酶解法提高茂谷桔橙出汁率的研究

2012-07-17余亚白高慧颖赖呈纯

台湾农业探索 2012年4期

王琦，余亚白，高慧颖，陈源，赖呈纯

（福建省农业科学院农业工程技术研究所，福建福州 350003）

我国是世界柑桔主产国，柑桔汁加工业已起步，但受制于我国甜橙原料生产的弱势，进程曲折，发展缓慢。长期以来制汁原料问题一直制约着我国橙汁产业的发展。但是我国除甜橙外还有许多优质的柑桔品种，制备高档的特色柑桔果汁仍有一定的市场潜力。茂谷桔橙是由台湾引进的宽皮桔与橙的杂交种，其果肉细嫩化渣，浓甜，可溶性固形物含量16．6%，最高18．3%，酸度0．59%，维生素 C含量41．0mg／hg［1］，类胡萝卜素含量（4．49±0．03）mg／hg （鲜重）［2］。茂谷桔橙果汁富含保健成分，具有较好的抗氧化能力，与芭乐相比较，其SOD活性和总酚含量相近，总抗氧化能力为芭乐的60%，清除羟自由基能力为芭乐的2．2倍［3］。因此，茂谷桔橙是制备特色的、保健的高档柑桔果汁的理想原材料。本研究利用酶对细胞壁具降解作用，用酶解法来提高茂谷桔橙的出汁率，并确定最佳酶解条件。

1 材料和方法

1．1 材料与仪器

茂谷桔橙采摘自福建农业科学院的果园基地。供试试剂：果胶酶X1（以下简称酶X1，酶活25000IU／mL）、果浆复合酶 GM （以下简称梅GM，酶活30000IU／mL，含果胶酶、半纤维素酶和纤维素酶），均由广州裕宝生物科技有限公司提供。供试仪器：恒温水浴锅、pH试纸、天平、组织捣碎机、100目筛网、烧杯、玻璃棒、试管、移液枪（1～10μL）。

1．2 工艺流程

柑桔果汁的工业化生产，多采用全果或半果榨汁的方法，即通过机械强力破坏果实细胞壁得到果汁。传统的工业榨汁率一般为40%～50%，对于原料的利用率不高。在机械榨汁的基础上，通过采用酶法，进一步提高出汁率，并改善产品的色泽和储藏稳定性［4］，具体工艺流程为：原料选择→清洗→去皮→去籽→捣碎机捣碎→酶解→100目筛网过滤→原汁→备用［5－6］

1．3 测定方法

岀汁率＝原汁（g）／原料（g）×100%。果胶物质定性检测：采用酒精变性法检测［7－8］。

1．4 试验设计

单因素试验：采用不添加酶（CK）、添加酶X1、添加酶GM和同时添加酶X1和酶GM的四个处理；酶用量采用2000IU／kg、2500IU／kg、3000IU／kg、3500IU／kg和4000IU／kg五个水平；酶解温度采用20℃、30℃、40℃、50℃和60℃五个水平；酶解时间0．5h、1．0h、1．5h、2．0h和2．5h五个水平；酶解pH 值采用3．0、3．5、4．2 （原汁）、4．5和5．0五个水平。分别研究其对茂谷桔橙出汁率的影响。

正交试验：在单因素试验的基础上，用酶用量、酶解温度、酶解pH值3因素作为试验因素，设计正交试验L9（33）。以茂谷桔橙岀汁率作为效果指标，探讨酶解的最佳工艺。以上所用试验均重复3次，取平均值。

2 结果与分析

2．1 不同酶处理对茂谷桔橙岀汁率的影响

采用茂谷桔橙原果汁的pH 4．2，酶解温度40℃，酶解时间1品h，果胶酶用量2000IU／kg，研究果胶酶种类对茂谷桔橙出汁率的影响。结果（表1）表明，加酶组的出汁率比不加酶（CK）组明显提高，不同种类酶间出汁率相近，酶X1与酶GM混合的出汁率最高，为76．54%。主要原因是酶X1以果胶酶为主，能破坏柑桔中的果胶，而酶GM中除了含有果胶酶还含有半纤维素酶和纤维素酶，同时使用这两种酶不仅能对茂谷桔橙中含有的大量果胶进行破坏，还能破坏纤维素及半纤维素结构，提高出汁率。

2．2 酶X1和酶GM混合用量对茂谷桔橙岀汁率影响

采用茂谷桔橙原果汁的pH值，酶解温度40℃，酶解时间1h，酶为酶X1和酶GM以1∶1混合酶，分析不同酶用量对茂谷桔橙岀汁率的影响。结果（表2）表明，随着酶用量的增加，出汁率逐渐提高，当酶用量为3500IU／kg时出汁率最高，为79．55%，继续增加酶用量，出汁率不变。

表1 不同酶处理对茂谷桔橙岀汁率的影响

表2 酶X1和酶GM不同混合用量对茂谷桔橙岀汁率影响

2．3 不同酶解温度对茂谷橙岀汁率影响

采用原果汁pH值，酶解时间为1h，酶为酶X1和酶GM 1∶1混合酶，酶添加量为3000IU／kg，来确定酶解的最适温度。结果（表3）表明，在50℃时出汁率最高为78．80%，温度继续上升时出汁率反而下降，说明达到60℃时，混合酶已经被高温破坏，开始失活。

表3 不同酶解温度对茂谷桔橙岀汁率影响

2．4 不同酶解时间对茂谷桔橙岀汁率影响

采用原果汁pH值，酶解温度为40℃，酶为酶X1和酶GM 1∶1混合酶，酶用量为3000IU／kg，以研究不同酶解时间对茂谷橙岀汁率影响。结果（表4）表明，随着酶解时间的延长，出汁率逐渐提高，当酶解时间到达1h后，随时间的增加，出汁率提高并不是十分明显。

2．5 不同酶解pH值对茂谷橙岀汁率影响

采用酶为酶X1和酶GM以1∶1混合酶，酶解时间1h，酶解温度40℃，酶用量为3000IU／kg，研究不同酶解pH值对茂谷桔橙岀汁率的影响，寻求最适pH值。从试验结果（表5）可以看出，在原汁pH4．2值时，出汁率最高为78．38%。当高于此pH值时出汁率反而下降。这是由于pH值过高导致酶开始失活。因此，原汁pH值（4．2）为最适pH值。

表4 不同酶解时间对茂谷橙岀汁率影响

表5 不同酶解pH值对茂谷桔橙岀汁率的影响

2．6 最佳酶解条件正交试验分析

根据单因素试验结果，确定酶解时间1h，以酶添加量、pH、酶解温度三因素进行最佳酶解条件的正交试验（表6）。从表6可看出，因素B的极差最大，即酶解pH值对出汁率影响最大，其次是因素A （酶添加量），最后是C （温度）。可见，决定试验结果因素的主次关系为B＞A＞C，且最适组合为A3B2C1，即在酶解时间为1h条件下，果胶酶用量为3500IU／kg，pH 为4．2 （原汁），酶解温度为40℃，出汁率达到最高，为80．77%，比未进行酶解工艺出汁率（68．04%）高18．71%。

添加酶能有效地提高茂谷桔橙的出汁率，提高其作为果汁原料的商品价值。通过正交试验优化，应用果胶酶提高茂谷桔橙出汁率的最佳工艺条件为：采用果胶酶X1和果浆复合酶GM1∶1混合酶解、酶解时间为1h、酶用量为3500IU／kg、反应温度在40℃、在茂谷桔橙原汁pH 4．2条件下出汁率最高，为80．77%，比未进行酶解工艺出汁率（68．04%）相对高出18．71%。