楊梅清汁加工中的酶解工藝研究

孔祥佳+連至楠

摘要：通過單因素和正交試驗研究楊梅清汁加工中的酶解工藝，并探討最優(yōu)酶解工藝條件對楊梅清汁澄清效果的影響。結果表明，當果膠酶用量為0.007%、pH值為3.5、酶解溫度為55 ℃、酶解時間為150 min時，楊梅出汁率為8166%、透光率為77.09%，與相同pH值、溫度和時間但不經過酶解工藝相比，其出汁率、透光率分別增加20.23%、32.55%。

關鍵詞：楊梅；酶解工藝；果膠酶；出汁率；澄清

中圖分類號： TS275.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）12-0131-04

楊梅（Myrica rubra Sieb. & Zucc.）屬于楊梅科楊梅屬亞熱帶常綠果樹，是中國南方著名的特色水果之一。福建是我國楊梅的主產地，據統(tǒng)計，2010年福建省楊梅種植面積為 17 542 hm2，總產量為99 003 t，至2014年福建省楊梅種植面積為18 992 hm2，總產量為119 332 t[1]。楊梅果實甜酸適口、風味濃郁、香氣獨特、營養(yǎng)價值豐富，除富含糖、有機酸、維生素C、鈣、鐵、鉀、花青素等營養(yǎng)成分外[2-3]，還具有較高的保健作用和藥用價值，鮮食有抗氧化、抗腫瘤、抗過敏、抗菌消炎、降血糖、護肝、護胰島等功效[4-12]，深受消費者喜愛。但楊梅果實成熟于梅雨季節(jié)，果實無外皮保護，肉柱突起易受傷害，鮮果貨架期短，在貯藏、運輸、銷售過程中其營養(yǎng)價值和食用價值快速降低，故合理開發(fā)及加工楊梅產品成為充分利用資源、減少果實浪費的關鍵。楊梅的加工產品主要有果脯蜜餞、飲料和果酒釀制等[13-14]。其中，楊梅果汁飲料能保留其原有的色澤、風味、營養(yǎng)成分和藥理活性，具有良好的發(fā)展前景和市場潛力。

出汁率是果汁加工中首要考慮的因素。若采用傳統(tǒng)的壓榨工藝，很難破壞楊梅果實細胞壁組成中的果膠、纖維素、半纖維素和糖蛋白等大分子物質的結構，使壓榨后的果漿黏稠、取汁困難、出汁率低。而在果實細胞壁組成中，果膠物質含量相對較高，蛋白質含量相對較低[15]。因此，破壞果膠分子結構、降低果膠物質含量是提高果實出汁率最為有效的加工方式。果膠酶是催化降解果膠物質的酶類，可破壞果膠分子結構、降低果膠物質含量，導致果實細胞壁結構的解體，從而降低果漿黏度、改善壓榨性能、提高果汁可濾性和澄清度，更有利于后續(xù)過濾、澄清和濃縮工藝的進行[16-17]。目前，果膠酶酶解澄清汁技術在藍莓[17]、哈密瓜[18]、黑莓[19]、歐李[20]等果實中均有報道，但有關果膠酶對楊梅清汁的酶解工藝研究未見報道。本試驗以“東魁”楊梅果實為材料，研究不同酶解條件對楊梅出汁率的影響及其最優(yōu)酶解工藝條件下的澄清效果，確定果膠酶提高楊梅出汁率的最優(yōu)工藝條件，并探討最優(yōu)酶解工藝條件對楊梅清汁澄清效果的影響，為工業(yè)化生產楊梅果汁飲料提供技術參數和理論指導。

1材料與方法

1.1材料與試劑

試驗材料：“東魁”楊梅果實，采摘于福建省漳州市楊梅果園。

試驗試劑：果膠酶（40 U/mg，生物試劑），上海索萊寶生物科技有限公司； 檸檬酸（分析純）， 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2儀器與設備

JYL-A062型榨汁機，九陽股份有限公司；HH-S型恒溫水浴鍋，河南鄭州長城科工貿有限公司；雷磁PHSJ-4A型實驗室pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；T6新世紀紫外-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；MP3101電子天平，上海舜宇科學儀器有限公司；AB204-N電子分析天平，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1楊梅清汁的酶解工藝流程（圖1）

1.3.2單因素試驗（1）果膠酶用量：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），用檸檬酸調節(jié)pH值至3.5，控制酶解溫度 50 ℃，固定酶解時間120 min，添加果膠酶，其用量分別為楊梅果漿的0%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%、0.010%，探討果膠酶用量對楊梅出汁率的影響。

出汁率=楊梅果汁的質量/楊梅果漿的質量×100%。

（2）pH值：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），添加0.006%果膠酶，控制酶解溫度50 ℃，固定酶解時間120 min，分別將pH值調至3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，探討pH值對楊梅出汁率的影響。

（3）酶解溫度：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），添加0006%果膠酶，調節(jié)pH值至3.5，固定酶解時間120 min，分別將酶解溫度控制在30、35、40、45、50、55 ℃，探討酶解溫度對楊梅出汁率的影響。

（4）酶解時間：取6份楊梅果漿（1 000 g/份），添加0006%果膠酶，調節(jié)pH值至3.5，控制酶解溫度50 ℃，分別將酶解時間固定在30、60、90、120、150、180 min，探討酶解時間對楊梅出汁率的影響。

1.3.3正交試驗根據單因素試驗結果設計正交試驗，進一步優(yōu)化楊梅清汁加工中的酶解工藝條件。

1.3.4楊梅清汁透光率的測定根據正交試驗結果，按照張麗霞等[17]和周劍忠等[19]的分光光度計法測定最優(yōu)酶解工藝條件下的楊梅清汁透光率，用T（%）表示楊梅清汁的澄清度。

1.3.5數據處理以上各指標測定均重復3次，分別采用Microsoft Office Excel和IBM SPSS Statistics 19對試驗數據進行統(tǒng)計分析和差異顯著性分析。

2結果與分析

2.1果膠酶用量對楊梅出汁率的影響

在pH值、溫度和底物濃度一定時，酶促催化反應速率與酶的濃度呈正比；但隨著酶促催化反應的進行，底物濃度不斷降低，反應速率下降；當底物完全被酶分解時，酶促催化反應終止[16，21]。因此，添加一定用量的酶可加速酶促催化反應的進行，使底物有效分解，但若持續(xù)增加酶用量，會限制酶促催化反應速率，使酶解效果不明顯。由圖2可知，果膠酶用量影響楊梅的出汁率。不添加果膠酶時，楊梅出汁率僅為6668%。而隨著果膠酶用量的增加，楊梅出汁率不斷增加，但其上升幅度因酶用量不同而各有差異。其中，果膠酶用量在0.002%～0.006%時，楊梅出汁率快速升高；果膠酶用量在0.006%～0.010%時，楊梅出汁率增加不明顯。統(tǒng)計分析表明，添加果膠酶的楊梅出汁率顯著高于不添加果膠酶的楊梅出汁率（P<0.05），而果膠酶用量在0.006%～0.010%時楊梅出汁率差異不顯著（P>0.05）。因此，為了節(jié)約酶的使用量和生產成本，選擇果膠酶用量為0.006%。endprint

2.2pH值對楊梅出汁率的影響

每一種酶只能在一定pH值范圍內表現它的活性，而且在最適pH值條件下其活性最高，且偏離最適pH值越遠，酶活性越低[16，21]。由圖3可知，隨著pH值的增加，楊梅出汁率呈先升高后降低的變化趨勢，且在pH值為3.5時，出汁率達到最大值，為72.78%。這是由于底物分子的解離狀態(tài)和酶分子的解離狀態(tài)均受pH值的影響，當pH值改變不劇烈時，酶雖然不變性，但是其活性受到影響，而過高或過低（極端）pH值會影響蛋白質的構象，甚至使酶變性或失活，從而影響楊梅的出汁率。因此，選取果膠酶酶解的較適pH值為3.5。

2.3酶解溫度對楊梅出汁率的影響

溫度對酶促催化反應速率的影響有雙重效應：一方面是當溫度升高，酶促催化反應速率加快；另一方面，隨著溫度升高，酶逐漸變性，從而降低酶促催化反應速率。而酶最適反應溫度是這2種效應平衡的凈結果[16，21]。由圖4可知，酶解溫度對楊梅出汁率有較大影響。當酶解溫度控制在30～50 ℃時，隨著溫度升高，楊梅出汁率快速增加，即酶解溫度控制在50 ℃時，出汁率達到最大值，為78.53%；但隨著酶解溫度繼續(xù)升高至55 ℃，楊梅出汁率下降。這說明酶解溫度過高或過低時，極易引起果膠酶活性的降低，甚至喪失其催化活性，降低酶解效果，從而影響楊梅的出汁率。因此，選取果膠酶酶解的較適溫度為50 ℃。

2.4酶解時間對楊梅出汁率的影響

酶解時間可影響酶促催化反應進程。由圖5可知，隨著酶解時間的增加，楊梅出汁率呈先升高后降低的變化趨勢，但其變化幅度因酶解時間不同而各有差異。其中，酶解30～90 min 時，楊梅出汁率快速增加；酶解90～150 min時，楊梅出汁率緩慢上升；當酶解時間固定在150 min時，楊梅出汁率達到最高，為78.86%；但隨著酶解時間繼續(xù)延長至180 min，楊梅出汁率降低。這說明適宜的酶解時間可促進果膠酶與底物有效結合，酶解充分；但酶解時間過長，會導致酶活性降低，并造成部分營養(yǎng)成分的氧化和微生物的污染，從而影響楊梅的出汁率與品質。因此，選取果膠酶酶解楊梅的適宜時間為150 min。

2.5正交試驗與分析

根據單因素試驗結果，選取果膠酶用量（A）、pH值（B）、酶解溫度（C）、酶解時間（D） 4因素，進行4因素3水平 L9（34） 正交試驗。正交試驗因素水平見表1，正交試驗結果及極差分析見表2，正交試驗方差分析見表3。

由表2可知，楊梅清汁加工中酶解的最優(yōu)工藝條件組合為A2B2C3D3，即添加0.007%果膠酶，調節(jié)pH值至3.5，控制酶解溫度55 ℃，固定酶解時間150 min。利用此最優(yōu)工藝條件組合進行楊梅出汁率的驗證性重復試驗，測得楊梅出汁率為（81.66±0.28）%。若將楊梅果實按相同pH值、溫度和時間但不經過酶解工藝處理，楊梅出汁率僅為（67.92±

2.6楊梅清汁澄清效果的評價

由表4可知，在最優(yōu)酶解工藝條件下，楊梅清汁的透光率為77.09%；若將楊梅果實按相同pH值、溫度和時間但不經過酶解工藝處理，楊梅清汁的透光率僅為58.16%。相關分析表明，最優(yōu)酶解工藝條件下的楊梅清汁透光率極顯著高于不加酶工藝（P<0.01）。這說明果膠酶可水解楊梅果汁中的果膠質，破壞果汁的膠體系統(tǒng)，從而降低楊梅果汁的黏度、提

3討論與結論

果膠酶提高果蔬出汁率的酶解效果受到酶用量、pH值、溫度和時間等因素的影響，是各反應條件綜合作用的結果。陳藝暉等使用固體果膠酶對金柑果漿進行酶解，其最佳工藝條件是調節(jié)pH值至4.0，添加0.04%果膠酶，于40 ℃下酶解4 h，此條件下金柑出汁率高達83.2%[16]；倪文兵等利用果膠酶處理紅棗漿，其最佳工藝條件是酶解溫度為40 ℃、pH值為5.5、果膠酶用量為0.03%、酶解時間為60 min，此條件下紅棗漿出汁率為87.5%，與未經果膠酶處理的紅棗相比，出汁率提高了19%[22]。本試驗通過L9（34）正交試驗對酶解工藝中的果膠酶用量、pH值、酶解溫度和酶解時間進行優(yōu)化，得出最優(yōu)酶解工藝參數：果膠酶用量為0.007%、pH值為3.5、酶解溫度為55 ℃、酶解時間為150 min；在此最優(yōu)酶解工藝條件下，楊梅出汁率高達81.66%，與相同pH值、溫度和時間但不經過酶解工藝相比，其出汁率增加了20.23%，極顯著提高了楊梅的出汁率（P<0.01）。且各因素的主次順序為酶解時間>酶解溫度>pH值>果膠酶用量；其中，酶解時間、酶解溫度、pH值這3個因素對楊梅出汁率的影響極顯著（P<001），但果膠酶用量的影響差異不顯著（P>0.05）。

史亞萍等對比了果膠酶、膨潤土、殼聚糖3種澄清方式對石榴果汁澄清效果的影響，結果表明，果膠酶澄清效果最好，殼聚糖次之，膨潤土最差[23]。當果膠酶用量為0.1 μg/g、酶解時間為120 min、酶解溫度為45 ℃時，蘆薈汁的透光率最高，為91.1%[24]。這說明果膠酶可催化降解果汁中引起渾濁的果膠物質，使果汁變得清澈透亮。本試驗在果膠酶提高楊梅出汁率的最優(yōu)酶解工藝條件基礎上，探討其對楊梅清汁澄清效果的影響，結果表明，在最優(yōu)酶解工藝條件下，楊梅清汁的透光率高達77.09%，與相同pH值、溫度和時間但不經過酶解工藝相比，其透光率增加了32.55%，極顯著提高了楊梅果汁的澄清度（P<0.01）。

本研究結果表明，合理的酶解pH值、溫度和時間組合可顯著增強果膠酶的活性，即可節(jié)約果膠酶的使用量、節(jié)省生產成本，又能輔助提高楊梅果汁的澄清度。

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