不同酶解条件对提取红枣汁效果的探讨

2010-02-23杨芙莲聂小伟

陕西科技大学学报 2010年4期

杨芙莲，聂小伟

(陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安 710021)

0 前言

红枣为鼠李科枣属植物成熟果，是我国特产果品，有很高的营养保健价值.枣树以往大多分布于黄河中上游地区，随着西部大开发和“三农”政策的深入贯彻，近年来枣树种植面积不断扩大，红枣产量也呈逐年上升的趋势，并出现了供大于求的状况.由于目前国内红枣的保鲜技术不过关，造成大量的红枣腐烂变质，因此对红枣的深加工利用显得尤为必要，而目前对红枣的加工大多处于传统的初加工阶段.红枣汁不仅可以保留红枣中大部分营养成分，而且口感风味、外观色泽易被人接受，但是红枣具有独特的质构特征——存在大量果胶类物质而不宜直接压榨提汁，常用的热水浸提、打浆法在加工中存在许多缺点，加工过程中营养与香味物质易损失和变化，浸提率低，浸提时间长.本实验对预处理后的红枣采用果胶酶酶解，并对酶解工艺条件进行了较深入的探讨，研究了不同酶解条件对枣汁浸提效果的影响，优化得到了最佳的酶解浸提工艺参数，明显提高了浸提率，缩短了浸提时间，为今后科研和实际生产提供了技术依据.

1 材料与方法

1.1 材料与设备

红枣：产自陕北清涧的黄河滩枣，水分含量27.44%，总糖含量62.39%，可溶性固形物含量71.166 3%.

试剂：果胶酶(宁夏和氏璧生物技术有限公司，酶活力不小于50×104U/g)，葡萄糖(分析纯)、蒽酮(分析纯)、浓硫酸、蒸馏水等.

仪器设备：722型光栅分光光度计：上海光谱仪器有限公司；电热恒温水浴锅：北京长安科学仪器厂；阿贝折光仪：上海光学仪器厂；高速组织搅碎机：上海莉维纳光电科技发展有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵：巩义市予华仪器责任有限公司；电热鼓风干燥箱：北京科伟永兴仪器有限公司.

1.2 试验方法

挑选无病虫害、无腐烂变质和成熟饱满的新鲜红枣，经清水洗涤干净，用60 ℃热风烘干表面水分，并用打孔器除去枣核，然后先在60 ℃下鼓风干燥1 h，再在80 ℃下鼓风干燥1 h，使红枣产生浓厚的焦糖香味，并使果肉颜色变成深红色.处理后的红枣在高速组织搅碎机下搅碎成直径大约为0.2 cm的小块果肉，再进行酶解实验.首先进行单因素实验，对果胶酶酶解浸提红枣汁影响较大的因素进行考察.考虑到实验过程中的具体情况，每个处理选用红枣果肉为10 g，加入适量数倍于果肉的水，并调节浸提液的pH在3～5之间，加入适量的果胶酶，采用L9(34)正交表对加酶量、酶解时间和浸提时间3因素进行优化实验(因素及水平如表1所示).每个处理同时进行3次，求3次实验结果的平均值.

表1 因素水平表

1.3 测定方法

可溶性固形物(soluble solids content，SSC)含量：折光法；总糖(total sugar)含量：蒽酮比色法.

2 结果与分析

2.1 酶解浸提红枣汁工艺单因素实验

2.1.1 果胶酶用量的确定

分别称取10.000 g经加热处理并适度破碎的红枣9份，以水为浸提液，分别加入样品质量1.0‰、1.5‰、2.0‰、3.0‰、3.5‰、4.0‰、4.5‰、5.0‰、6.0‰的果胶酶，加水量为5 mL/g，酶解温度50 ℃，酶解时间4 h，pH为3.5，再经减压抽滤得到红枣汁，测定其可溶性固形物浸出率和总糖含量，结果见图1.

图1 加酶量对浸提效果的影响图2 酶解时间对浸提效果的影响

由图1可知，红枣中可溶性固形物浸出率和总糖含量随加酶量的增加而增加，当加酶量小于3.5‰时增加的趋势较为明显；当加酶量超过3.5‰后，可溶性固形物浸出率和总糖含量变化不明显.综合考虑浸提效果和降低成本，选择加酶量为3.5‰.

2.1.2 酶解浸提时间的确定

分别称取10.000 g经加热处理并适度破碎的红枣8份，选取加酶量为3.5‰、酶解时间分别为0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、4.5、5.0、6.0 h、酶解温度50 ℃、加水量5 mL/g、pH为3.5进行浸提，再经减压抽滤得到红枣汁，测定其可溶性固形物浸出率和总糖含量，结果见图2.

图3 酶解pH对浸提效果的影响图4 加水量对浸提效果的影响

由图2 可知，在酶解时间为3 h时，红枣汁浸提率达到最大；在0.5～3 h范围内，红枣汁浸提率随酶解时间的增加而增加，当酶解时间超过3 h后红枣汁浸提率变化不大；在整个酶解过程中，总糖含量变化不大，由此得到最佳的酶解时间为3 h.

2.1.3 pH的确定

分别称取10.000 g经加热处理并适度破碎的红枣7份，在加酶量3.5‰、酶解时间3 h、酶解温度50 ℃、加水量5 mL/g的条件下分别取pH为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0的水溶液进行浸提，再经减压抽滤得到红枣汁，测定其可溶性固形物浸出率和总糖含量，结果见图3.

由图3可知，在pH为3.0～4.0之间，红枣汁浸提率和总糖含量变化不大，当pH大于4.5时浸提率和总糖含量显著降低，其原因可能是pH超出了果胶酶的适用范围，使果胶酶失活从而导致浸提效果显著变差.由于红枣汁实际pH和果胶酶的pH适用范围都在3～5之间，因此可见pH对浸提效果影响不大.

2.1.4 加水量的确定

图5 酶解温度对浸提效果的影响

分别称取10.000 g经加热处理并适度破碎的红枣9份，在加酶量3.5‰、酶解时间3 h、酶解温度50 ℃、pH为4.0的条件下分别选取加水量为2、3、4、5、6、7、8、9、10 mL/g进行浸提，再经减压抽滤得到红枣汁，测定其可溶性固形物浸出率和总糖含量，结果见图4.

由图4可知，加水量对浸提效果影响不大，当加水量为3 mL/g时，浸提率达到最大，其后随着加水量的增加浸提率的变化趋势不大；总糖含量随加水量增加显缓慢增加的趋势.考虑浸提效果和水分蒸发等因素选取浸提最佳的加水量为4 mL/g.

2.1.5 酶解温度的确定

分别称取10.000 g经加热处理并适度破碎的红枣7份，在加酶量3.5‰、酶解时间3 h、加水量4 mL/g、pH为4.0条件下分别选取酶解温度为30、35、40、45、50、55、60 ℃进行浸提，再经减压抽滤得到红枣汁，测定其可溶性固形物浸出率和总糖含量，结果见图5.

表2 果胶酶酶解浸提红枣汁条件的正交试验结果与分析

由图5可知，在酶解温度为35 ℃时浸提率和总糖含量同时达到最大，随后随着酶解温度的增加，浸提率变化不大，可以得出果胶酶浸提红枣汁的最佳温度为35 ℃.

2.2 正交试验优化

正交试验的结果与分析见表2.

2.3 酶解浸提条件对红枣汁浸提率的影响

红枣汁浸出率反映了制备红枣汁时红枣原料中可溶性固形物溶入枣汁的情况，是衡量红枣汁品质好坏程度的重要指标之一，而浸出率的大小与浸提红枣汁的工艺参数紧密相关.从表2中可以看出，影响红枣汁浸提率大小因素的主次顺序为：B>A>C，即时间、加酶量和温度，并且在加酶量3.0‰、酶解时间4 h、酶解温度45 ℃、加水量4 mL/g、pH 4.0时浸提效果最佳，可使浸提率显著提高.

2.4 酶解浸提条件对红枣汁总糖含量的影响

由于红枣中糖分的含量较高，并且是红枣中的主要营养功能性成分，因此浸提红枣汁中总糖含量的高低也是评价红枣汁品质好坏的重要指标.从表2中可以看到，影响红枣汁中总糖含量因素的主次顺序为：C>B>A，即温度、时间和加酶量.温度在30～45 ℃变化时，红枣汁中总糖含量先增加后降低.酶解在一定温度范围内，随着加酶量的增加和酶解时间的延长，红枣中水溶性成分增加，总糖含量也显著增加.但温度过高会使果胶酶变性而失活，可溶性成分溶出降低；另外，温度过高或时间过长也会使总糖与其他营养成分发生反应，导致总糖含量降低和其他营养成分损失.在酶解工艺参数为A1B1C3时，即加酶量为3.0‰、酶解时间2 h、酶解温度50 ℃、加水量4 mL/g、pH 4.0时浸提效果最佳，可使总糖含量显著提高.

3 酶解浸提红枣汁最佳工艺条件的确定与验证

对于酶解浸提红枣汁的两项评价指标优化得到的最佳工艺条件不一致，需要综合考虑各方面的情况，分析利弊后，确定较好的工艺条件.在加酶量为3.0‰时可溶性固形物的浸提率和总糖含量都是最佳的，故选定加酶量为3.0‰.酶解温度为45 ℃和50 ℃时浸提红枣汁中可溶性固形物的浸提率和总糖含量达到最大，但果胶酶试剂使用温度为10～50 ℃，温度超出此范围时果胶酶活性将会降低，从而影响浸提效果.由于实验室操作和实际生产时，温度不可能控制恒定，而是在某一温度上下波动，故选定酶解温度为45 ℃.为了缩短酶解时间，提高酶解效率，并保证酶解浸提红枣汁的效果，最后确定最佳的酶解时间为3 h.最后，综合实验结果得出果胶酶酶解浸提红枣汁的最佳工艺参数为：加酶量3.0‰，酶解温度45 ℃，酶解时间3 h，加水量4.0 mL/g，pH 4.0.最后对该工艺参数进行验证实验，结果浸提率为56.734 2%，总糖含量为72.083 9%，比传统热水浸提法红枣汁浸提率和总糖含量分别提高了10.210 5%和6.789 6%，并且红枣汁感官效果较好，澄清透明.