果漿酶酶解技術在紅棗漿中的應用

初樂，丁辰，趙巖，馬寅斐，和法濤，朱風濤

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014）

果漿酶酶解技術在紅棗漿中的應用

初樂，丁辰，趙巖，馬寅斐，和法濤，朱風濤*

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014）

本文應用果漿酶酶解技術生產紅棗漿。通過對比選擇果漿酶YieldMASH來降低棗漿粘度，提高多糖含量，經過響應面優化實驗得到最佳酶解工藝為酶添加量為160mg/kg，酶解時間為63min，酶解溫度為50℃。經果漿酶酶解后，棗漿粘度＜42mPa·s，多糖含量＞0.6%，便于高濃棗漿的加工，擴大了其在烘焙等行業中的應用。

紅棗漿；果漿酶解；響應面優化

紅棗（Zizyphus jujubaMill.）為鼠李科棗屬植物，原產于我國，距今已有4000多年的栽培歷史，全世界只有我國擁有大面積栽培的優良棗樹品種，我國紅棗種植面積和產量占世界的90%以上，具有絕對優勢地位。紅棗在我國的種植歷史悠久，地域廣泛，北起內蒙，南至兩廣，西到新疆，東達沿海各省均有紅棗種植。紅棗主要產區分布在河北、山西、山東等省，占全國總產量80%以上。紅棗具有極高的營養保健及藥用價值，素有“木本糧食，滋補佳品”的美譽，是集藥、食、補三大功能為一體的保健果品。民間也有“日食三棗，長生不老”之說，深受廣大群眾的喜愛[1-4]。

目前，除干制外，紅棗加工產品主要是棗汁、棗漿、棗片、蜜餞等。棗漿由于富含果肉，口感良好，常作為食品配料應用于乳制品、飲料等行業。但由于棗漿粘度高，流動性差，難以濃縮至高濃度，市場上的棗濃縮漿濃度最高可達30°Brix，限制了棗漿在烘焙等其他行業中的應用，影響了紅棗產業的發展。因此，本文主要探討了果漿酶解技術在紅棗漿加工中的應用，改變目前傳統生產中預煮、打漿去核、離心、濃縮的生產方式，通過加入果漿酶解促進果膠等粘性物質的分解，降低棗漿的粘度[5-7]，有助于棗漿后續加工中高濃工藝的實現，為高濃紅棗漿的開發提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅棗（干），新疆灰棗；酶制劑，NOVOZYMES公司；其它化學試劑均為食品級。

電子天平，德國Sartrius；752分光光度計、阿貝折光儀，上海精密分析儀器廠；組織破碎機，德國HOBEIN；打漿機，自制；DV-I粘度計，美國Brookfield公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 紅棗漿加工工藝流程

紅棗（干）→清洗→復水軟化→去核打漿→冷卻→果漿酶解→紅棗漿

1.2.2 操作要點

（1）清洗

將紅棗采用鼓泡清洗、毛刷清洗等去除表皮上的浮土等雜質，并瀝干。

（2）復水軟化

對清洗后的紅棗采用1:2料液比復水，在90℃下預煮20min，使紅棗充分軟化，可溶性固形物最大限度地溶出。（3）去核打漿

將軟化后的紅棗采用打漿機去核打漿，制得紅棗漿。

1.2.3 不同果漿酶處理對棗漿品質的影響

取同批次棗漿均分成4份，1份不酶解，另3份分別添加100mg/kg的不同果漿酶：PECTINEX YieldMASH、PECTINEX Ultra Clear、PECTINEX XXL在45℃下酶解60min，然后加熱殺酶得到酶解后紅棗漿，分別測定其可溶性固形物、多糖和粘度。

1.2.4 單因素試驗

（1）果漿酶添加量對棗漿粘度的影響

取同批次棗漿均分成5份，果漿酶添加量分別為50mg/kg、100mg/kg、150mg/kg、200mg/kg、250mg/kg，將5份棗漿均在45℃條件下酶解60min，測定果漿粘度，確定適宜的果漿酶的添加量。

（2）果漿酶酶解溫度對棗漿的影響

按200mg/kg的酶制劑添加量，在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃溫度條件下酶解紅棗果漿，酶解時間60min，測定果漿粘度，確定適宜的果漿酶酶解溫度。

（3）果漿酶酶解時間對棗漿的影響

按以上工藝選用的酶制劑添加量和酶解溫度，在酶解時間30min、45min、60min、75min、90min的條件下，分別測定果漿粘度，確定適宜酶解時間。

1.2.5 通過響應面分析方法確定果漿酶作用的最佳條件

通過單因素實驗設計響應面各因素水平，通過響應面實驗確定最適的果漿酶工藝參數。

1.2.6 檢測方法

可溶性固形物采用阿貝折光儀測定，粘度采用粘度計直接測定，多糖則參照《GB/T 18672-2014枸杞》中附錄A中枸杞多糖的檢測方法。

2 結果與分析

2.1 棗漿酶解中果漿酶的選擇

果漿酶是以果膠裂解酶活性為主的果漿處理酶，可以充分裂解植物細胞壁，釋放出更多的果汁，并促進紅棗多糖等功能成分的釋放，改變果實細胞結構，降低黏度，使固/液分離更容易；提高出汁率和生產能力[8-10]。

選用了三種在果汁加工中常用的果漿酶對紅棗漿進行處理，對棗漿可溶性固形物、粘度和多糖的影響結果見表1。

表1 不同果漿酶處理對紅棗漿的影響（n=3）*

從表1中可以看出，采用這三種果漿酶處理后，紅棗漿可溶性固形物無明顯變化，但粘度卻有明顯的下降，多糖含量有顯著提高。經果漿酶YieldMASH處理后，棗漿的粘度最低，降低了46%，多糖含量最高，提高了23%。棗漿的粘度下降，有利于后續粉碎、濃縮、殺菌、灌裝等工藝的物料輸送，且濃縮時水分散發快，能有效提高濃縮效率。果漿酶是果膠酶、半纖維素酶等酶制劑的混合物，可以分解果膠，水解果膠中的甲基半乳糖酸殘留，促進果膠、纖維素等大分子物質的分解，顯著降低了棗漿粘度，提高了多糖含量。

2.2 果漿酶解工藝參數的選擇及優化

為了確定果漿酶YieldMASH適宜的添加量、酶解溫度及酶解時間，以棗漿粘度為考核指標，對三個參數進行單因素實驗，具體實驗結果如下。

2.2.1 果漿酶添加量對棗漿粘度的影響

由圖1（見下頁）得出，隨著果漿酶添加量的增加，棗漿的粘度不斷下降。當果漿酶添加量為150mg/kg時，棗漿粘度為44.2mPa·s，添加量繼續增大，粘度下降不明顯。綜合考慮，選擇果漿酶最優添加量為150mg/kg。

圖1 果漿酶添加量對棗漿粘度的影響

2.2.2 果漿酶酶解溫度對棗漿粘度的影響

圖2 果漿酶酶解溫度對棗漿粘度的影響

由圖3得出，果漿酶作用時間對棗漿粘度有顯著影響，隨著作用時間的延長，粘度不斷下降，這說明果漿酶連續分解紅棗中的果膠、纖維素等物質，有利于紅棗粘度的降低。當果漿酶的酶解時間為60min時，棗漿粘度為46.2mPa·s，當酶解時間繼續提高，對粘度影響不顯著，說明紅棗中的果膠等物質已基本全部分解。因此，果漿酶的作用時間控制在60min即可。

2.3 響應面法優化紅棗漿提取工藝

通過單因素實驗得出酶添加量、酶解溫度和酶解時間對紅棗漿粘度均有顯著影響。運用響應面法對紅棗漿的提取工藝進一步優化，根據Design Expert 8.0軟件中的Box-Behnken設計原理，選擇酶添加量（A）、酶解溫度（B）和酶解時間（C）為考察因素，用-1、0、1來表示低、中、高三水平，以粘度（Y）為響應值，進行三因素三水平優化分析試驗,試驗設計與結果見表2和表3。

表2 試驗設計

由圖2得出，隨著果漿酶解溫度的提高，棗漿粘度在不斷下降，當果漿酶解溫度為50℃時，棗漿粘度最低為42.4mPa·s。繼續提高酶解溫度，棗漿粘度反而升高，這可能是由于溫度超過了果漿酶的最適作用溫度，導致粘度上升。因此，果漿酶最優作用溫度為50℃左右。

2.2.3 果漿酶酶解時間對棗漿粘度的影響

圖3 果漿酶酶解時間對棗漿粘度的影響

表3 Box-Behnken試驗設計及響應值

利用Design Expert 8.0軟件對表3試驗結果進行回歸分析，得到粘度對酶添加量（A）、酶解溫度（B）和酶解時間（C）的三元二次回歸方程：

對回歸方程進行方差分析和顯著性檢驗結果如表4所示。從表中可知，回歸項中P＜0.0001，說明所選擇模型極為顯著。失擬項P=0.0964＞0.05，即失擬項差異不顯著，表明該二次回歸模型能夠較顯著擬合酶添加量、酶解溫度和酶解時間對粘度的影響，該模型能夠代替試驗真實點對試驗結果進行分析。回歸模型的決定系數（R2Adj）為0.9709，說明該模型能夠解釋97.09%的響應值變化，只有2.91%的變異不能用該模型解釋。因此該模型能很好的解釋出汁率的變化，能夠對粘度進行預測。從表4得回歸方程系數的顯著性，酶添加量（A）、酶添加量的二次項A2、酶解溫度的二次項B2、酶解時間（C）、酶解時間的二次項C2對粘度具有極顯著影響；酶的添加量和酶解時間的交互AC對粘度具有顯著影響；酶解溫度（B）、酶添加量和酶解溫度的交互AB、酶解溫度和酶解時間的交互BC在考察范圍內對粘度的影響不顯著。

表4 回歸模型方差分析

注：*差異顯著（P＜0.05）；**差異高度顯著（P＜0.01）；***差異極

顯著（P＜0.001）；R=0.9949，R2=0.9898，R2Adj=0.9709。

利用Design Expert 8.0.5b軟件對表4試驗數據進行三元二次回歸擬合分析，所得響應面及等高線如圖4、5、6。各因素及其交互作用對粘度的影響結果可通過該圖組直觀地反映出來。

圖4 酶解溫度與酶添加量交互作用影響棗漿粘度的響應面圖

圖5 酶解時間與酶添加量交互作用影響棗漿粘度的響應面圖

圖6 酶解時間與酶解溫度交互作用影響棗漿粘度的響應面圖

從圖4中可看出，酶解溫度低、添加量少時，粘度高，但是溫度過高反而會使粘度增大；圖5中，隨著酶解時間和添加量的變大，粘度也在逐漸降低，但是變化幅度逐漸變小；圖6（見上頁）中，酶解時間和酶解溫度的增大，粘度在降低，但是酶解溫度較高，會使粘度增加，酶添加量和酶解時間對棗漿粘度具有顯著的影響。運用Design Expert 8.0軟件對試驗數據進行優化預測，得到制備棗漿的最佳工藝參數為：酶添加量161.11mg/kg，酶解時間63.33min，酶解溫度49.33℃，在此條件下預測出粘度為39.85mPa·s。根據實際試驗的可操作性，將棗漿加工工藝參數改為：酶添加量160mg/kg，酶解溫度50℃，酶解時間63min。在此條件下對模型的預測參數進行驗證，得到棗漿粘度為41.12mPa·s，與模型預測值較接近，表明說明采用響應面法優化得到的酶解工藝參數可靠。

2.4 果漿酶酶解紅棗漿與市售紅棗漿品質對比

將采用果漿酶酶解后的棗漿與市售的棗漿稀釋至同一可溶性固形物（16°Brix）后進行粘度、多糖、感官品質含量的對照，結果見表5。

表5 不同紅棗漿品質的對照（n=3）*

從表5中可看出，經過果漿酶酶解后，棗漿粘度與市售棗漿相比有明顯下降，下降幅度為47.22%，同時棗漿多糖含量有明顯提高，提高34.29%，棗漿流動性較好，感官品質有所提高。

經果漿酶解后的棗漿經后續的超細粉碎、濃縮后，濃度可實現60°Brix，比傳統的棗漿（30°Brix）濃度提高1倍，這種高濃棗漿可應用于沙琪瑪、蛋糕中，代替傳統生產中常用的白砂糖，具有更好的感官品質和營養價值。

3 結論

本文主要研究了棗漿的果漿酶解工藝及技術參數優化，在本實驗中：

（1）對比了不同的果漿酶對棗漿處理的效果，發現使用果漿酶YieldMASH處理棗漿，棗漿粘度最低，下降46%，多糖含量最高，提高23%，有利于后續工藝的操作和實現。

（2）通過響應面優化，確定果漿酶酶解的最佳工藝參數為：果漿酶添加量160mg/kg，酶解溫度50℃，酶解時間63min。

（3）經果漿酶解后，棗漿粘度＜42mPa·s，多糖含量＞0.6%，顯著提高了棗漿品質，便于實現高濃棗漿的加工，實現其在烘焙等行業中的應用。

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Application of Enzymatic Hydrolysis Technology in Jujube Pulp

CHU Le,DING Chen,ZHAO Yan,MA Yin-fei,HE Fa-tao,ZHU Feng-tao*
(Jinan Fruit Research Institute,All China Federation of Supply&Marketing Co-operatives,Jinan 250014,China)

In this paper,the author studied the application of enzyme hydrolysis technology to produce jujube pulp.Pulp enzyme YieldMASH was chosen to reduce the viscosity of jujube pulp and improve the content of polysaccharide by comparing different enzymes.By using response surface method,the optimum enzymatic hydrolysis process was adding 160mg/kg PECTINEX YieldMASH,the enzymatic time was 63min,and the enzymatic temperature was 50℃.After the enzymatic hydrolysis,the jujube pulp viscosity was less than 42mPa·s,the polysaccharide content was more than 0.6%, which was convenient for the processing of high concentrated jujube pulp and the application in baking and other industries.

Jujube pulp;pulp enzyme hydrolysis;response surface method

O657.3

A

1008-1038(2016)12-0008-05

2016-10-10

“十二五”國家科技支撐技術課題：棗和桑資源生態高值利用技術研究與產品開發（2012BAD36B07）

初樂（1987—），女，助理研究員，主要從事果蔬深加工研究

*通訊作者：朱風濤（1962—），男，研究員，主要從事果蔬加工研究