酶解法制備胡柚汁的響應面優化

常山胡柚(Citrus grandis (L.) Changshan-huyou) 是浙江省常山縣獨有的柑橘品種, 是橙子與柚子 的天然雜交品種,胡柚果實營養價值高, 含 8種 人體必需的氨基酸, 維生素 C 質量分數高達 1.10 g·kg-1, 富含葡萄糖、果糖和蔗糖, 含有 Ca、P、K、 Mg、Zn、Fe 等無機元素與其他柑橘類果實相 比, 胡柚中含有更高的類黃酮化合物、檸檬苦素和 α、β-胡蘿卜素等對人體健康有益的功能性組分。

利用胡柚原料制備益生菌發酵用果汁時發現 果實中果膠與可食性纖維含量較高, 出汁率較低, 影響其果實中營養及功能性成分的得率. 胡柚細 胞壁是由纖維素、半纖維素、親水性果膠和少量結 構蛋白構成的復雜網狀結構. 利用酶法處理能有 效提高果蔬出汁率. 果膠酶作用于果膠半乳糖 醛酸殘基間的糖苷鍵, 可將原果膠分解為小分子 的半乳糖醛酸和小分子可溶性果膠. 纖維素酶 的不同組成部分協同作用于纖維素, 使其降解為 葡萄糖和可溶性寡聚葡萄糖. Macedo 等研究 發現果膠酶和纖維素酶在酶解腰果果渣時具有協 同作用. 由于胡柚組分的復雜性及其不同酶作用 的特異性, 本試驗以常山胡柚為原料, 采用果膠酶 和纖維素酶復配后處理胡柚漿液, 運用響應面法 對酶解條件進行優化, 提高胡柚汁制備效率, 也為胡柚汁發酵飲料的工業化生產提供參考依據。

胡柚: 產自浙江省常山縣, 單果重約350 g; 果膠酶: 上海源葉生物科技有限公司, 2 000 U·g-1 ; 纖維素酶: 北京索萊寶科技有限公司, 3 000 U·g-1。

DK-S22型電熱恒溫水浴鍋: 上海精宏實驗設備有限公司; MX-GX1011 型打漿機: 廈門建松電 器有限公司; HUZK24WNM 型多功能榨汁機: 余 姚惠人電器有限公司; 電子天平: 德國賽多利斯; PHS-3C 型 pH 計: 上海儀電科學儀器股份有限公司; LDZX-40B 型立式蒸汽滅菌器: 上海申安醫療器械廠; RHB-50ATC 型 手持折光儀: 上海壘固儀器有限公司。

胡柚(驗收)→清洗→去皮、去囊衣、去籽→打 漿→酶處理→過濾→胡柚汁. 選取新鮮、成熟充分、無霉變蟲害的胡柚果實, 清洗表面雜質, 晾干后去皮、去囊衣、去籽, 得胡 柚果肉, 按料液比 2:1 加水打漿, 稱取 100 g 果漿酶解條件酶解處理. 處理過程中用保鮮膜對反應 容器進行密封以防止水分蒸發. 酶解后冷卻至室 溫, 進行過濾處理. 過濾共經過 2 次, 第 1 次將原 汁通過 100 目篩, 第 2 次將第 1 次過濾的胡柚汁通 過 200 目篩, 測定胡柚出汁率。

酶用量的確定: 在果汁自然 pH 3.65±0.01, 酶 解溫度為 50 ℃, 酶解時間 90 min, 復合酶比例(果 膠酶:纖維素酶)為 3:1 條件下, 分別選取復合酶添 加量0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.06%和0.07%進行單因 素試驗, 分別測定胡柚出汁率和可溶性固形物含 量, 確定最佳復合酶添加量. 復合酶比例的確定: 在果汁自然 pH, 酶解溫 度為 50 ℃, 酶解時間 90 min, 酶添加量 0.05%條件 下, 分別選取復合酶比例 2:3, 1:1, 3:2, 2:1, 3:1 和 4:1 進行單因素試驗, 分別測定胡柚出汁率和可溶 性固形物含量, 確定最佳復合酶比例. 酶解溫度的確定: 在果汁自然 pH, 酶解時間 90 min, 酶添加量 0.05%, 復合酶比例為 3:1 條件下, 根據酶的催化動力學特性及果膠酶和纖維素酶的 溫度作用范圍, 分別選取酶解溫度 35, 40, 45, 50, 55, 60 和 65 ℃進行單因素試驗, 分別測定胡柚 出汁率和可溶性固形物含量, 確定最佳酶解溫度. 酶解時間的確定: 在果汁自然 pH, 酶解溫度 為 50 ℃, 酶添加量 0.05%, 復合酶比例為 3:1 條件 下, 分別選取酶解時間為 30, 60, 90, 120 和 150 min 進行單因素試驗, 分別測定胡柚出汁率和可溶性 固形物含量, 確定最佳酶解時間。

復合酶用量、酶比例、酶解溫度、酶解時間對 胡柚出汁率及可溶性固形物含量的影響結果如下圖所示. 由下圖可知, 當果膠酶和纖維素酶用量在 0.02%~0.05%時, 胡柚出汁率和可溶性固形物含量 隨酶添加量的增加而增加, 酶解未進行完全. 當 2 種酶用量大于 0.05%時, 酶用量增加, 出汁率不再 增加, 趨于穩定, 可溶性固形物含量也增長緩慢, 酶解進行徹底. 結合生產成本考慮, 選擇酶用量為 0.05%. 當果膠酶與纖維素酶的比例為3:1時, 胡柚 出汁率最高, 達到 65.31%, 可溶性固形物含量也 達最高, 故選擇酶比例為3:1. 隨酶解溫度升高, 胡 柚出汁率呈現先上升后下降趨勢. 酶解溫度為 50 ℃時, 胡柚果肉出汁率最高為 65.29%. 超過最 適溫度后, 果膠酶和纖維素酶的催化活性降低, 胡 柚汁水分蒸發也較快, 導致胡柚出汁率急劇下降, 可溶性固形物含量升高, 故選擇酶解溫度為 50 ℃. 當酶解時間小于 90 min 時, 隨酶解時間增加, 胡柚 出汁率增幅顯著. 90 min 時, 出汁率為 65.34%. 隨 著酶解時間的繼續增加, 胡柚出汁率略有升高, 但 增幅不大, 可溶性固形物含量隨酶解時間延長緩 慢增加, 考慮長時間酶解會加深果汁褐變程度, 故選擇酶解時間為 90 min。