黃桃超聲波輔助酶法去皮工藝優化及其品質分析

付復華袁洪燕潘兆平單　楊

(1. 湖南省農產品加工研究所，湖南 長沙　410125；2. 湖南省農業科學院，湖南 長沙　410125)

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黃桃超聲波輔助酶法去皮工藝優化及其品質分析

付復華1袁洪燕1潘兆平1單楊2

(1. 湖南省農產品加工研究所，湖南 長沙410125；2. 湖南省農業科學院，湖南 長沙410125)

以金童5號黃桃為原料，采用超聲波技術輔助酶法進行去皮，以感官評分為評價指標，經單因素試驗和響應面試驗優化，確定超聲波輔助酶法去皮最優條件，并對最優工藝得到的黃桃與普通酶法去皮黃桃進行品質比較。結果表明：當超聲波功率450 W、酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶質量濃度0.31 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液料液比1∶3(g/mL)時，黃桃去皮效果最好，其感官評分最高。研究結果證明采用超聲波輔助法，可以提高酶解效率和改善酶法去皮黃桃的品質：硬度提高40%，咀嚼指數提高121%，酶用量減少38%、酶解時間縮短12%。

黃桃；超聲波；酶解；去皮；品質

黃桃(AmygdaluspersicaL.)，又稱黃肉桃，因果皮、果肉均呈金黃色至橙黃色而得名[1-2]。黃桃的營養十分豐富，含有豐富的多糖、有機酸及人體所需的多種營養元素，具抗氧化性，有補血養顏、降血脂、提高免疫力的作用，深受國內外市場的歡迎[3]，經濟價值高[4-6]。黃桃成熟期正值盛夏7～9月，采收期集中[7-8]，極不耐儲藏，常溫貯藏不足1周，冷藏可適當延長1～2周，即使在1～5 ℃低溫氣調庫冷藏，也至多可存3～4周[9-10]。除鮮食外，大部分用來加工制作黃桃罐頭[11-12]。加工黃桃罐頭需要去除黃桃表皮，傳統的黃桃去皮方法，一般采用化學去皮[13]、機械去皮[14]、熱力去皮[15]、表面活性劑去皮[16]等方法，目前企業多采用淋堿去皮方式，但存在操作風險、能耗與環境污染等問題[17]。

近年來，果蔬酶法去皮的研究逐漸得到重視[18-20]。這些研究大多采用單一酶法[1,21-22]進行去皮，而未結合超聲波等其他輔助手段。超聲波的機械效應和空化效應能夠增大溶劑向原料細胞的滲透量并破壞細胞壁[23-24]，超聲波的場致效應可以進一步激活酶的活性，促進酶的催化作用[25]。因此，超聲波技術常被用于輔助提取[26-27]、輔助酶解[28-29]等。本試驗在前期研究[1]的基礎上，擬采用超聲波輔助黃桃酶法去皮，以期提高去皮率和產品品質，為黃桃酶法去皮工業化生產提供試驗依據。

1　材料與方法

1.1材料和試劑

黃桃：金童5號(NJC3)，7月中下旬成熟，熙可食品(安徽)有限公司，1 ℃氣調冷庫恒溫冷藏；

纖維素酶A1、果膠酶B3：食品級固體酶制劑，酶活分別為2萬U/g和10萬U/g，湖南省農產品加工研究所自制；

檸檬酸、檸檬酸鈉：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2主要儀器與設備

恒溫氣調冷庫：自制，湖南省農產品加工研究所；

果實硬度計：FHM-1型，杭州托普儀器有限公司；

pH計：Delta 320型，梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司；

全自動色差分析儀：ColorQuest XE型，美國HunterLab公司；

數控超聲波清洗器：KQ-700DE型、KQ-500DE型(700DE型主要是用于超聲波功率為0，280，420，560，700 W的試驗，500DE型用于超聲波功率為450 W的驗證試驗)，昆山市超聲儀器有限公司；

質構分析儀：CT3型，Brookfield工程實驗室公司。

1.3方法

1.3.1黃桃普通酶法去皮與超聲波輔助酶法去皮

(1) 普通酶法去皮[1]：將大小均勻、七至八成熟且成熟度一致流水沖洗干凈后的黃桃投入按pH 3.5和復合酶制劑(A1∶B3=5∶95)質量濃度0.5 g/100 mL配制的酶液中，恒溫45 ℃酶解40 min處理后取出黃桃，用流水沖洗，得到去皮后的黃桃。

(2) 超聲波輔助酶法去皮：前期處理同1.3.1(1)，將黃桃投入按指定pH和復合酶制劑質量濃度的酶液中，在40 kHz超聲波輔助環境下恒溫酶解處理一段時間后，取出，流水沖洗，得到去皮后的黃桃。

1.3.2感官評價采用盲評計分法[1]。選定10名品嘗人員并進行培訓，將處理好的黃桃進行分裝，由品嘗人員進行感官評定。評價者單獨操作，組與組之間使用清水漱口。

主要考察去皮率、去皮后的黃桃光潔度、色澤、果肉損失、果實硬度、風味等指標，評價標準見表1。

采用果實硬度計(圓錐體探頭，10～1 000 g/cm2)分析去皮后果實硬度。

黃桃果皮去皮率的計算：

(1)

式中：

η——去皮率，%；

s——去皮后黃桃殘留果皮面積，cm2；

S——去皮前黃桃表面積，cm2。

表1　感官評價的評分標準

1.3.3單因素試驗設計以感官評分為評價指標，分別改變超聲波功率、酶質量濃度、酶解溫度、酶解時間、酶液pH、黃桃與酶液的料液比，進行單因素試驗。為直觀分析，同時記錄每次試驗去皮率數據。

(1) 超聲波功率：固定酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶質量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在超聲波功率0，280，420，560，700 W條件下進行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗，考察超聲波功率對黃桃酶解效果的影響。

(2) 酶解溫度：固定超聲波功率420 W、酶解時間35 min、酶質量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶解溫度35，40，45，50，55 ℃條件下進行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗，考察酶解溫度對黃桃酶解效果的影響。

(3) 酶解時間：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶質量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶解時間25，30，35，40，45 min條件下進行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗，考察酶解時間對黃桃酶解效果的影響。

(4) 酶質量濃度：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶液pH 3.5、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶質量濃度0.10，0.20，0.30，0.40，0.50 g/100 mL條件下進行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗，考察酶質量濃度對黃桃酶解效果的影響。

(5) 酶液pH：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶質量濃度0.30 g/100 mL、黃桃與酶液的料液比1∶3(g/mL)，分別在酶液pH 3.0，3.5，4.0，4.5，5.0條件下進行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗，考察酶液pH對黃桃酶解效果的影響。

(6) 黃桃與酶液的料液比：固定超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶質量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH 3.5，分別在料液比1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6(g/mL)條件下進行黃桃超聲波輔助酶法去皮試驗，考察料液比對黃桃酶解效果的影響。

1.3.4響應面試驗設計根據Box-Behnken試驗設計原理，在單因素試驗基礎上，選取影響顯著的因素進行響應面設計，以感官評價綜合得分為評價指標，用二次多項回歸方程擬合并做優化分析，確定超聲波輔助酶法去皮的最優工藝條件。

1.3.5品質分析與比較挑選24個質量在120～150 g的同批次金童5號黃桃，均勻分為兩組，分別采用超聲波輔助酶法去皮與常規酶法去皮[1]，對去皮后的黃桃進行品質分析，并與GB 13516-2014《桃罐頭》的規定進行對比(鑒于桃罐頭加工還需要添加糖水或果汁，不比較理化指標，僅比較感官指標)。

為進一步分析去皮工藝對黃桃質地的影響，采用質構儀法分析兩種工藝所得去皮黃桃的物性參數。質構儀探頭TA39，夾具TA-RT-KIT，設定參數：測試速度0.5 mm/s，返回速度0.5 mm/s，目標距離5 mm，觸發點負載5 g，數據頻率20 s-1，循環2次，負載單元4 500 g。

1.3.6數據統計與分析每個指標重復3次，取平均值。利用Excel 2010和Design-Expert 8.06軟件進行數據統計和分析。

2　結果與分析

2.1單因素對超聲波輔助黃桃酶法去皮效果的影響

各因素對超聲波輔助黃桃酶法去皮之去皮率與感官評分的影響見圖1。

由圖1可知：超聲波功率、酶解溫度、酶解時間、酶質量濃度增加，去皮率均呈上升趨勢，其升高率逐漸減少，感官評分均呈先升后降趨勢；在一定范圍內(0～420 W)，隨著超聲波功率的加大，去皮率提高，感官評分升高；酶液pH升高，去皮率與感官評分均呈先升后降趨勢；料液比增加，去皮率與感官評分均呈逐漸上升趨勢。綜合考慮技術與經濟因素，選擇超聲波功率420 W、酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶質量濃度0.30 g/100 mL、酶液pH為3.5、液料比1∶3(g/mL)為較佳參數。上述因素中超聲波功率、酶質量濃度、酶解時間較其余三個因素對試驗結果影響更為顯著。

2.2響應面分析法優化試驗結果

2.2.1Box-Behnken試驗設計與結果固定酶解溫度45 ℃、酶液pH為3.5、黃桃與酶液料液比1∶3(g/mL)，選取超聲波功率、酶質量濃度、酶解時間3個因素，按照Box-Behnken試驗設計原理進行三因素三水平的響應面試驗，因素與水平見表2。

響應面試驗設計方案及結果見表3。

圖1　各單因素對黃桃去皮效果的影響

水平A超聲波功率/WB酶質量濃度/(10-2g·mL-1)C酶解時間/min-12800.253004200.303515600.3540

表3　Box-Behnken試驗設計和結果

2.2.2回歸模型的建立與檢驗通過對表3數據進行分析，使用Design-Expert軟件進行二次多元回歸擬合，建立響應面回歸模型，得到回歸方程：

Y=92.21+3.55A+1.31B-1.01C-0.80AB+0.24AC-0.52BC-8.38A2-3.50B2-1.96C2。

(2)

對試驗模型進行方差分析，結果見表4。

由表3、4可知，模型P<0.01，說明該模型極顯著水平，相關系數R2=0.997 2，Radj=0.995 3，表明模型的擬合程度良好，在統計學上有意義。從擬合總效果來看，失擬項P值>0.05，說明試驗沒有失擬，可利用該方程代替真實試驗對試驗結果進行分析；變異系數(C.V.)較低(0.53)，表明試驗的可信度高；信噪比(Adeq Precision)較高(49.944)，說明該模型可得到足夠強的響應信號。

從方差分析可知，3個因素對感官評分影響順序為：超聲波功率>酶質量濃度>酶解時間；超聲波功率一次項及其二次項、酶質量濃度一次項及其二次項、酶解時間一次項及其二次項對感官評分均有極顯著影響；超聲波功率與酶質量濃度的交互項對感官評分有顯著影響。

2.2.3響應面分析根據回歸分析結果作相應的響應面和等高線圖，各因素及其交互作用對感官評分的影響見圖2。

表4　回歸方程的方差分析?

?**表示差異極顯著，P<0.01；*表示差異顯著，P<0.05；R2=0.997 2，RAdj=0.995 3，C.V.=0.53，Adeq Precision = 49.944。

由圖2可知，超聲波功率與酶質量濃度的交互作用對感官評價的影響最為顯著，表現為響應面的曲面最陡，其次為超聲波功率與酶解時間，再次為酶質量濃度與酶解時間。

為確定最佳工藝參數，運用響應面尋優方法對回歸議程進行最優解分析，得到最佳工藝參數為：超聲波功率447.99 W、酶質量濃度0.31 g/100 mL、酶解時間33.64 min，在此條件下感官評分的理論預測值為92.81%。考慮實際可操作性，將酶解工藝參數修正為超聲波功率450 W、酶質量濃度0.31 g/100 mL、酶解時間35 min。

在此條件下，進行3次平行試驗驗證，得感官評分為92.78±1.21。由此可見，感官評分的試驗值與回歸方程預測值吻合良好，得到的酶解工藝條件具有一定的價值。與未采用超聲波輔助的常規酶法去皮工藝[1]的最佳條件比較見表5。由表5可知，采用超聲波輔助可以減少酶用量、縮短酶解時間。

2.3品質分析與比較

2.3.1感官品質分析對驗證實驗得到的去皮后黃桃果實與未采用超聲波輔助的常規酶法去皮黃桃果實進行感官分析，結果見表6。

表5　兩種去皮方法工藝參數比較

圖2　各因素交互作用對感官評分影響的響應面和等高線圖

處理方式色澤組織、形態去皮率/%表面光潔度果肉損失果實硬度滋味、氣味超聲波輔助酶法去皮金黃色至黃色99.33光滑0～1級較硬香味濃郁、無蒸煮味常規酶法去皮金黃色至黃色97.67光滑0～1級較硬香味濃郁、無蒸煮味GB/T13516—2015(優級品)金黃色至黃色不得殘存果皮-肉質均勻,塊形完整,軟硬適度,無核窩松軟現象香味濃郁,無異味

?-表示未規定。

由表6可知，色澤、表面光潔度、果肉損失、果實硬度等特性超聲波輔助酶法去皮與常規酶法去皮無明顯差異，去皮率超聲波輔助法要高于常規酶法，可見超聲輔助酶法去皮效果更佳。

2.3.2物性分析兩種工藝所得去皮黃桃的TPA參數見表7。

表7　黃桃果肉的TPA參數

由表7可知，超聲波輔助酶法去皮處理后的黃桃，果肉的硬度、咀嚼性和咀嚼指數都顯著高于常規酶法去皮的黃桃，兩種酶法處理后的黃桃果肉脆度無明顯差異，說明超聲波輔助酶法去皮后的黃桃果肉品質保持良好，咀嚼性更好。

3　結論

(1) 根據單因素試驗和響應面試驗優化，得超聲波輔助黃桃酶法去皮的最佳條件為：超聲波功率450 W、酶解溫度45 ℃、酶解時間35 min、酶質量濃度0.31 g/100 mL、酶液pH 3.5、黃桃與酶液料液比1∶3(g/mL)，此時黃桃感官評價達到最佳。

(2) 采用超聲波輔助法酶法去皮黃桃比常規酶法去皮黃桃品質更好，去皮率更高，咀嚼性更好。

(3) 采用超聲波輔助可以減少黃桃酶法去皮的酶制劑用量、縮短酶解時間，可為黃桃酶法去皮工業化應用提供理論依據。

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Optimization and quality analysis of ultrasonic assisted enzymatic hydrolysis on peeling yellow peach fruit

FU Fu-hua1YUANHong-yan1PANZhao-ping1SHANYang2

(1.HunanAgriculturalProductProcessingInstitute,Changsha,Hunan410125,China;2.HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China)

Ultrasonic assisted enzymatic hydrolysis was used in peeling process to the yellow peaches (Jin tong 5). The optimum technological conditions were obtained by single-factor and response surface methodology. The quality of peeled yellow peach by ultrasonic assisted enzymolysis and non-assisted enzymolysis under the optimum conditions was compared. The results showed that the ultrasonic assisted optimum conditions were achieved as follows: ultrasonic power 450 W, temperature 45 ℃, time 30min, enzymes concentration 0.31 g/100 mL, pH 3.5, and liquid ratioW(yellow peach)∶V(enzyme solution) =1∶3 (g/mL) with ultrasonic assisted method. And the results showed that the quality of peeled yellow peach was superior by ultrasonic assisted enzymolysis: rigidity was increased by 40% and chewing index was increased by 121%, the peeling efficiency was higher than non-assisted enzymolysis: enzyme concentration was reduced by 38% and enzymolysis time was reduced by 12%.

yellow peach; ultrasonic; enzymolysis; peeling; quality

公益性行業(農業)科研專項(編號：201303076)；湖南省科技計劃(編號：2009FJ4223)

付復華，男，湖南省農產品加工研究所副研究員。

單楊(1963-)，男，湖南省農業科學院研究員，博士。

E-mail: fhfu686@163.com

2016—06—16

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.08.044