酶法提高草莓出汁率的研究

王新惠，白　婷，梁　琴，王国燕，谢常伟，郑　伟，杨　园（成都大学生物产业学院，四川成都610106）

基础研究

酶法提高草莓出汁率的研究

王新惠，白婷，梁琴，王国燕，谢常伟，郑伟，杨园
（成都大学生物产业学院，四川成都610106）

摘要：分别采用果胶酶、蛋白酶和纤维素酶单一酶剂酶解草莓果浆，结果表明，果胶酶用量0.08%，25℃酶解30 min，出汁率可达85%以上，出汁率提高26.7%，而添蛋白酶和纤维素酶对出汁率提高不显著，仅分别提高7.8%和10.2%。采用果胶酶、蛋白酶和纤维素酶协同酶解，结果表明，25℃酶解30 min，出汁率可达98.7%，出汁率提高30.4%，突破单一酶剂果汁溶出不完全的瓶颈。

关键词：果胶酶；蛋白酶；纤维素酶；草莓；出汁率

草莓果实鲜嫩多汁、郁香酸甜、风味独特，营养价值高，深受广大消费者喜爱。由于草莓成熟期短，不耐储藏和运输，往往出现果农丰产不增收的现象，酿造草莓果酒则是草莓加工升值的很好出路之一。草莓果实含有丰富的果胶和纤维素，采用传统压榨工艺很难破碎细胞，导致草莓出汁率和色素浸出率较低，黏度大，过滤困难，不仅影响草莓利用率，也严重影响后续草莓果酒色泽、风味，同时对草莓果酒的澄清也极为不利。

近年来，随着果汁加工业的兴起，果胶酶、纤维素酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶等多种酶被应用于果蔬汁加工中，其中使用最多的是果胶酶。大量研究表明，果胶酶在果汁生产过程中，可将出汁率提高10%～35%[1-2]。目前，我国对酶法提高草莓果浆出汁率的研究已有报道，但往往采用单一酶进行酶解，而草莓细胞壁中，伸展蛋白、其他结构蛋白、壁酶、纤维素和果胶等结合，使细胞壁呈现稳定的化学结构，因此采用单一酶剂进行酶解，很难彻底破坏草莓细胞壁，使果汁完全溶出。此外，国内报道的酶解工艺往往需调节pH至4左右，酶解温度40℃，酶解4 h～6 h，该酶解工艺对后续草莓果酒酿造极为不利。

本文根据草莓细胞结构的特点，利用果胶酶、蛋白酶和纤维酶协同作用，酶解草莓细胞中的果胶、蛋白质和纤维素等大分子，从而破坏果胶、蛋白质和纤维素等大分子构成的网络结构，促进果汁溶出，提高出汁率。同时，果胶酶和蛋白酶把果胶和蛋白质水解成可溶性的小分子物质，破坏果胶和蛋白在草莓浆中形成的稳定体系，使草莓果浆得以澄清，提高其出汁率，也利于后续草莓果酒澄清。本文采用果胶酶、蛋白酶和纤维酶协同酶解，不需调节pH、酶解温度低、酶解时间短，保证草莓汁原有口味和色泽，还有利于后续草莓果酒的酿造和品质保证，为草莓深度开发和利用提供一定的参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

新鲜成熟草莓由成都双流草莓农场提供；果胶酶（酶活力1 800 U/g）：Sigma公司生产；纤维素酶和蛋白酶（酶活力1 800 U/g）：诺维信天津公司生产，酶活力分别为15 000 U/g和93 400 U/g。

1.2设备与仪器

LZ-105型螺旋打浆机：张家港市白熊韩东饮料机械有限公司；LD5-2A离心机：北京医用离心机厂；JA2003电子天平：上海天平仪器厂。

1.3工艺流程

草莓→洗净→破碎→酶处理→压榨分离果汁→过滤→草莓汁

1.4指标测定方法

参照曹辉等方法[3]测定草莓出汁率。

式中：为酶解后上清液质量，g；为酶解前草莓浆质量，g。

1.5草莓果浆的制备

挑选成熟无病虫害的新鲜草莓果实，用0.09% NaCl溶液浸泡5 min，清水冲净后，采用螺旋打浆机打浆。打浆后立即向果浆加入1%抗坏血酸进行护色处理。

1.6酶处理对草莓出汁率的影响

1.6.1不同酶剂对草莓出汁率的影响

称取100g草莓果浆，分别按质量比0%、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%量加入果胶酶搅匀，25℃酶解30 min后测定草莓出汁率。

称取100 g草莓果浆，分别按质量比0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%量加入蛋白酶搅匀，25℃酶解30 min后测定草莓出汁率。

称取100 g草莓果浆，分别按质量比0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%量加入纤维素酶搅匀，25℃酶解30 min后测定草莓出汁率。

1.6.2复合酶对草莓出汁率的影响

称取100 g草莓果浆，加入复合酶（果胶酶0.08%、蛋白酶0.06%、纤维素酶0.03%），酶解30 min后测定草莓出汁率。

称取5组100 g草莓果浆，酶复合方式如表1，酶解30 min后测定各组草莓出汁率。酶添加剂量：果胶酶0.08%、蛋白酶0.06%、纤维素酶0.03%。

表1　酶复合方式Table 1　The enzyme complex treatment

2　结果与分析

2.1不同酶剂对草莓出汁率的影响

分别使用果胶酶、蛋白酶和纤维素酶处理草莓果浆，3种酶对草莓出汁率的影响如图1所示。

图1　不同酶剂对草莓果浆出汁率的影响Fig.1　The influence of different enzymes treatment on the juice extraction rate of strawberry

添加果胶酶草莓果浆出汁率显著提高，当酶添加量达到0.08%，草莓果浆出汁率可达85%以上，与对照相比出汁率提高26.7%。添加蛋白酶和纤维素酶，草莓果浆出汁率增加不显著，与对照相比出汁率仅分别提高7.8%和10.2%。

成熟草莓含纤维素约15mg/g，半纤维素约12mg/g，果胶约10 mg/g[4]。草莓果肉富含纤维素、半纤维素和果胶，因而细胞不易破碎，导致草莓出汁率较低。此外，草莓在成熟过程中，胞内共价结合果胶和离子结合果胶逐渐转化成可溶性果胶，可溶性果胶含量达到3 mg/g左右[4]。草莓果肉破碎后，部分可溶性果胶释放到果浆中，可溶性果胶具有良好的凝胶化和乳化稳定作用，使果浆汁黏度增大，严重影响草莓的出汁率，同时造成果浆过滤困难，也对后续草莓果酒的澄清极为不利[5]。

果胶酶和纤维素酶可降解草莓果肉中的果胶、纤维素、半纤维素，从而有利于果汁的溶出，提高出汁率。然而，试验结果表明，仅果胶酶添加使草莓出汁率显著提高，而添加纤维素酶的效果不佳，这与李静燕等[5]研究结果基本一致。产生此现象的主要原因是草莓果肉中的果胶存在于相邻细胞壁间的胞间层中，起着将细胞粘在一起的作用；纤维素、半纤维素存在细胞壁中，与结构蛋白、果胶等构成具有一定硬度和弹性的细胞壁，呈现稳定的化学结构。添加果胶酶后，果胶酶可酶解细胞间的果胶，使细胞之间彼此分开，有利于胞间果汁溶出，使出汁率显著提高，而纤维素、半纤维素和蛋白质存在细胞壁中，而草莓细胞之间填充着果胶，阻碍蛋白酶、纤维素酶与细胞壁的作用，从而不能充分发挥酶解作用，不能有效破坏草莓细胞壁，导致草莓出汁率提高不显著。由此可见，单一酶剂酶解草莓果浆，很难取得最佳效果，若能将果胶酶、蛋白酶和纤维素酶协同作用，彻底破坏草莓细胞结构，将取得理想效果。

2.2酶协同作用对草莓出汁率的影响

果胶酶、蛋白酶和纤维素酶协同酶解对草莓果浆出汁率的影响如图2所示。

图2　果胶酶、蛋白酶和纤维素酶协同酶解对草莓果浆出汁率的影响Fig.2　The influence of compound enzymes（pectinase，protease and cellulose）treatment on the juice extraction rate of strawberry

草莓果浆在3种酶协同酶解作用下，出汁率可达98.7%，与对照相比出汁率提高30.4%，突破单一酶剂果汁溶出不完全的瓶颈。

李静燕、苏平、刘兴艳等[5-8]添加果胶酶，调节果浆pH 4，酶解温度40℃，酶解4 h～6 h，果浆出汁率也可达到90%以上。然而，该酶解工艺对后续草莓果酒酿造极为不利：调节果浆pH 4，不仅果浆口感偏酸，影响草莓果酒的口感，还会抑制后续草莓果酒发酵过程中酵母的生长，导致发酵启动缓慢和杂菌的滋生；草莓中富含VC、超氧化物歧化酶（SOD）、VE和花青素等，果浆在温度40℃酶解，将加速它们的氧化，导致果浆褐变，严重影响草莓果酒的色泽，且酶解时间长，在此过程中果浆中的杂菌开始滋生，严重影响草莓果酒的品质和安全性。本工艺采用果胶酶、蛋白酶和纤维素酶协同酶解，不需调节pH、酶解温度低，酶解时间短，有利于后续草莓果酒的酿造和品质保证。

探讨不同酶复合形式对出汁率的影响，结果如图3所示。

图3　不同酶复合形式对出汁率的影响Fig.3　The influence of different compound enzymes treatments on the juice extraction rate of strawberry

结果表明，果胶酶、纤维素酶和蛋白酶复合作用对出汁率的增加贡献最显著，果胶酶与纤维素酶复合次之、纤维素酶与蛋白酶复合作用效果最差。产生此现象的主要原因是细胞壁中的纤维素与伸展蛋白、其他结构蛋白结合或被包裹，当蛋白酶水解掉与纤维素结合或包裹纤维素的蛋白，纤维素酶才能有效与纤维素作用，从而水解纤维素，破坏细胞壁，使果汁最大程度溶出。由此可见，虽然果胶和纤维素是阻碍果汁溶出、导致果浆黏稠的主要因素，但蛋白酶协同效应对提高出汁率也是不可缺少的因素。

3　结论

酶法液化是通过特殊的酶处理工艺解破坏果蔬的细胞结构，提高果蔬原料浸出率，从而最大限度地获得果蔬汁的新型果蔬加工工艺[9-10]。采用果胶酶、纤维素酶和蛋白酶协同酶解，酶解温度25℃，酶解30 min，草莓果浆出汁率比直接榨汁提高30.4%，经济效益可观，且有利于后续草莓果酒酿造，可用于工业化生产。

参考文献：

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[3]曹辉,王振斌,马海乐,等.草莓澄清汁的加工技术研究[J].食品科学,2007,28(4):117-120

[4]薛炳烨,毛志泉,束怀瑞.草莓果实发育成熟过程中糖苷酶和纤维素酶活性及细胞壁组成变化[J].植物生理与分子生物学学报, 2006,32(3):363-368

[5]李静燕,杨玉玲,李春阳,等.酶法提高草莓出汁率的工艺优化[J].江西农业学报,2011,23(9):155-158

[6]苏平,叶兴乾,金良俊,等.不同处理对草莓出汁率及理化成分的影响[J].浙江农业大学学报,1997,23(6):687-688

[7]刘兴艳,蒲彪,鞠从荣,等.响应面法优化草莓浆酶解工艺[J].食品科学,2012,33(16):63-67

[8]孙利娜,王璋,许时婴.酶法生产草莓汁的研究[J].食品工业科技, 2005,26(11):89-92

[9]王素雅,王璋.酶法生产澄清型香蕉汁的研究[J].食品科技,2002 (7):44-46

[10]王军,张宝善,张润光.果胶酶和纤维素酶对牛心柿出汁率的影响[J].食品工业科技,2005,29(5):139-141

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.20.001

收稿日期：2013-12-02

基金项目：国家自然科学基金（31301552）；成都大学大学生创新性实验项目（CDU-CX-201301121）

作者简介：王新惠（1982—），女（汉），副教授，博士，研究方向：食品加工技术研究与质量安全控制。

Technology for High Extraction Rate of Juice from Strawberry by Enzyme Method

WANG Xin-hui，BAI Ting，LIANG Qing，WANG Guo-yan，XIE Chang-wei，ZHENG Wei，YANG Yuan
（Faculty of Biotechnology Industry，Chengdu University，Chengdu 610106，Sichuan，China）

Abstract：The strawberries were treated with pectinase，protease and cellulose，respectively.When the amount of the pectinase addition was 0.08%，enzymolysis temperature was at 25℃and enzymolysis time was 30min，the highest juice extraction rate of 85%was obtained which was 26.7%higher than that of the control group （directly squeezing the juice）.However，when strawberries were treated with protease and cellulose，the juice yield increase was not significant and the juice extraction rate only increased 7.8%and 10.2%，respectively. When the strawberries were treated with compound enzymes（pectinase，protease and cellulose）for 30 min at 25℃，the juice extraction rate can reach 98.7%and the juice yield increased by 30.4%.

Key words：pectinase；protease；cellulose；strawberry；juice extraction rate