杨梅清汁加工中的酶解工艺研究

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摘要：通过单因素和正交试验研究杨梅清汁加工中的酶解工艺，并探讨最优酶解工艺条件对杨梅清汁澄清效果的影响。结果表明，当果胶酶用量为0.007%、pH值为3.5、酶解温度为55 ℃、酶解时间为150 min时，杨梅出汁率为8166%、透光率为77.09%，与相同pH值、温度和时间但不经过酶解工艺相比，其出汁率、透光率分别增加20.23%、32.55%。

关键词：杨梅；酶解工艺；果胶酶；出汁率；澄清

中图分类号： TS275.5文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）12-0131-04

杨梅（Myrica rubra Sieb. & Zucc.）属于杨梅科杨梅属亚热带常绿果树，是中国南方著名的特色水果之一。福建是我国杨梅的主产地，据统计，2010年福建省杨梅种植面积为 17 542 hm2，总产量为99 003 t，至2014年福建省杨梅种植面积为18 992 hm2，总产量为119 332 t[1]。杨梅果实甜酸适口、风味浓郁、香气独特、营养价值丰富，除富含糖、有机酸、维生素C、钙、铁、钾、花青素等营养成分外[2-3]，还具有较高的保健作用和药用价值，鲜食有抗氧化、抗肿瘤、抗过敏、抗菌消炎、降血糖、护肝、护胰岛等功效[4-12]，深受消费者喜爱。但杨梅果实成熟于梅雨季节，果实无外皮保护，肉柱突起易受伤害，鲜果货架期短，在贮藏、运输、销售过程中其营养价值和食用价值快速降低，故合理开发及加工杨梅产品成为充分利用资源、减少果实浪费的关键。杨梅的加工产品主要有果脯蜜饯、饮料和果酒酿制等[13-14]。其中，杨梅果汁饮料能保留其原有的色泽、风味、营养成分和药理活性，具有良好的发展前景和市场潜力。

出汁率是果汁加工中首要考虑的因素。若采用传统的压榨工艺，很难破坏杨梅果实细胞壁组成中的果胶、纤维素、半纤维素和糖蛋白等大分子物质的结构，使压榨后的果浆黏稠、取汁困难、出汁率低。而在果实细胞壁组成中，果胶物质含量相对较高，蛋白质含量相对较低[15]。因此，破坏果胶分子结构、降低果胶物质含量是提高果实出汁率最为有效的加工方式。果胶酶是催化降解果胶物质的酶类，可破坏果胶分子结构、降低果胶物质含量，导致果实细胞壁结构的解体，从而降低果浆黏度、改善压榨性能、提高果汁可滤性和澄清度，更有利于后续过滤、澄清和浓缩工艺的进行[16-17]。目前，果胶酶酶解澄清汁技术在蓝莓[17]、哈密瓜[18]、黑莓[19]、欧李[20]等果实中均有报道，但有关果胶酶对杨梅清汁的酶解工艺研究未见报道。本试验以“东魁”杨梅果实为材料，研究不同酶解条件对杨梅出汁率的影响及其最优酶解工艺条件下的澄清效果，确定果胶酶提高杨梅出汁率的最优工艺条件，并探讨最优酶解工艺条件对杨梅清汁澄清效果的影响，为工业化生产杨梅果汁饮料提供技术参数和理论指导。

1材料与方法

1.1材料与试剂

试验材料：“东魁”杨梅果实，采摘于福建省漳州市杨梅果园。

试验试剂：果胶酶（40 U/mg，生物试剂），上海索莱宝生物科技有限公司； 柠檬酸（分析纯）， 国药集团化学试剂有限公司。

1.2仪器与设备

JYL-A062型榨汁机，九阳股份有限公司；HH-S型恒温水浴锅，河南郑州长城科工贸有限公司；雷磁PHSJ-4A型实验室pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；T6新世纪紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；MP3101电子天平，上海舜宇科学仪器有限公司；AB204-N电子分析天平，梅特勒托利多仪器（上海）有限公司。

1.3试验方法

1.3.1杨梅清汁的酶解工艺流程（图1）

1.3.2单因素试验（1）果胶酶用量：取6份杨梅果浆（1 000 g/份），用柠檬酸调节pH值至3.5，控制酶解温度 50 ℃，固定酶解时间120 min，添加果胶酶，其用量分别为杨梅果浆的0%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%、0.010%，探讨果胶酶用量对杨梅出汁率的影响。

出汁率=杨梅果汁的质量/杨梅果浆的质量×100%。

（2）pH值：取6份杨梅果浆（1 000 g/份），添加0.006%果胶酶，控制酶解温度50 ℃，固定酶解时间120 min，分别将pH值调至3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，探讨pH值对杨梅出汁率的影响。

（3）酶解温度：取6份杨梅果浆（1 000 g/份），添加0006%果胶酶，调节pH值至3.5，固定酶解时间120 min，分别将酶解温度控制在30、35、40、45、50、55 ℃，探讨酶解温度对杨梅出汁率的影响。

（4）酶解时间：取6份杨梅果浆（1 000 g/份），添加0006%果胶酶，调节pH值至3.5，控制酶解温度50 ℃，分别将酶解时间固定在30、60、90、120、150、180 min，探讨酶解时间对杨梅出汁率的影响。

1.3.3正交试验根据单因素试验结果设计正交试验，进一步优化杨梅清汁加工中的酶解工艺条件。

1.3.4杨梅清汁透光率的测定根据正交试验结果，按照张丽霞等[17]和周剑忠等[19]的分光光度计法测定最优酶解工艺条件下的杨梅清汁透光率，用T（%）表示杨梅清汁的澄清度。

1.3.5数据处理以上各指标测定均重复3次，分别采用Microsoft Office Excel和IBM SPSS Statistics 19对试验数据进行统计分析和差异显著性分析。

2结果与分析

2.1果胶酶用量对杨梅出汁率的影响

在pH值、温度和底物浓度一定时，酶促催化反應速率与酶的浓度呈正比；但随着酶促催化反应的进行，底物浓度不断降低，反应速率下降；当底物完全被酶分解时，酶促催化反应终止[16，21]。因此，添加一定用量的酶可加速酶促催化反应的进行，使底物有效分解，但若持续增加酶用量，会限制酶促催化反应速率，使酶解效果不明显。由图2可知，果胶酶用量影响杨梅的出汁率。不添加果胶酶时，杨梅出汁率仅为6668%。而随着果胶酶用量的增加，杨梅出汁率不断增加，但其上升幅度因酶用量不同而各有差异。其中，果胶酶用量在0.002%～0.006%时，杨梅出汁率快速升高；果胶酶用量在0.006%～0.010%时，杨梅出汁率增加不明显。统计分析表明，添加果胶酶的杨梅出汁率显著高于不添加果胶酶的杨梅出汁率（P<0.05），而果胶酶用量在0.006%～0.010%时杨梅出汁率差异不显著（P>0.05）。因此，为了节约酶的使用量和生产成本，选择果胶酶用量为0.006%。endprint

2.2pH值对杨梅出汁率的影响

每一种酶只能在一定pH值范围内表现它的活性，而且在最适pH值条件下其活性最高，且偏离最适pH值越远，酶活性越低[16，21]。由图3可知，随着pH值的增加，杨梅出汁率呈先升高后降低的变化趋势，且在pH值为3.5时，出汁率达到最大值，为72.78%。这是由于底物分子的解离状态和酶分子的解离状态均受pH值的影响，当pH值改变不剧烈时，酶虽然不变性，但是其活性受到影响，而过高或过低（极端）pH值会影响蛋白质的构象，甚至使酶变性或失活，从而影响杨梅的出汁率。因此，选取果胶酶酶解的较适pH值为3.5。

2.3酶解温度对杨梅出汁率的影响

温度对酶促催化反应速率的影响有双重效应：一方面是当温度升高，酶促催化反应速率加快；另一方面，随着温度升高，酶逐渐变性，从而降低酶促催化反应速率。而酶最适反应温度是这2种效应平衡的净结果[16，21]。由图4可知，酶解温度对杨梅出汁率有较大影响。当酶解温度控制在30～50 ℃时，随着温度升高，杨梅出汁率快速增加，即酶解温度控制在50 ℃时，出汁率达到最大值，为78.53%；但随着酶解温度继续升高至55 ℃，杨梅出汁率下降。这说明酶解温度过高或过低时，极易引起果胶酶活性的降低，甚至丧失其催化活性，降低酶解效果，从而影响杨梅的出汁率。因此，选取果胶酶酶解的较适温度为50 ℃。

2.4酶解时间对杨梅出汁率的影响

酶解时间可影响酶促催化反应进程。由图5可知，随着酶解时间的增加，杨梅出汁率呈先升高后降低的变化趋势，但其变化幅度因酶解时间不同而各有差异。其中，酶解30～90 min 时，杨梅出汁率快速增加；酶解90～150 min时，杨梅出汁率缓慢上升；当酶解时间固定在150 min时，杨梅出汁率达到最高，为78.86%；但随着酶解时间继续延长至180 min，杨梅出汁率降低。这说明适宜的酶解时间可促进果胶酶与底物有效结合，酶解充分；但酶解时间过长，会导致酶活性降低，并造成部分营养成分的氧化和微生物的污染，从而影响杨梅的出汁率与品质。因此，选取果胶酶酶解杨梅的适宜时间为150 min。

2.5正交试验与分析

根据单因素试验结果，选取果胶酶用量（A）、pH值（B）、酶解温度（C）、酶解时间（D） 4因素，进行4因素3水平 L9（34） 正交试验。正交试验因素水平见表1，正交试验结果及极差分析见表2，正交试验方差分析见表3。

由表2可知，杨梅清汁加工中酶解的最优工艺条件组合为A2B2C3D3，即添加0.007%果胶酶，调节pH值至3.5，控制酶解温度55 ℃，固定酶解时间150 min。利用此最优工艺条件组合进行杨梅出汁率的验证性重复试验，测得杨梅出汁率为（81.66±0.28）%。若将杨梅果实按相同pH值、温度和时间但不经过酶解工艺处理，杨梅出汁率仅为（67.92±

2.6杨梅清汁澄清效果的評价

由表4可知，在最优酶解工艺条件下，杨梅清汁的透光率为77.09%；若将杨梅果实按相同pH值、温度和时间但不经过酶解工艺处理，杨梅清汁的透光率仅为58.16%。相关分析表明，最优酶解工艺条件下的杨梅清汁透光率极显著高于不加酶工艺（P<0.01）。这说明果胶酶可水解杨梅果汁中的果胶质，破坏果汁的胶体系统，从而降低杨梅果汁的黏度、提

3讨论与结论

果胶酶提高果蔬出汁率的酶解效果受到酶用量、pH值、温度和时间等因素的影响，是各反应条件综合作用的结果。陈艺晖等使用固体果胶酶对金柑果浆进行酶解，其最佳工艺条件是调节pH值至4.0，添加0.04%果胶酶，于40 ℃下酶解4 h，此条件下金柑出汁率高达83.2%[16]；倪文兵等利用果胶酶处理红枣浆，其最佳工艺条件是酶解温度为40 ℃、pH值为5.5、果胶酶用量为0.03%、酶解时间为60 min，此条件下红枣浆出汁率为87.5%，与未经果胶酶处理的红枣相比，出汁率提高了19%[22]。本试验通过L9（34）正交试验对酶解工艺中的果胶酶用量、pH值、酶解温度和酶解时间进行优化，得出最优酶解工艺参数：果胶酶用量为0.007%、pH值为3.5、酶解温度为55 ℃、酶解时间为150 min；在此最优酶解工艺条件下，杨梅出汁率高达81.66%，与相同pH值、温度和时间但不经过酶解工艺相比，其出汁率增加了20.23%，极显著提高了杨梅的出汁率（P<0.01）。且各因素的主次顺序为酶解时间>酶解温度>pH值>果胶酶用量；其中，酶解时间、酶解温度、pH值这3个因素对杨梅出汁率的影响极显著（P<001），但果胶酶用量的影响差异不显著（P>0.05）。

史亚萍等对比了果胶酶、膨润土、壳聚糖3种澄清方式对石榴果汁澄清效果的影响，结果表明，果胶酶澄清效果最好，壳聚糖次之，膨润土最差[23]。当果胶酶用量为0.1 μg/g、酶解时间为120 min、酶解温度为45 ℃时，芦荟汁的透光率最高，为91.1%[24]。这说明果胶酶可催化降解果汁中引起浑浊的果胶物质，使果汁变得清澈透亮。本试验在果胶酶提高杨梅出汁率的最优酶解工艺条件基础上，探讨其对杨梅清汁澄清效果的影响，结果表明，在最优酶解工艺条件下，杨梅清汁的透光率高达77.09%，与相同pH值、温度和时间但不经过酶解工艺相比，其透光率增加了32.55%，极显著提高了杨梅果汁的澄清度（P<0.01）。

本研究结果表明，合理的酶解pH值、温度和时间组合可显著增强果胶酶的活性，即可节约果胶酶的使用量、节省生产成本，又能辅助提高杨梅果汁的澄清度。

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