枸杞汁澄清工藝研究

任旭桐，崔振華，邱 佳，徐桂花，，劉敦華，歷媛媛

（1.寧夏紅枸杞產業集團有限公司，寧夏銀川 750000；2.寧夏大學農學院，寧夏銀川 750000；3.中國藥科大學藥學院，江蘇南京 211198）

0 引言

枸杞又稱紅果子、狗奶子、紅耳墜、鴻運果等[1]，為茄科小灌木枸杞的成熟果實，分布于我國寧夏、青海、甘肅、河北等地，世界枸杞品種有20余種，紅黃黑三色紛呈，唯“寧夏枸杞”享譽盛名，并作為唯一能入藥的枸杞品種被載入《中國藥典》。枸杞特殊的藥用價值及保健功效，常見于歷代醫家的著作中，其中《神農本草經》就將其列為上品，另外明朝李時珍在《本草綱目》記載：“春采枸杞葉，名天精草；夏采花，名長生草；秋采子，名枸杞子；冬采根，名地骨皮[2]。”說明枸杞果實、花、芽葉、根皆可入藥，大量文獻及科學研究證實，枸杞中的活性成分具有提高人體免疫力、抗氧化、補氣強精、滋補腎臟、養肝明目、降“三高”、抗疲勞、抗腫瘤等多種藥理、生理功效[3]，為了充分利用枸杞營養價值與藥用價值，可將其制成汁液，雖然工藝簡單，營養物質可以得到極大保留，據調查市面上出售的枸杞果汁容易出現混濁、沉淀、變質等現象[4]，這主要是因為枸杞果實細胞間的水溶性果膠和原果膠層部分難以分離，以及游離的蛋白類、多酚類物質引起的，這種現象不僅會影響后期感官品評，而且會在制汁加工過程中帶來不利影響。為了改變這種現狀需對果汁進行澄清處理，果汁常用的澄清方法為酶處理、使用澄清劑、靜置法、冷凍法等，然而使用澄清劑和冷凍法存在工藝繁瑣、生產成本高等問題，靜置沉淀不僅費時，澄清效果也相對較差，故選擇酶處理的方法進行研究。

酶作為生物催化劑一種，在相關酶的催化作用下，生物體內的各項反應即便在溫和的條件下也能高效、特異地進行[5]，通常在果汁加工工藝中選擇果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶和蛋白酶等作為澄清酶制劑[6]。果膠酶主要分為果膠酯酶和解聚酶兩大類，果膠酯酶可以將果膠進行水解，產物為半乳糖醛酸和甲醇[7]。而在眾多解聚酶中起到澄清作用的只有2種，分別為液化型果膠裂解酶和液化型聚半乳糖酸酶，為了使果汁澄清，二者需同時作用。在食品加工中使用果膠酶作為澄清劑，不僅高效便捷，還能提高鮮果的出汁效率[8]。故通過單因素試驗篩選，以透光率為評價指標，探究果膠酶用量、酶解時間、酶解溫度、pH值4個因素在不同條件下對果汁澄清度的影響，經正交優化試驗進行綜合考量，確定澄清枸杞果汁最佳工藝參數及方法[9-12]。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

枸杞鮮汁，寧夏天士力有機枸杞莊園提供；果膠酶（30×104U/g），泰安信得利生物工程有限公司提供。

UV-2000型紫外可見分光光度計，日本Shimadzu公司產品產品；SHJ-4型水浴恒溫磁力攪拌器，常州亞特實驗儀器有限公司產品；AR224CN系列電子天平（0.000 1 g），上海奧豪斯儀器有限公司產品；PHS-3C型精密pH測量儀，上海精密科學儀器有限公司產品；TGL-16G型離心機，上海安亭科學儀器廠產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 單因素試驗

以枸杞鮮汁為原材料，通過設置不同果膠酶用量、溫度、時間及pH值等相關條件，依次進行澄清試驗后，以轉速3 000 r/min離心10 min取上清液，測定吸光度T值，以透光率（%）為評價指標，探究各因素對澄清效果的影響并繪制曲線圖。

1.2.2 正交試驗

考查果膠酶用量（g/L）、酶解時間（min）、酶解溫度（℃）和pH值4個因素在不同條件下對果汁澄清度的影響，以透光率（%）作為指標，通過L9（34）進行正交優化，確定枸杞汁澄清工藝最佳參數。

正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平

2 結果與分析

2.1 果膠酶用量的確定

取枸杞鮮汁，其他條件相同，設置6個酶用量梯度1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 g/L進行試驗。

果膠酶用量對枸杞汁澄清效果的影響見圖1。

圖1 果膠酶用量對枸杞汁澄清效果的影響

如圖1所示，果汁的透光率隨著果膠酶用量的逐漸增加，整體呈現出上升趨勢，在1～2 g/L時增幅較為明顯；當果膠酶用量為2.5 g/L時，繼續增加酶用量，透光率增幅趨于平緩，說明果膠酶的生物催化作用基本達到飽和，故確定果膠酶用量為2.5 g/L，并進行正交優化。

2.2 果膠酶酶解溫度的確定

取枸杞鮮汁，其他條件相同，設置6個酶解溫度梯度20，30，40，50，60，70℃。

酶解溫度對枸杞汁澄清效果的影響見圖2。

圖2 酶解溫度對枸杞汁澄清效果的影響

如圖2所示，曲線整體呈先上升后緩慢下降的趨勢，說明酶解溫度升高在很大程度上提高了果膠酶的活性，在20～50℃時，透光率隨著酶解溫度的升高增長較為明顯；在50℃左右達到極值，后面隨著酶解溫度的增加，枸杞汁的透光率開始緩慢下降，說明過高的溫度會抑制果膠酶的活性，故確定酶解溫度為50℃，并進行正交優化。

2.3 果膠酶酶解時間的確定

取枸杞鮮汁，其他條件相同，設置6個酶解時間梯度10，20，30，60，90，120 min進行試驗。

酶解時間對枸杞汁澄清效果的影響見圖3。

如圖3所示，曲線呈整體上升趨勢，枸杞汁的透光率隨著酶解時間的增加也在逐漸提高，在10～30 min內上升較快，當酶解時間超過90 min時趨于平緩，說明此時酶解作用達到平衡，澄清作用不再繼續進行，故確定酶解時間為90 min，并進行正交優化。

2.4 pH值的確定

圖3 酶解時間對枸杞汁澄清效果的影響

取枸杞鮮汁，其他條件相同設置6個pH值梯度2，3，4，5，6，7 進行試驗。

pH值對枸杞汁澄清效果的影響見圖4。

圖4 pH值對枸杞汁澄清效果的影響

如圖4所示，pH值對枸杞汁澄清效果的影響較為明顯，整體符合普拉斯-高斯曲線，當pH值為5時，枸杞汁透光率到達峰值，明顯看出在峰值兩端隨著pH值的遞增或遞減，透光率也跟著下降（降幅較為明顯），果膠酶的活性得到抑制，酶促反應趨于平緩。故確定果膠酶作用最適pH值為5，并進行正交優化。

2.5 正交優化

根據果膠酶用量、酶解時間、酶解溫度和pH值4個因素對枸杞果汁澄清工藝影響結果，通過正交分析對參數進行優化調整。

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果

通過觀察，分析表2正交試驗結果，由R值可得：A（果膠酶用量）、B（酶解溫度）、C（酶解時間）、D（pH值） 4種因素對枸杞果汁澄清工藝影響的主次順序是B＞D＞A＞C，以透光率為評價指標時，綜合K值可得枸杞果汁最佳澄清工藝為A2B2C2D2，即果膠酶用量2.5 g/L，酶解時間90 min，酶解溫度50℃，pH值5，但在正交試驗中無此組合，需要開展驗證試驗，測得枸杞果汁的透光率為88.7%。

3 結論

研究了果膠酶澄清枸杞果汁的方法與工藝，利用果膠酶酶解果膠的特性，通過單因素試驗篩選，運用正交分析及驗證試驗等手段，確定枸杞汁最佳的澄清工藝條件為枸杞果汁中果膠酶用量2.5 g/L，調節pH值至5，在50℃下酶解90 min，該方法用于澄清枸杞汁效果明顯，透光率可達88.7%。從優化結果來看，一是解決了新鮮枸杞汁中混濁、沉淀等現象，提高了果汁澄清度；二是利用酶解處理的生物高效性，不會破壞枸杞汁的自身營養成分，符合果汁加工行業趨于多元化、健康化、綠色化的發展態勢。