蓝莓鲜果酶法榨汁工艺的优化研究

◎ 楚文靖，张付龙，孙 悦，肖柳柳

（黄山学院 生命与环境科学学院，安徽 黄山 245041）

蓝莓果实是名贵果品中的重要小浆果，富含花色苷、多酚、黄酮、维生素等生物活性成分，具有较强的保健功能，深受人们喜爱[1-2]。蓝莓果实中含有较多的果胶等黏性物质，这会导致果实在榨汁处理过程中出现出汁率低、原料利用率低等问题。榨汁过程中酶法处理不仅能显著提高鲜果的出汁率，还对果汁有澄清作用，同时也能使鲜果中的生物活性成分溶出更多[3-4]。酶处理技术作为一种高效、低成本的处理方法，已被广泛应用在猕猴桃果浆[5]、枇杷果浆[6]、胡萝卜汁[7]等果蔬汁的提取中。为了提高蓝莓鲜果榨汁的出汁率，本研究以蓝莓鲜果为原料，在单因素试验的基础上，利用响应面试验优化蓝莓榨汁中果胶酶添加量、酶解反应温度和时间，以提高蓝莓鲜果的出汁率，旨在为蓝莓鲜果的榨汁工艺提供数据支撑和技术支持。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

蓝莓（购置于黄山市超市）；食品级果胶酶（酶活30 000 U·g-1，购于郑州晟发生物科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

HX-PB9636破壁料理机（奥克斯集团有限公司）；HH-4数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；AR124CN电子天平（奥豪斯仪器有限公司）；80-2台式电动离心机（金坛市杰瑞尔电器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

挑选蓝莓→清洗→沥干→破壁打浆→分装称重→添加果胶酶→恒温酶解→离心（4 000 r·min-1， 15 min）→收集上清液→称重→计算出汁率。

1.3.2 单因素试验

（1）果胶酶添加量的确定。称取打浆后的蓝莓果浆7份，每份20.0 g，分别按照果胶酶添加量为0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.1%加入果浆中，搅拌均匀，置于45 ℃恒温水浴锅中保持120 min，然后4 000 r·min-1离心15 min，取上清液，计算出汁率。

（2）酶解温度的确定。称取打浆后的蓝莓果浆 7份，每份20.0 g，果胶酶加入量均为0.5%，搅拌均匀，分别置于30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃和60 ℃的恒温水浴锅中保持120 min，然后4 000 r·min-1离心15 min，取上清液，计算出汁率。

（3）酶解时间的确定。称取打浆后的蓝莓果浆 7份，每份20.0 g，果胶酶加入量均为0.5%，搅拌均匀，置于45 ℃恒温水浴锅中分别酶解30 min、60 min、 90 min、120 min、150 min、180 min和210 min，然后4 000 r·min-1离心15 min，取上清液，计算出汁率。

1.3.3 响应面试验设计

在单因素试验的基础上，以果胶酶添加量（A）、酶解温度（B）和酶解时间（C）3个因素为自变量，以蓝莓的出汁率（Y）作为响应值，利用Design-Expert. 10.0.1软件中Box-Behnken中心组合试验优化蓝莓汁果胶酶酶法提取工艺参数，具体试验因素及水平见 表1[8]。通过回归模型得出自变量与响应值之间的函数关系，确定果胶酶提取蓝莓果汁最佳工艺参数。

表1 响应面试验因素水平表

1.3.4 蓝莓出汁率的计算

蓝莓出汁率=（蓝莓汁上清液质量∕蓝莓果浆原质量）×100%

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 果胶酶添加量对出汁率的影响

如图1所示，随着果胶酶添加量的逐渐增加，蓝莓果汁出汁率呈现出先增加后变化平稳的趋势，这是因为当果胶酶添加量达到0.5%时，蓝莓细胞内容物中果胶物质基本被完全水解溶出，出汁率达到最高（70.25%），若此时再增加酶量，则出汁率不再提高。

图1 酶添加量对出汁率 的影响图

2.1.2 酶解温度对出汁率的影响

如图2所示，在30～55 ℃内随着温度的增高，出汁率逐渐增大。酶解温度55 ℃时，蓝莓果浆出汁率达到最大值72.48%。但当温度达到60 ℃时，出汁率下降到66.90%，这是因为温度上升影响了果胶酶的活性。

图2 酶解温度对出汁率 的影响图

2.1.3 酶解时间对出汁率的影响

如图3所示，蓝莓果浆出汁率随时间的延长呈现先增加后逐渐平稳的趋势，当酶解时间为90 min，出汁率达到73.56%，随着时间的延长，出汁率趋于平缓。

图3 酶解时间对出汁 率的影响图

2.2 蓝莓酶解提取工艺的响应面试验结果分析

2.2.1 响应面比例设计及优化结果分析

按表1中的3因素3水平设计，根据Design-Expert.10.0.1 软件中的Box-Behnken中心组合试验设计原理，所得出的各因素水平及编码以及由此设计产生的17组试验结果见表2。

对表2的结果进行分析，得到因变量出汁率Y与酶添加量（A）、酶解温度（B）、酶解时间（C）3个自变量之间的二次多项回归方程为：

表2 酶解工艺响应面分析方案及结果表

从表3可以看出，蓝莓果浆出汁率回归模型极显著（p＜0.01），失拟项不显著（p=0.289 5＞0.05），说明回归模型有效，可靠性较高。因此，可以用回归方程描述各响应因素与响应值之间的关系，以确定各因素对响应值影响的显著性。由表3可知，对出汁率影响程度大小顺序为：A＞B＞C，果胶酶的加入量对出汁率的影响最大。

表3 蓝莓酶解提取工艺的回归模型及方差分析表

2.2.2 各个因子间的交互作用分析

响应曲面图和等高线图能较为直观地反映出各因素交互作用对响应值的影响。结合表3各因素交互作用的p值，由图4可知，果胶酶添加量与酶解温度的交互作用对出汁率的影响极显著；由图5可知，果胶酶添加量与酶解时间的交互作用对出汁率的影响不显著；由图6可知，酶解温度与酶解时间对出汁率的影响极显著。

图4 酶添加量与酶解温度交互作用的 响应曲面和等高线图

图5 酶添加量与酶解时间交互作用的 响应曲面和等高线图

图6 酶解温度与酶解时间交互作用的响 应曲面和等高线图

2.3 验证性试验

根据所得到的响应面模型，通过Design-Expert.10.0.1 软件分析可得到蓝莓鲜果出汁率的最优条件为果胶酶添加量为0.55%、酶解温度为54.63 ℃、酶解时间为89.74 min。考虑到实际可操作性，将其工艺参数调整为果胶酶添加量0.55%、酶解温度55 ℃、酶解时间 90 min。在此条件下进行3次平行验证试验，得到的出汁率平均值为74.28%，与软件预测的最优值74.39%相近，仅相差0.11%，说明采用响应面试验对蓝莓鲜果酶法榨汁工艺的优化是行之有效的，具有较高的可靠性。

3 结论

为了提高蓝莓鲜果的出汁率，在单因素试验的基础上，采用响应面法对蓝莓鲜果果胶酶酶法榨汁工艺进行优化，建立了二次多项式回归模型。由模型优化后的最佳酶解工艺条件为果胶酶添加量0.55%、酶解温度55 ℃、酶解时间90 min，在此条件下蓝莓出汁率高达74.28%，相比于未加酶的蓝莓，出汁率提高了25.14%。

本研究为蓝莓鲜果的果胶酶酶法榨汁工艺提供了数据支持。