◎ 劉華玲，王躍強(qiáng)

（1.鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品工程學(xué)院，河南 鶴壁 458000；2.鶴壁市綠色食品深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鶴壁 458000）

山楂為薔薇科山楂屬植物，具有各種生理功能，包括降血壓、助消化、抗腫瘤等作用，是原衛(wèi)生部批準(zhǔn)的藥食兩用中藥，廣泛應(yīng)用于普通食品和保健食品中[1]。山楂中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，如維生素C、多糖、黃酮、維生素和有機(jī)酸等[2]。其中，黃酮是強(qiáng)抗氧化劑，可以有效清除體內(nèi)的氧自由基[3]。目前山楂加工產(chǎn)品以糖葫蘆、山楂糕、山楂片和山楂酒等傳統(tǒng)食品居多[4]。山楂用于食品企業(yè)加工的數(shù)量不足產(chǎn)量的一半，加工復(fù)合山楂粉可以做飲料沖調(diào)飲品，開發(fā)前景良好[5]。

山楂具有很高的醫(yī)用價值和營養(yǎng)價值，但由于其纖維素含量較高，阻礙了山楂的深加工，纖維素酶可以使山楂軟化膨松，提高山楂的口感[6-7]。纖維素酶酶解山楂漿，山楂漿中的纖維素分子水解成葡萄糖分子，再進(jìn)行噴霧干燥時，不易出現(xiàn)黏壁現(xiàn)象[8]。

本文主要通過纖維素酶催化酶解山楂漿中的纖維素，達(dá)到噴霧干燥快速制備山楂粉的目的。將山楂漿沉淀質(zhì)量以及離心后上清液體積作為參考指標(biāo)，采用纖維素酶對山楂漿進(jìn)行酶解處理，研究纖維素酶添加量、反應(yīng)時間、料液比3個因素對山楂漿酶解反應(yīng)的影響，通過正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化酶解條件，為山楂精深加工預(yù)處理提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山楂，河南鄭州山楂優(yōu)果；纖維素酶，酶活力30 000 U·g-1，寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司；碳酸鈉，天津市瑞金特化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，上海光正醫(yī)療儀器有限公司；Satorius BSA223S精密天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；DF-101SZ集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；IKA C-MAGHS7磁力攪拌器，德國IKA公司；LG10-2.4A高速離心機(jī)，北京醫(yī)用離心機(jī)廠；攪拌機(jī)，廣東美的生活電器制造有限公司；DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、PHS-3E型酸度計，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

挑選新鮮山楂后進(jìn)行清洗、去核、漂燙處理，在室溫下冷卻后儲存于-18 ℃的冰箱中，備用。

按照一定的比例將山楂與水混合打漿，調(diào)節(jié)pH至4.0。取山楂漿20 g與一定量的纖維素酶加入離心管中，磁力攪拌器中攪拌一定時間后4 000 r·min-1離心15 min，將上清液倒出量其體積，沉淀烘干后稱其質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與方案

纖維素酶添加量對山楂漿酶解反應(yīng)的影響：固定反應(yīng)時間為4 h，山楂與水的比例為2∶8，纖維素酶添加比例分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%。

反應(yīng)時間對山楂漿酶解反應(yīng)的影響：固定纖維素酶的添加比例為0.3%，山楂和水的比例為2∶8，反應(yīng)時間分別為2 h、3 h、4 h、5 h和6 h。

料液比對山楂漿酶解反應(yīng)的影響：固定反應(yīng)時間為4 h，纖維素酶的添加量為0.3%，山楂和水的比例分別為2∶4、2∶5、2∶6、2∶7和2∶8。

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，以沉淀質(zhì)量為評價指標(biāo)，得出最佳酶解條件。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 8.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取中間值進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 纖維素酶酶解山楂漿條件的優(yōu)化

2.1.1 纖維素酶添加量對山楂漿酶解反應(yīng)的影響

纖維素酶添加量對山楂漿酶解反應(yīng)的影響如圖1所示。由圖1可知，當(dāng)反應(yīng)時間和料液比一定時，不同纖維素酶添加量對山楂漿酶解有著顯著的影響。當(dāng)纖維素酶添加量從0.1%增加到0.2%時，山楂漿沉淀質(zhì)量從0.380 g降低到0.373 g，繼續(xù)增加纖維素酶至0.4%時，山楂漿沉淀質(zhì)量從0.373 g降低到0.303 g，增加纖維素酶至0.5%時，山楂漿沉淀質(zhì)量繼續(xù)降低至0.293 g。說明纖維素酶的添加量較少時，纖維素酶對山楂漿酶解反應(yīng)不徹底。當(dāng)纖維素酶添加量達(dá)到一定量時，繼續(xù)添加纖維素酶，對山楂漿進(jìn)行酶解反應(yīng)影響不顯著。這是由于纖維素酶酶解了山楂漿中的纖維素，使山楂漿中沉淀質(zhì)量不斷減少[9-10]。而繼續(xù)增加纖維素酶的量，山楂漿中沉淀的質(zhì)量降低較慢。當(dāng)纖維素酶添加量從0.1%增加到0.5%時，山楂漿上清液的體積從13.00 mL增加到了16.08 mL，與山楂漿沉淀質(zhì)量相反。因此，選擇纖維素酶添加量為0.4%時，酶解效果最好。

2.1.2 反應(yīng)時間對山楂漿酶解反應(yīng)的影響

反應(yīng)時間對山楂漿酶解反應(yīng)的影響如圖2所示。由圖2可知，當(dāng)纖維素酶的量和料液比一定時，隨著反應(yīng)時間的延長，山楂漿沉淀的質(zhì)量先降低后趨于穩(wěn)定，上清液的體積先升高后趨于穩(wěn)定。當(dāng)反應(yīng)時間從2 h增加到3 h時，山楂漿沉淀質(zhì)量從0.43 g降低到0.35 g，山楂漿上清液的體積從13.69 mL增加到了15.00 mL，繼續(xù)增加反應(yīng)時間至6 h，山楂漿沉淀的質(zhì)量基本穩(wěn)定，保持在0.36 g，山楂漿上清液的體積維持在15.69 mL左右。說明當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到3 h時，纖維素酶對山楂漿酶解作用基本完成，再增加酶解反應(yīng)時間也不會降低山楂漿沉淀的質(zhì)量，說明反應(yīng)時間達(dá)到3 h以后，再增加反應(yīng)時間對山楂漿酶解反應(yīng)的影響不大[11]。因此，反應(yīng)時間為3 h時，酶解效果最好。

2.1.3 料液比對山楂漿酶解反應(yīng)的影響

料液比對山楂漿酶解反應(yīng)的影響如圖3所示。由圖3可知，當(dāng)纖維素酶的量和反應(yīng)時間一定時，山楂漿濃度越高，纖維素酶酶解山楂漿的效果越好。

隨著料液比的增加，山楂漿沉淀的質(zhì)量總體上呈降低趨勢，當(dāng)料液比為2∶7和2∶8時，山楂漿沉淀質(zhì)量維持在0.21 g左右；隨著料液比的增加，山楂漿上清液的體積總體上呈上升趨勢，當(dāng)料液比為2∶7和2∶8時，山楂漿上清液的體積維持在15.50 mL左右。說明當(dāng)山楂漿料液比增加到一定值時，再增加山楂漿料液比，對山楂漿酶解反應(yīng)的影響不大。因此當(dāng)料液比達(dá)到2∶7時，酶解效果最好。

2.2 纖維素酶酶解山楂漿工藝優(yōu)化

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以沉淀質(zhì)量為考察指標(biāo)，對纖維素酶添加量、反應(yīng)時間、料液比進(jìn)行3因素3水平的正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。確定纖維素酶的添加量為0.3%、0.4%、0.5%，反應(yīng)時間為3 h、4 h、5 h，料液比為2∶6、2∶7、2∶8，單因素水平設(shè)計見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

由表2可知，各因素對實(shí)驗(yàn)指標(biāo)影響的主次順序?yàn)镃＞B＞A，即料液比＞反應(yīng)時間＞纖維素酶添加量；因素最優(yōu)水平組合為A1B1C1，即纖維素酶添加量為0.3%、酶解時間為3 h、料液比為2∶6，效果達(dá)到最優(yōu)。對表2中最佳因素水平組合進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，山楂漿沉淀質(zhì)量為0.51 g，表明所選因素水平組合的酶解效果最好。

表2 纖維素酶酶解山楂漿工藝正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果表

3 結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)確定了酶解的最佳條件，顯著降低了山楂中的纖維素。最佳酶解工藝條件為纖維素酶添加量為0.3%，反應(yīng)時間為3 h，料液比為2∶6，此工藝條件下的山楂漿中纖維素含量少，有利于噴霧干燥山楂粉。