響應面法在番茄汁酶解工藝中的應用

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行中心組合設計，利用響應面法對其提取工藝進行優化研究。利用DesignExpert軟件分析，結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，出汁率達到77.38%。

關鍵詞：番茄汁 響應面法 果膠酶

中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：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成分，它們可以很好額治療和預防許多的疾病，例如：煙酸含有可降低毛細血管的通透性能，同時還可以防止毛細血管的硬化與破裂，并且防止高血壓發生，而煙酸不僅可以增強抗壞血算的生理作用，還可以調節甲狀腺功能的作用；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，對促進腸道中腐敗食物的排泄和降低膽固醇以及預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，具有養心保肝的作用，因此具有很高的經濟利用價值，將其制成果汁具有一定的市場潛力。

果膠酶是一種復合酶，其作用機理是果膠酶在一定溫度和時間內作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而打破果膠質分子，軟化果肉組織中的果膠質，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[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。本文應用響應面法[4]優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）：國藥集團化學試劑有限公司。

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量/酶解前番茄漿的質量×100%

1.3 單因素試驗

考察果膠酶用量、酶反應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 ℃，進行單因素試驗。

1.4 響應面法試驗

對單因素所獲得的工藝參量，通過響應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優化。響應面試驗采取3因素3水平組合，通過Design Expert軟件對試驗數據進行分析，預測最優工藝參數。試驗因素及水平設計見表1。

2 結果與分析

2.1 響應面試驗

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

2.2 方差分析

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

2.3 響應面分析

將表2經Design Expert分析軟件處理，繪制其響應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，適當增加酶解溫度可使得出汁率顯著增加，而當酶解溫度超過55 ℃以后，出汁率略有下降。當酶解溫度一定時，酶添加量超過0.2%時以后增幅有所趨緩，甚至出現輕微的下降。

根據圖2結果顯示，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，但當酶添加量達到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，出汁率呈現先上升后下降的趨勢（圖3）。這表明適當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：

將結果代入回歸方程，結果為У=77.38，即理論出汁率為77.38%。經換算，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 ℃。據上述理論結果進行驗證性試驗，可得出汁率為77.2%，基本符合理論得率。

3 結論

試驗結果表明，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到77.38%。該結果處于較高水平。

參考文獻

[1]李金玉.番茄汁飲料穩定性研究[D].北京：中國農業大學，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.響應面法提高巨峰葡萄汁率的研究[J].安徽農業科學，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的影響[J].食品科學，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行中心組合設計，利用響應面法對其提取工藝進行優化研究。利用DesignExpert軟件分析，結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，出汁率達到77.38%。

關鍵詞：番茄汁 響應面法 果膠酶

中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：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成分，它們可以很好額治療和預防許多的疾病，例如：煙酸含有可降低毛細血管的通透性能，同時還可以防止毛細血管的硬化與破裂，并且防止高血壓發生，而煙酸不僅可以增強抗壞血算的生理作用，還可以調節甲狀腺功能的作用；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，對促進腸道中腐敗食物的排泄和降低膽固醇以及預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，具有養心保肝的作用，因此具有很高的經濟利用價值，將其制成果汁具有一定的市場潛力。

果膠酶是一種復合酶，其作用機理是果膠酶在一定溫度和時間內作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而打破果膠質分子，軟化果肉組織中的果膠質，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[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。本文應用響應面法[4]優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）：國藥集團化學試劑有限公司。

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量/酶解前番茄漿的質量×100%

1.3 單因素試驗

考察果膠酶用量、酶反應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 ℃，進行單因素試驗。

1.4 響應面法試驗

對單因素所獲得的工藝參量，通過響應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優化。響應面試驗采取3因素3水平組合，通過Design Expert軟件對試驗數據進行分析，預測最優工藝參數。試驗因素及水平設計見表1。

2 結果與分析

2.1 響應面試驗

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

2.2 方差分析

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

2.3 響應面分析

將表2經Design Expert分析軟件處理，繪制其響應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，適當增加酶解溫度可使得出汁率顯著增加，而當酶解溫度超過55 ℃以后，出汁率略有下降。當酶解溫度一定時，酶添加量超過0.2%時以后增幅有所趨緩，甚至出現輕微的下降。

根據圖2結果顯示，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，但當酶添加量達到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，出汁率呈現先上升后下降的趨勢（圖3）。這表明適當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：

將結果代入回歸方程，結果為У=77.38，即理論出汁率為77.38%。經換算，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 ℃。據上述理論結果進行驗證性試驗，可得出汁率為77.2%，基本符合理論得率。

3 結論

試驗結果表明，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到77.38%。該結果處于較高水平。

參考文獻

[1]李金玉.番茄汁飲料穩定性研究[D].北京：中國農業大學，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.響應面法提高巨峰葡萄汁率的研究[J].安徽農業科學，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的影響[J].食品科學，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行中心組合設計，利用響應面法對其提取工藝進行優化研究。利用DesignExpert軟件分析，結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，出汁率達到77.38%。

關鍵詞：番茄汁 響應面法 果膠酶

中圖分類號：R284.2 文獻標識碼：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成分，它們可以很好額治療和預防許多的疾病，例如：煙酸含有可降低毛細血管的通透性能，同時還可以防止毛細血管的硬化與破裂，并且防止高血壓發生，而煙酸不僅可以增強抗壞血算的生理作用，還可以調節甲狀腺功能的作用；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，對促進腸道中腐敗食物的排泄和降低膽固醇以及預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，具有養心保肝的作用，因此具有很高的經濟利用價值，將其制成果汁具有一定的市場潛力。

果膠酶是一種復合酶，其作用機理是果膠酶在一定溫度和時間內作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵，從而打破果膠質分子，軟化果肉組織中的果膠質，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[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。本文應用響應面法[4]優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）：國藥集團化學試劑有限公司。

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量/酶解前番茄漿的質量×100%

1.3 單因素試驗

考察果膠酶用量、酶反應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 ℃，進行單因素試驗。

1.4 響應面法試驗

對單因素所獲得的工藝參量，通過響應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優化。響應面試驗采取3因素3水平組合，通過Design Expert軟件對試驗數據進行分析，預測最優工藝參數。試驗因素及水平設計見表1。

2 結果與分析

2.1 響應面試驗

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

2.2 方差分析

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

2.3 響應面分析

將表2經Design Expert分析軟件處理，繪制其響應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，適當增加酶解溫度可使得出汁率顯著增加，而當酶解溫度超過55 ℃以后，出汁率略有下降。當酶解溫度一定時，酶添加量超過0.2%時以后增幅有所趨緩，甚至出現輕微的下降。

根據圖2結果顯示，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，但當酶添加量達到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，出汁率呈現先上升后下降的趨勢（圖3）。這表明適當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：

將結果代入回歸方程，結果為У=77.38，即理論出汁率為77.38%。經換算，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 ℃。據上述理論結果進行驗證性試驗，可得出汁率為77.2%，基本符合理論得率。

3 結論

試驗結果表明，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到77.38%。該結果處于較高水平。

參考文獻

[1]李金玉.番茄汁飲料穩定性研究[D].北京：中國農業大學，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.響應面法提高巨峰葡萄汁率的研究[J].安徽農業科學，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的影響[J].食品科學，2008，29（3）：172-175.endprint