复合酶解制备甜橙全果浊汁工艺优化

孙俊杰 付复华, 李绮丽

(1. 湖南大学研究生院隆平分院，湖南 长沙 410125；2. 湖南省农业科学院农产品加工研究所，湖南 长沙 410125)

复合酶解制备甜橙全果浊汁工艺优化

孙俊杰1付复华1,2李绮丽2

(1. 湖南大学研究生院隆平分院，湖南 长沙 410125；2. 湖南省农业科学院农产品加工研究所，湖南 长沙 410125)

以甜橙全果为原料制备甜橙全果浊汁，通过单因素试验和正交试验，以全果浊汁的出汁率和悬浮稳定性为指标，用果胶酶和蛋白酶进行酶解处理，得出酶解最优工艺条件为：果胶酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0.2%，酶解时间40 min，酶解温度40 ℃，该条件下果浆含量30%的全果果汁的出汁率为83.27%，660 nm处的OD值为0.431。该复合酶解方法能显著提高甜橙全果果汁的出汁率并使果汁保持较好的悬浮稳定性，经酶解后，果浆含量20%和30%的全果果汁具有较好的感官品质。

甜橙；全果浊汁；果胶酶；蛋白酶

Abstract： The whole sweet orange cloudy juice was produced for investigation in the current study. Treated with pectinase and protease, one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods were used to optimize hydrolysis conditions based on juice yield and suspension stability. The optimum conditions were as follows: pectinase amount 0.01%, protease amount 0.2%, the enzymolysis time 40 min, and the enzymolysis temperature 40 ℃. In these conditions, the 30% puree content whole fruit juice yield was up to 83.27%, and the absorbance at 660 nm was 0.431. The results showed that the enzymatic treatment could improve the juice yield greatly and remain the cloudy juice good suspension stability. After the enzymatic treatment, the 20% and 30% puree content whole fruit juice could preserve good organoleptic properties.

Keywords： sweet orange; whole fruit cloudy juice; pectinase; protease

柑橘汁是采用柑橘类果实制取的一类果汁，其色泽优美，营养丰富，口味芳香宜人，是世界上最受欢迎、贸易量最大的果汁产品[1-2]。中国柑橘栽种面积和产量均居世界之首，然而由于中国用于制汁的橙类品种少、产量低且成熟期不集中等原因，橙汁不能自足，80%依赖进口[3-4]。柑橘榨汁后，残留的果渣占果实质量的40%～50%，这些皮渣除了少量的用于提取香精油、果胶及黄酮物质外，大部分没有得到合理的利用，既浪费了资源，又污染了环境[5-6]。目前对柑橘皮渣研究和利用的报道较多，高彦祥等[7]以锦橙皮渣为原料，将皮渣经超微粉碎后用果胶酶和纤维素酶酶解制取天然的饮料浑浊剂；韩春然等[8]以橘皮为原料，对其进行乳酸发酵并与柑橘果肉混合，开发一种新型的果酱；刘新等[9]以橘子酒加工产生的果渣为原料，采用纤维素酶和果胶酶混合酶对果渣酶解工艺进行研究，提高了橘瓣的出汁率并减少了橘子酒加工中果渣的排放；尹颖等[10]取温州蜜柑、胡柚的皮及榨汁后的果渣，采用酸提醇沉的方法制备低分子柑橘果胶，并研究其理化性质和抗前列腺癌功效。

研究发现，柑橘皮渣富含可溶性糖、酸、果胶、粗脂肪、粗纤维、维生素、氨基酸和矿物质等营养成分[11-12]，具有抗氧化、抗炎症、预防心血管疾病等诸多生理活性[13-14]。

若能将皮渣完整地保留在果汁中制备柑橘全果果汁，则既满足将柑橘原料“吃干榨尽”的原则，又不失为一种开发新型柑橘果汁产品的方法。本试验拟以甜橙全果为原料，通过破碎匀浆和均质处理，研究果胶酶和蛋白酶复合酶解制备全果浊汁的最佳酶解条件，并优化甜橙全果浊汁的制备工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

果胶酶：酶活10万U/g，江苏锐阳生物科技有限公司；

酸性蛋白酶：酶活≥50 U/mg，上海瑞永生物科技有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

料理机：JYL-C012 型，中国九阳股份有限公司；

电子天平：EL204-IC型，瑞士梅特勒-托利多公司；

紫外可见分光光度计：UV-1800型，岛津仪器(苏州)有限公司；

高速分散器内切式匀浆机：XHF-D型，宁波新芝生物科技股份有限公司；

恒温培养摇床：THZ-100型，上海一恒科学仪器有限公司；

高速冷冻离心机：AVANTI J-26XP型，美国Beckman公司；

恒温水浴锅：KQ-700DE型，昆山市超声仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 柑橘全果果汁的制备 挑选新鲜、饱满、无腐烂、无病斑的甜橙，经磨油处理后用料理机破碎，得到全果果浆，将全果果浆与鲜榨甜橙汁按不同比例混合，经匀浆机和高压均质机使其中果肉继续均质细化，对不同全果浆与橙汁配比的全果果汁进行初步的感官评价筛选，确定最佳浆汁配比，得甜橙全果果汁初液。并对筛选出的全果果汁进行果胶酶和蛋白酶复合酶解处理。

1.2.2 全果果汁的感官评价 根据评价员的筛选原则，填写调查表，从中挑选出了9名食品科学研究方向的研究生对全果果汁进行感官评价[15]。以市面上销售的果汁为基础，对这9名评价员进行针对性的培训(包括基本培训和专业培训)。评价果浆含量分别为0%(即纯甜橙鲜榨果汁)，10%，20%，30%，40%，50%的全果果汁，所有的样品随机摆放，评价员评价每个样品的味道、外观、颜色、香气和总体接受度5个指标并打分[16]，打分区间为1～10分，1分为最不喜欢，10分为最喜欢。此感官评价在酶解工艺前后各进行1次。

1.2.3 单因素试验 以全果果汁的出汁率和悬浮稳定性为指标，分别考察果胶酶添加量(以全果果浆质量的百分比计)(0.0%，0.005%，0.01%，0.02%，0.03%)，蛋白酶添加量(以全果果浆质量的百分比计)(0.0%，0.05%，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%)，酶解温度(20，30，40，50，60 ℃)，酶解时间(20，40，60，80，100 min)这4个因素对出汁率和悬浮稳定性的影响。当选定某一因素进行单因素试验时，其余各个因素的条件为：果胶酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0%，酶解温度40 ℃，酶解时间60 min。设置空白对照，进行3次重复试验。

1.2.4 正交试验 根据单因素试验的结果，每个因素选取3个水平，以出汁率和悬浮稳定性为考察指标，进行3次重复试验。

根据实际需要，考虑到本试验的原则是在保证悬浮稳定性的前提下，尽量提高全果汁的出汁率，设定如下评价指标：综合评价指标=出汁率×70%+OD值×30%，按照综合评价指标来衡量正交试验结果。

1.2.5 出汁率的测定 将酶解后全果果汁离心取上清液，所得清汁质量占酶解前全果果汁质量的百分比。

1.2.6 悬浮稳定性的测定 采用比色法[17]，取10 g全果果汁样品，于3 000 r/min离心30 min，所得上清液在660 nm处测OD值，以蒸馏水为空白对照。

1.2.7 数据分析 采用Excel建立数据库，用SPSS 22.0软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 酶解前感官评价结果

由表1可知，当纯甜橙鲜榨汁中配入一定比例的果浆制成全果果汁时，其口感、外观、色泽、总体接受度均有下降，说明一定比例果浆的加入对果汁的品质造成了一定的影响。果浆含量为10%时，全果果汁的总体接受度不理想；当果浆含量达到40%，50%时，由于果浆含量较高使得全果果汁过于黏稠，导致外观和总体接受度指标下降较明显。当果浆含量为20%，30%时，大部分指标较纯鲜榨果汁虽略有下降，但仍有较好的可接受度。考虑到全果的最大利用率，采用全果果汁中果浆的含量均为30%。

2.2 单因素试验

2.2.1 果胶酶添加量对酶解效果的影响 由图1可知，在一定的范围内，全果果汁的出汁率随着果胶酶添加量的增加而增大，当果胶酶的添加量达到0.02%时，出汁率最大(82.42%)。当果胶酶的添加量>0.02%时，出汁率无显著变化；全果果汁的悬浮稳定性随着果胶酶添加量的增大而降低，当果胶酶的添加量>0.02%时，全果果汁的悬浮稳定性无明显变化。考虑到添加果胶酶的主要目的是为了增加出汁率，因此，采用加酶量0.01%，0.02%，0.03%作为正交试验的3个水平。

表1 酶解前感官评价†

† 采用邓肯式新复极差法测验，同列数据肩标不同小写字母分别表示差异显著(α=0.05)。

图1 果胶酶添加量对酶解效果的影响

2.2.2 蛋白酶添加量对酶解效果的影响 由图2可知，在一定的范围内，随着蛋白酶添加量的增大，全果果汁的出汁率也有所提高，但增幅较小，在蛋白酶的添加量为0.2%时，出汁率达到最大(82.84%)，当蛋白酶的添加量继续增大时，出汁率无明显变化；在一定的范围内，随着蛋白酶添加量的增多，全果果汁的悬浮稳定性增大，当蛋白酶的添加量>0.3%时，悬浮稳定性不再有显著变化。因此，采用加酶量0.1%，0.2%，0.3%作为正交试验的3个水平。

图2 蛋白酶添加量对酶解效果的影响

2.2.3 酶解时间对酶解效果的影响 由图3可知，在一定的范围内，全果果汁的出汁率随着酶解时间的延长而增大，在酶解时间为60 min时达到最大值(81.98%)，随着酶解时间继续延长，出汁率虽略有下降但无显著变化；全果果汁的悬浮稳定性随着酶解时间的延长而降低，在前40 min降低幅度明显，在40 min以后，悬浮稳定性降低幅度减缓。综合考虑生产成本等因素，采用40，60，80 min作为正交试验的3个水平。

2.2.4 酶解温度对酶解效果的影响 由图4可知，酶解温度为20～50 ℃时，全果果汁的出汁率随着温度的升高而增大，在50 ℃时，出汁率达到最大值(83.05%)，而温度到达60 ℃时，出汁率又开始下降。这是因为随着温度的升高，果胶酶的活性也随之升高，达到最适温度时，果胶酶的催化能力最高，但温度过高时，果胶酶的催化能力又会下降[18-19]；全果果汁的悬浮稳定性在20～60 ℃时呈现先下降后升高的趋势，在50 ℃时悬浮稳定性最差。考虑较高温度对果汁口感的影响，采用35，40，45 ℃作为正交试验的3个水平。

图3 酶解时间对酶解效果的影响

图4 酶解温度对酶解效果的影响

2.3 正交试验

2.3.1 正交试验因素水平确定 正交试验因素水平见表2。

表2复合酶酶解正交试验因素水平表

Table 2 Factors and levels in the orthogonal array design for optimizing composite enzyme hydrolysis conditions

水平A果胶酶添加量/%B蛋白酶添加量/%C酶解时间/minD酶解温度/℃10.010.1403520.020.2604030.030.38045

2.3.2 正交试验结果及分析 由表3可知，复合酶的酶解工艺中，影响全果果汁综合评价指标的主次因素依次为：A>D>C>B，最佳工艺组合为A1B2C1D2，即果胶酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0.2%，酶解时间40 min，酶解温度40 ℃。最佳工艺组合不在正交表组合中，在最优组合条件下进行验证实验，结果为：全果果汁的出汁率83.27%，OD值0.431，综合评价指标达到了0.712，优于正交表组合，达到了优化效果。

表3复合酶酶解正交试验出汁率结果及分析

Table 3 Orthogonal array design and results of juice yield for optimizing composite enzyme hydrolysis conditions

试验号ABCD出汁率/%OD值综合评价指标11 1 1 1 82.560.3870.6942122283.300.3900.7003133383.990.2140.6524212384.180.0830.6145223183.570.1950.6446231283.100.3080.6747313283.450.0710.6068321383.450.1040.6159332182.950.1500.626k10.6820.6380.6610.654k20.6440.6530.6470.660k30.6160.6510.6340.627R0.0670.0150.0280.033

2.3.3 正交试验出汁率和悬浮稳定性方差分析 由表4可知，果胶酶添加量、酶解时间、酶解温度3个因素对出汁率影响显著，蛋白酶添加量对出汁率影响不显著。由表5可知，果胶酶添加量、蛋白酶添加量、酶解时间、酶解温度4个因素对悬浮稳定性的影响皆显著。

表4复合酶酶解正交试验出汁率方差分析表

Table 4 Analysis of variance for juice yield with various composite enzyme hydrolysis conditions (n=3)

来源平方和自由度均方F值显著水平A0.0000662220.000033117.1700.005B0.00000364520.0000018230.3950.680C0.000020.0000949820.5680.000D0.000020.000036.6290.000误差0.00008312180.000004618

表5复合酶酶解正交试验悬浮稳定性方差分析表

Table 5 Analysis of variance for suspension stability with various composite enzyme hydrolysis conditions (n=3)

来源平方和自由度均方F值显著水平A0.22620.113330.5520.000B0.01320.00719.2160.000C0.05120.02573.9410.000D0.08220.041119.8630.000误差0.006180.000

2.4 酶解后感官评价

在最佳酶解工艺条件下，对酶解后不同果浆浓度的全果果汁的感官评价结果见表6。果浆含量为10%的全果果汁在酶解后出现了分层现象，一定程度上影响了其外观、颜色、总体接受度等指标，所以各项指标得分均较低。当果浆含量为20%和30%时，相比其他果浆含量的全果果汁，在口感、外观、色泽和总体接受度等方面有较高的得分。而当果浆含量达到40%和50%时，由于酶解后果汁仍较黏稠，所以其味道、外观等指标受到一定的影响。综上所述，在最佳酶解工艺下，果浆含量为20%或30%时的全果果汁在感官评价中得到较高的分数，具有更好的感官品质。

表6 酶解后感官评价†

† 采用邓肯式新复极差法测验，同列数据肩标不同小写字母分别表示差异显著(α=0.05)。

3 结论

果胶酶和蛋白酶的复合酶在一定工艺条件下能有效提高甜橙全果果汁的出汁率并使果汁保持较好的悬浮稳定性，此工艺条件为：果胶酶添加量0.01%，蛋白酶添加量0.2%，酶解时间40 min，酶解温度为40 ℃。此条件下果浆含量30%的全果果汁的出汁率为83.27%，660 nm处的OD值为0.431。经此工艺酶解后，果浆含量为20%和30%的全果果汁具有较好的感官品质。后续将对甜橙全果果浆与其他果蔬汁的复配进行研究。

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Optimization the technology of preparation of whole sweet orange cloudy juice by complex enzymatic

SUN Jun-jie1FUFu-hua1,2LIQi-li2

(1.LongpingBranchGraduateSchool,HunanUniversity,Changsha,Hunan410125,China; 2.HunanAgriculturalProductProcessingInstitute,HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha,Hunan410125,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.041

国家公益性行业(农业)科研专项(编号：201303076)；国家重点研发计划(编号：2017YFD0400701)

孙俊杰，男，湖南大学在读硕士研究生。

付复华(1978—)，男，湖南省农业科学院副研究员，博士。E-mail:fhfu686@163.com

2017—05—22