王 婭,馬文平,*,許蘭仙,姜一山

(1.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏銀川 750021;2.北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏銀川 750021)

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酶解對(duì)枸杞果出汁率的影響

王 婭1,馬文平1,*,許蘭仙1,姜一山2

(1.北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏銀川 750021;2.北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏銀川 750021)

以寧夏枸杞鮮果為原料,經(jīng)打漿與護(hù)色后,用不同酶制劑進(jìn)行酶解處理,結(jié)合酶量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及底物pH,考察對(duì)枸杞出汁率和可溶性固形物的影響。經(jīng)單因素和Box-Behnken優(yōu)化實(shí)驗(yàn),確定枸杞漿最佳酶解工藝。實(shí)驗(yàn)確定的果膠酶酶解最優(yōu)條件為:果膠酶添加量0.016%,溫度41 ℃,酶解時(shí)間1.3 h,枸杞漿出汁率為48.75%。復(fù)合酶酶解最優(yōu)條件為:復(fù)合酶(果膠酶∶纖維素酶=3∶7)添加量0.09%,酶解溫度35 ℃,酶解時(shí)間2.7 h,枸杞漿出汁率為49.20%。且兩種酶對(duì)可溶性固形物無(wú)顯著性影響(p>0.05)。結(jié)果表明:果膠酶及復(fù)合酶均能大幅度提高枸杞果的出汁率,但復(fù)合酶比單一果膠酶對(duì)提高枸杞果出汁率效果更好。

枸杞鮮果,果膠酶,復(fù)合酶,出汁率,可溶性固形物

枸杞為茄科植物枸杞(LyciumChinese Mill)的干燥成熟果實(shí),是一種藥食兩用植物，廣泛分布在我國(guó)北方地區(qū)的河北、內(nèi)蒙古、山西、陜西、甘肅、寧夏、新疆和青海等地。中心分布區(qū)域在甘肅河西走廊、青海柴達(dá)木盆地以及青海至山西的黃河沿岸地帶[1]。枸杞味甘、性平,具有多種藥理作用和生物活性功能。枸杞多糖是其中的主要活性成分之一,研究表明枸杞多糖具有增強(qiáng)免疫力、抗衰老[2]、控制血糖、保護(hù)神經(jīng)[3]、抗疲勞[4]、抑制腫瘤生長(zhǎng)和細(xì)胞突變[5]等作用。

枸杞果實(shí)富含果膠、纖維素等大分子物質(zhì),破碎后枸杞汁粘度大,取汁困難且出汁率不高。通過(guò)纖維素酶、果膠酶能有效降解這些大分子物質(zhì),提高果蔬的出汁率,還能明顯的提高果汁的過(guò)濾效率,減少化學(xué)澄清劑的用量,改善果汁質(zhì)量,保留果汁中的營(yíng)養(yǎng)成分。Sreenath等[6]研究了纖維素酶和果膠酶對(duì)降低芒果漿黏度的影響,發(fā)現(xiàn)丹麥產(chǎn)的Ultrazym100對(duì)降低芒果漿黏度的能力效果最好,可使黏度降低82%,果膠酶和纖維素酶同時(shí)使用時(shí)能將出汁率提高8%～10%。趙艷玲等[7]在使用果膠酶對(duì)樹(shù)莓出汁率影響的研究表明,果膠酶可以提高樹(shù)莓的出汁率,并且對(duì)樹(shù)莓汁中的可溶性固形物含量影響很小;孫平等[8]在使用果膠酶對(duì)枸杞汁的澄清實(shí)驗(yàn)研究中表明,果膠酶可提高枸杞果汁透光率,明顯改善果汁澄清效果。王夢(mèng)澤等[9]應(yīng)用響應(yīng)面優(yōu)化枸杞濁汁酶解工藝,結(jié)果表明,果膠酶和纖維素酶均可提高枸杞出汁率。

實(shí)驗(yàn)以寧夏枸杞鮮果為原料,經(jīng)打漿護(hù)色后進(jìn)行酶解工藝處理,分別考察果膠酶及復(fù)合酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度、底物pH對(duì)枸杞漿出汁率和可溶性固形物的影響,并應(yīng)用Box-Behnken響應(yīng)面法對(duì)酶解工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,確定最佳工藝參數(shù),為枸杞深加工及功能性成分的研發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

枸杞鮮果 2014、2015年7月上旬采摘于寧夏蘆花臺(tái)園林場(chǎng),經(jīng)挑選、除雜、清洗后儲(chǔ)存于-60 ℃超低溫冰箱;果膠酶 酶活力5萬(wàn)U/g,河南東順化工產(chǎn)品有限公司;纖維素酶 酶活力20萬(wàn)U/g,上海權(quán)旺生物科技有限公司;維生素C 上海金穗生物科技有限公司;95%乙醇、無(wú)水乙醇等 均為分析純。

H2050R-1型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司;電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;HH·SY21-Ni型電熱恒溫水浴鍋 北京長(zhǎng)源實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠;752N型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;VBR型手持折光儀 北京維欣儀奧科技發(fā)展有限公司;FSH-2型高速電動(dòng)勻漿機(jī) 常州潤(rùn)華電器有限公司;DW-86L386型海爾超低溫冰箱 青島海爾特種電器有限公司;SHA-B型恒溫振蕩器 常州國(guó)華電器有限公司;PHS-3EpH酸度計(jì);PL203型電子天平(0.0001 g) 梅特勒-托利多儀器有限公司;200目過(guò)濾袋等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 枸杞汁的制備 枸杞鮮果(-60 ℃)→解凍、回溫→熱燙(沸水,5 min)→打漿→護(hù)色→酶解→滅酶→離心→過(guò)濾→枸杞汁。

1.2.1.1 解凍、回溫 從超低溫冰箱取出枸杞冷凍果,放入4 ℃冰箱,熔化。

1.2.1.2 熱燙、打漿 將熔化后的枸杞果,于沸水中熱燙5 min,取出,立刻放入冷水中,直到溫度達(dá)到常溫,然后使用勻漿機(jī)制備枸杞漿,備用。

1.2.1.3 護(hù)色 維生素C的添加量為0.3%,攪拌均勻,室溫放置1 h對(duì)枸杞漿進(jìn)行護(hù)色。

1.2.2 可溶性固形物含量的測(cè)定 用VBR型手持折光儀測(cè)定。

1.2.3 褐變指數(shù)的測(cè)定 采用分光光度計(jì)法,將加入VC后的果漿經(jīng)4層紗布過(guò)濾,收集濾液。準(zhǔn)確量取每種濾液各5 mL,分別加入5 mL 95%乙醇提取,在9000 r/min下離心15 min,取上清液在分光光度儀420 nm下測(cè)其OD值。該吸光度值指的是非酶促反應(yīng)產(chǎn)生褐變的褐變指數(shù)[10]。

1.2.4 出汁率的計(jì)算

出汁率(%)=(獲得汁液質(zhì)量-加水質(zhì)量)/原料質(zhì)量×100[11]

1.2.5 果膠酶酶解工藝參數(shù)的確定 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇果膠酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度、底物pH為主要工藝參數(shù),以枸杞漿出汁率及可溶性固形物為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。重復(fù)三次。

稱取經(jīng)過(guò)護(hù)色后的枸杞漿400 g,分別研究果膠酶添加量(分別添加0.005%、0.01%、0.03%、0.05%、0.1%、0.15%的果膠酶,在40 ℃下,酶解2 h,不添加果膠酶為空白對(duì)照)，酶解溫度(添加果膠酶0.1%,分別在30、35、40、45、50、55 ℃下,酶解2 h)，酶解時(shí)間(添加果膠酶0.1%,在40 ℃下,分別酶解0.5、1、1.5、2、2.5、3 h)，底物pH(果膠酶0.1%,在40 ℃下,分別調(diào)節(jié)pH為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5,酶解2 h)對(duì)出汁率及可溶性固形物含量的影響。

1.2.6 果膠酶酶解工藝參數(shù)的優(yōu)化 利用Box-Benhnken的中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),選取對(duì)枸杞漿出汁率影響顯著的3個(gè)因素,果膠酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間,采用3因素3水平的響應(yīng)面分析方法進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),如表1所示。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.2.7 復(fù)合酶酶解工藝參數(shù)的確定

1.2.7.1 復(fù)合酶比例的確定 選取果膠酶與纖維素酶復(fù)配,設(shè)置兩種酶的添加量比例為1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、6∶4、7∶3,取枸杞漿10 g,加入0.2%的復(fù)合酶,40 ℃水浴酶解1.5 h,測(cè)定枸杞漿出汁率。重復(fù)三次。

1.2.7.2 其他工藝參數(shù)的確定 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇復(fù)合酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度、底物pH為主要工藝參數(shù),以枸杞漿出汁率及可溶性固形物為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行各項(xiàng)單因素實(shí)驗(yàn),重復(fù)三次。

稱取經(jīng)過(guò)護(hù)色后的枸杞漿400 g,分別研究復(fù)合酶添加量(分別添加0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%、0.13%的復(fù)合酶,在40 ℃下,酶解2 h);酶解溫度(添加復(fù)合酶0.03%,分別在30、35、40、45、50、55 ℃下,酶解2 h);酶解時(shí)間(添加復(fù)合酶0.03%,在40 ℃下,分別酶解0.5、1、1.5、2、2.5、3 h);底物pH(復(fù)合酶0.03%,在40 ℃下,分別調(diào)節(jié)pH為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5,酶解2 h)對(duì)出汁率及可溶性固形物含量的影響。

1.2.8 復(fù)合酶酶解工藝參數(shù)的優(yōu)化 利用Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),選取對(duì)枸杞漿出汁率影響顯著的3個(gè)因素,復(fù)合酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間,采用3因素3水平的響應(yīng)面分析方法進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),如表2所示。

1.2.9 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理EXCEL,統(tǒng)計(jì)采用IBM SPSS Statistics Version 21 軟件進(jìn)行顯著性分析。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶對(duì)枸杞漿出汁率的影響

2.1.1 果膠酶添加量對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖1表明,對(duì)照處理枸杞漿的出汁率為54.42%,隨著果膠酶量的添加,枸杞漿出汁率呈先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)酶的添加量在0.01%～0.03%之間,枸杞漿的出汁率、可溶性固形物,沒(méi)有顯著性(p>0.05)變化,因此確定果膠酶的添加量為0.01%。果膠酶添加量較少時(shí),果膠物質(zhì)分解不完全,出汁率較差;酶用量過(guò)多時(shí),高濃度底物降低了水的有效濃度,降低了分子擴(kuò)散性,從而降低了酶促反應(yīng)速度,影響了出汁效果,降低了出汁率[12]。

圖1 果膠酶添加量對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.1 Effect of pectinase adding amount on wolfberry pulp juice yield and soluble solids

圖2 酶解溫度對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.2 Effect of enzymolysis temperature on the Chinese wolfberry pulp juice yield and soluble solids

2.1.2 酶解溫度對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖2表明,隨著溫度的增加,枸杞漿的出汁率先增大后減少,當(dāng)溫度達(dá)到40 ℃時(shí),出汁率達(dá)到最大,而可溶性固形物沒(méi)有顯著性(p>0.05)變化,因此,確定酶解溫度為40 ℃。這主要是因?yàn)槊冈谧钸m溫度范圍內(nèi),酶活性最強(qiáng),酶促反應(yīng)速度最大;隨著溫度的升高,酶活性逐漸降低,影響了出汁率。

2.1.3 酶解時(shí)間對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖3表明,隨著時(shí)間的增加,枸杞漿的出汁率先增大后減少,當(dāng)達(dá)到1.5 h時(shí),出汁率最大,而可溶性固形物的含量,沒(méi)有顯著(p>0.05)變化,因此,確定酶解時(shí)間為1.5 h。這主要是因?yàn)槊附鈺r(shí)間不足,會(huì)導(dǎo)致酶解不完全,影響出汁效果,酶解時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則會(huì)造成出汁成本的提高和生產(chǎn)效率的降低。

圖3 酶解時(shí)間對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.3 Effect of enzymolysis time on Chinese wolfberry pulp juice yield and soluble solids

2.1.4 底物pH對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖4表明,隨pH的增大,枸杞漿出汁率、可溶性固形物先增大后減少,當(dāng)pH為3.5時(shí),出汁率為最大,而可溶性固形物在pH達(dá)到4.5時(shí)為最大,由于枸杞漿的自然pH為4.38,因此,確定底物pH為枸杞漿自然pH。

圖4 底物pH對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.4 Effect of substrates pH on wolfberry pulp juice yield and soluble solids

2.1.5 果膠酶響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果 利用Design-expert 8.0.6.1對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表3)進(jìn)行分析,因子經(jīng)回歸擬合,得到回歸方程:

Y=48.58-1.55A+0.55B-0.82C+0.76AB-0.20AC-0.16BC-5.01A2-2.47B2-1.23C2

表4 響應(yīng)面模型的方差分析

注:*為顯著(p<0.05),**為極顯著(p<0.01);表6同。

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

決定系數(shù)R2為0.9799,表明所選擇的模型很好的擬合了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由表4可知,該模型的F=37.96,p<0.0001,表明實(shí)驗(yàn)所采用的二次模型是極顯著的,可以采用回歸模型對(duì)響應(yīng)值(枸杞漿出汁率)進(jìn)行預(yù)測(cè)。失擬項(xiàng)p為0.0664不顯著(p>0.05),表明模型是穩(wěn)定的,能很好的預(yù)測(cè)實(shí)際枸杞漿出汁率的變化。因素A、A2、B2、C2(p<0.01)對(duì)出汁率均有極顯著影響,而因素C、AB(p<0.05)對(duì)出汁率有顯著影響。

2.1.6 果膠酶響應(yīng)面優(yōu)化分析 由圖5可知,當(dāng)酶量一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著溫度的變化趨勢(shì),先增大后減小。當(dāng)酶解溫度一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著酶量的變化趨勢(shì),先增大后減小。這是由于溫度較低時(shí)果膠酶酶解枸杞細(xì)胞壁酶解不完全,所以出汁率較低,當(dāng)達(dá)到一定溫度后,隨著溫度進(jìn)一步升高果膠酶活性降低,枸杞出汁率減少。

圖5 果膠酶添加量A與酶解溫度B對(duì)枸杞漿出汁率的響應(yīng)面Fig.5 Responsive surfaces of Y=f(A,B)

由圖6可知,當(dāng)酶量一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著時(shí)間的延長(zhǎng),先增大后減小,但其變化的幅度不大。當(dāng)酶解時(shí)間一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著酶量的變化趨勢(shì),先增大后減小。

圖6 果膠酶添加量A與酶解時(shí)間C對(duì)枸杞漿出汁率的響應(yīng)面Fig.6 Responsive surfaces of Y=f(A,C)

由圖7可知,當(dāng)酶解溫度一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著時(shí)間的延長(zhǎng),變化幅度極微。當(dāng)酶解時(shí)間一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著酶解溫度的變化趨勢(shì),逐漸增大,當(dāng)升高到一定溫度后出汁率升高極微。

圖7 酶解溫度B與酶解時(shí)間C對(duì)枸杞漿出汁率的響應(yīng)面Fig.7 Responsive surfaces of Y=f(B,C)

根據(jù)果膠酶酶解枸杞原漿的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果得出,果膠酶添加量0.016%,溫度40.5 ℃,酶解時(shí)間1.34 h,枸杞漿的理論出汁率為48.85%。

2.1.7 果膠酶最優(yōu)酶解條件的驗(yàn)證 在可操作的情況下,校正果膠酶酶解枸杞原漿的最優(yōu)酶解條件果膠酶添加量0.016%,溫度41 ℃,酶解時(shí)間1.3 h,經(jīng)驗(yàn)證,得出其最高出汁率為48.75%,與理論值48.85%接近。

2.2 復(fù)合酶對(duì)枸杞漿出汁率的影響

2.2.1 復(fù)合酶比例的確定 由圖8可知,隨著果膠酶所占比例量的增加纖維素酶所占比例量的減少,枸杞漿的出汁率先增大后減少,可溶性固形物的含量逐漸降低。當(dāng)果膠酶與纖維素酶添加量的比例為3∶7時(shí),枸杞漿出汁率最大,因此,確定復(fù)合酶中果膠酶含量與纖維素酶含量比例為3∶7。

圖8 果膠酶與纖維素酶添加比例對(duì)出汁率與可溶性固形物的影響Fig.8 Effect of pectinase,cellulase and proportion on juice yield and soluble solids

圖9 復(fù)合酶添加量對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.9 Effect of composite enzyme addition amount on wolfberry pulp juice yield and soluble solids

2.2.2 復(fù)合酶添加量對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖9表明,隨復(fù)合酶量添加量的增加枸杞漿出汁率先增大后減少,酶量在0.09%時(shí),枸杞漿的出汁率為最大。可溶性固形物隨酶量的增加,逐漸減少。因此確定果膠酶的添加量為0.09%。這主要是因?yàn)槊柑砑恿可贂r(shí),果膠、纖維素物質(zhì)分解不完全,出汁效果差,酶添加量過(guò)多時(shí),高濃度底物降低了水的有效濃度,降低了分子擴(kuò)散性,從而降低了酶促反應(yīng)速度,影響了出汁效果,降低了出汁率。

2.2.3 復(fù)合酶酶解溫度對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖10表明,隨著溫度的增加,枸杞漿的出汁率先逐漸增大,當(dāng)溫度達(dá)到35 ℃時(shí),出汁率達(dá)到最大,而可溶性固形物(p>0.05)沒(méi)有顯著性變化,因此,確定酶解溫度為35 ℃。根據(jù)酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué),溫度對(duì)酶的反應(yīng)是兩面性的:隨著溫度的上升,反應(yīng)速度增加,直到最大速度為止,高溫時(shí)酶反應(yīng)速度減小,這是酶本身變性所致[13]。該酶的最適溫度是30～45 ℃。

圖10 酶解溫度對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.10 Effect of enzymolysis temperature on the Chinese wolfberry pulp juice yield and soluble solids

2.2.4 復(fù)合酶酶解時(shí)間對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖11表明,隨著時(shí)間的增加,枸杞漿的出汁率先增大后減少,當(dāng)達(dá)到2.5 h時(shí),出汁率最大,而可溶性固形物的含量(p>0.05),沒(méi)有顯著變化,因此,確定酶解時(shí)間為2.5 h,這主要是適宜的酶解時(shí)間使枸杞漿的出汁率達(dá)到了最大。

圖11 酶解時(shí)間對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.11 Effect of enzymolysis time on Chinese wolfberry pulp juice yield and soluble solids

2.2.5 底物pH對(duì)枸杞漿出汁率的影響 圖12表明,隨著pH的增大,枸杞漿出汁率、可溶性固形物先增大后減小,當(dāng)pH為3.5時(shí),出汁率為最大,而可溶性固形物在pH達(dá)到4.5時(shí)為最大,由于枸杞漿的自然pH為4.38,因此,確定底物pH為枸杞漿自然pH。

2.2.6 復(fù)合酶響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果 利用Design-expert 8.0.6.1對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表5)進(jìn)行分析,因子經(jīng)回歸擬合,得到回歸方程:Y=48.84-0.98A+0.31B+1.32C-0.65AB+0.61AC-0.066BC-3.29A2-2.16B2-1.28C2

決定系數(shù)R2為0.9786,表明所選擇的模型很好的擬合了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由表6可知,該模型的F=

表6 響應(yīng)面模型的方差分析

圖12 底物pH對(duì)枸杞漿出汁率及可溶性固形物的影響Fig.12 Substrates pH of wolfberry pulp juice yield and the effect of soluble solids

表5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

35.49,p<0.0001,表明實(shí)驗(yàn)所采用的二次模型是極顯著的,可以采用回歸模型對(duì)響應(yīng)值(枸杞漿出汁率)進(jìn)行預(yù)測(cè)。失擬項(xiàng)p為0.0669不顯著(p>0.05),表明模型是穩(wěn)定的,能很好的預(yù)測(cè)實(shí)際枸杞漿出汁率的變化。因素A、C、A2、B2、C2(p<0.01)對(duì)響應(yīng)值Y均有極顯著影響,對(duì)響應(yīng)值Y 的交互作用中都表現(xiàn)為不顯著。

2.2.7 復(fù)合酶響應(yīng)面優(yōu)化分析 由圖13可知,當(dāng)酶量一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著溫度的變化,先增大后減小。 當(dāng)酶解溫度一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著酶量的變化,先增大后減小。

圖13 復(fù)合酶添加量A與酶解溫度B對(duì)枸杞漿出汁率的響應(yīng)面 Fig.13 Responsive surface of Y=f(A,B)

由圖14可知,當(dāng)酶量一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著時(shí)間的延長(zhǎng),先增大后減小,但其變化的幅度不大。當(dāng)酶解時(shí)間一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著酶量的變化趨勢(shì),先增大后減小。

由圖15可知,當(dāng)酶解溫度一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著時(shí)間的延長(zhǎng),逐漸增大最后趨于穩(wěn)定,但其變化的幅度不大。當(dāng)酶解時(shí)間一定時(shí),枸杞漿的出汁率隨著酶解溫度的變化趨勢(shì),逐漸增大最后降低。

表7 兩種酶酶解最優(yōu)條件的比較

圖14 復(fù)合酶添加量A與酶解時(shí)間C對(duì)枸杞漿出汁率的響應(yīng)面Fig.14 Responsive surfaces of Y=f(A,C)

圖15 酶解溫度B與酶解時(shí)間C對(duì)枸杞漿出汁率的響應(yīng)面Fig.15 Responsive surfaces of Y=f(B,C)

根據(jù)復(fù)合酶酶解枸杞原漿的響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果得出,復(fù)合酶(果膠酶∶纖維素酶=3∶7)添加量0.09%,酶解溫度35.4 ℃,酶解時(shí)間2.74 h,枸杞漿的理論出汁率為49.23%。

2.2.8 復(fù)合酶最優(yōu)酶解條件的驗(yàn)證 在可操作的情況下,復(fù)合酶酶解枸杞原漿的最優(yōu)酶解條件校正為復(fù)合酶添加量0.09%,酶解溫度35 ℃,酶解時(shí)間2.7 h下,經(jīng)驗(yàn)證,得出其最高出汁率為49.20%,與理論值49.23%相接近。

2.3 兩種酶的比較及確定

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后,得出實(shí)際值與預(yù)測(cè)值的相對(duì)偏差都在1%以內(nèi),說(shuō)明所得到的模型是可靠且可以應(yīng)用的模型。對(duì)照組枸杞漿的出汁率為43.60%,經(jīng)過(guò)果膠酶處理后,枸杞漿的出汁率為48.75%,比對(duì)照組高出了5.15%。經(jīng)過(guò)復(fù)合酶處理后,枸杞漿的出汁率為49.20%,比果膠酶處理后,枸杞漿的出汁率高出了0.45%。果膠酶及復(fù)合酶都能提高枸杞漿的出汁率,但復(fù)合酶比單一果膠酶提高出汁率效果更好。這可能是因?yàn)殍坭降募?xì)胞壁中含有大量的果膠、纖維素等大分子物質(zhì),單一的果膠酶只能降解枸杞漿中的果膠,使枸杞漿的粘度下降,提高出汁率。

而復(fù)合酶主要是由果膠酶和纖維素酶組成,除了可以降解果膠,還可以降解纖維素,更進(jìn)一步的提高了枸杞漿的出汁率,與仇小妹等[14]采用果膠酶和復(fù)合酶對(duì)于提高藍(lán)莓果出汁率的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定果膠酶酶解最優(yōu)條件為:果膠酶添加量0.016%,溫度41 ℃,酶解時(shí)間1.3 h,出汁率為48.75%。復(fù)合酶酶解最優(yōu)條件為:復(fù)合酶(果膠酶∶纖維素酶=3∶7)添加量0.09%,酶解溫度35 ℃,酶解時(shí)間2.7 h,出汁率為49.20%。復(fù)合酶比單一果膠酶提高枸杞漿的出汁率更好,且兩種酶對(duì)可溶性固形物含量影響較小。

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Effect of enzymatic hydrolysis on wolfberry fruit juice yield

WANG Ya1,MA Wen-ping1,*,XU Lan-xian1,JIANG Yi-shan2

(1.College of Life Science and Engineering,Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021,China; (2.School of Materials Science and Engineering,Beifang University of Nationalities,Yinchuan 750021,China)

The enzymatic hydrolysis treatment was performed with different enzyme preparations. And the effects of enzyme preparations on juice yield of Chinese wolfberry and soluble solids were obesrved combining with the enzyme amount,reaction temperature,reaction time and pH value of substrates. Through the single-factor experiment and Box-Behnken optimization experiment,the optimum enzymolysis process of Chinese wolfberry pulp was determined:addition amount of pectinase 0.016%,enzymatic hydrolysis temperature 41 ℃,enzymolysis time 1.3 h and juice yield of Chinese wolfberry pulp 48.75%. The optimum condition for the enzymatic hydrolysis of complex enzyme was:addition amount of complex enzyme(pectinase∶cellulase=3∶7)0.09%,enzymatic hydrolysis temperature 35 ℃,enzymolysis time 2.7 h and juice yield of Chinese wolfberry pulp 49.20%. And the two kinds of enzymes had no significantly different effect on soluble solids(p>0.05). The results showed that pectinase and complex enzymes could both improve the juice yield of Chinese wolfberry pulp,however,complex enzyme was better than single pectinase in increasing the juice yield of fresh Chinese wolfberry fruit.

fresh Chinese wolfberry fruit;pectinase;complex enzyme;juice yield;soluble solids

2016-04-11

王婭(1988-),女,碩士研究生,研究方向:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)安全,E-mail:wangya201499@163.com。

*通訊作者:馬文平(1966-),男,博士,教授,研究方向:農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程,E-mail:petermana@163.com。

寧夏自然科學(xué)基金(NZ12200);北方民族大學(xué)國(guó)家自然科學(xué)基金前期培育項(xiàng)目(2014QZP010);北方民族大學(xué)研究生創(chuàng)新項(xiàng)目。

TS255.4

B

1002-0306(2016)22-0227-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.22.036