葉琳琳，張艷，賴春香，汪艷，李麗萍，張偉，張繼武

（安徽科技學院食品藥品學院，安徽鳳陽233100）

生物酶法軟化胡蘿卜的研究

葉琳琳，張艷，賴春香，汪艷，李麗萍，張偉，張繼武*

（安徽科技學院食品藥品學院，安徽鳳陽233100）

以植物性食材-胡蘿卜為研究對象，經(jīng)過凍結的胡蘿卜塊，在復合酶液中解凍，并通過真空滲酶，酶解軟化，研制出適合老年人食用且具有一定色、香、味、形又營養(yǎng)的胡蘿卜軟化食品。通過單因素試驗、正交試驗，確定了酶解的最佳工藝條件。結果表明：復合酶即果膠酶與纖維素酶的質量比為1.1∶0.4，復合酶的添加量為1.5%，酶解pH為5.2、酶解溫度50℃、酶解時間為2.5h。

胡蘿卜；酶解；軟化食品

我國是老年人口最多的國家，占世界老年人口的22%[1]。目前，我國人口老齡化已經(jīng)進入快速發(fā)展期，據(jù)國家統(tǒng)計局資料，截止2014年底，全國總人口136 782萬人，60歲以上人口已達到21 242萬人，占總人口15.5%，65歲以上人口已達到13 755萬人，占總人口10.1%，預計2020年，60歲以上人口將達到占總人口19.3%，2050年將達38.6%。老年群體每年的消費潛力很大，其中老年人食品消費占有很大的比例，大概占35%，老齡化社會的到來，老年健康食品的需求將會十分巨大，其研究與開發(fā)的市場前景廣闊[2-3]。然而，目前市場上現(xiàn)有的老年食品90%以上的老年食品都是沖調(diào)、糊粉類的食品及少量的老人面包、餅干和老人蜂蜜等，存在著種類少、價格高、口味缺乏等現(xiàn)象，降低了老年人的生活質量。

胡蘿卜營養(yǎng)豐富，含有豐富的糖類、蛋白質、脂肪、纖維素、多種維生素、各種無機鹽、微量元素[4]，深受人們喜愛。在老年人群，胡蘿卜大多直接烹飪，即使煮熟了也不易被食用，如果煮了過爛，又喪失了其營養(yǎng)價值。本試驗借鑒文獻Sakamoto K[5]，選用胡蘿卜為主要原料，探討了不同酶的加入量、酶解反應條件對產(chǎn)品品質的影響，獲取了最佳的工藝條件；開發(fā)出適合老年人營養(yǎng)、口味、生理需求并具有很好形狀、激發(fā)食欲的胡蘿卜軟化食品，該產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景，同時也可為其他食材的開發(fā)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原材料

胡蘿卜：購于鳳陽當?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場。

1.1.2 藥品

檸檬酸、檸檬酸鈉（均為分析純）：購自天津大茂化學儀器供應站；果膠酶（≥1 000活力單位）、纖維素酶（≥1 800活力單位）、木瓜蛋白酶（≥500活力單位）：均購自上海源葉生物科技有限公司；瓊脂（條狀，食品級）：購自國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.3 儀器

SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長城科工貿(mào)有限公司；PHS-3C精密pH計：上海安亭昌吉路148號雷磁儀器廠；電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海躍進醫(yī)療器械廠；FA1004電子天平：上海精科天平；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；三龍牌冰箱：廣州市白云區(qū)興南制冷設備廠。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

胡蘿卜清洗→切分→漂燙→冷凍→酶液中解凍→真空滲透→恒溫酶解→滅酶→軟化胡蘿卜

1.2.2 酶解方法

將選好的胡蘿卜刷凈，去皮，切成3 cm～4 cm長，注意長短均勻，然后斜切成為2塊。每塊保持大小基本均勻，以防止酶解時酶解不完全。在100℃下熱燙5min～8min，冷卻，瀝干。將胡蘿卜置于冰箱中凍結，凍結10 h取出，在室溫下置于充分的酶液中解凍，然后放入50℃、0.08MPa真空干燥箱中進行真空酶液滲透，滲透時間10min，迅速卸壓，然后將胡蘿卜從酶液中取出放入燒杯中，再放入恒溫水浴鍋中恒溫進行酶解反應，反應完畢，將酶解后的胡蘿卜放入90℃的蒸汽中滅酶20min。

1.2.3 胡蘿卜酶解工藝參數(shù)的選擇

研究果膠酶、纖維素酶兩種酶制劑單獨作用、混合作用對胡蘿卜塊的軟化效果的影響，采用正交試驗確定軟化胡蘿卜塊加工的最佳酶解工藝條件。

1.2.3.1 復合酶配比的確定

1）果膠酶單因素試驗

分別量取pH值為5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液100mL加入4個150mL燒杯中，果膠酶添加量設為0.60%、0.80%、1.00%、1.20%，將經(jīng)真空入酶的胡蘿卜塊浸入4個燒杯中，酶解時間為3 h，酶解溫度為50℃，以胡蘿卜塊軟化感官評分為指標，研究果膠酶酶液濃度對胡蘿卜塊軟化效果影響。

2）纖維素酶單因素試驗

分別量取pH值為5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液100mL加入4個150mL燒杯中，纖維素酶添加量設為0.50%、1.00%、1.50%、2.00%，將將經(jīng)真空入酶的胡蘿卜塊浸入4個燒杯中。酶解時間為3 h，酶解溫度為50℃，以胡蘿卜塊軟化感官評分為指標，研究纖維素酶酶液濃度對胡蘿卜塊軟化效果影響。

3）復合酶配比的確定

根據(jù)果膠酶、纖維素酶單因素試驗結果，以果膠酶、纖維素酶兩種酶的不同添加量為因素進行二因素三水平正交試驗，真空滲酶后，酶解時間為3 h，酶解溫度為50℃，以胡蘿卜塊軟化感官評分為指標，評定胡蘿卜塊的軟化效果確定復合酶的最佳配比。

1.2.3.2 最佳酶解工藝參數(shù)的確定

在混合酶最佳配比試驗基礎上，為了優(yōu)化混合酶解軟化的工藝條件，本試驗選取酶的添加量、酶液pH值、酶解溫度和酶解時間為因素進行L9（34）正交試驗[6]，評定胡蘿卜塊的軟化效果確定混合酶解的最佳工藝條件。

1.3 軟化效果感官評價標準

采用百分制評分檢驗法，邀請8人為評委，分別從胡蘿卜風味、硬度、色澤、外形4個方面進行感官評分，最后取平均值。感官評價表見表1[7]。

表1 感官評分標準Table1 The standardsof sensory score

2 結果與分析

2.1 復合酶配比試驗結果與分析

2.1.1 果膠酶的單因素試驗果膠酶酶液濃度對胡蘿卜軟化效果的影響見圖1。果膠酶是從根霉中提取的，使細胞間的果膠質降解，把細胞從組織內(nèi)分離出來。

由圖1可知酶解時間都設定為3 h，pH值設定為5.0，溫度設定為50℃時，果膠酶濃度低于1.00%時，胡蘿卜的軟化效果隨濃度升高而升高，濃度大于1.00%后胡蘿卜軟化效果隨濃度升高而降低。

圖1 果膠酶酶液濃度對軟化效果的影響Fig.1 Effectsof patinas liquid concentration on softening of lotus

2.1.2 纖維素酶的單因素試驗

纖維素酶酶液濃度對胡蘿卜軟化效果的影響見圖2。

圖2 纖維素酶酶液濃度對軟化效果的影響Fig.2 Effectsof cellulose liquid concentration on softening of lotus

由圖2可得酶解時間設定為3 h，pH值設定為5.0，溫度設定為50℃時，纖維素酶濃度在0.50%時，胡蘿卜的軟化效果達到最佳，但是隨著濃度的增加，纖維素酶的軟化效果越來越不明顯，當酶濃度大于1.5%時，酶效力越來越差。

2.1.3 復合酶配比的確定

復合酶最佳配比的確定在果膠酶和纖維素酶的單因素試驗基礎上，采用兩因素三水平正交試驗優(yōu)化兩種酶的最佳配比，其中選擇反應條件為：酶液pH值為5.0，在50℃條件下恒溫酶解3 h。兩種酶正交試驗結果見表2。

表2 兩種酶正交試驗結果Table2 Orthogonal test resultsof two enzymes

續(xù)表2 兩種酶正交試驗結果Continue table2 Orthogonal test resultsof two enzymes

由表2結果可以看出，兩種酶對胡蘿卜軟化效果影響次序為：果膠酶>纖維素酶，感官評分最高的酶液組合為A3B1，極差分析結果表明A3B1組合酶解效果最佳。故混合酶最佳配比為：果膠酶濃度1.10%，纖維素酶濃度為0.40%，即果膠酶與纖維素酶的質量比為1.1∶0.4。

2.2 酶解工藝參數(shù)單因素試驗結果與分析

與確定復合酶中各種酶的比例方法一樣，進行單因素試驗，探究不同濃度的復合酶，不同酶解時間、酶解溫度和酶解pH值對胡蘿卜的軟化效果的影響。

2.2.1 不同濃度復合酶的單因素試驗結果與分析

酶加入量少的時候，酶解程度低，胡蘿卜塊硬度大，達不到研究的目的，酶液加入量大，酶解程度過高，胡蘿卜塊易粉碎，不易成型，咀嚼口感差。復合酶酶液濃度對胡蘿卜軟化效果的影響見圖3。

圖3 復合酶酶液濃度對軟化效果的影響Fig.3 Effectof concentration of com pound enzyme solution on softening effect

由圖3可得酶解時間設定為3 h，pH值設定為5.0，溫度設定為50℃時，復合酶濃度低于1.50%時，胡蘿卜的軟化效果隨濃度升高而升高，濃度大于1.50%后胡蘿卜軟化效果隨濃度升高而降低。即復合酶濃度在1.50%時，胡蘿卜的軟化效果最佳。

2.2.2 不同酶解時間的單因素試驗結果與分析

酶解時間過短，達不到軟化目的，胡蘿卜味突顯不出來，酶解時間過長，胡蘿卜塊不易成型，雖然軟化效果相對比較好，但是胡蘿卜的色澤，外觀等都不是很好。不同酶解時間對胡蘿卜軟化效果的影響見圖4。

圖4 不同酶解時間對軟化效果的影響Fig.4 Effectsofenzym olysis tim eon the softening effect

由圖4可得復合酶濃度為1.5%，pH設定為5.0，溫度設定為50℃時，胡蘿卜軟化效果隨著酶解時間的增長而明顯，當時間超過2.5 h時，軟化效果越發(fā)不明顯。

2.2.3 不同酶解溫度的單因素試驗結果與分析

提高溫度可以增加酶促反應的速度，而酶的化學本質是蛋白質，溫度過高可引起蛋白質變性，導致酶的失活故而胡蘿卜軟化效果與其有直接的關系。酶解溫度過低，達不到軟化目的，酶解溫度過高，胡蘿卜塊不易成型，同樣也影響胡蘿卜風味。不同酶解溫度對胡蘿卜軟化效果的影響見圖5。

圖5 不同酶解溫度對軟化效果的影響Fig.5 Effectsof enzym olysis temperatureon thesoftening effect

由圖5可得復合酶濃度為1.5%，pH值設定為5.0，時間設定為2 h時，酶解溫度低于50℃時，胡蘿卜的軟化效果隨酶解溫度升高而升高，溫度大于50℃后胡蘿卜軟化效果隨溫度升高而降低。

2.2.4 不同酶解pH值的單因素試驗結果與分析

pH值對酶的活性的影響極為顯著，通常酶在一定的pH值范圍內(nèi)才表現(xiàn)出活性，同一種酶在不同的pH值下所表現(xiàn)的活性不同。不同酶解pH值對胡蘿卜軟化效果的影響見圖6。

由圖6可知復合酶濃度為1.5%，溫度設定為50℃，時間設定為2 h時，當pH值低于5.0時，胡蘿卜的軟化效果隨pH值升高而升高，pH值大于5.0后胡蘿卜軟化隨pH值升高而降低。

2.3 最佳酶解工藝參數(shù)的確定

圖6 不同酶解pH值對軟化效果的影響Fig.6 Effectsof enzymolysispH valueon the softening effect

在復合酶解單因素試驗基礎上，進行酶解工藝參數(shù)優(yōu)選，采用正交試驗優(yōu)化各種因素的影響，本研究選用L9（34）正交表。復合酶軟化胡蘿卜正交試驗方案和結果見表3。

表3 復合酶軟化胡蘿卜正交試驗方案和結果Table3 Schem eand resultof orthogonal testof senzymes to soften carrots

由表3結果可以看出，各因素對胡蘿卜軟化效果影響次序為：D（酶系pH）

3 結論

以感官評分作為評價指標，通過單因素試驗探討了各因素對胡蘿卜酶解軟化效果的影響，并在此基礎上通過正交試驗確定了酶解軟化的最佳工藝參數(shù)：果膠酶與纖維素酶的質量比為1.1∶0.4，酶系pH 5.2、酶解溫度為50℃、酶解時間為2.5 h，酶液的濃度為1.4%。該產(chǎn)品達到了一定的軟化程度并具有較好的色、香、味、形及營養(yǎng)，尤適合于老年人群食用。

參考文獻：

[1]王紅美.老年人口健康評價及其管理模式研究[J].中國熱帶醫(yī)學, 2012(10):1290-1293

[2] 徐麗,生慶海.老年食品的開發(fā)方向[J].農(nóng)產(chǎn)食品科技,2007,1(1): 59-60

[3] 李哲敏.老年食品開發(fā)的技術要點及市場前景[J].中國食物與營養(yǎng),2003(4):17-18

[4]張雅稚.胡蘿卜的營養(yǎng)保健功能及產(chǎn)品開發(fā)利用[J].中國食物與營養(yǎng),2009(12):41-42

[5] Sakamoto K,Shibata K,Ishihara M.Decreased hardness of dietary fiber-rich foods by the enzyme-infusion method[J].Bioscience, Biotechnoogy,and Biochemistry,2006,70(7):1564-1570

[6]曹健,師俊玲.食品酶學[M].鄭州:鄭州大學出版社,2011:64-129

[7]徐樹來,王永華.食品感官分析與實驗[M].北京:化學工業(yè)出版社, 2009:100-101

Developm ent of the Softening Carrot by the Enzymolysis

YE Lin-lin，ZHANGYan，LAIChun-xiang，WANGYan，LILi-ping，ZHANGWei，ZHANG Ji-wu*
（Collegeof Food and Drug，AnhuiScienceand Technology University，F(xiàn)engyang233100，Anhui，China）

Using plantingredients-carrotas theexperimentalmaterial，and the softening forenzyme infusion into carrot rootenhanced by freeze-thaw under reduced pressurewasexamined.The softening foods for the elderly peoplewith nutritious，tasty，physiological needs，a great shape，stimulate appetitewas deveioped.The optimum process conditionsofenzymolysiswasdetermined by single factorexperiment，orthogonalexperiment.The results showed that theweight ratio ofpectinase and cellulasewas1.1∶0.4，the optimum enzymolysis condition wascompound enzymedosage1.5%，pH 5.2，temperature50℃and time2.5 h.

carrot；enzymolysis；softened food

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.24.019

2016-03-14

安徽科技學院2014年國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201410879008）

葉琳琳（1994—），女（漢），在讀本科生，主要從事食品科學與工程的研究。

*通信作者：張繼武（1961—），男（漢），副教授，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方面的研究。