藍(lán)莓果漿酶解條件的篩選

菅蓁，侯景文，陳志超

（濱州醫(yī)學(xué)院葡萄酒學(xué)院，山東煙臺(tái) 264003）

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

近年來(lái)，在果蔬汁加工業(yè)中，多種酶類(lèi)被應(yīng)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(zhì)的溶出，其中應(yīng)用最為廣泛的是果膠酶[6]。果膠酶在分解果膠質(zhì)，提高出汁率的同時(shí)，可以增加果汁中某些芳香風(fēng)味成分，減少其中的果渣數(shù)量，同時(shí)對(duì)后續(xù)的澄清、過(guò)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(chǎn)和果酒釀制中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)果膠酶處理藍(lán)莓果漿，破壞果膠在藍(lán)莓果漿中形成的穩(wěn)定體系，使藍(lán)莓漿得以澄清，從而提高其出汁率。在藍(lán)莓汁、藍(lán)莓酒制作過(guò)程中，出汁率是一項(xiàng)重要指標(biāo)，為了提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，滿足消費(fèi)者的市場(chǎng)需求，通過(guò)使用果膠酶提高藍(lán)莓出汁率具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

目前，我國(guó)對(duì)果膠酶酶解藍(lán)莓果漿的研究已有報(bào)導(dǎo)，但研究中普遍使用單一果膠酶進(jìn)行試驗(yàn)，本研究采用復(fù)合果膠酶進(jìn)行酶解，通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定酶解時(shí)間、酶解溫度和果膠酶用量，之后采用L9(3,3)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行條件優(yōu)化，探索果膠酶對(duì)藍(lán)莓果漿的最優(yōu)工藝參數(shù)，提高出汁率，有效的利用原料生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義和研究?jī)r(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

藍(lán)莓：市購(gòu)?fù)暾墒毂砻鏌o(wú)損傷的果實(shí)，剔除生青果、腐爛果實(shí)及其他雜質(zhì)。果膠酶：RCO果酒專(zhuān)用復(fù)合果膠酶，由上海鼎唐國(guó)際貿(mào)易有限公司提供。

1.2 儀器設(shè)備

恒溫水浴鍋（北京華瑞科學(xué)器材有限公司）；離心機(jī)（凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司）；簡(jiǎn)易電動(dòng)榨汁機(jī) （九陽(yáng)股份公司）；BCD-215TD-20℃冰箱（中國(guó)海爾）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 檢測(cè)指標(biāo)

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

1.3.2 酶解溫度單因素試驗(yàn)

將破碎后的藍(lán)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(cè)定其出汁率[9-11]。

1.3.3 酶解時(shí)間單因素試驗(yàn)

將破碎后的藍(lán)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(cè)定其出汁率[12-15]。

1.3.4 果膠酶用量單因素試驗(yàn)

將破碎后的藍(lán)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(cè)定其出汁率[16-17]。

1.3.5 正交實(shí)驗(yàn)

基于單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)3因素3水平正交試驗(yàn)，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Orthogonal test table design

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

2 結(jié)果與分析

2.1 酶解溫度對(duì)出汁率的影響

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

2.2 酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響

由圖2可知，當(dāng)酶解時(shí)間低于2 h時(shí)，出汁率是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而提升，在酶解時(shí)間為2 h時(shí)，出汁率達(dá)到最高值為55.04%。當(dāng)酶解時(shí)間長(zhǎng)于2 h時(shí)，出汁率趨于穩(wěn)定。這是由于果膠類(lèi)物質(zhì)隨著酶解時(shí)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(dāng)果膠質(zhì)已被大量分解后，出汁率將不會(huì)因?yàn)槊附鈺r(shí)間的增加而提升。最佳酶解時(shí)間為2 h。

圖2 酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響Figure 2 Effect of enzymolysis time on juice yield

2.3 加酶量對(duì)酶解工藝的影響

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

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

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Orthogonal test factor level table

2.4 正交實(shí)驗(yàn)指標(biāo)分析

通過(guò)正交分析結(jié)果（表2）可知，進(jìn)行極差分析后，最優(yōu)組合是A2B2C1D1。各因素對(duì)出汁率的影響程度為：酶解溫度＞酶解時(shí)間＞加酶量。在賈鴻冰[17]等利用正交試驗(yàn)優(yōu)化復(fù)合果膠酶酶解藍(lán)莓工藝時(shí)發(fā)現(xiàn)，酶解溫度、酶解時(shí)間、酶添加量三因素中，酶解溫度是影響藍(lán)莓出汁率的首要因素，本試驗(yàn)的結(jié)果與該結(jié)論相吻合。

對(duì)該酶解條件做驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次，此條件下出汁率為62.05%±0.0087%，高于正交實(shí)驗(yàn)中所有試驗(yàn)結(jié)果。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究了RCO果酒專(zhuān)用復(fù)合果膠酶對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。本研究結(jié)果與賈鴻冰等[17]的研究相比，酶解溫度略高，酶解時(shí)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(shí)間相同，加酶量略高，出汁率接近。產(chǎn)生不同結(jié)果的原因主要由以下兩方面因素：第一，可能是由于試驗(yàn)原料使用的是藍(lán)莓凍果，凍果中的冰晶對(duì)細(xì)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(zhì)不同。此外，本試驗(yàn)僅探討了酶解作用對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響，在今后的研究中可進(jìn)一步對(duì)果漿的濁度、花色素苷含量、香氣成分等進(jìn)行研究，也可與其他果膠酶產(chǎn)品的酶解能力進(jìn)行比較，進(jìn)一步探究該種果膠酶的酶解效果[20]。

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