄和降低膽固醇以及預(yù)防腸癌有著不可低估的作用；番茄中所含的糖類多半是果糖和葡萄糖，易消化吸收，具有養(yǎng)心保肝的作用，因此具有很高的經(jīng)濟(jì)利用價值，將其制成果汁具有一定的市場潛力。

果膠酶是一種復(fù)合酶，其作用機(jī)理是果膠酶在一定溫度和時間內(nèi)作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而打破果膠質(zhì)分子，軟化果肉組織中的果膠質(zhì)，使高分子的半乳糖醛酸降解為半乳糖醛酸、果膠酸等小分子物質(zhì)[2]，從而降低果漿的年度，提高果汁的澄清度和出汁率。目前，我國對用果膠酶酶解番茄汁的研究雖有報道，但對其酶解工藝參數(shù)的研究僅停留在單因子或簡單正交試驗[3]方面，忽略了酶解過程中各因素之間的交互作用。本文應(yīng)用響應(yīng)面法[4]優(yōu)化研究了果膠酶在番茄出汁過程的工藝條件，以提高番茄汁出汁率和澄清度。

1 材料與方法

1.1 材料

番茄：市售；果膠酶（酶活30000 U/g）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 果汁的制備

1.2.1 工藝流程[5]：番茄→分選→清洗 酶解→滅酶→離心→過濾→番茄汁

1.2.2 出汁率計算

出汁率（%）=離心過濾后所得番茄汁的質(zhì)量/酶解前番茄漿的質(zhì)量×100%

1.3 單因素試驗

考察果膠酶用量、酶反應(yīng)主要條件對出汁率的影響。取果膠酶用量0～0.21%精選原料，酶解時間15～120 min，溫度40 ℃～60 ℃，進(jìn)行單因素試驗。

1.4 響應(yīng)面法試驗

對單因素所獲得的工藝參量，通過響應(yīng)面試驗確定效率因子和交互作用狀況，最后以方差分析做出判斷和參數(shù)優(yōu)化。響應(yīng)面試驗采取3因素3水平組合，通過Design Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測最優(yōu)工藝參數(shù)。試驗因素及水平設(shè)計見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，依據(jù)Box-Be-hnken中心組合試驗設(shè)計原則，對果膠酶加入量（X1）、酶解時間（X2）、酶解溫度（X3）3個因素的3個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗分析，已獲得最佳工藝條件。試驗組合及結(jié)果見表2。

2.2 方差分析

經(jīng)方差分析，發(fā)現(xiàn)X12、X2和X22即酶添加量和酶解溫度對試驗結(jié)果的影響在0.01水平顯著，X1X3即酶用量×酶解時間（交互作用）對試驗結(jié)果的影響在0.07水平顯著。

2.3 響應(yīng)面分析

將表2經(jīng)Design Expert分析軟件處理，繪制其響應(yīng)面曲線圖及等值線圖，見圖1～3。

從圖1可知，加酶量和酶解溫度之間不存在顯著地交互作用。溫度較低時，酶用量對出汁率并無顯著影響，之后隨著加酶量逐漸提高，酶解溫度成為影響番茄汁出汁率的限制因素，適當(dāng)增加酶解溫度可使得出汁率顯著增加，而當(dāng)酶解溫度超過55 ℃以后，出汁率略有下降。當(dāng)酶解溫度一定時，酶添加量超過0.2%時以后增幅有所趨緩，甚至出現(xiàn)輕微的下降。

根據(jù)圖2結(jié)果顯示，酶解時間和酶添加量對番茄汁出汁率的交互作用較為顯著。當(dāng)酶解時間和酶添加量逐漸增加時，番茄汁出汁率也逐漸提高，但當(dāng)酶添加量達(dá)到0.2%和酶解時間超過1 h時，番茄出汁率反而有所下降，這可能是由于長時間的加熱蒸發(fā)水分，從而降低了出汁率。

隨著酶解時間的延長，出汁率沒有明顯變化，而隨著酶解溫度的升高，出汁率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖3）。這表明適當(dāng)增加酶解溫度有利于提高出汁率。

2.4 二次回歸方程的建立及最佳條件的確定

求解，可得：

將結(jié)果代入回歸方程，結(jié)果為У=77.38，即理論出汁率為77.38%。經(jīng)換算，可知酶處理的理論工藝條件為：果膠酶用量0.18%，酶解時間91.9 min，酶解溫度52 ℃。據(jù)上述理論結(jié)果進(jìn)行驗證性試驗，可得出汁率為77.2%，基本符合理論得率。

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，在酶用量、酶添加時間和酶解溫度為最佳配合的工藝條件下，番茄汁出汁率可以達(dá)到77.38%。該結(jié)果處于較高水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李金玉.番茄汁飲料穩(wěn)定性研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[2] 陳娟，闞健全，杜木英等.果膠酶制劑及其在果漿出汁和果汁澄清方面的應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2006（3）：12.

[3] 付莉，顧英.果膠酶提高番茄出汁率的工藝研究[J].中國釀造，2009，207（6）.

[4] 周廣麒，韓政泉，王培忠，等.響應(yīng)面法提高巨峰葡萄汁率的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（1）：250-251，257.

[5] 吳文龍，王小敏，李維林，等.不同加工工藝對黑莓漿果出汁率及果汁品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2008，29（3）：172-175.endprint

摘 要：選取果膠酶添加量、酶解溫度和酶解時間三個因素進(jìn)行中心組合設(shè)計，利用響應(yīng)面法對其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。利用DesignExpert軟件分析，結(jié)果表明最佳工藝條件為果膠酶用量0.18%，酶解時間91.9 min，酶解溫度52℃。在此條件下，出汁率達(dá)到77.38%。

關(guān)鍵詞：番茄汁 響應(yīng)面法 果膠酶

中圖分類號：R284.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0112-02

番茄（tomato）[1]，又名西紅柿，一年生或多年生茄科草本植物；原產(chǎn)南美洲，我國各地均普遍栽培，夏秋季收獲較多。番茄含有的很多營養(yǎng)成分，它們可以很好額治療和預(yù)防許多的疾病，例如：煙酸含有可降低毛細(xì)血管的通透性能，同時還可以防止毛細(xì)血管的硬化與破裂，并且防止高血壓發(fā)生，而煙酸不僅可以增強(qiáng)抗壞血算的生理作用，還可以調(diào)節(jié)甲狀腺功能的作用；番茄紅素對腎臟病患者很有益處，主要是因為它有助消化與利尿的作用。番茄所含纖維素，對促進(jìn)腸道中腐敗食物的排泄和降低膽固醇以及預(yù)防腸癌有著不可低估的作用；番茄中所含的糖類多半是果糖和葡萄糖，易消化吸收，具有養(yǎng)心保肝的作用，因此具有很高的經(jīng)濟(jì)利用價值，將其制成果汁具有一定的市場潛力。

果膠酶是一種復(fù)合酶，其作用機(jī)理是果膠酶在一定溫度和時間內(nèi)作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而打破果膠質(zhì)分子，軟化果肉組織中的果膠質(zhì)，使高分子的半乳糖醛酸降解為半乳糖醛酸、果膠酸等小分子物質(zhì)[2]，從而降低果漿的年度，提高果汁的澄清度和出汁率。目前，我國對用果膠酶酶解番茄汁的研究雖有報道，但對其酶解工藝參數(shù)的研究僅停留在單因子或簡單正交試驗[3]方面，忽略了酶解過程中各因素之間的交互作用。本文應(yīng)用響應(yīng)面法[4]優(yōu)化研究了果膠酶在番茄出汁過程的工藝條件，以提高番茄汁出汁率和澄清度。

1 材料與方法

1.1 材料

番茄：市售；果膠酶（酶活30000 U/g）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 果汁的制備

1.2.1 工藝流程[5]：番茄→分選→清洗 酶解→滅酶→離心→過濾→番茄汁

1.2.2 出汁率計算

出汁率（%）=離心過濾后所得番茄汁的質(zhì)量/酶解前番茄漿的質(zhì)量×100%

1.3 單因素試驗

考察果膠酶用量、酶反應(yīng)主要條件對出汁率的影響。取果膠酶用量0～0.21%精選原料，酶解時間15～120 min，溫度40 ℃～60 ℃，進(jìn)行單因素試驗。

1.4 響應(yīng)面法試驗

對單因素所獲得的工藝參量，通過響應(yīng)面試驗確定效率因子和交互作用狀況，最后以方差分析做出判斷和參數(shù)優(yōu)化。響應(yīng)面試驗采取3因素3水平組合，通過Design Expert軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測最優(yōu)工藝參數(shù)。試驗因素及水平設(shè)計見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，依據(jù)Box-Be-hnken中心組合試驗設(shè)計原則，對果膠酶加入量（X1）、酶解時間（X2）、酶解溫度（X3）3個因素的3個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗分析，已獲得最佳工藝條件。試驗組合及結(jié)果見表2。

2.2 方差分析

經(jīng)方差分析，發(fā)現(xiàn)X12、X2和X22即酶添加量和酶解溫度對試驗結(jié)果的影響在0.01水平顯著，X1X3即酶用量×酶解時間（交互作用）對試驗結(jié)果的影響在0.07水平顯著。

2.3 響應(yīng)面分析

將表2經(jīng)Design Expert分析軟件處理，繪制其響應(yīng)面曲線圖及等值線圖，見圖1～3。

從圖1可知，加酶量和酶解溫度之間不存在顯著地交互作用。溫度較低時，酶用量對出汁率并無顯著影響，之后隨著加酶量逐漸提高，酶解溫度成為影響番茄汁出汁率的限制因素，適當(dāng)增加酶解溫度可使得出汁率顯著增加，而當(dāng)酶解溫度超過55 ℃以后，出汁率略有下降。當(dāng)酶解溫度一定時，酶添加量超過0.2%時以后增幅有所趨緩，甚至出現(xiàn)輕微的下降。

根據(jù)圖2結(jié)果顯示，酶解時間和酶添加量對番茄汁出汁率的交互作用較為顯著。當(dāng)酶解時間和酶添加量逐漸增加時，番茄汁出汁率也逐漸提高，但當(dāng)酶添加量達(dá)到0.2%和酶解時間超過1 h時，番茄出汁率反而有所下降，這可能是由于長時間的加熱蒸發(fā)水分，從而降低了出汁率。

隨著酶解時間的延長，出汁率沒有明顯變化，而隨著酶解溫度的升高，出汁率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖3）。這表明適當(dāng)增加酶解溫度有利于提高出汁率。

2.4 二次回歸方程的建立及最佳條件的確定

求解，可得：

將結(jié)果代入回歸方程，結(jié)果為У=77.38，即理論出汁率為77.38%。經(jīng)換算，可知酶處理的理論工藝條件為：果膠酶用量0.18%，酶解時間91.9 min，酶解溫度52 ℃。據(jù)上述理論結(jié)果進(jìn)行驗證性試驗，可得出汁率為77.2%，基本符合理論得率。

3 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，在酶用量、酶添加時間和酶解溫度為最佳配合的工藝條件下，番茄汁出汁率可以達(dá)到77.38%。該結(jié)果處于較高水平。

參考文獻(xiàn)

[1]李金玉.番茄汁飲料穩(wěn)定性研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[2] 陳娟，闞健全，杜木英等.果膠酶制劑及其在果漿出汁和果汁澄清方面的應(yīng)用[J].中國食品添加劑，2006（3）：12.

[3] 付莉，顧英.果膠酶提高番茄出汁率的工藝研究[J].中國釀造，2009，207（6）.

[4] 周廣麒，韓政泉，王培忠，等.響應(yīng)面法提高巨峰葡萄汁率的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（1）：250-251，257.

[5] 吳文龍，王小敏，李維林，等.不同加工工藝對黑莓漿果出汁率及果汁品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué)，2008，29（3）：172-175.endprint