朱金艷，張俊鵬，鄭存娜，楊露露，麻麗丹

（1.莊河市市場(chǎng)監(jiān)管事務(wù)服務(wù)中心，遼寧大連 116400；2.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧大連 116400；3.丹東海關(guān)，遼寧丹東 118000）

藍(lán)莓（Semen Trigonellae）屬杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vacciniumspp.）植物。藍(lán)莓營(yíng)養(yǎng)豐富，果實(shí)中含有膳食纖維、多種維生素和微量元素[1-2]，還含有黃酮類、多酚類化合物等抗氧化活性物質(zhì)[3]，具有抗衰老、抗氧化等作用，可降低膽固醇動(dòng)脈粥樣硬化、心臟疾病和某些類型癌癥的發(fā)生率[4]。鑒于藍(lán)莓的保健效果，其在我國(guó)的種植面積逐年擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷增加，已形成全產(chǎn)業(yè)鏈[5-6]。但目前藍(lán)莓的儲(chǔ)藏運(yùn)輸環(huán)節(jié)仍存在一些短板，如鮮果易出現(xiàn)表皮損傷，不易長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)藏等。

藍(lán)莓鮮果的特性決定了其最宜加工成果脯、干粉、果汁等形式，降低運(yùn)輸儲(chǔ)藏成本。這些加工形式中，藍(lán)莓果汁的發(fā)展前景廣闊，但由于藍(lán)莓果中果膠類、纖維素等物質(zhì)含量豐富，在制汁過程中溶入果汁中，會(huì)在一定程度上降低果實(shí)的滲透性和毛細(xì)孔透液量，導(dǎo)致出汁率低、資源損失等問題，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[7-8]。傳統(tǒng)制汁采用直接制汁或熱浸工藝，不僅出汁率低，穩(wěn)定性差，而且影響了果汁的色澤、口感及營(yíng)養(yǎng)成分[9-10]。試驗(yàn)證明，在制汁工藝中加入生物酶，可以提高藍(lán)莓出汁率，保證產(chǎn)品品質(zhì)[11-12]。因此，本研究采用果膠酶與纖維素酶復(fù)合酶酶解來提高藍(lán)莓出汁率，并對(duì)復(fù)合酶配比、酶解溫度、酶解時(shí)間這3 個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別確定出最佳處理?xiàng)l件，然后采用響應(yīng)面法對(duì)藍(lán)莓汁的酶解工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍(lán)莓由大連祥云農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社提供，品種為北陸，5 月采摘，冷藏1 d 后備用。果膠酶（酶活大于30 000 U/g）、纖維素酶（酶活大于400 000 U/g），由大連美侖生物技術(shù)有限公司提供。

JJ-2 組織搗碎機(jī)，常州億通分析儀器制造有限公司；HHS 型電熱恒溫水浴鍋，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司；X1R 高速冷凍離心機(jī)，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；JJ2000B 電子天平，常熟市雙杰測(cè)試儀器廠；JYZA562 家用榨汁機(jī)，九陽股份有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 操作方法

新鮮藍(lán)莓經(jīng)充分清洗后，置于組織搗碎機(jī)內(nèi)打漿制成藍(lán)莓果漿。準(zhǔn)確稱取100 g 藍(lán)莓果漿于250 mL 錐形瓶?jī)?nèi)，調(diào)節(jié)水浴溫度，將錐形瓶放入水浴中，并將其密封。當(dāng)藍(lán)莓果漿溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，放入0.2 g 復(fù)合酶混勻。待酶解反應(yīng)進(jìn)行一定時(shí)間后，用200 目濾布進(jìn)行過濾，濾液在85 ℃下滅酶5 min。將處理后的藍(lán)莓果漿自然冷卻至室溫后，于10 000 r/min 離心10 min，取上清液稱量質(zhì)量，計(jì)算藍(lán)莓出汁率[9]。

1.2.2 藍(lán)莓出汁率的測(cè)定

藍(lán)莓出汁率采用式（1）進(jìn)行計(jì)算。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）果膠酶與纖維素酶配比對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響

酶解時(shí)間為60 min，酶解溫度為40 ℃，果膠酶與纖維素酶的質(zhì)量比（g/g）分別設(shè)定為10:10、10:7、10:5、10:3、10:1，每組平行測(cè)定3 次，求平均值。

（2）酶解溫度對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響

果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比為10:5，酶解時(shí)間為60 min，酶解溫度設(shè)定為30、35、40、45、50 ℃，每組平行測(cè)定3次，求平均值。

（3）酶解時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響

果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比為10:5，酶解溫度為40 ℃，酶解時(shí)間設(shè)定為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，每組平行測(cè)定3次，求平均值。

1.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化藍(lán)莓汁提取工藝

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)，以Box-Benhnken 的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理為背景[13]，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 藍(lán)莓汁酶法提取工藝的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Response surface design of enzymatic extraction of blueberry juice

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用Design-ExpertV8.0.6 統(tǒng)計(jì)軟件處理分析3 次平行試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)。根據(jù)方差分析對(duì)數(shù)值間的差異顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 復(fù)合酶配比對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響

復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）配比對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響見圖1。由圖1 可知，隨著纖維素酶在復(fù)合酶中所占比例的下降，藍(lán)莓出汁率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10:5 時(shí)，藍(lán)莓出汁率達(dá)到最大值（P＜0.05），為59.45%。因此，果膠酶:纖維素酶的質(zhì)量比選擇10:5。

2.1.2 酶解溫度對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響

酶解溫度對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響見圖2。由圖可知，隨著酶解溫度的上升，出汁率呈先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)酶解溫度為40 ℃時(shí)，藍(lán)莓出汁率最大，為60.21%，此時(shí)酶的活性最高（P＜0.05）。因此，酶解溫度選擇40 ℃。

2.1.3 酶解時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響

酶解時(shí)間對(duì)藍(lán)莓出汁率的影響見圖3。從圖3 可知，當(dāng)酶解時(shí)間從0.5 h 增加到1.0 h 時(shí)，藍(lán)莓出汁率顯著提高（P＜0.05），之后隨時(shí)間的增加藍(lán)莓出汁率幾乎無明顯變化。因此，酶解時(shí)間選擇1.0 h。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化藍(lán)莓汁提取工藝

以復(fù)合酶配比、酶解溫度和酶解時(shí)間為自變因素，采用響應(yīng)面法對(duì)藍(lán)莓汁最佳提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及方差分析

對(duì)數(shù)據(jù)分析，得到回歸方程：R＝70.19+0.69A+0.77B+0.36C-3.05AB-AC-0.025BC-3.08A2-3.37B2-4.15C2。對(duì)所得的回歸模型進(jìn)行方差分析如表3 所示。由表3 可知，模型的F＝136.90，P＜0.000 1，差異極顯著，并且失擬項(xiàng)P＝0.414 1＞0.05，表明該模型擬合性好。且R2＝0.994 4，方差相差很小，接近1，說明擬合程度很好，可以用此模型來分析和預(yù)測(cè)出汁率的最優(yōu)提取工藝。

表2 藍(lán)莓汁酶解工藝的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)Table 2 Response surface optimization of enzymatic hydrolysis of blueberry juice

表3 出汁率響應(yīng)面擬合回歸方程的方差分析結(jié)果Table 3 The results of variance analysis of response surface fitting regression equation

由表3 可知，復(fù)合酶配比、酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)出汁率影響均顯著（P＜0.05），且因素對(duì)出汁率的影響程度為B＞A＞C。對(duì)交互作用來說，復(fù)合酶配比和酶解溫度以及復(fù)合酶配比和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率影響都顯著（P＜0.05），但是酶解溫度和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率影響不顯著（P＞0.05）。

2.2.2 響應(yīng)面結(jié)果與分析

響應(yīng)面分析圖可以反映各因素之間交互作用對(duì)因變量影響程度，因素對(duì)響應(yīng)值影響越大，曲面越陡峭，說明因素對(duì)模型的影響越顯著。響應(yīng)面優(yōu)化模型因素（復(fù)合酶配比、酶解溫度和酶解時(shí)間）兩兩交互作用對(duì)出汁率的影響見圖4～6（見下頁(yè)）。

從圖4、5 中可以看出，復(fù)合酶配比和酶解溫度以及復(fù)合酶配比和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率的影響都顯著。當(dāng)復(fù)合酶配比固定時(shí)，隨著酶解溫度的增加，出汁率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；同樣，當(dāng)酶解溫度不變時(shí)，隨著復(fù)合酶配比增加，出汁率也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10:5，酶解溫度為40 ℃左右時(shí)，出汁率達(dá)到最大值；復(fù)合酶配比和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率影響也符合此規(guī)律，在復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10:5，酶解時(shí)間1 h 左右達(dá)到最大值。

從圖6 可以看出酶解溫度和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率影響不顯著，但當(dāng)固定一個(gè)變量，出汁率會(huì)隨著另一個(gè)變量的增大先上升后下降，當(dāng)酶解溫度為40 ℃，酶解時(shí)間約為1 h 時(shí)達(dá)到最大值。

從圖中可以看出，3 個(gè)響應(yīng)面均為開口向下的凸面，故R存在極大值。為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)果，根據(jù)Design-Expert V8.0.6 軟件得出在復(fù)合酶質(zhì)量比、酶解溫度和酶解時(shí)間交互作用影響下，最優(yōu)提取工藝為復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10.0:5.1，酶解溫度為40.4 ℃，酶解時(shí)間為1.02 h，在此條件下模型預(yù)測(cè)的出汁率為70.25%。

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

模型優(yōu)化工藝為復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10.0:5.1，酶解溫度為40.4 ℃，酶解時(shí)間為1.02 h，模型預(yù)測(cè)的藍(lán)莓出汁率為70.25%。為驗(yàn)證模型的有效性，在復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10:5，酶解溫度為40 ℃，酶解時(shí)間為1 h 的條件下，進(jìn)行3 次重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果見表4。由表4 可知，在此條件下進(jìn)行3 次試驗(yàn)的出汁率平均值為69.45%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.21%，這一結(jié)果與預(yù)測(cè)最優(yōu)模型相近，說明本試驗(yàn)優(yōu)化的工藝參數(shù)可行。

表4 最優(yōu)工藝參數(shù)的預(yù)測(cè)值及實(shí)驗(yàn)值Table 4 Predicted and experimental values of optimal process parameters

3 討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合酶配比、酶解溫度和酶解時(shí)間對(duì)出汁率影響均顯著（P＜0.05），且因素對(duì)出汁率的影響程度為酶解溫度＞復(fù)合酶比＞酶解時(shí)間。對(duì)交互作用來說，復(fù)合酶配比和酶解溫度以及復(fù)合酶配比和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率影響都顯著（P＜0.05），但是酶解溫度和酶解時(shí)間交互作用對(duì)出汁率影響不顯著（P＞0.05）。在復(fù)合酶（果膠酶:纖維素酶）質(zhì)量比為10:5，酶解溫度為40 ℃，酶解時(shí)間為1 h 的條件下，出汁率平均值為69.45%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.21%，這一結(jié)果與預(yù)測(cè)最優(yōu)模型相近，說明本試驗(yàn)優(yōu)化的工藝可靠，對(duì)生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義。

在本試驗(yàn)中，加入了果膠酶和纖維素酶。果膠酶使果膠半乳糖醛酸殘基間的糖苷鍵斷裂,將果膠分解為半乳糖醛酸和可溶性果膠等小分子[14]，纖維素酶協(xié)同作用于纖維素,分解為葡萄糖和可溶性寡聚葡萄糖[15]，在工藝中加入這兩種酶可以提高果汁的通透性和出汁率，有效改善出汁工藝及產(chǎn)品品質(zhì)[16]。