劉波，袁利鵬，劉旭光

（廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510507）

復(fù)合酶法脫除生姜皮的新工藝研究

劉波，袁利鵬*，劉旭光

（廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510507）

對(duì)傳統(tǒng)生姜去皮工藝進(jìn)行改進(jìn)，研究復(fù)合酶解法去除生姜皮的新工藝條件。試驗(yàn)以去皮效果為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)初步確立復(fù)合酶復(fù)配比例、料液比、酶濃度、酶解溫度、時(shí)間及pH，再通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)生姜去皮的最佳酶解工藝進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，生姜去皮的最佳酶解工藝條件為：果膠酶與纖維素酶的復(fù)合比例為1∶2.5（g/g），料液比（生姜∶酶解液）為1∶3（g/mL），酶濃度為0.40%，酶解溫度為40℃，酶解pH值為4，酶解時(shí)間為50min。

生姜去皮；纖維素酶；果膠酶；酶解

生姜，又名地辛、百辣云，系姜科多年生宿根草本植物姜（ZingiBer officinale）的根莖。性溫，其特有的“姜辣素”能刺激胃腸黏膜，使胃腸道充血，消化能力增強(qiáng)，能有效地治療吃寒涼食物過(guò)多而引起的腹脹、腹痛、腹瀉、嘔吐等[1]。此外，生姜還具有抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)、抗膽結(jié)石、預(yù)防和治療高血脂等保健功效[2]。因此，生姜食品的開發(fā)利用備受關(guān)注，除了傳統(tǒng)的生姜加工品（如姜汁、醋姜等），生姜蛋白酶、生姜膳食纖維、姜油樹脂、姜精油等生姜深加工產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)也頗受歡迎[2-3]。

在多數(shù)生姜加工利用時(shí)，剝皮是常見(jiàn)的工序。目前常采用的傳統(tǒng)手工去皮法，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且存在去皮不徹底、質(zhì)量及營(yíng)養(yǎng)損耗都較大等問(wèn)題[4]。而中國(guó)是生姜的主要出產(chǎn)國(guó)之一，生姜類產(chǎn)品主要是去皮后的加工產(chǎn)品[2-5]。因此，研究新型生姜去皮技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工去皮法具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，針對(duì)此領(lǐng)域的研究甚少。

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一般有機(jī)溶劑，是植物細(xì)胞壁的主要成分[6]；果膠是的主要成分是部分甲酯化的a（1，4）-D-聚半乳糖醛酸，在適宜條件下其溶液能形成凝膠和部分發(fā)生甲氧基化（甲酯化，也就是形成甲醇酯）[7]。本試驗(yàn)針對(duì)生姜皮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用復(fù)合酶解法對(duì)生姜進(jìn)行處理，旨在探索生姜去皮的酶解新工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

生姜：購(gòu)自廣州市增城中新菜市場(chǎng)；果膠酶（酶活力≥10萬(wàn)U/g）：天津市酶制劑廠；纖維素酶（酶活力≥8萬(wàn)U/g）：上海東風(fēng)生化技術(shù)有限公司。

HWS28型恒溫水浴鍋：上海-恒科技有限公司；MP511型pH計(jì)：上海三信儀表廠；HZX-JA100型電子天平：鄭州萬(wàn)博儀器設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 去皮工藝流程

生姜→清洗→酶解試驗(yàn)→感官評(píng)價(jià)

1.2.2 酶的復(fù)合水解[8-11]

生姜皮主要成分是纖維素和果膠，因此試驗(yàn)對(duì)生姜添加一定量的復(fù)合酶（纖維素酶和果膠酶），并在一定的酶解溫度、pH、時(shí)間和底物濃度條件下進(jìn)行酶解處理。

1.2.2.1 料液比對(duì)生姜去皮效果的影響

果膠酶與纖維素酶的復(fù)合比例為1∶1（g/g），復(fù)合酶濃度為0.35%，酶解溫度為40℃，pH為4，酶解時(shí)間為 50 min，在此條件下，考察 m（生姜）：v（酶解液）分別為 1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4、1 ∶5（g/mL）對(duì)生姜去皮效果的影響。

1.2.2.2 酶的復(fù)配比例對(duì)生姜去皮效果的影響

復(fù)合酶濃度為0.35%，料液比（生姜∶酶解液）為1 ∶3（g/mL），酶解溫度為 40℃，pH 為 4，酶解時(shí)間為50 min，在此條件下，考察果膠酶與纖維素酶的不同復(fù)配比例[1 ∶1、1 ∶1.5、1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3（g/g）]對(duì)生姜去皮效果的影響。

1.2.2.3 復(fù)合酶濃度對(duì)生姜去皮效果的影響

果膠酶與纖維素酶的復(fù)合比例為1∶2.5（g/g），料液比（生姜：酶解液）為1∶3（g/mL），酶解溫度為40℃，pH值為4，酶解時(shí)間為50 min，在此條件下，考察不同復(fù)合酶濃度（0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%和0.60%）對(duì)生姜去皮效果的影響。

1.2.2.4 酶解液pH對(duì)生姜去皮效果的影響

果膠酶與纖維素酶的復(fù)合比例為1∶2.5（g/g），料液比（生姜：酶解液）為 1∶3（g/mL），復(fù)合酶濃度為0.35%，酶解溫度為40℃，酶解時(shí)間為50 min，在此條件下，考察不同 pH（2、3、4、5 、6）對(duì)生姜去皮效果的影響。

1.2.2.5 酶解液溫度對(duì)生姜去皮效果的影響

果膠酶與纖維素酶的復(fù)合比例為1∶2.5（g/g），料液比（生姜 ∶酶解液）為 1∶3（g/mL），復(fù)合酶濃度為0.35%，酶解pH值為4，時(shí)間為50 min，在此條件下，考察不同酶解溫度（20、30、40、50、60 ℃）對(duì)生姜去皮效果的影響。

1.2.2.6 酶解時(shí)間對(duì)生姜去皮效果的影響

果膠酶與纖維素酶的復(fù)合比例為1∶2.5（g/g），料液比（生姜 ∶酶解液）為 1∶3（g/mL），復(fù)合酶濃度為0.35%，酶解溫度為40℃，pH值為4，在此條件下，考察不同酶解時(shí)間（30、40、50、60 min）對(duì)生姜去皮效果的影響。

1.2.3 最佳去皮酶解工藝的確定

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)酶解條件進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定最佳酶解去皮工藝。

1.2.4 生姜去皮效果感官評(píng)價(jià)法[12]

生姜去皮效果根據(jù)生姜皮的脫除情況、去皮后生姜的完整性、色澤、風(fēng)味、硬度來(lái)進(jìn)行評(píng)分。感官評(píng)定人員為來(lái)自不同專業(yè)的20名同學(xué)。按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)去皮效果進(jìn)行評(píng)分，取整數(shù)均值作為最后結(jié)果。生姜去皮效果感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 生姜去皮效果感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of the peeling effect of ginger

2 結(jié)果

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 料液比對(duì)生姜去皮效果的影響

按照1.2.2.1中的試驗(yàn)方法，考察m（生姜）∶v（酶解液）料液比分別為 1 ∶1、1 ∶2、1 ∶3、1 ∶4、1 ∶5（g/mL）對(duì)生姜去皮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表2、圖1。

由結(jié)果可知，料液比為1∶3（g/mL）時(shí)，去皮效果最好，且能同時(shí)保證去皮后生姜的形狀、顏色和質(zhì)地。

2.1.2 酶的復(fù)配比例對(duì)生姜去皮效果的影響

按照1.2.2.2中的試驗(yàn)方法，考察果膠酶與纖維素酶的不同復(fù)配比例 1 ∶1、1 ∶1.5、1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3（g/g）對(duì)生姜去皮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表3、圖2。

表2 料液比對(duì)生姜去皮效果的影響Table 2 The influence of the substrate concentration and enzyme concentration ratio on the effect of ginger peeling

圖1 料液比對(duì)生姜去皮效果的影響Fig.1 The influence of the substrate concentration and enzyme concentration ratio on the effect of ginger peeling

表3 酶的復(fù)配比例對(duì)生姜去皮效果的影響Table 3 The influence of the compound proportion of the enzymes on the effect of ginger peeling

圖2 酶的復(fù)配比例對(duì)生姜去皮效果的影響Fig.2 The influence of the compound proportion of the enzymes on the effect of ginger peeling

由結(jié)果可知，果膠酶與纖維素酶的復(fù)配比例為1∶2.5（g/g）時(shí)，去皮效果最好，且能同時(shí)保證去皮后生姜的形狀、顏色和質(zhì)地。此外，1∶3（g/g）的配比對(duì)顏色影響不大，但對(duì)外形和質(zhì)地有一定影響，原因可能是不斷加量的纖維素酶與生姜肉中部分纖維素發(fā)生水解所致，因此，纖維素酶的用量不宜太高。

2.1.3 復(fù)合酶濃度對(duì)生姜去皮效果的影響

按照1.2.2.3中的試驗(yàn)方法，考察復(fù)合酶的不同濃度（0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%和 0.60%）對(duì)生姜去皮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表4、圖3。

表4 復(fù)合酶濃度對(duì)生姜去皮效果的影響Table 4 The influence of the enzyme concentration on the effect of ginger peeling

圖3 復(fù)合酶濃度對(duì)生姜去皮效果的影響Fig.3 The influence of the enzyme concentration on the effect of ginger peeling

由結(jié)果可知，酶濃度太低，盡管能很好保持姜的品質(zhì)，但去皮不徹底，不能完全解決生姜加工脫皮工藝需求；隨著酶濃度增高，去皮效果明顯，盡管對(duì)生姜質(zhì)地有一定影響，但酶濃度增加至0.40%時(shí)，生姜質(zhì)地仍能得到較好保持。綜合考慮，選擇復(fù)合酶濃度為0.40%，效果最佳。

2.1.4 酶解液pH對(duì)生姜去皮效果的影響

由于試驗(yàn)所用果膠酶的作用pH值為2.5～6.0，纖維素酶的作用pH值為4.0～6.0，故試驗(yàn)中復(fù)合酶液的pH 設(shè)計(jì)了 2、3、4、5、6 5 個(gè)因素，按照 1.2.2.4 中的試驗(yàn)方法，考察酶解液在不同pH條件下對(duì)生姜去皮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表5、圖4。

表5 酶解液pH對(duì)生姜去皮效果的影響Table 5 The influence of pH in the enzyme solution on the effect of ginger peeling

圖4 酶解液pH對(duì)生姜去皮效果的影響Fig.4 The influence of pH in the enzyme solution on the effect of ginger peeling

由結(jié)果可知，pH值太小，去皮效果不佳，可能是由于纖維素酶活性受到抑制的緣故。pH值為5時(shí)，酶活力較大，去皮效果較好，但生姜品質(zhì)受到一定影響。而pH值為4時(shí)，去皮效果和質(zhì)地都能達(dá)到最好。

2.1.5 酶解液溫度對(duì)生姜去皮效果的影響

按照1.2.2.5中的試驗(yàn)方法，考察不同酶解溫度（20、30、40、50、60℃）對(duì)生姜去皮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表 6、圖 5。

表6 酶解液溫度對(duì)生姜去皮效果的影響Table 6 The influence of temperature in the enzyme solution on the effect of ginger peeling

由結(jié)果可知，酶解溫度過(guò)低，酶活不能達(dá)到最佳能力，去皮效果不徹底；當(dāng)酶液溫度過(guò)高時(shí)，酶的活力逐漸降低，也不能達(dá)到最佳去皮效果；而當(dāng)酶解溫度為40℃時(shí)，生姜不僅去皮效果最好，其對(duì)組織、質(zhì)地的損傷程度也明顯低于高溫情況。

圖5 酶解溫度對(duì)生姜去皮效果的影響Fig.5 The influence of temperature in the enzyme solution on the effect of ginger peeling

2.1.6 酶解時(shí)間對(duì)生姜去皮效果的影響

按照1.2.2.6中的試驗(yàn)方法，考察不同酶解時(shí)間（30、40、50、60 min）對(duì)生姜去皮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表7、圖 6。

表7 酶解時(shí)間對(duì)生姜去皮效果的影響Table 7 The influence of enzymatic hydrolysis time on the effect of ginger peeling

圖6 酶解時(shí)間對(duì)生姜去皮效果的影響Fig.6 The influence of enzymatic hydrolysis time on the effect of ginger peeling

由結(jié)果可知，酶解時(shí)間達(dá)到50 min時(shí)，生姜去皮效果最好，而酶解時(shí)間低于50 min時(shí)，盡管生姜品質(zhì)保持良好，但不能實(shí)現(xiàn)完全去皮的效果，因此不符合試驗(yàn)需要。由圖也可看出，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，酶解前期評(píng)分的變化趨勢(shì)較大，可能由于復(fù)合酶的作用時(shí)間不夠，因此去皮效果差異性較大造成的；但當(dāng)酶解時(shí)間達(dá)到50 min時(shí)，再延長(zhǎng)酶解時(shí)間10 min，評(píng)分反而會(huì)下降，但是評(píng)分變化趨勢(shì)較酶解前期變得沒(méi)那么明顯，這是由于復(fù)合酶解時(shí)間已達(dá)去皮效果，但這個(gè)時(shí)間段的酶解反應(yīng)不足以使得生姜的質(zhì)地有明顯損傷。因此，試驗(yàn)選擇50 min作為最佳酶解時(shí)間進(jìn)行生姜去皮。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖6單因素試驗(yàn)結(jié)果，由于酶解50 min能達(dá)到理想去皮效果，而反應(yīng)時(shí)間分別為40、60 min時(shí)評(píng)分值下降趨勢(shì)不太明顯，說(shuō)明50 min反應(yīng)時(shí)間較理想，為了減少試驗(yàn)次數(shù)，正交設(shè)計(jì)時(shí)不考慮酶解時(shí)間的影響，確定為50 min。根據(jù)圖1、圖3，料液比與復(fù)合酶濃度都有較大影響，但考慮到酶在溶液中反應(yīng)的真實(shí)環(huán)境，所以確定復(fù)合酶濃度為0.40%，以料液比為研究對(duì)象設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。而圖2、圖4、圖5結(jié)果表明，酶的復(fù)配比例、酶解溫度、pH對(duì)結(jié)果影響都較大，且都不能忽視，因此最終確定酶的復(fù)配比例、料液比、酶解溫度和酶解pH進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)（表8），對(duì)生姜最佳酶解去皮工藝進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)因素水平表見(jiàn)表8，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表8 正交試驗(yàn)因素水平表L9（34）Table 8Factors and levels of orthogonal test L9（34）

表9 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Results of orthogonal experiment

正交試驗(yàn)結(jié)果表明（表9），影響生姜酶解去皮效果的因素主次順序?yàn)椋好傅膹?fù)配比例＞酶解pH＞酶解溫度＞料液比。最佳去皮酶解工藝為A2B3C2D2，即：酶的復(fù)配比例為 1 ∶2.5（g/g），料液比為 1 ∶3.5（g/mL），酶解溫度為40℃，酶解pH值為4。此酶解工藝條件下，生姜的去皮感官評(píng)分為92，與單因素試驗(yàn)結(jié)果A2B2C2D2（感官評(píng)分96）相比，最后選擇A2B2C2D2為最佳酶解去皮工藝條件。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，確定了生姜的最佳酶解去皮工藝：酶的復(fù)配比例為1∶2.5（g/g），料液比為1∶3（g/mL），復(fù)合酶濃度為0.40%，酶解溫度為40℃，酶解pH值為4，酶解時(shí)間為50 min。在此酶解工藝條件下，生姜去皮效果最好，感官評(píng)分為96。

該酶解去皮法針對(duì)生姜皮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)性強(qiáng)，效果好，且處理溫和，操作、食用安全，有效地解決了生姜去皮的難題，大大節(jié)約了勞動(dòng)力、生產(chǎn)成本與生產(chǎn)時(shí)間，對(duì)生姜加工產(chǎn)業(yè)具有重要的實(shí)際意義。

[1] 王姝,梁翠茵.生姜藥理作用的研究進(jìn)展[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2014,32(22)：148-150

[2] 孫宏春,王文亮,李海雷,等.生姜在食品加工中的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2008(1)：34-36

[3] 吳曉憊,顧龔平,張衛(wèi)明,等.姜綜合利用及深加工技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)野生植物資源,2003,22(3)：5-9

[4] 湯先祥.生姜去皮法[J].中國(guó)釀造,1993(3)：33-35

[5] 羅曉娟,程松,潘英妮,等.不同地區(qū)姜與姜皮的質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)調(diào)味品,2014,24(8)：35-37

[6] 張智峰,纖維素改性研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2010,29(8)：1493-1501

[7] 張學(xué)杰,郭科,蘇艷玲.果膠研究新進(jìn)展[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2010,10(1)：167-174

[8] 白永亮,袁根良,杜冰,等.復(fù)合酶解結(jié)合超高壓技術(shù)制備香蕉汁的工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(2)：273-279

[9] 林慧敏,鄧尚貴,龐杰,等.復(fù)合酶解帶魚蛋白制備亞鐵螯合多肽的工藝優(yōu)化[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào),2011,11(8)：87-94

[10]周艷華,馬美湖,蔡朝霞,等.復(fù)合酶解可溶性蛋膜蛋白制備多肽的工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué),2010,31(2)：92-97

[11]呂一舟,尹國(guó)民,楊哪,等.酶法去板栗皮技術(shù)的研究[J].食品工業(yè)科技,2012,33(24)：219-222

The New Peeling Technology of Ginger by Compound Enzymes Method

LIU Bo，YUAN Li-peng*，LIU Xu-guang

（Guangdong AIB Polytechnic College，Guangzhou 510507，Guangdong，China）

The traditional peeling technology of ginger was improved，and the conditions of the new peeling technology of ginger by compound enzymes method were studied.Peeling effect as the evaluation index，the compound proportion of the enzymes，the ratio of the substrate concentration and enzyme concentration，the enzyme concentration，the temperature，the time and the pH value were preliminary found through the single factor experiment.Then the best peeling technology of ginger by compound enzymes method was optimized through the orthogonal experiment.Experimental results showed that the optimum enzyme hydrolysis conditions of the ginger peeling was：the compound proportion of pectinase and cellulase was 1 ∶2.5（g/g），the ratio of the substrate concentration and enzyme concentration was 1∶3（g/mL），the enzyme concentration was 0.40%，the temperature was 40℃，the pH of enzyme solution was 4，and the hydrolysis time was 50 min.

peeling of ginger；cellulase；pectinase；enzymatic hydrolysis

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.14.024

廣東省教育廳高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（2014145）

劉波（1980—），女（漢），講師，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量檢測(cè)。

*通信作者：袁利鵬（1979—），男，副教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量檢測(cè)。

2016-03-29