用果膠酶澄清蘋果汁工藝研究

劉澤軒　吳紅勝

摘 要：該文從抑制酶促褐變效果的角度切入，采用了標準比色法以及正交法，分別從溫度、pH值、果膠酶的加入量、反應時間、澄清時間對澄清果汁的效果進行了對比和探討。利用果膠酶、多酚酶抑制劑對2種不同果汁澄清條件進行研究。結果表明果膠酶與多酚酶抑制劑效果明顯。果膠酶最適添加量為1.2 mg/10g；溫度為45 ℃～50 ℃；反應時間30 min，澄清時間超過12 h。在相同條件下，以中性為參考，處于堿性的果汁酶促褐變速率最快，酸性條件下褐變速率最慢。

關鍵詞：酶的抑制劑 果汁生產 果汁出汁

中圖分類號：TS2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0079-03

Abstract： This article from the inhibition of the enzyme browning effect angle， using the standard colorimetric method and orthogonal method， respectively， from the temperature， pH value， adding amount of pectinase reaction time， clarification time was compared and discussed for clarification of apple juice by using pectinase. The effect of polyphenols， enzyme inhibitors on two different juice clarification conditions study. The results showed that the pectinase and polyphenol enzyme inhibitor effect. The optimum amount of pectinase was 1.2mg/10g； the temperature is 45～50 DEG C； the reaction time of 30 minutes， clarification time more than 12h. under the same conditions， the neutral for reference， in the promotion of brown juice enzyme alkaline strain rate is the fastest， most Brown strain rate under acidic conditions slow.

Key Words： Enzyme inhibitor； Fruit juice production； Juice

果膠酶是應用于果汁生產的最重要的酶制劑之一。它可以有效提高果汁的出汁率、改善果汁的過濾效果、加速與增強果汁的澄清作用[1]。果膠酶目前廣泛應用于食品工業的果汁加工與果汁果酒澄清以及造紙工業的紙漿脫膠和麻類加工。它是應用于果汁生產的最重要酶制劑之一，可以快速徹底地脫除果膠，降低水果等榨汁的黏度，有利于果汁的過濾，濾液更為澄清而且澄清度穩定；減少化學澄清劑的用量，改善果汁質量[1，2]。因此，果膠酶可以有效地提高水果的出汁率，改善果汁的過濾效率，加速和增強果汁的澄清作用；簡化果汁加工工藝，縮短加工時間，提高生產效率、 果汁產量和產品質量的穩定性[3]。

于是從抑制酶促褐變效果的角度切入，創新地采用了標準比色法，以及正交法探究多變量對澄清果汁的效果。

1 實驗方法

1.1 材料

果膠酶（酶活：216U）；蘋果（黃金帥、紅富士）、檸檬、維生素C、檸檬酸鈉、檸檬酸、去離子蒸餾水。

1.2 儀器與設備

榨汁機、恒溫水浴鍋、紫外分光光度計。

1.3 實驗原理

植物細胞壁由纖維素、半纖維素和果膠構成，因而經過傳統處理的果汁中富含能阻止大分子沉降的果膠，它會減弱液體的流動性，使固體粒子保持懸浮，從而使果汁變得混濁，并且不易濾清。 因此，要得到澄清透亮的果汁，必須去除果汁中大量的果膠。

果膠酶作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵， 可以打破果膠分子、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和果膠酸小分子物質，并且果膠的多糖鏈也被降解，果膠分子的這種連續降解使果汁的黏性下降，原來存在果汁中的固形物失去依托而沉降下來，增強澄清效果，提高和加快了果汁的可濾性和過濾速度，從而提高出汁率[4]。

果膠酶處理澄清果汁，是利用果膠酶水解果汁中能夠引起混濁的果膠物質，使得果汁變成清澈透亮的清果汁，具有快速、簡便、效果好等特點，在生產中有重要的應用價值[5]。

2 實驗與結果分析

2.1 預實驗

2.1.1 最適pH的確定

以檸檬酸/檸檬酸鈉pH緩沖劑分別配置酸、堿、中性緩沖液：pH=4、7、9各1 000 mL。將100 g去皮蘋果（黃金帥）、100 mL緩沖液混合加入榨汁機榨汁，經孔徑為0.15 mm的濾網初步過濾后分別置于燒杯中。控制除pH外變量相同。從放入榨汁機中處理開始計時，從第5 min起，用同一相機在同一光源下每間隔5 min拍照一次，40 min后用標準比色卡比色。

在相同條件下，以中性為參考，處于堿性的果汁酶促褐變速率最快，酸性條件下褐變速率最慢。

2.1.2 溫度對褐變程度的影響

以200 g去皮蘋果（黃金帥），100 mL純化水加入榨汁機中制得初始濃度設定為1的蘋果原漿。分別加入果膠酶0.02 mL，在不同溫度下暴露在空氣中30 min。用蒸餾水作參比，在420 nm分光光度計中測果汁的透光率，以表示果汁的澄清度。所得數據整理如圖1所示。

在20 ℃～40 ℃隨溫度上升，果膠酶活性加大；而在40 ℃～60 ℃時果膠酶在抑制褐變的水平上保持在較高的水平，能使果汁透光率超過95%。溫度高于60℃時，果膠酶空間結構被破壞，活性下降。

2.2 溫度、pH、維他命C對果汁澄清度的影響

2.2.1 利用正交表求最優解

抑制酶促褐變常用的抑制劑有亞硫酸鈉、半胱氨酸（含巰基的氨基酸）、抗壞血酸、檸檬酸等[7]。結合我們的2個預實驗、影響酶活性的因素以及考慮到家庭生產果汁的實用性與心理因素，我們選用維生素C、pH、溫度，利用3×3正交表獲得最優解。

將25 mL pH緩沖液、5 mL維生素C懸濁液混合均勻后與50 g去皮切塊蘋果（紅富士），同時加入榨汁機。經榨汁機榨汁后，以兩層紗布過濾，將所得濾液放至試管中，立即拍照。隨后將試管放入4℃冰箱或試管架或45℃恒溫水浴鍋。每組實驗間隔10 mins， 30 mins， 60 mins， 90 mins， 120 mins， 240 mins（或加更長時間）拍照處理，除自身對照外，與其他組平行對照。比較顏色深淺，所得結論分條陳述如下。

（1）自身對照顯示，隨時間變化，果汁有明顯的分層，即果汁與殘余果肉的分層。在每一組實驗中果汁本身顏色隨時間變化不明顯，但是底層果肉（絮狀物）顏色明顯變深，發生褐變。初始條件決定了在較長時間內果汁的顏色。

（2）每組實驗所得果汁實際顏色與預計顏色有出入。決定果汁顏色深淺的關鍵在于是否去皮、處理是否迅速。未去皮或處理稍慢的實驗組呈現褐色，較快的實驗組則呈現清亮的黃色。

（3）維生素C的存在對于果汁特殊顏色的產生有很大影響。凡加入一定量的維生素C，快速處理并過濾、沉淀一段時間后，果汁均偏綠色，與青檸的顏色相似。嗅味仍是蘋果香。

2.2.2 精細探究pH對果汁透光率影響

實驗選擇加酶量為1.2 mg/10 g，果汁濃度為50%，溫度為45℃，反應時間為2 h。

由表4可知，3種不同果汁在pH小于5.5下透光度差異不大。pH6.5及以上，黃金帥與紅富士汁透光率明顯下降，梨汁透光率變化不大，這說明蘋果類果汁中果膠含量比梨汁中的高。因而，在實際生產中應保持pH小于5.5。同屬于蘋果的紅富士澄清度下降得比黃金帥快得多，因此生產過程中可以采用黃金帥作為主要果汁原材料。

2.3 探究對于一定量蘋果泥果膠酶的最適用量

果膠酶的作用主要在于對澄清度與出汁率的影響。由于測量澄清度的方法較復雜，我們通過濾出果汁體積反映其出汁率。將相同質量（5.0 g）的蘋果泥（紅富士）在不同濃度果膠酶處理后，在50 ℃恒溫水浴鍋中加熱10～15 min。以定性濾紙過濾至1 min內無濾液流出，測量濾出液體積，繪制表格及圖像（見表5，見圖2）。

由圖表數據可知，對于5 g蘋果泥，果膠酶的最適用量約為6 mg。

3 結語

澄清型果汁的透光率是衡量產品質量的重要標準之一。實驗結果表明：果膠酶能對果汁的澄清度與濾出率有明顯改善。對于黃金帥、紅富士2種常見的市售水果果膠酶最適添加量為6 mg/5 g蘋果泥；溫度為45 ℃～50 ℃；pH=4果膠酶對蘋果汁澄清狀況較好；澄清時間超過12 h。

在實際生產中考慮到蘋果自身pH=3.5～4.5，因此在生產過程中不必刻意調節pH，也能達到較為理想的澄清效果。

參考文獻

[1] 施安輝，郭旭.果膠酶催化條件及澄清果汁的研究[J].食品與發酵工業，1988（2）：42-51.

[2] 陳松河，林耀輝，劉新民，等.固定化果膠酶澄清果汁的條件及效果[J].亞熱帶植物科學，1996（2）：6-12.

[3] 欽傳光，娃倫亭娜.果膠酶高產菌種的篩選[J].中國釀造，2000（4）：14-15.

[4] 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）：119-124.

[5] 史亞萍，張永剛，安廣池，等.不同澄清方式對石榴果汁澄清效果的比較[J].食品工業，2015（9）：42-46.

[6] 宋燁，翟衡，劉金豹，等.蘋果加工品種果實中的酚類物質與褐變研究[J].中國農業科學，2007，40（11）：2563-2568.

[7] 王頡，張子德.超濾和果膠酶處理對澄清型紅葡萄汁質量的影響[J].食品科學，1995（8）：21-24.