藍(lán)莓鮮果酶法榨汁工藝的優(yōu)化研究

◎ 楚文靖，張付龍，孫 悅，肖柳柳

（黃山學(xué)院 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山 245041）

藍(lán)莓果實(shí)是名貴果品中的重要小漿果，富含花色苷、多酚、黃酮、維生素等生物活性成分，具有較強(qiáng)的保健功能，深受人們喜愛[1-2]。藍(lán)莓果實(shí)中含有較多的果膠等黏性物質(zhì)，這會導(dǎo)致果實(shí)在榨汁處理過程中出現(xiàn)出汁率低、原料利用率低等問題。榨汁過程中酶法處理不僅能顯著提高鮮果的出汁率，還對果汁有澄清作用，同時也能使鮮果中的生物活性成分溶出更多[3-4]。酶處理技術(shù)作為一種高效、低成本的處理方法，已被廣泛應(yīng)用在獼猴桃果漿[5]、枇杷果漿[6]、胡蘿卜汁[7]等果蔬汁的提取中。為了提高藍(lán)莓鮮果榨汁的出汁率，本研究以藍(lán)莓鮮果為原料，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化藍(lán)莓榨汁中果膠酶添加量、酶解反應(yīng)溫度和時間，以提高藍(lán)莓鮮果的出汁率，旨在為藍(lán)莓鮮果的榨汁工藝提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

藍(lán)莓（購置于黃山市超市）；食品級果膠酶（酶活30 000 U·g-1，購于鄭州晟發(fā)生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

HX-PB9636破壁料理機(jī)（奧克斯集團(tuán)有限公司）；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；AR124CN電子天平（奧豪斯儀器有限公司）；80-2臺式電動離心機(jī)（金壇市杰瑞爾電器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

挑選藍(lán)莓→清洗→瀝干→破壁打漿→分裝稱重→添加果膠酶→恒溫酶解→離心（4 000 r·min-1， 15 min）→收集上清液→稱重→計算出汁率。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

（1）果膠酶添加量的確定。稱取打漿后的藍(lán)莓果漿7份，每份20.0 g，分別按照果膠酶添加量為0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.1%加入果漿中，攪拌均勻，置于45 ℃恒溫水浴鍋中保持120 min，然后4 000 r·min-1離心15 min，取上清液，計算出汁率。

（2）酶解溫度的確定。稱取打漿后的藍(lán)莓果漿 7份，每份20.0 g，果膠酶加入量均為0.5%，攪拌均勻，分別置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃和60 ℃的恒溫水浴鍋中保持120 min，然后4 000 r·min-1離心15 min，取上清液，計算出汁率。

（3）酶解時間的確定。稱取打漿后的藍(lán)莓果漿 7份，每份20.0 g，果膠酶加入量均為0.5%，攪拌均勻，置于45 ℃恒溫水浴鍋中分別酶解30 min、60 min、 90 min、120 min、150 min、180 min和210 min，然后4 000 r·min-1離心15 min，取上清液，計算出汁率。

1.3.3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以果膠酶添加量（A）、酶解溫度（B）和酶解時間（C）3個因素為自變量，以藍(lán)莓的出汁率（Y）作為響應(yīng)值，利用Design-Expert. 10.0.1軟件中Box-Behnken中心組合試驗(yàn)優(yōu)化藍(lán)莓汁果膠酶酶法提取工藝參數(shù)，具體試驗(yàn)因素及水平見 表1[8]。通過回歸模型得出自變量與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系，確定果膠酶提取藍(lán)莓果汁最佳工藝參數(shù)。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

1.3.4 藍(lán)莓出汁率的計算

藍(lán)莓出汁率=（藍(lán)莓汁上清液質(zhì)量∕藍(lán)莓果漿原質(zhì)量）×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 果膠酶添加量對出汁率的影響

如圖1所示，隨著果膠酶添加量的逐漸增加，藍(lán)莓果汁出汁率呈現(xiàn)出先增加后變化平穩(wěn)的趨勢，這是因?yàn)楫?dāng)果膠酶添加量達(dá)到0.5%時，藍(lán)莓細(xì)胞內(nèi)容物中果膠物質(zhì)基本被完全水解溶出，出汁率達(dá)到最高（70.25%），若此時再增加酶量，則出汁率不再提高。

圖1 酶添加量對出汁率 的影響圖

2.1.2 酶解溫度對出汁率的影響

如圖2所示，在30～55 ℃內(nèi)隨著溫度的增高，出汁率逐漸增大。酶解溫度55 ℃時，藍(lán)莓果漿出汁率達(dá)到最大值72.48%。但當(dāng)溫度達(dá)到60 ℃時，出汁率下降到66.90%，這是因?yàn)闇囟壬仙绊懥斯z酶的活性。

圖2 酶解溫度對出汁率 的影響圖

2.1.3 酶解時間對出汁率的影響

如圖3所示，藍(lán)莓果漿出汁率隨時間的延長呈現(xiàn)先增加后逐漸平穩(wěn)的趨勢，當(dāng)酶解時間為90 min，出汁率達(dá)到73.56%，隨著時間的延長，出汁率趨于平緩。

圖3 酶解時間對出汁 率的影響圖

2.2 藍(lán)莓酶解提取工藝的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面比例設(shè)計及優(yōu)化結(jié)果分析

按表1中的3因素3水平設(shè)計，根據(jù)Design-Expert.10.0.1 軟件中的Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計原理，所得出的各因素水平及編碼以及由此設(shè)計產(chǎn)生的17組試驗(yàn)結(jié)果見表2。

對表2的結(jié)果進(jìn)行分析，得到因變量出汁率Y與酶添加量（A）、酶解溫度（B）、酶解時間（C）3個自變量之間的二次多項(xiàng)回歸方程為：

表2 酶解工藝響應(yīng)面分析方案及結(jié)果表

從表3可以看出，藍(lán)莓果漿出汁率回歸模型極顯著（p＜0.01），失擬項(xiàng)不顯著（p=0.289 5＞0.05），說明回歸模型有效，可靠性較高。因此，可以用回歸方程描述各響應(yīng)因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系，以確定各因素對響應(yīng)值影響的顯著性。由表3可知，對出汁率影響程度大小順序?yàn)椋篈＞B＞C，果膠酶的加入量對出汁率的影響最大。

表3 藍(lán)莓酶解提取工藝的回歸模型及方差分析表

2.2.2 各個因子間的交互作用分析

響應(yīng)曲面圖和等高線圖能較為直觀地反映出各因素交互作用對響應(yīng)值的影響。結(jié)合表3各因素交互作用的p值，由圖4可知，果膠酶添加量與酶解溫度的交互作用對出汁率的影響極顯著；由圖5可知，果膠酶添加量與酶解時間的交互作用對出汁率的影響不顯著；由圖6可知，酶解溫度與酶解時間對出汁率的影響極顯著。

圖4 酶添加量與酶解溫度交互作用的 響應(yīng)曲面和等高線圖

圖5 酶添加量與酶解時間交互作用的 響應(yīng)曲面和等高線圖

圖6 酶解溫度與酶解時間交互作用的響 應(yīng)曲面和等高線圖

2.3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

根據(jù)所得到的響應(yīng)面模型，通過Design-Expert.10.0.1 軟件分析可得到藍(lán)莓鮮果出汁率的最優(yōu)條件為果膠酶添加量為0.55%、酶解溫度為54.63 ℃、酶解時間為89.74 min。考慮到實(shí)際可操作性，將其工藝參數(shù)調(diào)整為果膠酶添加量0.55%、酶解溫度55 ℃、酶解時間 90 min。在此條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的出汁率平均值為74.28%，與軟件預(yù)測的最優(yōu)值74.39%相近，僅相差0.11%，說明采用響應(yīng)面試驗(yàn)對藍(lán)莓鮮果酶法榨汁工藝的優(yōu)化是行之有效的，具有較高的可靠性。

3 結(jié)論

為了提高藍(lán)莓鮮果的出汁率，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法對藍(lán)莓鮮果果膠酶酶法榨汁工藝進(jìn)行優(yōu)化，建立了二次多項(xiàng)式回歸模型。由模型優(yōu)化后的最佳酶解工藝條件為果膠酶添加量0.55%、酶解溫度55 ℃、酶解時間90 min，在此條件下藍(lán)莓出汁率高達(dá)74.28%，相比于未加酶的藍(lán)莓，出汁率提高了25.14%。

本研究為藍(lán)莓鮮果的果膠酶酶法榨汁工藝提供了數(shù)據(jù)支持。