果膠酶澄清火焰菜果醋的研究

杜國(guó)軍，張以超，彭凱，田英華，劉祥，王偉

(1.齊齊哈爾大學(xué)，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工黑龍江省普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

火焰菜為二年生藜科甜菜屬野生草本植物的變種，別名紅菜頭、紅甜菜、紫菜頭[1]。火焰菜具有較高的藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)保健功能[2]，能夠刺激腸道蠕動(dòng)，清理人體腸道垃圾，預(yù)防腫瘤，降低血脂、血壓，增強(qiáng)人體免疫力[3,4]。火焰菜不耐貯存，把它加工成果醋是一種有效的解決途徑。果醋是兼具食醋和水果營(yíng)養(yǎng)成分的新型發(fā)酵飲品，內(nèi)含豐富的果膠、有機(jī)酸、礦物質(zhì)、維生素、氨基酸與抗氧化物質(zhì)等，具有美白護(hù)膚、抗疲勞、生津止渴、抗病、食療保健等功能[5]。但經(jīng)發(fā)酵制得的果醋由于果膠等大分子物質(zhì)的存在，時(shí)常會(huì)在加工、貯存和銷售過(guò)程中產(chǎn)生沉淀，造成渾濁的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的觀感和保質(zhì)期[6]。果膠酶又稱聚半乳糖醛酸水解酶，是分解果膠的一種復(fù)合物質(zhì)，能夠提高果蔬的出汁率、降低粘度，具有增加果汁、果酒、果醋澄清度的作用[7]。本文利用果膠酶對(duì)火焰菜果醋進(jìn)行澄清處理，研究酶解條件對(duì)果醋澄清度的影響，以期為火焰菜果醋的加工生產(chǎn)確定最適的澄清條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

火焰菜果醋、果膠酶(10000 U/mL)：齊齊哈爾大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品加工黑龍江省普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自制；咔唑：廣州嘉源化工有限公司。

1.1.2 儀器

PB-10酸度計(jì) 賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；UV-1800紫外分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 單因素試驗(yàn)

以果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間、酶解pH為單因素條件，對(duì)火焰菜果醋進(jìn)行澄清處理，考察這些單因素條件對(duì)果醋澄清度的影響情況。

1.2.2 澄清度的測(cè)定

采用分光光度計(jì)法測(cè)定火焰菜果醋的透光率，透光率越高表明火焰菜果醋的澄清度越高。透光率的測(cè)定是以蒸餾水做空白，用1 cm比色皿，在波長(zhǎng)720 nm下測(cè)定。

1.2.3 正交試驗(yàn)

依據(jù)果膠酶對(duì)火焰菜果醋進(jìn)行澄清的單因素試驗(yàn)結(jié)果，以果醋的透光率為考察指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)對(duì)果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間和酶解pH進(jìn)行澄清工藝參數(shù)優(yōu)化。

1.2.4 果膠含量的測(cè)定

采用咔唑比色法測(cè)定[8]。

2 結(jié)果與討論

2.1 果膠酶添加量對(duì)火焰菜果醋澄清度的影響

選擇酶解溫度40 ℃、pH值3.0，分別按照0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.12 mL/L將果膠酶加入火焰菜果醋中，酶解80 min后測(cè)定火焰菜果醋透光率，考察果膠酶添加量與果醋透光率的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 果膠酶添加量與果醋透光率的關(guān)系Fig.1 Effect of pectinase additive amount on light transmittance of fruit vinegar

由圖1可知，在一定的溫度、pH和酶解時(shí)間條件下，隨著果膠酶添加量的增加，果膠被不斷地分解，火焰菜果醋的透光率也不斷增加。果膠酶添加量在0.02～0.08 mL/L范圍內(nèi)時(shí)，果醋的透光率提高幅度較大。在果膠酶添加量為0.08 mL/L時(shí)，火焰菜果醋的透光率達(dá)到了最大值92.3%，說(shuō)明此時(shí)果醋的澄清度最高。繼續(xù)增加果膠酶的添加量，果醋的澄清度變化不大。故選取0.08 mL/L為火焰菜果醋的最適果膠酶添加量。

2.2 酶解時(shí)間對(duì)火焰菜果醋澄清度的影響

選擇果膠酶添加量0.06 mL/L、pH值3.0、酶解溫度40 ℃，分別對(duì)火焰菜果醋進(jìn)行60，70，80，90，100，110 min的酶解反應(yīng)，測(cè)定火焰菜果醋的透光率，考察酶解時(shí)間與果醋透光率的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 酶解時(shí)間與果醋透光率的關(guān)系Fig.2 Effect of enzymolysis time on light transmittance of fruit vinegar

由圖2可知，在一定的果膠酶添加量、pH和溫度條件下，酶解時(shí)間在60～90 min范圍內(nèi)時(shí)，火焰菜果醋的透光率隨果膠酶作用時(shí)間的延長(zhǎng)而提高。在90 min時(shí)，果醋的透光率達(dá)到92.46%，隨著酶解時(shí)間的繼續(xù)加長(zhǎng)，果醋的透光率增加不大，澄清度也趨于穩(wěn)定。另外，酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成火焰菜營(yíng)養(yǎng)成分的損失，故選取90 min為火焰菜果醋的最適酶解時(shí)間。

2.3 酶解溫度對(duì)火焰菜果醋澄清度的影響

選擇果膠酶添加量0.06 mL/L、pH值3.0，分別于25，30，35，40，45，50 ℃酶解80 min后測(cè)定火焰菜果醋的透光率，考察酶解溫度與果醋透光率的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 酶解溫度與果醋透光率的關(guān)系Fig.3 Effect of enzymolysis temperature on light transmittance of fruit vinegar

由圖3可知，在一定的果膠酶添加量、pH和酶解時(shí)間條件下，酶解溫度在25～35 ℃范圍內(nèi)時(shí)，火焰菜果醋的透光率隨溫度的升高而提高。在35 ℃時(shí)，果醋的透光率達(dá)到最高值91.73%，說(shuō)明此時(shí)果醋的澄清度最高。溫度繼續(xù)升高，果膠酶活力下降，火焰菜果醋的透光率也開始下降。故選取35 ℃為火焰菜果醋的最適酶解溫度。

2.4 酶解pH對(duì)火焰菜果醋澄清度的影響

選擇果膠酶添加量0.06 mL/L、酶解溫度40 ℃，用鹽酸分別調(diào)整果醋pH為3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，酶解80 min后測(cè)定火焰菜果醋的透光率，考察酶解pH與果醋透光率的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 酶解pH與果醋透光率的關(guān)系Fig.4 Effect of enzymolysis pH on light transmittance of fruit vinegar

由圖4可知，在一定的果膠酶添加量、溫度和時(shí)間條件下，酶解pH值在3.0～4.0范圍內(nèi)時(shí)，隨著pH的升高，果膠酶的活力增加，果膠不斷減少，火焰菜果醋的透光率也逐漸增加，在pH 4.0時(shí)達(dá)到最大值90.8%，說(shuō)明此時(shí)果醋的澄清度最高。但隨著pH的繼續(xù)升高，果膠酶的活力減弱，透光率反而下降，澄清度也在下降，故選取pH 4.0為火焰菜果醋的最適酶解pH。

2.5 正交試驗(yàn)

為了進(jìn)一步優(yōu)化果膠酶對(duì)火焰菜果醋的澄清效果，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定以透光率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，果膠酶添加量(A)、酶解時(shí)間(B)、酶解溫度(C)、酶解pH(D)為評(píng)價(jià)因素，按照正交表L9(34)排列進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表1，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 火焰菜果醋澄清酶解條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果表Table 2 Optimization of orthogonal experimental results of clarification and enzymatic hydrolysis conditions for red beet fruit

續(xù) 表

由表2極差分析結(jié)果可知，火焰菜果醋透光率的極差變化范圍在1.53～4.47之間，極差越大說(shuō)明對(duì)試驗(yàn)的影響越大。本次試驗(yàn)的4個(gè)因素對(duì)火焰菜果醋澄清度的影響順序?yàn)锳>B>D>C，即果膠酶添加量>酶解時(shí)間>酶解pH>酶解溫度。最優(yōu)組合為A2B2C3D1，即果膠酶添加量0.08 mL/L、酶解時(shí)間90 min、酶解溫度38 ℃、酶解pH 3.5，透光率為94.79%。

2.6 果膠酶對(duì)火焰菜果醋品質(zhì)的影響

經(jīng)果膠酶澄清處理后的火焰菜果醋與未處理相比色澤無(wú)明顯變化，果膠含量較少(0.25%)，澄清度明顯提高，無(wú)異味，酸甜可口。

3 結(jié)論

利用果膠酶對(duì)火焰菜果醋進(jìn)行澄清，經(jīng)分光光度計(jì)測(cè)定透光率，得到了火焰菜果醋的最適澄清工藝條件。火焰菜果醋的最適澄清條件為果膠酶添加量0.08 mL/L、酶解時(shí)間90 min、酶解溫度38 ℃、酶解pH 3.5。在此條件下火焰菜果醋的透光率達(dá)到94.79%，經(jīng)澄清處理后的火焰菜果醋清澈透明、口味清新、品質(zhì)上佳。