蓝莓汁酶法提取工艺研究

胡军 罗刚华 曹敬华

摘要 以蓝莓为原料，通过单因素试验和正交试验，对蓝莓汁提取工艺进行优化。结果表明，蓝莓汁的最佳提取工艺条件为超声功率200 W、超声时间30 min、果胶酶添加量0.25%、酶解温度45 ℃、酶解时间120 min，在此条件下蓝莓出汁率可达70.2%。

关键词 蓝莓;蓝莓汁;酶解;出汁率

中图分类号 TS255  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）04-0160-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.044

Study on Enzymatic Extraction Process of Blueberry Juice

HU Jun1，LUO Gang-hua1，CAO Jing-hua2 （1.Hubei Zixin Biotechnology Co.，Ltd.，Huangshi，Hubei 435000;2.College of Bioengineering and Food，Hubei University of Technology，Wuhan，Hubei 430068）

Abstract The extraction technology of blueberry juice was optimized by single factor and orthogonal experiment.The results showed that the optimum enzymolysis extraction process conditions of blueberry juice were as follows：ultrasonic power 200 W，ultrasonic time 30 min，pectinase addition 0.25%，enzymolysis temperature 45 ℃，enzymolysis time 120 min.Under the optimum extraction process conditions，the juice yield of blueberry was 70.2%.

Key words Blueberry;Blueberry juice;Enzymolysis;Juice yield

基金項目 湖北省技术创新专项重大项目（2019ABA094）。

作者简介 胡军（1969—），男，湖北武穴人，高级工程师，从事生物提取研究。通信作者，工程师，硕士，从事食品发酵研究。

收稿日期 2020-06-30

蓝莓属于杜鹃花科越橘属植物[1]，富含糖类、氨基酸、维生素C、磷、钙、有机酸[2-3]，果实酸甜可口，可用于鲜食;由于果实中还含有大量的花青素，其具有抗自由基、抗视力退化、抗动脉硬化和血栓形成的作用[4-6]，是非常理想的抗氧化食品，既可以将蓝莓作为原料提取花青素用于药品、保健品等领域，也可将蓝莓加工成果脯、果酱、果酒、果汁等各类产品[7]。

富色食品是一系列色彩鲜艳的速溶果蔬汁（粉）[8]，既能作为食品原料，又能起到良好的着色效果。蓝莓既含有丰富的花青素，又具有天然蓝色，是十分理想的富色食品生产原料，为了最大程度地保留蓝莓原料中的营养成分，生产过程中不采用有机溶剂提取等工艺。该研究利用超声结合酶解法，选择单因素及正交试验分析方法，研究超声功率、超声时间、酶用量、酶解温度、酶解时间对出汁率的影响，优化得到最佳的蓝莓汁提取工艺，以期为开发蓝莓富色食品提供前期研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蓝莓，市售;果胶酶（30 000 U/g），北京盛世嘉明科技开发有限公司。

1.2 仪器与设备

AR1140电子分析天平，奥克斯国际贸易有限公司;DK-80数显恒温水浴锅，常州诺基仪器有限公司;SBL-72DT恒温超声波清洗机，宁波新芝生物科技股份有限公司;SJYZ10-200榨汁机，浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程。蓝莓汁酶法提取工艺见图1。

1.3.2 酶解工艺优化单因素试验。

以出汁率为评价指标，分别考察超声功率（50、100、150、200、250 W）、超声时间（10、20、30、40、50 min）、果胶酶添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）、酶解温度（40、45、50、55、60 ℃）、酶解时间（60、90、120、150、180 min）对蓝莓出汁率的影响。

1.3.3 酶解工艺优化正交试验。

在单因素试验的基础上，以超声时间（A）、果胶酶添加量（B）、酶解温度（C）、酶解时间（D）为影响因素，以出汁率为评价指标，采用L9（34）正交试验对蓝莓酶解工艺进行优化，正交试验因素与水平见表1。

1.3.4 出汁率测定。出汁率计算公式如下：

C=M1M2×100%

式中，C为出汁率（%）;M1为酶解后澄清汁取上清液的质量（g）;M2为酶解前蓝莓果浆的质量（g）。

1.3.5 数据处理方法。所有数据均取3次重复试验的平均值，利用Design-Expert 8.0.6统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 超声功率对蓝莓出汁率的影响。

在超声30 min、果胶酶添加量0.15%、酶解温度45 ℃、酶解120 min条件下，考察超声功率对蓝莓出汁率的影响。蓝莓破碎后用超声处理，超声波在液体中发生空化现象并产生真空小气泡，其破裂时可引发强烈的冲击波和剪切力[10]，将蓝莓纤维材质分解和细胞破碎，使可溶性物质快速溶解并释放到液体中。从图2可看出，随着超声功率的增加，蓝莓出汁率也增加，在超声功率为200 W时，出汁率最高可达64.8%，超声功率继续增大，但出汁率开始下降，分析原因可能是当超声功率过大时，空化产生的气泡过大，在声波的压缩相内来不及发生崩溃，无法引发剧烈的冲击波而导致空化效果不理想，影响了蓝莓出汁。此外，过大的超声功率使得体系温度迅速升高，容易导致花青素等功能成分降解[11]。因此，超声功率选择200 W。

2.1.2 超声时间对蓝莓出汁率的影响。

在超声功率200 W、果胶酶添加量0.15%、酶解温度45 ℃、酶解120 min条件下，考察超声时间对蓝莓出汁率的影响。由图3可知，随着超声时间的增加，蓝莓出汁率逐渐提高，超声30 min时，出汁率最高达66.2%;继续延长超声时间，出汁率出现下降趋势，可能是超声时间过长导致体系温度上升，一些水分蒸发反而降低了出汁率，但相比10和20 min的超声时间，出汁率相对较高。综合考虑，选择超声时间30 min。

2.1.3 果胶酶添加量对蓝莓出汁率的影响。

在超声功率200 W、超声时间30 min、酶解温度45 ℃、酶解120 min条件下，考察果胶酶添加量对蓝莓出汁率的影响。由图4可知，蓝莓出汁率随着果胶酶用量的增加而提高，当果胶酶添加量超过0.20%之后，增加幅度极小，继续增加果胶酶用量主要是加快了酶解速度，但不能显著提高出汁率，因此选择果胶酶添加量为0.20%。

2.1.4 酶解温度对蓝莓出汁率的影响。在超声功率200 W、超声时间30 min、果胶酶添加量0.20%、酶解120 min条件下，考察酶解温度对蓝莓出汁率的影响。由图5可知，蓝莓出汁率随着酶解温度的增大呈现先提高后下降的趋势。当酶解温度超过50 ℃后，由于过高的温度可导致果胶酶逐渐钝化而失活，酶解反应和效率快速降低，从而使蓝莓出汁率有所下降。因此，选择酶解温度为50 ℃。

2.1.5 酶解时间对蓝莓出汁率的影响。在超声功率200 W、超声时间30 min、果胶酶添加量0.20%、酶解温度50 ℃条件下，考察酶解时间对蓝莓出汁率的影响。由图6可知，在酶解时间60～120 min内，蓝莓出汁率逐渐升高;继续酶解，出汁率略有下降，与酶解120 min差距不大。考虑到长时间酶解不利于果汁的口感和营养保留[12]，以及时间成本过高，选择酶解时间为120 min。

2.2 正交试验结果及方差分析 在单因素试验的基础上，对超声时间（A）、果胶酶添加量（B）、酶解温度（C）、酶解时间（D）进行4因素3水平的正交试验优化。

由表2可知，对蓝莓出汁率影响的大小顺序为酶解温度>果胶酶添加量>超声时间>酶解时间。酶法提取的最佳工艺条件组合为A2B3C1D2，即超声时间30 min、果胶酶添加量0.25%、酶解温度45 ℃、酶解时间120 min。方差分析可知，酶解温度和果胶酶添加量对出汁率的影响均为极显著。在此工艺条件下，进行蓝莓汁酶法提取最优工艺的验证试验，出汁率为70.2%。

3 结论

通过单因素试验和正交试验对蓝莓汁酶法提取工艺进行优化，确定其最优工艺为超声功率200 W、超声时间30 min、果胶酶添加量0.25%、酶解温度45 ℃、酶解时间120 min。在此条件下蓝莓出汁率可达70.2%。

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