一種蓮藕復合果蔬飲料的工藝研究

周靜茹 ，高勝寒 ，張左勇 ， 孫漢巨 ，李延紅 ，何述棟，劉和平，郜四羊

（1.合肥工業大學食品與生物工程學院，安徽合肥 230009；2.安徽四平食品開發有限責任公司，安徽銅陵 244000）

蓮藕（Nelumbo nucifera gaertn） 作為一種多年生宿根水生草本植物，在我國各種水生蔬菜中居首要地位，它既是一種蔬菜，又兼有水果特性。近年來，我國蓮藕的種植面積不斷擴大，產量迅速增加[1]。蓮藕集營養與保健于一體，兼有蔬菜和水果二者的特點，營養成分豐富，含碳水化合物30%以上，蛋白質1%，其他礦物質、纖維素等均有較高的含量，尤其是維生素（VC） 的含量高達25 mg/100 g，是胡蘿卜含量的2倍，蓮藕是生產加工果蔬保健食品的上乘原料，也是現今推崇“醫食同源”的最好植物之一[2]。蓮藕中因含有較多的淀粉和多糖等膠體物質，制汁時往往存在破碎后漿液黏度高、出漿率低、產品不易澄清等問題[3-4]。生產上常用α-淀粉酶降解淀粉。α-淀粉酶是一種水解酶，以無規則的方式切開淀粉分子內部的α-1,4糖苷鍵，使淀粉生成糊精、低聚糖等，產物的末端葡萄糖殘基經淀粉酶酶解可以降低漿液黏度，達到澄清的目的[5]。試驗以蓮藕為原料，采用α-淀粉酶處理蓮藕漿液，通過單因素試驗與正交試驗，確定α-淀粉酶的最佳酶解條件，并且研究了以新鮮蓮藕、蘋果濃縮汁、梨濃縮汁、哈密瓜濃縮汁、白砂糖為主要原料，配以穩定劑進行復合調配，以期為蓮藕復合果汁飲料的生產提供依據。

1 材料和方法

1.1 材料

蓮藕、白砂糖，購于合肥市家樂福；黃原膠、D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液、蘋果濃縮汁、梨濃縮汁、哈密瓜濃縮汁，均為食品級；中溫α-淀粉酶1，北京索萊寶科技有限公司提供（酶活力3 700 U/g）；中溫α-淀粉酶2，上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；高溫α-淀粉酶3，江蘇銳陽生物科技有限公司提供（酶活力40 000 U/g）。

1.2 儀器

GYB30-60型均質機，上海東華公司產品；HHSY21-Ni型水浴鍋，北京長源實驗設備廠產品；電子天平，上海方瑞儀科技有限公司產品；JYL-C051型榨汁機，山東九陽公司產品；九陽電磁爐，山東九陽小家電有限公司產品；DELTA 320 pH計，梅特勒-托利多儀器有限公司產品；抽濾機。

1.3 蓮藕汁的加工工藝

工藝流程：蓮藕→清洗→去藕節→去皮→切片→護色→打漿→淀粉酶水解→滅酶→過濾→調配→均質→灌裝→殺菌→成品[6]。

濃縮蘋果汁、濃縮梨汁、濃縮哈密瓜汁、白砂糖

1.4 操作要點

1.4.1 原料選擇

要求處于乳熟期（終止葉出現后的11～15 d），肉質鮮嫩白脆、皮薄味甜、粗壯肥大、無病害和機械傷[7]。

1.4.2 清洗去皮

洗去蓮藕表面的污泥及農藥殘留，并對蓮藕進行切片處理，切片厚度約0.5 cm，使其護色過程更加成功。

1.4.3 護色

將切好的蓮藕片立即浸入1%的抗壞血酸溶液中，在55℃的恒溫水浴鍋中浸泡5 min[8]，防止蓮藕顏色變黃。

1.4.4 打漿

藕與水的比例為3∶1較合適，用水量大于這一比例，制品風味較淡且在使用相同劑量的穩定劑后，穩定性較差；用水量小于這一比例，雖然風味濃郁且穩定性好，但有黏口感，不夠爽滑[9]。在打漿機中打漿約2 min，得到蓮藕粗汁。

1.4.5 酶解、過濾

先將適量淀粉酶用溫水溶解，再加入蓮藕粗汁中，在一定溫度下酶解一定時間后取出，煮沸滅酶后用80目篩過濾。

1.4.6 調配、均質

過濾后的汁液根據口感配方，添加白砂糖、濃縮蘋果汁、濃縮梨汁、濃縮哈蜜瓜汁和黃原膠[10]進行復配，在60℃，1.96 MPa的條件下進行均質。

1.4.7 灌裝殺菌

將均質后的產品灌裝，放入水浴鍋中加熱，保持水浴鍋溫度在95℃以上，時間20 min，殺菌完成后，將飲料冷卻即得成品[11]。

1.4.8 感官評定

評定小組由8位學生組成，采用10分制分別對飲料的口感、氣味及顏色進行評分。

蓮藕復合果蔬汁飲料感官評分標準見表1[12]。

表1 蓮藕復合果蔬汁飲料感官評分標準

1.5 酶解條件對蓮藕出汁率的影響

蓮藕中因含有較多的淀粉和多糖，制汁后往往會產生沉淀，因此需要添加淀粉酶，使淀粉水解成糊精、低聚糖等，從而降低漿液黏度，達到澄清的目的。α-淀粉酶的作用與淀粉酶的種類、添加量、作用pH值、反應溫度和時間有關，因此需要對α-淀粉酶的酶解條件進行研究。以蓮藕出汁率為指標，確定最佳酶解工藝。公式如下：

1.5.1 不同淀粉酶的種類對蓮藕出汁率的影響

稱取蓮藕粗汁100 g，調節pH值至6，分別添加10.0 U/g的中溫α-淀粉酶1、中溫α-淀粉酶2和高溫α-淀粉酶3，酶解溫度按照各種酶制劑的最適溫度（分別為 90，60，60℃） 保溫30 min后取出，將酶解的蓮藕汁移入抽濾機中抽濾，將抽濾出的清液稱質量，測定濾液的出汁率，確定最佳淀粉酶種類。

1.5.2 不同酶添加量對蓮藕出汁率的影響

稱取蓮藕粗汁100 g，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液調pH值至 6，分別添加4，6，8，10，12 U/g的α-淀粉酶，于60℃下水浴保溫 30 min。將酶解的蓮藕汁移入抽濾機中抽濾，將抽濾出的清液稱質量，測定濾液的出汁率，確定最佳淀粉酶添加量[13]。

1.5.3 不同酶作用pH值對蓮藕出汁率的影響

稱取蓮藕粗汁100 g，添加10 U/g的α-淀粉酶，分別用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液調pH值為5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，在60℃水浴中保溫30 min。將酶解的蓮藕汁移入抽濾機中抽濾，將抽濾出的清液稱質量，測定濾液的出汁率，確定淀粉酶最佳的作用pH值。

1.5.4 不同酶處理溫度對蓮藕出汁率的影響

稱取蓮藕粗汁100 g，在酶作用pH值6.0條件下添加10 U/g的α-淀粉酶，分別在 40，50，60，70，80℃水浴中保溫30 min。將酶解的蓮藕汁移入抽濾機中抽濾，將抽濾出的清液稱質量，測定濾液的出汁率，確定淀粉酶最佳的處理溫度。

1.5.5 不同酶解時間對蓮藕出汁率的影響

稱取蓮藕粗汁100 g，在酶作用pH值6.0條件下添加10 U/g的α-淀粉酶，分別在70℃水浴15，30，45，60，75 min，將酶解的蓮藕汁移入抽濾機中抽濾，將抽濾出的清液稱質量，測定濾液的出汁率，確定淀粉酶的最佳酶解時間[14]。

2 結果與分析

2.1 酶種類對蓮藕出汁率的影響

酶種類對蓮藕出汁率的影響見圖1。

圖1 酶種類對蓮藕出汁率的影響

α-淀粉酶能以無規則的方式切開淀粉分子內部的α-1,4糖苷鍵，使淀粉水解成糊精、低聚糖等，降低連藕汁黏度，增加水分溶出[15]。試驗采用了3種來自不同產地的α-淀粉酶。從圖1可以看出，使用中溫α-淀粉酶1的蓮藕出汁率為78.91%，中溫α-淀粉酶2的出汁率為72.29%，高溫α-淀粉酶3的出汁率為65.96%，使用中溫α-淀粉酶1酶解的蓮藕出汁率顯著高于其他2種，故中溫α-淀粉酶1為最適淀粉酶。

2.2 α-淀粉酶添加量對蓮藕出汁率的影響

α-淀粉酶添加量對蓮藕出汁率的影響見圖2。

圖2 α-淀粉酶添加量對蓮藕出汁率的影響

從圖2可以看出，隨著α-淀粉酶添加量的增大，蓮藕汁的出汁率整體呈現增長的趨勢。在4～6 U/g時，蓮藕出汁率隨酶添加量增加而顯著增加，在6～10 U/g時，蓮藕出汁率增長緩慢。當α-淀粉酶添加量大于10 U/g時，其變化速率減緩甚至降低。這是因為，當α-淀粉酶添加量較少、底物較多時，α-淀粉酶酶解能力有限，蓮藕出汁率較低；當α-淀粉酶添加量增加，酶與底物的結合量增加，蓮藕出汁率也隨之增加；當α-淀粉酶添加量飽和時，酶的活性受到抑制，出汁率增長緩慢。在α-淀粉酶添加量為10 U/g時蓮藕出汁率最大，為78.25%。故選定α-淀粉酶10 U/g為適宜添加量。

2.3 酶作用pH值對蓮藕出汁率的影響

酶作用pH值對蓮藕出汁率的影響見圖3。

圖3 酶作用pH值對蓮藕出汁率的影響

由圖3可知，酶作用pH值在5.0以下時淀粉酶的活力較弱，隨著酶作用pH值增大蓮藕出汁率增加，pH值5.5～6.0增長較快，在酶作用pH值為6.0時達到最大。當酶作用pH值大于6.0時出汁率下降較快，接著在酶作用pH值為6.5～7.0時下降緩慢。α-淀粉酶有其最適pH值的范圍，偏離此范圍會使α-淀粉酶的活性受到抑制，從而降低酶解效果，減少蓮藕的出汁率。在酶作用pH值為6.0時蓮藕出汁率最大，為84.91%，因此選擇α-淀粉酶在pH值6.0的作用效果最好。

2.4 酶處理溫度對蓮藕出汁率的影響

酶處理溫度對蓮藕出汁率的影響見圖4。

淀粉吸收過量水分糊化形成以直鏈淀粉溶液為連續相和以支鏈淀粉顆粒或團塊為分散相的多相體系，蓮藕淀粉的糊化溫度在63.5～74.7℃[16]。由圖4可以看出，蓮藕的出汁率隨淀粉酶酶解溫度升高而逐漸增加，當淀粉酶的水解溫度70℃，蓮藕出汁率最高，與蓮藕淀粉的糊化溫度一致。由于溫度過高可能導致酶失活，當酶處理溫度大于70℃時，蓮藕出汁率隨著酶處理溫度增加而降低，選擇蓮藕汁的最佳酶處理溫度為70℃。

圖4 酶處理溫度對蓮藕出汁率的影響

2.5 酶解時間對蓮藕出汁率的影響

酶解時間對蓮藕出汁率的影響見圖5。

圖5 酶解時間對蓮藕出汁率的影響

由圖5可以看出，隨著酶解時間的延長，蓮藕出汁率總體呈現上升的趨勢。在小于30 min時，蓮藕出汁率較低且增長緩慢；在30～45 min時，蓮藕出汁率隨著時間延長顯著增長；45 min以后，蓮藕出汁率趨于平緩。由于酶解需要一定的時間，時間過短，反應沒有完全進行，出汁率較低；當酶解時間延長，出汁率增加不大是因為酶解程度的加深，酶可作用位點減少，蓮藕出汁率增加不明顯[17]。所以，選擇蓮藕汁的最佳酶解時間為45 min。

2.6 淀粉酶酶解條件的優化

從單因素試驗可知，α-淀粉酶添加量、酶作用pH值、酶處理溫度及酶解時間對淀粉酶的酶解作用均會產生不同程度的影響。選用四因素三水平L9（34）正交試驗確定淀粉酶作用最佳工藝[18]。

α-淀粉酶酶解條件正交試驗見表2。

由表2可知，最優水平組合為A2B2C3D3。按極差表示各因素影響的主次順序為A＞B＞C＞D，即α-淀粉酶添加量的影響最大，酶解時間的影響最小。根據正交試驗結果，確定α-淀粉酶制備蓮藕汁的最佳工藝條件為α-淀粉酶添加量10 U/g，酶處理溫度75℃，酶解時間50 min，酶作用pH值6.0。

2.7 蓮藕復合果蔬飲料的調配

2.7.1 蓮藕汁添加量的單因素試驗

蓮藕汁添加量的單因素試驗見圖6。

如圖6所示為蓮藕汁單因素試驗，蓮藕汁為變量，梯度變化分別為40%，50%，60%，70%，80%；白砂糖為6%[19]。根據感官評分（10分制） 結果，評分為1組6.40分，2組6.96分，3組8.04分，4組8.84分，5組7.86分。因此，當蓮藕汁添加量70%時為最佳添加量。

圖6 蓮藕汁添加量的單因素試驗

2.7.2 白砂糖添加量的單因素試驗

白砂糖添加量的單因素試驗見圖7。

圖7 白砂糖添加量的單因素試驗

如圖7所示為白砂糖單因素試驗，白砂糖為變量，梯度變化分別為2%，4%，6%，8%，10%，蓮藕汁為70%。根據感官評分（10分制） 結果，評分為1組7.38分，2組8.60分，3組6.94分，4組6.12分，5組3.50分。因此，當白砂糖添加量4%時為最佳添加量。

2.7.3 蓮藕復合果蔬飲料的正交試驗

蓮藕復合果蔬飲料調配的正交試驗見表3。

由表3可知，最優水平組合為A'2B'2C'3D'1。按極差表示各因素影響的主次順序為 B'＞A'＞D'＞C'，即蘋果濃縮汁添加量的影響最大，哈密瓜濃縮汁添加量的影響最小。根據正交試驗結果，確定蓮藕汁復合飲料的最優配方為蓮藕汁添加量70%，白砂糖添加量3%，梨濃縮汁添加量2%，蘋果濃縮汁添加量2%，哈密瓜濃縮汁添加量2%。

表3 蓮藕復合果蔬飲料調配的正交試驗

3 結論

生產上常用α-淀粉酶酶解淀粉，使淀粉水解成糊精、低聚糖等，且產物的末端葡萄糖殘基經淀粉酶酶解可以降低漿液黏度，從而達到澄清的目的。試驗通過研究不同α-淀粉酶酶解條件對蓮藕出汁率的影響，得到蓮藕汁的最佳酶處理工藝條件為α-淀粉酶添加量10 U/g，酶處理溫度75℃，酶解時間50 min，酶作用pH值6.0，最終蓮藕的出汁率為78.53%。有效解決了蓮藕中因含有較多的淀粉和多糖等膠體物質，制汁時往往存在著漿液黏度高、出漿率低、產品不易澄清等問題。另外，依次通過單因素試驗與正交試驗，確定了蓮藕汁復合飲料的最優配方為蓮藕汁添加量70%，白砂糖添加量3%，梨濃縮汁添加量2%，蘋果濃縮汁添加量2%，哈密瓜濃縮汁添加量2%。