藍莓果漿酶解條件的篩選

菅蓁，侯景文，陳志超

（濱州醫學院葡萄酒學院，山東煙臺 264003）

藍莓（Blueberry）是一種可食用性的外觀為藍色或略帶黑色的漿果，又可稱為越桔、篤斯，是杜鵑花科越桔屬的植物。在營養價值方面，藍莓漿果不僅含有常規的糖類、VC，而且還含有各類靴酸、肝蛋白、食用纖維以及豐富的礦物質，同時藍莓漿果中的花青素含量十分豐富，是名副其實的“花青素水果皇后”，高花青素含量使藍莓果實具有十分強大的抗氧化性，同時具有防止腦神經老化，增強記憶力，保護視力，降低膽固醇，軟化血管，中和自由基，增強人機體免疫等功能[1]。藍莓目前已經成為全球產量第二大漿果，我國作為亞洲藍莓的主要貢獻地，2017年藍莓種植面積和產量分別為31 210 hm2和114 905 t。藍莓已經在我國山東、貴州、遼寧、黑龍江、四川、云南、浙江、海南等27個省份、直轄市、自治區廣泛種植[2]。但由于藍莓鮮果不耐貯存，藍莓除用于鮮食之外，還可用于生產加工，例如生產果汁、果酒、果醬等制品[3]。2014年至2016年，我國用于加工的藍莓果實數量逐年增加，2014年3180 t藍莓用于加工，2015年4000 t藍莓用于加工，2016年8000 t藍莓用于加工[2]。將藍莓果汁化后制成多樣的加工產品是目前我國藍莓產業發展的重要組成部分,但是藍莓果膠含量豐富，可達4 mg/g，這些果膠物質的存在會影響藍莓的出汁率[4-7]。

近年來，在果蔬汁加工業中，多種酶類被應用于果蔬汁加工制作，如果膠酶、果膠酯酶、纖維素酶、鼠李糖苷酶、中性蛋白酶、半乳甘露聚糖、液化葡萄糖苷酶等，從而提高果蔬汁的出汁率及活性物質的溶出，其中應用最為廣泛的是果膠酶[6]。果膠酶在分解果膠質，提高出汁率的同時，可以增加果汁中某些芳香風味成分，減少其中的果渣數量，同時對后續的澄清、過濾和濃縮都有一定的輔助作用[9]，可將出汁率提高10%～35%[8]，因此在果汁生產和果酒釀制中得到廣泛應用。通過果膠酶處理藍莓果漿，破壞果膠在藍莓果漿中形成的穩定體系，使藍莓漿得以澄清，從而提高其出汁率。在藍莓汁、藍莓酒制作過程中，出汁率是一項重要指標，為了提高企業經濟效益，滿足消費者的市場需求，通過使用果膠酶提高藍莓出汁率具有一定的理論意義和應用價值。

目前，我國對果膠酶酶解藍莓果漿的研究已有報導，但研究中普遍使用單一果膠酶進行試驗，本研究采用復合果膠酶進行酶解，通過單因素試驗，確定酶解時間、酶解溫度和果膠酶用量，之后采用L9(3,3)正交實驗進行條件優化，探索果膠酶對藍莓果漿的最優工藝參數，提高出汁率，有效的利用原料生產出更多的產品，對現實生產具有指導意義和研究價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

藍莓：市購完整成熟表面無損傷的果實，剔除生青果、腐爛果實及其他雜質。果膠酶：RCO果酒專用復合果膠酶，由上海鼎唐國際貿易有限公司提供。

1.2 儀器設備

恒溫水浴鍋（北京華瑞科學器材有限公司）；離心機（凱達科學儀器有限公司）；簡易電動榨汁機 （九陽股份公司）；BCD-215TD-20℃冰箱（中國海爾）。

1.3 試驗方法

1.3.1 檢測指標

將采后的藍莓-20 ℃冷凍保存，試驗前于4 ℃解凍后，稱取50 g，清洗去梗后用榨汁機破碎打漿得到果漿，將酶解之后的藍莓果漿在轉速為4500 r/min條件下離心20 min，依據公式測定出汁率。出汁率/%＝（酶解后澄清汁取上清液的質量M1/酶解前藍莓果漿的質量M2）×100[2-4]。

1.3.2 酶解溫度單因素試驗

將破碎后的藍莓果漿加入0.2%的果膠酶后，分別置于溫度40、45、50、55、60 ℃下水浴加熱150 min，之后測定其出汁率[9-11]。

1.3.3 酶解時間單因素試驗

將破碎后的藍莓果漿加入0.2%的果膠酶后，置于溫度為50 ℃的水浴鍋中分別加熱1、1.5、2、2.5、3 h，之后測定其出汁率[12-15]。

1.3.4 果膠酶用量單因素試驗

將破碎后的藍莓果漿置于溫度為50 ℃的水浴鍋中，分別加入0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%濃度的果膠酶，加熱處理120 min之后測定其出汁率[16-17]。

1.3.5 正交實驗

基于單因素試驗結果設計3因素3水平正交試驗，正交實驗設計見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Orthogonal test table design

圖1 酶解溫度對出汁率的影響Figure 1 Effect of enzymolysis temperature on juice yield

2 結果與分析

2.1 酶解溫度對出汁率的影響

由圖1可知，當酶解溫度在低于55 ℃時，出汁率是隨著溫度的上升而提高，當酶解溫度為55 ℃時，出汁率升至最高值57.04%，當酶解溫度高于55 ℃時，出汁率則隨著酶解溫度的升高而降低。形成這個趨勢的重要因素是果膠酶類物質為蛋白質成分，而蛋白質的活性會受到溫度的變化影響，溫度過高會使酶失去活性[4]。因此，55℃為最佳酶解溫度。

2.2 酶解時間對出汁率的影響

由圖2可知，當酶解時間低于2 h時，出汁率是隨著時間的延長而提升，在酶解時間為2 h時，出汁率達到最高值為55.04%。當酶解時間長于2 h時，出汁率趨于穩定。這是由于果膠類物質隨著酶解時間的推移不斷被果膠酶所分解，從而提升果漿的出汁率，但當果膠質已被大量分解后，出汁率將不會因為酶解時間的增加而提升。最佳酶解時間為2 h。

圖2 酶解時間對出汁率的影響Figure 2 Effect of enzymolysis time on juice yield

2.3 加酶量對酶解工藝的影響

由圖3可知，當加酶量少于0.3%時，出汁率隨著酶用量的上升而快速升高，到0.4%時達到最大值56.06%，當加酶量高于0.4%時，隨著加酶量的提升出汁率基本不變。藍莓果漿中的果膠質底物量是一定的，在加酶量達到0.3%時底物基本可以被分解，所以此時增加酶用量果漿的出汁率基本保持不變的狀態。綜合出汁率及成本因素，本實驗采用的最佳果膠酶使用量為0.3%。

圖3 加酶量對出汁率的影響Figure 3 Effect of enzyme addition on juice yield

表2 正交實驗結果Table 2 Orthogonal test factor level table

2.4 正交實驗指標分析

通過正交分析結果（表2）可知，進行極差分析后，最優組合是A2B2C1D1。各因素對出汁率的影響程度為：酶解溫度＞酶解時間＞加酶量。在賈鴻冰[17]等利用正交試驗優化復合果膠酶酶解藍莓工藝時發現，酶解溫度、酶解時間、酶添加量三因素中，酶解溫度是影響藍莓出汁率的首要因素，本試驗的結果與該結論相吻合。

對該酶解條件做驗證試驗，重復3次，此條件下出汁率為62.05%±0.0087%，高于正交實驗中所有試驗結果。

3 討論與結論

本試驗通過單因素試驗和正交試驗研究了RCO果酒專用復合果膠酶對藍莓出汁率的影響。本研究結果與賈鴻冰等[17]的研究相比，酶解溫度略高，酶解時間略短，加酶量略低，出汁率偏低。與李立功等[18]的研究相比，酶解溫度略高，酶解時間相同，加酶量略高，出汁率接近。產生不同結果的原因主要由以下兩方面因素：第一，可能是由于試驗原料使用的是藍莓凍果，凍果中的冰晶對細胞壁有破壞作用，易使汁液流出而造成的[19]；第二，所用酶制劑的性質不同。此外，本試驗僅探討了酶解作用對藍莓出汁率的影響，在今后的研究中可進一步對果漿的濁度、花色素苷含量、香氣成分等進行研究，也可與其他果膠酶產品的酶解能力進行比較，進一步探究該種果膠酶的酶解效果[20]。

綜上所述，通過酶解試驗，添加該果膠酶后的藍莓果漿出汁率提高，其中各因素對出汁率的影響程度為：酶解溫度＞酶解時間＞加酶量，通過單因素實驗和正交實驗得出藍莓最佳酶解工藝條件為酶解溫度55 ℃、酶解時間120 min、酶用量0.3%，該條件下藍莓出汁率可達62.05%。