食用槟榔超声酶解软化工艺优化

巢雨舟，夏延斌，赵志友，欧阳晗，吴耀祥，李 琦

（1.湖南宾之郎食品科技有限公司，湖南湘潭 411201；2.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙 410128；3.湖南利尔康生物股份有限公司，湖南岳阳 414100）

食用槟榔超声酶解软化工艺优化

巢雨舟1，夏延斌2，赵志友1，欧阳晗1，吴耀祥1，李 琦3

（1.湖南宾之郎食品科技有限公司，湖南湘潭 411201；2.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙 410128；3.湖南利尔康生物股份有限公司，湖南岳阳 414100）

以海南岛优质槟榔干果为原料，采用超声酶解工艺软化槟榔纤维，以酶添加量、超声功率、处理时间和处理温度为影响因素设计单因素试验和L9（34）正交试验，以槟榔的咀嚼性、碎渣性和硬度的综合得分为考察指标优化工艺条件，得到的最佳工艺为酶添加量0.4%，超声功率560 W，处理时间32 h，处理温度45℃，在此条件下，槟榔的咀嚼性、碎渣性和硬度的综合得分为362.3±6分，高于所有试验组。

槟榔；超声酶解；工艺优化；正交试验

槟榔是热带棕榈科植物，主要作为药用和食用，含有多种营养物质和活性物质，如槟榔碱、酚类、还原糖、VC和氨基酸等[1-2]。我国栽种的槟榔有95%以上都被运往湖南加工成干槟榔，作为咀嚼食品之用。湖南槟榔产业经过400年的发展，已经由家庭式的作坊发展成了工业化大规模的生产[3]，总产值已经超过150亿元。虽然湖南槟榔产业发展很快，但嚼食槟榔所引发的健康问题也不容忽视，主要原因是咀嚼槟榔时，槟榔坚硬的外壳对牙齿和口腔进行磨损，造成牙齿过早脱落和口腔黏膜纤维性病变[4-7]，对槟榔纤维的软化是槟榔产业亟待解决的问题[8]。

近年来关于槟榔软化方法的报道不少，主要方法有泡、蒸、冷冻和微波等物理软化法[9-11]，以及化学软化法[12]，酶处理[13]、微生物降解[14]等生物软化法。以上这几种方法都是单一的软化法，单一的软化法虽能对槟榔纤维软化产生一定作用，但也有一些负面作用。例如，物理软化法中蒸煮容易造成槟榔颜色变深进而影响产品的美观，微波软化法会使得槟榔内部产生干枯感，而化学软化法和生物软化法则容易产生不愉快的风味。针对以上问题，有人提出了复合软化法并应用到槟榔加工中。例如，段维发[15]研究的真空发酵法、李卫等人[16]研究的高压纤维素酶耦合技术都有很好的软化效果。本文主要针对复合槟榔软化法，考虑到超声波辅助酶解[17-19]这一方法的广泛应用，尝试将其引入到槟榔加工中，为槟榔软化开拓新的途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

槟榔干果，由海南岛提供；槟榔软化酶，湖南利尔康生物股份有限公司提供，专利号CN20111043 4790.0，由纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶、漆酶、淀粉酶和助剂组成。

1.2 仪器设备

KQ-700DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司产品；QG-38型不锈钢电热开水桶，大冶市强广不锈钢制品有限公司产品；101-2B型电热鼓风干燥箱，北京市中兴伟业仪器有限公司产品；MB-25型水分测试仪，奥豪斯仪器（上海）有限公司产品；LX-A型邵氏硬度计，乐清市艾德堡仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

选籽→浸泡（超声酶解）→清洗→煮籽5 min→烤籽→发籽→烤籽→上表香→切籽→去核→点卤→成品。

1.3.2 操作要点

（1）选籽。为了避免槟榔自身的差异而影响试验结果的准确性，挑选大小和形态差异不大的槟榔作为样品，去花蒂，称取的每份槟榔样品质量一致。

（2）浸泡。采用超声酶解的方法处理，料液比1∶2.5。

（3）烤籽。第1次烤籽采取称量的方法，烤至每份样品的质量一致，由于花蒂已经都去掉了，所以质量一致可以认为每份样品的水分含量一致，可以排除水分差异对槟榔软硬度的干扰。第2次烤籽至槟榔水分24%左右。

（4）发籽、上表香和点卤。采用各种甜味剂、凉味剂和香精香料配制而成的配方进行发籽、上表香和点卤。

（5）成品。要求样品水分含量在25%～26%。

1.3.3 单因素试验设计

称取500 g槟榔和1 250 g水于超声波清洗机中，在其他条件相同的情况下，以酶添加量、超声功率、处理时间和处理温度为单因素进行食用槟榔超声酶解试验，逐个考察不同条件对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响。

以超声功率490 W，处理时间24 h，处理温度45℃，考察不同酶添加量（0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响。

以酶添加量0.3%，处理时间24 h，处理温度45℃，考察不同超声功率（350，420，490，560，630 W）对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响。

以酶添加量0.3%，超声功率490 W，处理温度45℃，考察不同处理时间（8，16，24，32，40 h）对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响。

以酶添加量0.3%，超声功率490 W，处理时间24 h，考察不同处理温度（35，40，45，50，55℃）对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响。

1.3.4 正交试验设计

根据单因素试验结果，以酶添加量、超声功率、处理时间和处理温度为影响因素，以咀嚼性、碎渣性和硬度为考察指标，优化食用槟榔的超声酶解工艺，设计L9（34）正交试验表，开展四因素三水平的正交试验，确定最佳工艺参数。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计

1.3.5 评价指标

（1）水分含量。使用水分测试仪测定。

（2）槟榔的咀嚼性。邀请技术中心的10名经常吃槟榔、对槟榔有一定认识的食品专业人员，采用如表2所示的评价标准进行打分，取平均值。

槟榔的咀嚼性评价标准见表2。

表2 槟榔的咀嚼性评价标准

（3）槟榔的碎渣性。邀请技术中心的10名食品专业人员，他们经常吃槟榔，对槟榔均有一定认识，采用如表3所示的评价标准进行打分，取平均值。

槟榔的碎渣性评价标准见表3。

（4）硬度。使用邵氏硬度计测量，将槟榔切成平整的小块，每个样品取3个槟榔，随机选取每个槟榔的3个不同部位进行测量，取总平均值即为槟榔硬度指标。

1.3.6 数据处理

单因素试验和正交试验结果使用SPSS 19进行分析，数据图形使用Origin 8.0处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 酶添加量对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

酶添加量对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响见图1。

图1 酶添加量对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

由图1可知，超声酶解处理与对照组相比，槟榔的咀嚼性、碎渣性和硬度都有不同程度的变化，随着酶添加量的增大，槟榔咀嚼性得分先增大后减小，在酶添加量0.3%时达到最大。其原因为对食用槟榔的咀嚼口感来说，过软和过硬的槟榔咀嚼感都不好，软化处理的程度要适当，处理不够和处理过度都不行。对槟榔的碎渣性来讲，随着酶添加量的增大，槟榔的碎渣程度越来越大，这是因为酶解程度的加强，导致槟榔中的纤维素、半纤维素和木质素的水解率不断增大，槟榔内部结构松散，导致咀嚼时纤维不断地断裂，有细小的槟榔渣掉落在口腔里或者卡进牙齿缝。在酶添加量0.1%～0.4%和对照组相比差异并不显著（p＞0.05），只在酶添加量0.5%时有显著性差异（p＜0.05）。而对槟榔的硬度而言，随着酶添加量的增大，槟榔的硬度越来越小，所有超声酶处理样品的硬度都比未处理的要低。

2.1.2 超声功率对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

超声功率对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响见图2。

图2 超声功率对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

由图2可知，随着超声功率增大，槟榔的咀嚼性得分先减小后增大，超声酶解处理的样品都比对照组得分高，在超声420～560 W时得分区间最高。而从槟榔的碎渣性和硬度来看，碎渣性好的槟榔，往往其硬度也会较高，呈正相关，随着超声功率的增大，硬度和碎渣性也是先减小后增大。超声功率增加时，对酶解反应起到了促进作用，造成槟榔的碎渣性和硬度得分越来越低，但是这种促进作用不会随着超声功率的增大而无限增大。在达到 490 W时，酶解反应效率受到限制，槟榔的碎渣性和硬度反而越来越大。这可能是因为超声功率的增大使得空化作用越来越强，槟榔软化酶的构象遭到破坏，抑制了酶的活性，导致酶解效率降低。

2.1.3 处理时间对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

处理时间对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响见图3。

图3 处理时间对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

由图3可知，处理时间对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响，通过超声酶解处理的槟榔，其咀嚼性比未处理的对照组要好，除了处理时间为40 h与对照组无显著差异外（p＞0.05），其余的组与对照组都有显著性差异（p＜0.05）。咀嚼性的得分随处理时间的延长是先增大后减小，在16～32 h时的得分最高，所以最佳处理时间应该从这个时间段中选择。对于槟榔的碎渣性和硬度得分来说，超声酶解的处理时间越长，槟榔组织结构的水解程度越大，碎渣性越来越差，硬度越来越低。

2.1.4 处理温度对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

处理温度对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响见图4。

图4 处理温度对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响

由图4可知，在处理温度55℃时，槟榔的咀嚼性与对照组差异不显著（p＞0.05），其余组与对照组差异都很显著（p＜0.05），但所有超声酶解处理的样品咀嚼性还是较对照组好，咀嚼性的最高得分区间是在40～50℃，此为最佳处理温度。槟榔的碎渣性和硬度得分随着处理温度的上升先减小后增大，从这点可以看出，在超声协助下，这种槟榔软化酶的最适处理温度是45℃。

2.2 正交试验结果

正交试验结果见表4。

表4 正交试验结果

由表4可知，结合槟榔实际情况而言，咀嚼性最重要，其次是碎渣性，最后是硬度。可以把槟榔的咀嚼性权数定为3，碎渣性定为2，硬度定为1。此外，咀嚼性和碎渣性的得分越高越好，硬度的得分越低越好，所以综合评分的得分公式为：总分=咀嚼性得分×3+碎渣性得分×2-硬度得分。

由表4可知，极差R的大小顺序为A＞D＞B＞C，即对总得分影响效果的主次顺序为酶添加量＞处理温度＞超声功率＞处理时间；根据K值可知最优方案为A3B3C3D2，超声酶解软化工艺的最佳参数是酶添加量0.4%，超声功率560 W，处理时间32 h，处理温度45℃。在最优工艺的条件下做了3次重复性试验验证结果的可靠性，得到的总得分平均值是362.3± 6分，高于正交表中最优组合9，证明此试验结果数据可靠。

用SPSS 19软件分别对正交试验咀嚼性、碎渣性和硬度得分结果进行方差分析。

咀嚼性方差分析结果见表5，碎渣性方差分析结果见6，硬度方差分析结果见7。

由表5可知，酶添加量、超声功率、处理时间和处理温度对槟榔咀嚼性的影响都极显著（p＜0.01）。

由表6可知，酶添加量、超声功率和处理时间对槟榔碎渣性的影响极显著（p＜0.01），处理温度对槟榔碎渣性则没有显著影响（p＞0.01）。

由表7可知，酶添加量、超声功率和处理时间对槟榔硬度的影响极显著（p＜0.01），处理温度对槟榔碎渣性有显著影响（0.01＜p＜0.05）。

表5 咀嚼性方差分析结果

表6 碎渣性方差分析结果

表7 硬度方差分析结果

3 结论

以从海南岛采购的干果槟榔为原料，在采用湘潭干槟榔果加工工艺的基础上，引入超声酶解工艺对槟榔进行软化处理。运用单因素试验和L9（34）正交试验对超声酶解软化工艺进行优化，以酶添加量、超声功率、处理时间和处理温度为影响因素，考察软化工艺对槟榔咀嚼性、碎渣性和硬度的影响，确定最佳工艺为酶添加量0.4%，超声功率560 W，处理时间32 h，处理温度45℃，在此条件下的槟榔综合得分达到362.3±6分，高于所有正交试验组。超声酶解是一种软化槟榔纤维的新方法，但关于此方法软化槟榔方面的研究还很肤浅，还需要更多深入、细致的研究。

[1]覃伟权，范海阔.槟榔 [M].北京：中国农业大学出版社，2010：125.

[2]辛晓晨，裴志胜，袁腊梅，等.响应面法优化超声——微波协同萃取槟榔籽油及其脂肪酸组成分析 [J].食品科学，2012，33（2）：67-71.

[3]朱利明.寻味槟榔 [M].长沙：湖南人民出版社，2010：170-172.

[4]Chatrchaiwiwatana S.Factors affecting tooth loss amongrural Khon Kaen adults：analysis of two data sets[J].Public Health，2007，121（2）：106-112.

[5]Reichart P A，Nguyen X H.Betel quid chewing，oral cancer and other oral mucosal diseases in Vietnam：a review[J].Journal of Oral Pathology&Medicine，2008，37（9）：511-4.

[6]Javed F，Chotai M，Mehmood A，et al.Oral mucosal disorders associated with habitual gutka usage：a review[J].Oral Surgery Oral Medicine Oral Pathology Oral Radiology &Endodontics，2010，109（6）：857-864.

[7]翦新春，张彦.咀嚼槟榔与口腔黏膜下纤维性变及口腔癌的研究进展 [J].中华口腔医学研究杂志，2011，5（3）：1-5.

[8]徐远芳，邓钢桥，邹朝晖，等.食用槟榔纤维对口腔的危害及其软化技术研究进展 [J].湖南农业科学，2012（13）：102-104.

[9]姚东云，高亚玲，韩继红，等.槟榔软化工艺的研究进展 [J].中国医药指南，2011，9（29）：229-230.

[10]李智，徐欢欢，邓建阳，等.高温干蒸工艺软化槟榔及其灭菌效果研究 [J].食品与机械，2015，31（4）：194-197.

[11]文友模，陈燕.槟榔软化加工方法探讨与改进 [J].中国医疗前沿，2007，2（23）：101.

[12]何京亮，李忠海，周文化.抗粉碎度比较评价软化槟榔壳硬度的研究 [J].食品与机械，2009，25（2）：48-51.

[13]何京亮.食用槟榔酶法软化技术研究 [D].长沙：中南林业科技大学，2009.

[14]Rajan A，Kurup J G，Abraham T E.Biosoftening of arecanut fiber for value added products[J].Biochemical Engineering Journal，2005，25（3）：237-242.

[15]段维发.槟榔真空发酵浸渍加工方法：中国，200310120 823[P].2004-12-15.

[16]李卫，郑成.高压耦合酶解技术软化槟榔壳的研究 [J].广东化工，2007，34（5）：23-25.

[17]张胜帮，于萍，曾小明.超声波-酶解法和超声波法提取裙带菜多糖的比较研究 [J].食品科学，2011，32（16）：141-145.

[18]苗敬芝，冯金和，董玉玮.超声结合酶法提取生姜中水溶性膳食纤维及其功能性研究 [J].食品科学，2011，32（24）：120-125.

[19]潘利华，徐学玲，罗建平.水溶性大豆多糖的超声辅助酶法提取条件及抗氧化活性 [J].食品科学，2012，33（4）：77-81.

Optimization of Ultrasonic Enzyme Softening Technology for Edible Areca

CHAO Yuzhou1，XIA Yanbin2，ZHAO Zhiyou1，OUYANG Han1，WU Yaoxiang1，LI Qi3
（1.Hu'nan Binzhilang Food Science Limited Company，Xiangtan，Hu'nan 411201，China；2.College of Food Science and Technology，Hu'nan Agricultural University，Changsha，Hu'nan 410128，China；3.Hu'nan Lierkang Biological Limited Stock Company，Yueyang，Hu'nan 414100，China）

Take Hainan high-quality dried areca as the material，ultrasonic enzyme softening technology are used in areca fiber，single factor and L9（34）orthogonal experiments are conducted toevaluate the effect ofenzyme addition amount，ultrasonic power，processing time and processing temperature on chewiness，slagging and hardness of comprehensive scoring on areca.The optimum condition are as follows：the enzyme addition amount of 0.4%，the ultrasonic power of 560 W，the processing time of 32 h and the processing temperature of 45℃，and the chewiness，slagging and hardness of comprehensive scoring on areca under this condition reach on 362.3±6，higher than all the experimental group.

areca；ultrasonic enzyme；optimization of technology；orthogonal test

TS255.6

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.11.005

1671-9646（2016）11a-0014-04

2016-09-23

食用槟榔生产关键技术研究与示范（NY-ZI20161002）。

巢雨舟（1989—），男，硕士，研究方向为食用槟榔加工。