胡軍 羅剛?cè)A 曹敬華

摘要 以藍(lán)莓為原料，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，對(duì)藍(lán)莓汁提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，藍(lán)莓汁的最佳提取工藝條件為超聲功率200 W、超聲時(shí)間30 min、果膠酶添加量0.25%、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間120 min，在此條件下藍(lán)莓出汁率可達(dá)70.2%。

關(guān)鍵詞 藍(lán)莓;藍(lán)莓汁;酶解;出汁率

中圖分類(lèi)號(hào) TS255? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 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(xiàng)目 湖北省技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)重大項(xiàng)目（2019ABA094）。

作者簡(jiǎn)介 胡軍（1969—），男，湖北武穴人，高級(jí)工程師，從事生物提取研究。通信作者，工程師，碩士，從事食品發(fā)酵研究。

收稿日期 2020-06-30

藍(lán)莓屬于杜鵑花科越橘屬植物[1]，富含糖類(lèi)、氨基酸、維生素C、磷、鈣、有機(jī)酸[2-3]，果實(shí)酸甜可口，可用于鮮食;由于果實(shí)中還含有大量的花青素，其具有抗自由基、抗視力退化、抗動(dòng)脈硬化和血栓形成的作用[4-6]，是非常理想的抗氧化食品，既可以將藍(lán)莓作為原料提取花青素用于藥品、保健品等領(lǐng)域，也可將藍(lán)莓加工成果脯、果醬、果酒、果汁等各類(lèi)產(chǎn)品[7]。

富色食品是一系列色彩鮮艷的速溶果蔬汁（粉）[8]，既能作為食品原料，又能起到良好的著色效果。藍(lán)莓既含有豐富的花青素，又具有天然藍(lán)色，是十分理想的富色食品生產(chǎn)原料，為了最大程度地保留藍(lán)莓原料中的營(yíng)養(yǎng)成分，生產(chǎn)過(guò)程中不采用有機(jī)溶劑提取等工藝。該研究利用超聲結(jié)合酶解法，選擇單因素及正交試驗(yàn)分析方法，研究超聲功率、超聲時(shí)間、酶用量、酶解溫度、酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響，優(yōu)化得到最佳的藍(lán)莓汁提取工藝，以期為開(kāi)發(fā)藍(lán)莓富色食品提供前期研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍(lán)莓，市售;果膠酶（30 000 U/g），北京盛世嘉明科技開(kāi)發(fā)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AR1140電子分析天平，奧克斯國(guó)際貿(mào)易有限公司;DK-80數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州諾基儀器有限公司;SBL-72DT恒溫超聲波清洗機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司;SJYZ10-200榨汁機(jī)，浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程。藍(lán)莓汁酶法提取工藝見(jiàn)圖1。

1.3.2 酶解工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)。

以出汁率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察超聲功率（50、100、150、200、250 W）、超聲時(shí)間（10、20、30、40、50 min）、果膠酶添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）、酶解溫度（40、45、50、55、60 ℃）、酶解時(shí)間（60、90、120、150、180 min）對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。

1.3.3 酶解工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以超聲時(shí)間（A）、果膠酶添加量（B）、酶解溫度（C）、酶解時(shí)間（D）為影響因素，以出汁率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)藍(lán)莓酶解工藝進(jìn)行優(yōu)化，正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

1.3.4 出汁率測(cè)定。出汁率計(jì)算公式如下：

C=M1M2×100%

式中，C為出汁率（%）;M1為酶解后澄清汁取上清液的質(zhì)量（g）;M2為酶解前藍(lán)莓果漿的質(zhì)量（g）。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理方法。所有數(shù)據(jù)均取3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值，利用Design-Expert 8.0.6統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 超聲功率對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。

在超聲30 min、果膠酶添加量0.15%、酶解溫度45 ℃、酶解120 min條件下，考察超聲功率對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。藍(lán)莓破碎后用超聲處理，超聲波在液體中發(fā)生空化現(xiàn)象并產(chǎn)生真空小氣泡，其破裂時(shí)可引發(fā)強(qiáng)烈的沖擊波和剪切力[10]，將藍(lán)莓纖維材質(zhì)分解和細(xì)胞破碎，使可溶性物質(zhì)快速溶解并釋放到液體中。從圖2可看出，隨著超聲功率的增加，藍(lán)莓出汁率也增加，在超聲功率為200 W時(shí)，出汁率最高可達(dá)64.8%，超聲功率繼續(xù)增大，但出汁率開(kāi)始下降，分析原因可能是當(dāng)超聲功率過(guò)大時(shí)，空化產(chǎn)生的氣泡過(guò)大，在聲波的壓縮相內(nèi)來(lái)不及發(fā)生崩潰，無(wú)法引發(fā)劇烈的沖擊波而導(dǎo)致空化效果不理想，影響了藍(lán)莓出汁。此外，過(guò)大的超聲功率使得體系溫度迅速升高，容易導(dǎo)致花青素等功能成分降解[11]。因此，超聲功率選擇200 W。

2.1.2 超聲時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。

在超聲功率200 W、果膠酶添加量0.15%、酶解溫度45 ℃、酶解120 min條件下，考察超聲時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。由圖3可知，隨著超聲時(shí)間的增加，藍(lán)莓出汁率逐漸提高，超聲30 min時(shí)，出汁率最高達(dá)66.2%;繼續(xù)延長(zhǎng)超聲時(shí)間，出汁率出現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致體系溫度上升，一些水分蒸發(fā)反而降低了出汁率，但相比10和20 min的超聲時(shí)間，出汁率相對(duì)較高。綜合考慮，選擇超聲時(shí)間30 min。

2.1.3 果膠酶添加量對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。

在超聲功率200 W、超聲時(shí)間30 min、酶解溫度45 ℃、酶解120 min條件下，考察果膠酶添加量對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。由圖4可知，藍(lán)莓出汁率隨著果膠酶用量的增加而提高，當(dāng)果膠酶添加量超過(guò)0.20%之后，增加幅度極小，繼續(xù)增加果膠酶用量主要是加快了酶解速度，但不能顯著提高出汁率，因此選擇果膠酶添加量為0.20%。

2.1.4 酶解溫度對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。在超聲功率200 W、超聲時(shí)間30 min、果膠酶添加量0.20%、酶解120 min條件下，考察酶解溫度對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。由圖5可知，藍(lán)莓出汁率隨著酶解溫度的增大呈現(xiàn)先提高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)酶解溫度超過(guò)50 ℃后，由于過(guò)高的溫度可導(dǎo)致果膠酶逐漸鈍化而失活，酶解反應(yīng)和效率快速降低，從而使藍(lán)莓出汁率有所下降。因此，選擇酶解溫度為50 ℃。

2.1.5 酶解時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。在超聲功率200 W、超聲時(shí)間30 min、果膠酶添加量0.20%、酶解溫度50 ℃條件下，考察酶解時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響。由圖6可知，在酶解時(shí)間60～120 min內(nèi)，藍(lán)莓出汁率逐漸升高;繼續(xù)酶解，出汁率略有下降，與酶解120 min差距不大?？紤]到長(zhǎng)時(shí)間酶解不利于果汁的口感和營(yíng)養(yǎng)保留[12]，以及時(shí)間成本過(guò)高，選擇酶解時(shí)間為120 min。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果及方差分析 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲時(shí)間（A）、果膠酶添加量（B）、酶解溫度（C）、酶解時(shí)間（D）進(jìn)行4因素3水平的正交試驗(yàn)優(yōu)化。

由表2可知，對(duì)藍(lán)莓出汁率影響的大小順序?yàn)槊附鉁囟?果膠酶添加量>超聲時(shí)間>酶解時(shí)間。酶法提取的最佳工藝條件組合為A2B3C1D2，即超聲時(shí)間30 min、果膠酶添加量0.25%、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間120 min。方差分析可知，酶解溫度和果膠酶添加量對(duì)出汁率的影響均為極顯著。在此工藝條件下，進(jìn)行藍(lán)莓汁酶法提取最優(yōu)工藝的驗(yàn)證試驗(yàn)，出汁率為70.2%。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)藍(lán)莓汁酶法提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定其最優(yōu)工藝為超聲功率200 W、超聲時(shí)間30 min、果膠酶添加量0.25%、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間120 min。在此條件下藍(lán)莓出汁率可達(dá)70.2%。

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