蓮藕汁的酶法水解與穩(wěn)定性研究

呂艷，王辰

（長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434025）

蓮藕汁的酶法水解與穩(wěn)定性研究

呂艷，王辰*

（長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434025）

研究蓮藕的出汁率和蓮藕汁的穩(wěn)定性。通過單因素與正交試驗(yàn)確定蓮藕汁的酶解工藝,α-淀粉酶的最優(yōu)作用條件為：α-淀粉酶用量10 U/g，酶處理溫度70℃，處理時(shí)間60 min，pH為6.2，蓮藕出汁率為57.8%；研究了蓮藕汁的懸浮穩(wěn)定性，用濁度差△E作為考核穩(wěn)定性的指標(biāo)，在0.1%黃原膠，0.04%海藻酸鈉，0.06%CMC-Na復(fù)配條件下，蓮藕汁濁度差△E值最小，產(chǎn)品無分層現(xiàn)象。

蓮藕汁；α-淀粉酶；酶法水解；穩(wěn)定性

蓮藕（Nelumbo nucifere Gaertn.）為睡蓮科多年生植物，蓮藕性平、味甘、無毒，具有清熱生津、有補(bǔ)心生血、健脾開胃、滋養(yǎng)強(qiáng)壯之功效[1-2]。蓮藕中因含有較多的淀粉和多糖等膠體物質(zhì)，制汁時(shí)往往存在著破碎后漿液黏度高、出漿率低、產(chǎn)品不易澄清等問題[3-4]。α-淀粉酶使直鏈淀粉快速降解，產(chǎn)生寡糖，然后作用于支鏈淀粉產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖及系列α-限制淀粉，同時(shí)使寡糖緩慢地水解成葡萄糖和麥芽糖，能不規(guī)則水解淀粉、糖元及降解內(nèi)部的α-1，4葡萄糖苷鍵，生成可溶性的糊精、微量的麥芽糖和葡萄糖，降低蓮藕汁黏度，增加水分溶出[5-6]。藕中除淀粉外，還含有大量鞣質(zhì)和酚類化合物，在蓮藕汁中易產(chǎn)生沉淀，因此，根據(jù)斯托克斯定律，混濁穩(wěn)定性同蓮藕汁中懸浮顆粒的尺寸、藕汁黏度、藕汁溶液與懸浮顆粒的密度差有關(guān)，試驗(yàn)通過添加穩(wěn)定劑，來提高蓮藕汁的穩(wěn)定性。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料、試劑與儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料

荊州市售的新鮮蓮藕；α-淀粉酶：蘇柯漢生物工程有限公司（酶活力：4 000 U/g）；檸檬酸鈉、黃原膠、海藻酸鈉、CMC-Na均為食品級(jí)。

1.1.2 試驗(yàn)儀器

UV-1800紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司產(chǎn)品；DL-5-C低速大容量離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；均質(zhì)機(jī)：上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠產(chǎn)品。

1.2 蓮藕汁的加工工藝

蓮藕→清洗→去藕節(jié)→去皮→切片→護(hù)色→打漿→淀粉酶水解→滅酶→過濾→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→殺菌→成品

1）選料：要求選用新鮮白脆，無病蟲害及機(jī)械傷的新鮮蓮藕。2）去皮、切片：去皮，切片厚度約為0.5 cm。3）護(hù)色：將切好的蓮藕片立即浸入1%的抗壞血酸溶液于55℃浸泡5 min[7]。4）打漿：在打漿機(jī)中打漿約2 min，得蓮藕粗液。5）酶解：先將適量α-淀粉酶用溫水溶解，再加入藕漿中，保溫酶解一定時(shí)間后煮沸滅酶。6）過濾：用80目篩過濾。7）調(diào)配、均質(zhì)：按8%添加蔗糖，再加增稠劑，在60℃、1.96 MPa壓力下進(jìn)行均質(zhì)。8）灌裝殺菌：料液在80℃左右趁熱灌裝，沸水浴加熱15 min后冷卻至室溫。

1.3 酶解條件對(duì)蓮藕出汁率的影響

淀粉酶的作用與pH值、反應(yīng)溫度有關(guān)，同時(shí)底物中的淀粉組成結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)、脂肪等其他物質(zhì)的存在都會(huì)影響淀粉酶的反應(yīng)效果[7]，因此，對(duì)不同底物需要對(duì)淀粉酶的酶解條件進(jìn)行研究。酶解的蓮藕汁移入離心試管中在5 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，將上清液稱重，出汁率為上清液與蓮藕汁的質(zhì)量百分比。

1.3.1 酶用量對(duì)蓮藕出汁率的影響

取蓮藕粗液100 g，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液調(diào)pH 5.4，分別添加4、6、8、10、12 U/g的α-淀粉酶，60℃水浴保溫30 min，在5 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清液測(cè)定濾液的出汁率，確定最佳淀粉酶用量。

1.3.2 酶作用pH值對(duì)蓮藕出汁率的影響

取蓮藕粗液100 g，分別用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液調(diào)pH 4.8、pH 5.2、pH 5.6、pH 6.0、pH 6.4，添加α-淀粉酶8 U/g的酶液，60℃水浴保溫30 min，在5 000 r/ min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清液測(cè)定濾液的出汁率，確定最佳淀粉酶作用pH值。

1.3.3 酶作用溫度對(duì)蓮藕出汁率的影響

取蓮藕粗液100 g，在pH 6.0條件下添加α-淀粉酶8 U/g的酶液，分別在40、50、60、70、80℃水浴保溫30 min，在5 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清液測(cè)定濾液的出汁率，確定最佳淀粉酶作用溫度。

1.3.4 酶作用時(shí)間對(duì)蓮藕出汁率的影響

取蓮藕粗液100 g，在pH 6.0條件下添加α-淀粉酶8 U/g的酶液，分別在70℃水浴15、30、45、60、75 min，在5 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清液測(cè)定濾液的出汁率，確定最佳淀粉酶作用時(shí)間。

1.4 蓮藕汁穩(wěn)定性研究

在酶解處理后的蓮藕汁中，按0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的質(zhì)量百分比分別添加黃原膠、海藻酸鈉和CMC-Na進(jìn)行單獨(dú)的穩(wěn)定性試驗(yàn)，在4℃下放置5 d，觀察蓮藕汁的穩(wěn)定效果。考慮大分子的協(xié)同增效作用，采用3種增稠劑配合使用提高蓮藕汁的穩(wěn)定性。用濁度差ΔE為穩(wěn)定指標(biāo)，濁度差ΔE定義為蓮藕汁添加穩(wěn)定劑，離心（5 000 r/min，20 min）前后的用分光光度計(jì)在660 nm處測(cè)定的吸光度差值。在100 mL蓮藕汁中按一定比例添加3種穩(wěn)定劑總量0.20 g，于4℃下放置5、10、15 d，離心（5 000 r/min，20 min）后測(cè)吸光度，ΔE越小表示蓮藕汁液穩(wěn)定性越好，反之穩(wěn)定性越差。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉酶用量對(duì)蓮藕出汁率的影響

α-淀粉酶能使蓮藕淀粉產(chǎn)生降解，降低連藕汁黏度，影響出汁率的結(jié)果見圖1。

圖1 α-淀粉酶用量對(duì)蓮藕出汁率的影響Fig.1 Effects of α-amylase addition on juice yield of lotus root

從圖1可以看出，隨著酶用量的增大，蓮藕汁出汁率逐漸增加。在較低的酶劑量范圍內(nèi)，蓮藕出汁率隨酶量增加而快速增加，當(dāng)α-淀粉酶用量大于8 U/g時(shí)，其變化速率減緩，故選定α-淀粉酶8 U/g為適宜添加量。

2.2 pH值對(duì)蓮藕出汁率的影響

pH值對(duì)渾濁蓮藕汁酶解效果的影響結(jié)果見圖2。

圖2 pH值對(duì)蓮藕出汁率的影響Fig.2 Effects of pH adjustment on juice yield of lotus root

由圖2可知，pH值4.8淀粉酶的活力較弱，pH值增加酶活力增加，pH值5.6～6.0變化平緩，pH值大于6.0出汁率下降較快。選擇α-淀粉酶在pH值5.6～6.0的作用效果最好。

2.3 酶解溫度對(duì)蓮藕出汁率的影響

溫度對(duì)渾濁蓮藕汁酶解效果的影響結(jié)果見圖3。淀粉吸收過量水分糊化形成以直鏈淀粉溶液為連續(xù)相和以支鏈淀粉顆?；驁F(tuán)塊為分散相的多相體系，蓮藕淀粉的糊化溫度在63.5℃～74.7℃[8-11]。蓮藕的出汁率隨淀粉酶酶解溫度升高而逐漸增加，淀粉酶的水解溫度70℃，蓮藕汁的出汁率最高，與蓮藕淀粉的糊化溫度一致。

圖3 酶解溫度對(duì)蓮藕出汁率的影響Fig.3 Effects of hydrolysis temperature on juice yield of lotus root

2.4 酶解時(shí)間對(duì)蓮藕出汁率的影響

酶解時(shí)間對(duì)渾濁蓮藕汁酶解效果的影響結(jié)果見圖4。

圖4 酶解時(shí)間對(duì)蓮藕出汁率的影響Fig.4 Effects of hydrolysis time on juice yield of lotus root

隨著酶解時(shí)間的增加，蓮藕出汁率逐漸增大，當(dāng)酶解時(shí)間超過45 min以后，出汁率增加不大，隨著水解程度加深，可作用位點(diǎn)減少，酶解產(chǎn)物濃度增加也抑制水解進(jìn)行。所以，選擇蓮藕汁酶解時(shí)間為45 min。

2.5 淀粉酶酶解條件的優(yōu)化

從單因素試驗(yàn)可知，用酶量、pH、溫度，酶解時(shí)間對(duì)淀粉酶的水解作用均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。選用四因素四水平正交試驗(yàn)確定淀粉酶作用最佳工藝。

表1 正交試驗(yàn)因素與結(jié)果Table 1 Factors and result of orthogonal experiments

續(xù)表1 正交試驗(yàn)因素與結(jié)果Continve table 1 Factors and result of orthogonal experiments

根據(jù)表1可知最優(yōu)水平組合為A4B3C3D4。按極差表示各因素影響的主次順序?yàn)椋篋＞B＞A＞C，即淀粉酶用量的影響最大，pH值的影響最小。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，確定α-淀粉酶制備蓮藕汁的最佳工藝條件為：添加淀粉酶10 U/g，酶處理溫度70℃，酶處理時(shí)間為60 min，酶作用pH為6.2，在此最佳條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，蓮藕出汁率為57.8%。

2.6 增稠劑添加對(duì)蓮藕汁穩(wěn)定性的影響

蓮藕汁中含有多糖、蛋白質(zhì)、多酚等大分子物質(zhì)，在放置的過程中容易絮凝形成后期沉淀，影響蓮藕汁的品質(zhì)，選擇合適的穩(wěn)定劑可提高蓮藕汁的穩(wěn)定性能。

選擇黃原膠，海藻酸鈉，CMC-Na穩(wěn)定劑加入蓮藕汁觀察穩(wěn)定效果見表2。由表2可知，0.10%黃原膠，0.20%海藻酸鈉，0.10%CMC-Na單獨(dú)使用時(shí)對(duì)蓮藕汁的穩(wěn)定效果較好。

表2 不同濃度增稠劑對(duì)蓮藕汁穩(wěn)定性的影響Table 2 Effects of different concentration of thickening agents on stability of lotus root juice

單獨(dú)使用的情況看，黃原膠對(duì)蓮藕汁的穩(wěn)定效果相對(duì)較好，進(jìn)一步進(jìn)行聯(lián)合增稠試驗(yàn)。每100 mL蓮藕汁中添加0.20 g不同種類及配比的增稠劑，測(cè)定濁度變化后以1/ΔE表示。

增稠劑配比對(duì)蓮藕汁穩(wěn)定性影響及顯著性檢驗(yàn)見表3，方差分析結(jié)果見表4。

表3 增稠劑配比對(duì)蓮藕汁穩(wěn)定性影響及顯著性檢驗(yàn)Table 3 Effects of different mixed proportions of thickeners on stability of lotus root juice and significance test

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Variance analysis for the resultes

由表3、表4的穩(wěn)定性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，顯著性檢驗(yàn)F=106.20＞5.64=F0.01(5，10)，表明不同的增稠劑配比對(duì)的穩(wěn)定性有極顯著影響。第4組和第3組顯示的穩(wěn)定性好，在存放過程中濁度差變化小，蓮藕汁為懸浮小顆粒與大分子膠體組成的復(fù)雜體系，是大分子相互交聯(lián)，范德華力等共同作用的結(jié)果。第4組增稠劑配比表現(xiàn)的穩(wěn)定性指標(biāo)最大，與其他實(shí)驗(yàn)組均存在顯著差異，按此組合取得的蓮藕汁流動(dòng)性和穩(wěn)定性好。因此，選擇100 mL蓮藕汁中添加0.20 g增稠劑，其中黃原膠、CMC-Na、海藻酸鈉各占50%、20%、30%，即CMC-Na、黃原膠、海藻酸鈉的添加質(zhì)量與蓮藕汁的體積比分別為0.10%、0.04%、0.06%。

3 結(jié)論

1）蓮藕汁的最佳酶處理工藝條件為：α-淀粉酶添加量10 U/g，酶處理溫度70℃，酶處理時(shí)間60 min，酶作用pH 6.2，蓮藕出汁率為57.8%。

2）采用復(fù)合增稠劑后，測(cè)定濁度差的變化，結(jié)果顯示：黃原膠、CMC-Na、海藻酸鈉的添加量分別為0.10%、0.04%、0.06%，可使調(diào)配液保持穩(wěn)定。

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Enzymatic Hydrolysis and Stability of Lotus Root Juice

Lü Yan，WANG Chen*
（College of Life Science，Yangtze University，Jingzhou 434025，Hubei，China）

The juice yield of lotus root and stability of lotus root juice were researched.By single factor and orthogonal experiments，the enzymatic hydrolysis technology of lotus root juice were determined.The hydrolysis best conditions：the α-amylase for 10 U/g，the temperature 70℃，the hydrolysis time 60 min and pH 6.2，juice yield of lotus root was 57.8%.The stability of lotus root juice were researched by using indicators for assessing stability with△E，0.10%CMC-Na，0.04%xanthan gum and 0.06%sodium alginate were added，△E value was minimum.lotus root juice did not occur after standing for a long time.

lotus root juice；α-amylase；enzymatic hydrolysis；stability

2017-04-05

湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2010CHB01801）；湖北省新農(nóng)村發(fā)展研究院（長(zhǎng)江大學(xué)）開放基金項(xiàng)目（2014）

呂艷（1992—），女（漢），碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.018