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        不同酶解工藝對(duì)珍珠油杏出汁率的影響

        2022-03-09 01:48:34賈乾趙叢芝唐霞宋春麗張子德
        食品工業(yè) 2022年2期
        關(guān)鍵詞:汁率果膠酶果膠

        賈乾,趙叢芝,唐霞,宋春麗,張子德

        河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院(保定 071000)

        珍珠油杏,又稱“石匣珍珠杏”,屬新疆串枝杏系列,口感細(xì)膩,味道甘甜[1]。珍珠油杏果實(shí)成熟后呈黃色半透明狀,顏色均勻,外形似珍珠,因此被稱為“珍珠油杏”。珍珠油杏口感香甜,并且維生素含量較高,可溶性固形物可達(dá)24%,總糖含量達(dá)18.75%,可食率約95.6%[2]。珍珠油杏中的糖分主要是蔗糖、葡萄糖和果糖。由于其含有的有機(jī)酸中蘋果酸含量最高,所以珍珠油杏屬于蘋果酸型杏品種[3]。但是珍珠油杏成熟期較集中,不耐貯運(yùn)[4],所以為了減少損失,對(duì)珍珠油杏加工的研究不可避免。

        目前對(duì)珍珠油杏加工產(chǎn)品的研究主要有珍珠油杏木糖醇植物蛋白飲料、杏汁、低糖杏醬、杏罐頭、杏脯和杏干[5-10]。由于其本身所含糖和果膠較多,破碎后的果漿存在黏度大、出汁率低的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題,人們往往在前處理階段對(duì)原材料進(jìn)行酶解處理,這可以很好地解決相應(yīng)的問(wèn)題[11-12]。

        纖維素和果膠是構(gòu)成植物細(xì)胞壁最重要的兩種物質(zhì)。果膠是一種膠體酸性多糖,是最復(fù)雜的植物細(xì)胞壁多糖,也是多數(shù)水果中最重要的生物活性成分[13-15]。果膠酶、纖維素酶可以降解植物細(xì)胞中的果膠類、纖維素類物質(zhì),使細(xì)胞之間的化學(xué)鍵斷裂、降低果漿黏度,從而提高出汁率[16-17],果膠酶已被廣泛用于果汁的提取和澄清[18]。目前對(duì)珍珠油杏酶解工藝的研究?jī)H有使用單一果膠酶的酶解工藝優(yōu)化[19]。此次試驗(yàn)對(duì)單一果膠酶、纖維素酶和果膠酶復(fù)配的酶解工藝分別進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)兩種方法進(jìn)行比較,為珍珠油杏的酶解工藝提供了比較完善的條件和理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        珍珠油杏(河北省承德市灤平縣);果膠酶(河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司);纖維素酶(湖南新鴻鷹生物工程有限公司)。

        1.2 儀器與設(shè)備

        Joyoung九陽(yáng)料理機(jī)(九陽(yáng)股份有限公司);TGL-16M離心機(jī)(上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司);電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司);H.SWX-600BS電熱恒溫水溫箱(金壇市朗博儀器制造有限公司)。

        1.3 工藝流程

        清洗珍珠油杏→解凍→去核→打漿→酶解→稱量離心→測(cè)量出汁率

        挑選清洗:選擇無(wú)病蟲(chóng)害的杏果進(jìn)行清洗、解凍;去核:解凍之后的杏果切分去核;打漿:去核后的杏果每次取250 g放入料理機(jī)打漿30 s,得到杏漿;酶解:稱取100 g杏漿按照1.4.1小節(jié)和1.4.2小節(jié)進(jìn)行酶解處理;離心:酶解結(jié)束以后將果漿放入離心管并稱量質(zhì)量,記錄,在10 000 r/min條件下離心10 min;測(cè)量出汁率:離心結(jié)束稱取上清液質(zhì)量,按照1.4.3小節(jié)計(jì)算出汁率。

        1.4 試驗(yàn)方法

        1.4.1 果膠酶酶解試驗(yàn)

        1.4.1.1 果膠酶酶解單因素試驗(yàn)

        分別將果膠酶添加量(0.005%,0.015%,0.025%,0.035%,0.045%和0.055%)、酶解時(shí)間(40,80,120,160,200和240 min)、酶解溫度(37,41,45,49,53和57 ℃)作為單因素進(jìn)行酶解試驗(yàn)。每個(gè)處理重復(fù)3次,計(jì)算出汁率。

        1.4.1.2 果膠酶酶解正交試驗(yàn)

        以單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ),以果膠酶添加量、酶解溫度和酶解時(shí)間為單因素做正交試驗(yàn),正交試驗(yàn)如表1所示。

        表1 果膠酶酶解正交表

        1.4.2 果膠酶和纖維素酶復(fù)配試驗(yàn)

        1.4.2.1 纖維素酶和果膠酶比例的確定

        將纖維素酶和果膠酶按照質(zhì)量比3∶1,2∶1,1∶1,1∶2和1∶3(酶添加總量0.04%)加入稱好的果漿,在45 ℃水浴溫度下,酶解120 min,離心,稱量上清液質(zhì)量,計(jì)算出汁率。每個(gè)處理重復(fù)3次,確定纖維素酶和果膠酶的添加比例。

        1.4.2.2 果膠酶和纖維素酶復(fù)配的單因素試驗(yàn)

        分別將酶添加總量(0.02%,0.04%,0.06%,0.08%,0.10%和0.12%)、酶解時(shí)間(40,80,120,160和200 min)、酶解溫度(37,41,45,49,53和57 ℃)作為單因素進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)處理重復(fù)3次,計(jì)算出汁率。

        1.4.2.3 復(fù)配酶解正交試驗(yàn)

        以復(fù)配酶解單因素試驗(yàn)為基礎(chǔ),以總添加量、酶解溫度和酶解時(shí)間為單因素做正交試驗(yàn),正交試驗(yàn)如表2所示。

        表2 復(fù)配酶解正交表

        1.4.3 出汁率計(jì)算

        出汁率按式(1)計(jì)算。

        式中:m1為離心前果漿的質(zhì)量,g;m2為離心后上清液質(zhì)量,g。

        1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

        采用SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并使用WPS Office進(jìn)行繪圖。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 果膠酶酶解工藝優(yōu)化

        2.1.1 果膠酶添加量對(duì)珍珠油杏出汁率的影響

        由圖1可知,隨著果膠酶添加量的增加,出汁率呈現(xiàn)先增大又平緩后下降的趨勢(shì)。果膠酶添加量在0.005%~0.035%之間,隨著果膠酶添加量的增大,出汁率也有顯著性提高(p<0.05),添加量超過(guò)0.035%時(shí),出汁率不再上升并略有下降。因此選擇0.025%,0.035%和0.045%進(jìn)行下一步正交試驗(yàn)。

        圖1 果膠酶添加量對(duì)出汁率的影響

        2.1.2 果膠酶酶解時(shí)間對(duì)珍珠油杏出汁率的影響

        由圖2可知,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。酶解時(shí)間在40~120 min時(shí),出汁率呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì);120~240 min時(shí),出汁率呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)。這可能是由于出汁率在達(dá)到最大出汁率后,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),酶解體系內(nèi)會(huì)有部分沉淀物又重新分散到體系內(nèi)使出汁率降低[20]。所以,選擇80,120和160 min進(jìn)行正交試驗(yàn)。

        圖2 果膠酶酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響

        2.1.3 果膠酶酶解溫度對(duì)出汁率的影響

        由圖3所示,隨著酶解溫度的升高,出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。酶解溫度在37~41 ℃時(shí),隨著酶解溫度的升高,出汁率呈現(xiàn)上升趨勢(shì);酶解溫度在41~57 ℃時(shí),隨溫度的升高,出汁率呈現(xiàn)下降趨勢(shì);當(dāng)酶解溫度為41 ℃時(shí),出汁率顯著高于其他酶解溫度(p<0.05)。所以,酶解溫度選擇37,41和45 ℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

        圖3 果膠酶酶解溫度對(duì)出汁率的影響

        2.1.4 果膠酶酶解正交試驗(yàn)

        由方差分析可知,試驗(yàn)的三個(gè)因素中酶解時(shí)間(B)對(duì)珍珠油杏果漿酶解出汁率的影響差異性顯著(p<0.05)。在酶解時(shí)間的3個(gè)水平間,120和80 min分別和160 min之間差異顯著(p<0.05),120 min和80 min之間差異不顯著(p>0.05)。由此可知,在一定范圍內(nèi),延長(zhǎng)酶解時(shí)間可以提高出汁率。

        酶解正交試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。利用極差分析法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,影響果膠酶酶解珍珠油杏出汁率的因素主次順序?yàn)槊附鈺r(shí)間(B)>果膠酶添加量(C)>酶解溫度(A),果膠酶酶解最優(yōu)組合為A3B2C2,即果膠酶添加量0.035%、在酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間120 min。

        表3 果膠酶酶解正交試驗(yàn)結(jié)果

        2.2 果膠酶和纖維素酶復(fù)配酶解工藝試驗(yàn)研究

        2.2.1 果膠酶和纖維素酶添加比例對(duì)出汁率的影響

        如圖4所示,在添加酶總量為0.04%的條件下,隨著果膠酶和纖維素酶的比例變化,出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)果膠酶和纖維素酶的比例為1∶1時(shí),出汁率顯著高于其他比例的出汁率(p< 0.05),這是因?yàn)楣z酶和纖維素酶之間有協(xié)同作用,果膠酶在酶解果膠的同時(shí)還可使細(xì)胞分開(kāi),從而促使纖維素酶作用于細(xì)胞壁的纖維素,使細(xì)胞壁和果膠分開(kāi),促進(jìn)果膠酶發(fā)揮作用,提高出汁率[21-22]。所以選擇果膠酶與纖維素酶比例1∶1進(jìn)行以下復(fù)配酶解工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)。

        圖4 纖維素酶和果膠酶添加比例對(duì)出汁率的影響

        2.2.2 添加酶總量對(duì)出汁率的影響

        如圖5所示,隨著酶添加總量的變大,出汁率總體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在酶添加總量為0.08%~ 0.12%時(shí),出汁率顯著高于其他酶添加總量的處理(p<0.05),0.08%~0.12%時(shí)處理間無(wú)顯著性差異(p>0.05),且酶添加量為0.08%時(shí),酶解出汁率最高。所以選擇0.06%,0.08%和0.10%進(jìn)行正交試驗(yàn)。

        圖5 酶添加總量對(duì)出汁率的影響

        2.2.3 酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響

        如圖6所示,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在酶解時(shí)間為120 min時(shí),出汁率顯著高于其他酶解時(shí)間的出汁率(p<0.05)。因而,選擇酶解時(shí)間80,120和160 min進(jìn)行酶解正交試驗(yàn)。

        圖6 復(fù)配酶解時(shí)間對(duì)出汁率的影響

        2.2.4 酶解溫度對(duì)出汁率的影響

        如圖7所示,隨著酶解溫度的升高,出汁率總體上呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。酶解溫度為41和45 ℃時(shí),出汁率顯著高于其他酶解溫度(p<0.05)。41和45 ℃之間出汁率沒(méi)有顯著性差異(p>0.05),但是酶解溫度為41 ℃時(shí)出汁率最高。所以,選擇酶解溫度37,41和45 ℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

        圖7 復(fù)配酶解溫度對(duì)出汁率的影響

        2.2.5 復(fù)配酶解正交試驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)表4進(jìn)行方差分析,在復(fù)配酶解的3個(gè)因素中,酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)珍珠油杏果漿酶解出汁率影響差異性顯著(p<0.05)。在酶解溫度的3個(gè)水平中,37 ℃分別和41,45 ℃之間差異性顯著(p< 0.05),而41 ℃和45 ℃之間差異性不顯著(p>0.05)。由此說(shuō)明,復(fù)配酶解過(guò)程中,在一定范圍內(nèi)提高酶解溫度可以提高出汁率。酶解時(shí)間120,160 min分別和80 min之間差異性顯著(p<0.05),而120 min和160 min之間則差異性不顯著(p>0.05)。由此說(shuō)明,酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)降低珍珠油杏的出汁率。

        表4 復(fù)配酶解正交試驗(yàn)結(jié)果

        正交試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。利用極差分析法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,影響復(fù)配酶解珍珠油杏出汁率的因素主次順序?yàn)槊附鈺r(shí)間(B)>酶解溫度(A)>酶添加總量(C),最優(yōu)組合為A3B1C3,即酶添加總量0.10%、在酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間80 min。

        2.3 兩種酶解方法的驗(yàn)證及比較

        按照果膠酶酶解正交結(jié)果最優(yōu)試驗(yàn)條件進(jìn)行驗(yàn)證,即在果膠酶添加量0.035%、在酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間120 min條件下,珍珠油杏出汁率為54.80%。

        按照果膠酶和纖維素酶復(fù)配酶解正交結(jié)果最優(yōu)試驗(yàn)條件進(jìn)行驗(yàn)證,即在果膠酶與纖維素酶添加比例1∶1、酶添加總量0.10%、在酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間80 min的條件下,珍珠油杏出汁率為56.67%。

        3 結(jié)論

        研究結(jié)果得出果膠酶酶解最佳工藝條件:果膠酶添加量0.035%、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間120 min,此時(shí)果膠酶酶解珍珠油杏的出汁率為54.80%。果膠酶和纖維素酶復(fù)配酶解最佳的工藝條件是果膠酶與纖維素酶添加比例1∶1、酶添加總量0.10%、在酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間80 min,此時(shí)果膠酶酶解珍珠油杏出汁率為56.67%。復(fù)配酶解工藝與單一果膠酶酶解工藝相比,復(fù)配酶解工藝比單一果膠酶酶解工藝不僅節(jié)省了40 min的時(shí)間,還將出汁率提高了1.87個(gè)百分點(diǎn),且二者差異性顯著(p<0.05)。這是由于單一果膠酶只能酶解果膠部分,而復(fù)合酶中的纖維素酶與果膠酶可以互相作用,酶解果膠的同時(shí)還可以酶解纖維素,從而進(jìn)一步增大出汁率。最終試驗(yàn)證明用果膠酶和纖維素酶復(fù)配酶解,珍珠油杏果漿出汁率更高。除此之外,復(fù)配酶解工藝最佳酶時(shí)間比單一果膠酶時(shí)間少了40 min,在一定程度上提高了酶解效率。

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