荸薺汁酶解工藝優化

朱 妞,吳麗萍

(1.西安醫學院, 陜西 西安 710021；2 黃山學院 生命與環境科學學院, 安徽 黃山 245041)

荸薺，又名馬蹄，地梨，表面光滑并有光澤，紫紅色或是黑褐色[1]，地下的球莖可供食用。具有養生保健功能的食品越來越受到人們的追捧，而荸薺這個生長在泥土里的植物果實具有清涼解暑的功效[2]和多種功能特性。荸薺含有豐富的纖維素成分，還含有黃酮類[3]活性物質。研究發現荸薺中含有一種抗菌成分——荸薺英[4]，有較好的抑菌效果。因此研發一款荸薺清涼功能飲料具有一定的市場開發潛力[5]。荸薺飲料的開發核心首先就是提高荸薺的出汁率。采用酶解法提高荸薺的出汁率，考察酶解時果膠酶的添加百分比、酶解pH、酶解溫度、酶解時間這四個因素對荸薺出汁率的影響，得到優化工藝，提高荸薺的出汁率，為荸薺功能飲料的開發奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荸薺(市售)，果膠酶(河南華悅化工產品有限公司)，NaOH溶液(廣東廣州銳鑫試劑有限公司)，鹽酸(廣東廣州銳鑫試劑有限公司)，酚酞指示劑(浙江嘉興凱諾商貿有限公司)，蒸餾水。

1.2 儀器與設備

美的榨汁機(鄭州星盛事順商貿有限公司)；FA2104 B型電子分析天平(青島楊中儀器有限公司)；HWS-24型電熱恒溫水浴鍋(江蘇蘇州東圣儀器有限公司)；YA ZDI-10型自控型不銹鋼電熱蒸餾水器(上海隆拓儀器設備有限公司)

1.3 試驗方法

1.3.1 荸薺汁酶解工藝流程 荸薺 →清洗 →榨汁 →渣汁分離 →酶解 →冷卻過濾 →荸薺汁

1.3.2 酶解單因素試驗設計 試驗考察的因素為果膠酶用量，pH值，酶解溫度和酶解時間[6]。試驗所用的果膠酶用量為：0.005% ，0.01%，0.015%，0.02% ，0.025% ，0.03% 。pH值為：3.5，4，4.5 ，5 ，5.5 ，6。酶解溫度分別為：20 ℃，30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃。酶解時間分別為：30 min，40 min，50 min，60 min，70 min，80 min。

1.3.3 果膠酶用量對荸薺出汁率的影響 在固定條件下：酶解溫度40 ℃，酶解時間60 min，pH=5.0，分別添加0.005%，0.01%，0.015%，0.02%，0.025%，0.03%的果膠酶于荸薺漿中，以荸薺出汁率為標準，研究果膠酶用量對荸薺汁出汁率的影響。

1.3.4 酶解pH對荸薺出汁率的影響 在固定條件下，酶解溫度40 ℃，酶解時間60 min，果膠酶用量0.02%， 分別以pH大小為3.5，4，4.5，5，5.5，6作為酶解時的pH，以荸薺出汁率為考察標準，研究pH值大小對荸薺汁出汁率的影響。

1.3.5 酶解溫度對荸薺出汁率的影響 在固定條件下，酶解時間60 min，果膠酶用量0.02%，pH=5， 分別以酶解溫度20 ℃，30 ℃，40 ℃，50 ℃，60 ℃，70 ℃處理荸薺漿，以荸薺出汁率為考察標準，研究酶解溫度對荸薺汁出汁率的影響。

1.3.6 酶解時間對荸薺出汁率的影響 在固定條件下，酶解溫度40 ℃，果膠酶用量0.02%，pH=5.0，分別以30 min，40 min，50 min，60 min，70 min，80 min作為荸薺汁的酶解時間，以荸薺出汁率為考察標準，研究酶解時間對荸薺出汁率的影響。

1.3.7 正交試驗設計 在單因素試驗的基礎上，選擇果膠酶用量，酶解溫度，酶解時間，pH值，進行三水平四因素正交優化荸薺汁酶解加工工藝試驗，以樣品的出汁率為指標優化工藝參數，因素水平表見表1。

表1 因素水平表

1.3.8 出汁率的測定

荸薺出汁率(%)=酶解后荸薺汁質量(g)/荸薺漿的質量(g)x100% (1)

2 結果與討論

2.1 果膠酶用量對荸薺出汁率的影響

圖1 果膠酶用量對荸薺出汁率的影響

由圖1可以看出，荸薺出汁率隨著果膠酶用量的增加而提高[7]，但當果膠酶用量大于0.02%后，出汁率增加幅度不大。果膠酶對于荸薺植物細胞壁具有很好的分解作用，植物細胞中大量的果膠被分解，植物細胞壁包裹的果汁暴露出來[8]，因此通過添加果膠酶可以顯著提高荸薺的出汁率。結合工業生產及成本控制，選擇果膠酶最佳用量在0.015%～0.025%之間。

2.2 酶解pH值對荸薺出汁率的影響

圖2 酶解pH值對荸薺出汁率的影響

由圖2可知，pH在3.5～5.0范圍內，隨pH增大荸薺汁出汁率增加，pH在5.0～5.5的范圍內，出汁率無明顯的變化，當pH大于5.0時，隨pH增加出汁率反而下降。考慮到pH過低可能會影響荸薺汁的口感和風味[9]，我們選取在pH為4.5～5.5的條件下優化酶解工藝。

2.3 酶解溫度對荸薺出汁率的影響

圖3 酶解溫度對荸薺出汁率的影響

溫度對酶解反應的影響是雙重的[10]：低溫時會抑制酶活性，高溫時會導致酶失活。由圖3可以看出，隨酶解溫度升高，荸薺出汁率先增加后減少，在40 ℃左右時，出汁率較高。因此，荸薺汁酶解試驗的最適溫度選擇35～45 ℃。

2.4 酶解時間對荸薺出汁率的影響

圖4 酶解時間對荸薺出汁率的影響

隨著酶解時間的延長，荸薺出汁率逐漸增加，當酶解時間超過60 min，出汁率增加的幅度不高。結合工業生產和成本控制，選擇荸薺汁酶解處理時間在50 min～70 min范圍內。

2.5 正交試驗結果

表2 荸薺汁酶解正交試驗結果

荸薺汁酶解正交試驗的結果見表2。由表可知，這四個單因素對試驗影響的大小程度為B>A>D>C。即：酶解pH值>果膠酶用量>酶解時間>酶解溫度。果膠酶處理的最佳條件組合是：A3B2C1D1，即果膠酶用量0.025%，pH5.0，酶解溫度30℃，酶解時間50 min，在此工藝條件下測定荸薺的出汁率達到90.7%。

3 結論

(1)采用果膠酶酶解荸薺漿，以出汁率為指標，通過單因素試驗與正交試驗研究，優化了荸薺汁的酶解工藝，得出了最佳工藝條件為：果膠酶用量0.025%，pH5.0，酶解溫度30 ℃，酶解時間50 min，此工藝條件下荸薺出汁率達到90.7%。

(2)針對荸薺的出汁率，結合酶解方法優化工藝，得到出汁率較高的工藝，為后續荸薺功能飲料的開發奠定了基礎。