果膠酶和纖維素酶對芒果出汁率及品質的影響

李昌寶,李 麗,任二芳,辛 明,李杰民,孫 健,*,劉國明,鄭鳳錦,何雪梅,陳釗斌

(1.廣西農業科學院農產品加工研究所，廣西南寧 530007;2.廣西作物遺傳改良生物技術重點實驗室，廣西南寧 530007;3.廣西南寧市第八中學，廣西南寧 530007)

果膠酶和纖維素酶對芒果出汁率及品質的影響

李昌寶1,2,李 麗1,任二芳1,辛 明1,李杰民1,孫 健1,*,劉國明1,鄭鳳錦1,何雪梅1,陳釗斌3

(1.廣西農業科學院農產品加工研究所，廣西南寧 530007;2.廣西作物遺傳改良生物技術重點實驗室，廣西南寧 530007;3.廣西南寧市第八中學，廣西南寧 530007)

為提高芒果的出汁率,采用果膠酶和纖維素酶對芒果漿進行酶解,通過正交實驗研究了果膠酶添加量、纖維素酶添加量、酶解溫度、酶解時間4個因素對芒果出汁率的影響。結果表明:當果膠酶添加量為0.01%、纖維素酶添加量為0.007%、酶解時間為60min、酶解溫度為40℃時,芒果的出汁率最高,達到71.15%;酶解得到的芒果汁可溶性固形物為 16.7%±0.1%,可滴定酸為 0.51%±0.08%,類胡蘿卜素為(1.23±0.07)mg/100g,還原糖為7.6%±0.08%,果膠含量為(357±1.32)mg/100g,保留了鮮芒果的營養成分。

芒果,果膠酶,纖維素酶,出汁率

芒果(mango)含有豐富的類胡蘿卜素、維生素、氨基酸和豐富的微量元素,香甜可口,香味濃郁,是世界五大水果之一,素有熱帶水果之王的美稱[1]。然而芒果的收獲期短,且鮮果極易腐爛變質[2],將芒果加工成芒果汁是芒果深加工的主要產品形式。由于芒果富含可食性纖維和果膠,導致果漿黏度大、出汁率不高;芒果果漿經纖維素酶和果膠酶處理后可降低黏度、提高出汁率。Sreenath等[3]研究了各種纖維素酶和果膠酶對降低芒果漿黏度的影響,發現丹麥產的Ultrazym100對降低芒果漿黏度的能力效果最好,可使黏度降低82%,果膠酶和纖維素酶同時使用時能將出汁率提高8%～10%;Githaiti等[4]研究發現酶處理可使芒果漿的得率提高10%以上。目前,果膠酶和纖維素酶已在蘋果、梨、番茄、哈密瓜、樹莓、檸檬、柿子等的出汁率提高方面有廣泛的研究與應用[5-11]。因此,本文以“象牙”芒果為原料,采用果膠酶和纖維素酶對果漿進行處理,通過單因素實驗確定果膠酶添加量、纖維素酶添加量、酶解溫度和酶解時間,并利用正交優化實驗對酶解條件進行優化,擬為芒果汁飲料的生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料品種為象牙芒,八成熟采摘,采摘于廣西龍州廣西亞熱帶作物研究所實驗站。

果膠酶(30000U/g) 寧夏和氏璧生物技術有限公司;纖維素酶(2000U/g) 北京盛世嘉明科技開發有限公司;3,5-二硝基水楊酸 湖北康寶泰化工有限公司;無水乙醇 北京五洲世紀紅星化工有限責任公司;咔唑 上海一基生物科技有限;所用試劑均為分析純。

DKS-12型不銹鋼新型電熱恒溫水浴鍋 杭州藍天化驗儀器廠;AR124CN型電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司;UV-3200 PCS型紫外可見分光光度計 上海美普達儀器有限公司;HR2003 型勻漿機 飛利浦家庭電器有限公司;TD-45數顯糖度計 北京金科利達電子科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 芒果原漿的制備 芒果完熟后,經去皮、去核后,取果肉置于勻漿機中打漿制得芒果原漿備用。

1.2.2 出汁率測定 參照曹輝[12]等方法,出汁率的計算方法如下:

1.2.3 可溶性固形物測定 可溶性固形物用TD-45數顯糖度計測定,以質量分數%表示.

1.2.4 還原糖測定 水楊酸比色法[13]測定還原糖。

1.2.5 果膠含量測定 采用咔唑比色法[13]測定果膠含量。

1.2.6 類胡蘿卜素含量測定 參考文獻[14]測定類胡蘿卜素含量。

1.2.7 實驗設計

1.2.7.1 單因素實驗 取500g芒果原漿,分別研究果膠酶酶解溫度(添加0.01%果膠酶,30、35、40、45、50、55℃下水浴75min);酶解時間(加入0.01%果膠酶;然后在40℃下酶解15、30、45、60、75、90min);果膠酶添加量(分別添加0、0.004%、0.006%、0.008%、0.01%、0.012%的果膠酶,在40℃下酶解45min);纖維素酶添加量(添加0.01%果膠酶,分別添加0、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%纖維素酶,然后在40℃的條件下酶解45min)對出汁率的影響。

1.2.7.2 正交實驗設計 在單因素實驗的基礎上,選擇4因素3水平正交表進行正交實驗優化果膠酶和纖維素酶提高芒果出汁率的工藝參數。

1.3 數據統計分析

用SAS軟件進行數據分析,使用Oligo軟件進行作圖。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 結果與分析

2.1 酶解溫度對芒果出汁率的影響

從圖1可知,溫度處于40℃以內,芒果漿的出汁隨著溫度的上升而增加;在40℃時,出汁率最高,達到68.78%;而在40℃之后,果漿出汁率迅速下降,這是由于溫度升高,果膠酶被部分鈍化導致其活性降低。溫度是影響酶促反應速度的主要因素之一,各種酶都有其達到最佳酶解效果所需要的最適溫度;在最適溫度下,酶的反應活性最高[15]。從圖1可知,果膠酶的最適宜溫度為40℃。

圖1 酶解溫度對芒果出汁率的影響Fig.1 Influence of enzymolysis temperature on juice yield of mango

2.2 酶解時間對芒果汁出汁率的影響

從圖2可以看出,在45min內,芒果漿的出汁率隨著時間的延長而迅速增加,而45min后,出汁率的增加明顯趨于平緩。主要是因為在45min內芒果漿中的果膠物質含量很高,在果膠酶的作用下,果膠大量分解使出汁率迅速提高[16]。45min之后果膠物質基本分解完全,因此出汁率的增加趨于平緩。

表3 驗證和對照實驗結果Table 3 Verification and control experimental results

表4 酶解前后營養物質的變化Table 4 Change before and after digestion of nutrients

圖2 酶解時間對芒果出汁率的影響Fig.2 Influence of enzymolysis time on juice yield of mango

2.3 果膠酶制劑添加量對芒果出汁率的影響

通過方差分析可知,實驗組與對照組差異顯著(p<0.01),經果膠酶處理后芒果的出汁率顯著提高;由圖3可知,在酶的添加量為0.005%至0.01%范圍內,芒果漿出汁量隨著時間的增加而不斷上升,而在0.01%添加量后,芒果汁出汁率變化不大。所以優化實驗選擇最佳添加量為0.01%。

圖3 果膠酶制劑添加量對芒果出汁率的影響Fig.3 Influence of pectinase amount on juice yield of mango

2.4 纖維素酶制劑添加量對芒果汁出汁率的影響

在圖4可知,對照組的出汁率為55%,而實驗組出汁率都大于63%,經方差分析得實驗組與對照組差異顯著(p<0.01)。由圖4可知,纖維素酶添加量0.001%至0.007%,隨著纖維素酶的增加,出汁率不斷增加;當添加量大于0.007%后,隨著酶添加量的增加,芒果漿出汁率并沒有明顯增加,經方差分析為差異不顯著(p>0.05)。所以優化實驗選擇0.007%。

2.5 酶解工藝的優化

在單因素實驗基礎上,對果膠酶用量(A)、纖維素酶用量(B)、酶解溫度(C)、酶解時間(D)進行4因素3水平L9(43)正交實驗,以出汁率為指標,確定酶處理芒果漿的最佳工藝參數。正交結果見表2。

實驗結果可知,RC>RA>RD>RB,即果膠酶添加量最為主要影響因素,酶解溫度次之,然后是纖維素酶添加量,酶解時間影響最小。優化得到的工藝條件是A2B3C2D2,即酶解溫度為40℃,酶解時間為60min,果膠酶添加量為0.01%,纖維素酶添加量為0.007%。

2.6 驗證和對照實驗

采用對照(不添加酶)與正交實驗最佳條件進行對比,實驗結果見表3。

圖4 纖維素酶制劑添加量對芒果出汁率的影響Fig.4 Influence of cellulase addition amount on juice yield of mango

表2 正交實驗結果
Table 2 Results of orthogonal test

實驗號ABCD出汁率(%)1111165.312122269.473133365.964212366.425223168.086231270.067313265.988321365.929332167.89K166.91366.57067.09767.427K268.85367.82668.92768.503K366.93068.30366.67366.767R1.9401.7332.2541.736

從表3可知,相對于對照組,正交實驗優化方案的出汁率提高15.07%,說明正交實驗結果可靠。

從表4可知,酶解后得到的果汁基本保留了酶解前的營養成分,具有新鮮芒果汁的品質。

3 結論

對芒果漿加工工藝中酶解條件進行了正交實驗,得出最佳條件為果膠酶添加量0.01%,纖維素酶添加量0.007%,酶解溫度40℃,酶解時間60min,最佳條件下芒果汁出汁率可達71.15%,制得的芒果汁可溶性固形物為16.7%±0.1%,可滴定酸為0.51%±0.08%,類胡蘿卜素為(1.23±0.07)mg/100g,還原糖為7.6%±0.08%,果膠含量為(357±1.32)mg/100g,通過最佳酶解工藝研制的芒果汁保持鮮芒果的營養成分。

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Optimization of pectinase and cellulose treatment conditionfor improving the mango juice

LI Chang-bao1,2,LI Li1,REN Er-fang1,XIN Ming1,LI Jie-min1,SUN Jian1,*,LIU Guo-ming1,ZHENG Feng-jin1，HE Xue-mei1,CHEN Zhao-bin3

(1.Institute of Agro-food Science &Technology,Guangxi Academy of Agricultrual Sciences,Nanning 530007,China;2.Guangxi Crop Genetic Improvement Laboratory,Nanning 530007,China;3.The 8thMiddle School,Nanning 530007,China)

In order to improve the mango juice yield,the effect of pectinase and cellulases on mango pulp were studied in the paper. Effect of four factors,pectinase addition amount,cellulase addition amount,enzymolysis temperature and enzymolysis time on mango juice yield were studied. Through orthogonal experiment,the optimal enzymatic hydrolysis conditions were obtained as follows. The pectinase addition amount was 0.01%,the cellulase addition amount was 0.007%,the enzymolysis time was 60min,the enzymolysis temperature was 40℃. Under the optimum process conditions,juice yield of mango was the highest,at 71.15%.The soluble solids,titratable acid,carotenoids,reducing sugar and pectin content in mango juice were 16.7%±0.1%,0.51%±0.08%,(1.23±0.07)mg/100g,7.6%±0.08% and (357±1.32)mg/100g,respectively. The original nutrition of Mango juice was stayed after enzymolysis.

Mango;pectinase;cellulose;juice yield

2014-10-08

李昌寶(1981-)，男，碩士，助理研員，研究方向:農產品加工與綜合利用。

*通訊作者:孫健(1979-)，男，博士，研究員，研究方向:農產品加工與綜合利用。

廣西農科院科技發展基金(桂農科2013YM23，桂農科2013JQ04)；2015年農業技術試驗示范(農產品加工)項目(農加科函[2015]26號)；2014年中央財政農業技術推廣服務資金項目(桂財農函[2014]294號)。

TS255.1

B

1002-0306(2015)13-0217-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.13.037