藍莓鮮果酶法榨汁工藝的優化研究

◎ 楚文靖，張付龍，孫 悅，肖柳柳

（黃山學院 生命與環境科學學院，安徽 黃山 245041）

藍莓果實是名貴果品中的重要小漿果，富含花色苷、多酚、黃酮、維生素等生物活性成分，具有較強的保健功能，深受人們喜愛[1-2]。藍莓果實中含有較多的果膠等黏性物質，這會導致果實在榨汁處理過程中出現出汁率低、原料利用率低等問題。榨汁過程中酶法處理不僅能顯著提高鮮果的出汁率，還對果汁有澄清作用，同時也能使鮮果中的生物活性成分溶出更多[3-4]。酶處理技術作為一種高效、低成本的處理方法，已被廣泛應用在獼猴桃果漿[5]、枇杷果漿[6]、胡蘿卜汁[7]等果蔬汁的提取中。為了提高藍莓鮮果榨汁的出汁率，本研究以藍莓鮮果為原料，在單因素試驗的基礎上，利用響應面試驗優化藍莓榨汁中果膠酶添加量、酶解反應溫度和時間，以提高藍莓鮮果的出汁率，旨在為藍莓鮮果的榨汁工藝提供數據支撐和技術支持。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

藍莓（購置于黃山市超市）；食品級果膠酶（酶活30 000 U·g-1，購于鄭州晟發生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

HX-PB9636破壁料理機（奧克斯集團有限公司）；HH-4數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；AR124CN電子天平（奧豪斯儀器有限公司）；80-2臺式電動離心機（金壇市杰瑞爾電器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

挑選藍莓→清洗→瀝干→破壁打漿→分裝稱重→添加果膠酶→恒溫酶解→離心（4 000 r·min-1， 15 min）→收集上清液→稱重→計算出汁率。

1.3.2 單因素試驗

（1）果膠酶添加量的確定。稱取打漿后的藍莓果漿7份，每份20.0 g，分別按照果膠酶添加量為0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.1%加入果漿中，攪拌均勻，置于45 ℃恒溫水浴鍋中保持120 min，然后4 000 r·min-1離心15 min，取上清液，計算出汁率。

（2）酶解溫度的確定。稱取打漿后的藍莓果漿 7份，每份20.0 g，果膠酶加入量均為0.5%，攪拌均勻，分別置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃和60 ℃的恒溫水浴鍋中保持120 min，然后4 000 r·min-1離心15 min，取上清液，計算出汁率。

（3）酶解時間的確定。稱取打漿后的藍莓果漿 7份，每份20.0 g，果膠酶加入量均為0.5%，攪拌均勻，置于45 ℃恒溫水浴鍋中分別酶解30 min、60 min、 90 min、120 min、150 min、180 min和210 min，然后4 000 r·min-1離心15 min，取上清液，計算出汁率。

1.3.3 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以果膠酶添加量（A）、酶解溫度（B）和酶解時間（C）3個因素為自變量，以藍莓的出汁率（Y）作為響應值，利用Design-Expert. 10.0.1軟件中Box-Behnken中心組合試驗優化藍莓汁果膠酶酶法提取工藝參數，具體試驗因素及水平見 表1[8]。通過回歸模型得出自變量與響應值之間的函數關系，確定果膠酶提取藍莓果汁最佳工藝參數。

表1 響應面試驗因素水平表

1.3.4 藍莓出汁率的計算

藍莓出汁率=（藍莓汁上清液質量∕藍莓果漿原質量）×100%

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 果膠酶添加量對出汁率的影響

如圖1所示，隨著果膠酶添加量的逐漸增加，藍莓果汁出汁率呈現出先增加后變化平穩的趨勢，這是因為當果膠酶添加量達到0.5%時，藍莓細胞內容物中果膠物質基本被完全水解溶出，出汁率達到最高（70.25%），若此時再增加酶量，則出汁率不再提高。

圖1 酶添加量對出汁率 的影響圖

2.1.2 酶解溫度對出汁率的影響

如圖2所示，在30～55 ℃內隨著溫度的增高，出汁率逐漸增大。酶解溫度55 ℃時，藍莓果漿出汁率達到最大值72.48%。但當溫度達到60 ℃時，出汁率下降到66.90%，這是因為溫度上升影響了果膠酶的活性。

圖2 酶解溫度對出汁率 的影響圖

2.1.3 酶解時間對出汁率的影響

如圖3所示，藍莓果漿出汁率隨時間的延長呈現先增加后逐漸平穩的趨勢，當酶解時間為90 min，出汁率達到73.56%，隨著時間的延長，出汁率趨于平緩。

圖3 酶解時間對出汁 率的影響圖

2.2 藍莓酶解提取工藝的響應面試驗結果分析

2.2.1 響應面比例設計及優化結果分析

按表1中的3因素3水平設計，根據Design-Expert.10.0.1 軟件中的Box-Behnken中心組合試驗設計原理，所得出的各因素水平及編碼以及由此設計產生的17組試驗結果見表2。

對表2的結果進行分析，得到因變量出汁率Y與酶添加量（A）、酶解溫度（B）、酶解時間（C）3個自變量之間的二次多項回歸方程為：

表2 酶解工藝響應面分析方案及結果表

從表3可以看出，藍莓果漿出汁率回歸模型極顯著（p＜0.01），失擬項不顯著（p=0.289 5＞0.05），說明回歸模型有效，可靠性較高。因此，可以用回歸方程描述各響應因素與響應值之間的關系，以確定各因素對響應值影響的顯著性。由表3可知，對出汁率影響程度大小順序為：A＞B＞C，果膠酶的加入量對出汁率的影響最大。

表3 藍莓酶解提取工藝的回歸模型及方差分析表

2.2.2 各個因子間的交互作用分析

響應曲面圖和等高線圖能較為直觀地反映出各因素交互作用對響應值的影響。結合表3各因素交互作用的p值，由圖4可知，果膠酶添加量與酶解溫度的交互作用對出汁率的影響極顯著；由圖5可知，果膠酶添加量與酶解時間的交互作用對出汁率的影響不顯著；由圖6可知，酶解溫度與酶解時間對出汁率的影響極顯著。

圖4 酶添加量與酶解溫度交互作用的 響應曲面和等高線圖

圖5 酶添加量與酶解時間交互作用的 響應曲面和等高線圖

圖6 酶解溫度與酶解時間交互作用的響 應曲面和等高線圖

2.3 驗證性試驗

根據所得到的響應面模型，通過Design-Expert.10.0.1 軟件分析可得到藍莓鮮果出汁率的最優條件為果膠酶添加量為0.55%、酶解溫度為54.63 ℃、酶解時間為89.74 min。考慮到實際可操作性，將其工藝參數調整為果膠酶添加量0.55%、酶解溫度55 ℃、酶解時間 90 min。在此條件下進行3次平行驗證試驗，得到的出汁率平均值為74.28%，與軟件預測的最優值74.39%相近，僅相差0.11%，說明采用響應面試驗對藍莓鮮果酶法榨汁工藝的優化是行之有效的，具有較高的可靠性。

3 結論

為了提高藍莓鮮果的出汁率，在單因素試驗的基礎上，采用響應面法對藍莓鮮果果膠酶酶法榨汁工藝進行優化，建立了二次多項式回歸模型。由模型優化后的最佳酶解工藝條件為果膠酶添加量0.55%、酶解溫度55 ℃、酶解時間90 min，在此條件下藍莓出汁率高達74.28%，相比于未加酶的藍莓，出汁率提高了25.14%。

本研究為藍莓鮮果的果膠酶酶法榨汁工藝提供了數據支持。