香蕉芒果复合果浆酶解工艺的优化

陈铭中，钟旭美，孔令开，叶颖娴，陈 勇

（1. 阳江职业技术学院，广东阳江 529566；2. 阳江市功能性食品研发与质量评价重点实验室，广东阳江 529566）

香蕉，果肉质地柔软、清香爽口，是营养价值很高的水果[1]，国内香蕉种植主要分布在广东、广西、福建等地。香蕉产量大，由于其为跃变型水果，采收后不便贮藏[2]，开展香蕉果酒的研究，对香蕉果酒产业链生产可以提供参考，有利于推动香蕉种植及其产业链的发展，提高居民生活水平。香蕉富含人体所需多种氨基酸和维生素，以及蛋白质、脂质、糖、粗纤维等。中医认为香蕉有润肠、填精髓等功效[3]，并有缓解压力、消解烦恼的功效，有良好的保健功能。芒果（中国植物志） 的通俗名为杧果，我国芒果种植区域的气候条件差异较大，所以每个区域推广的种植品种有所不同。因其果肉细滑、汁多味美，营养成分高，是大众常食用的水果之一，是热带著名水果，具有“热带果王”之称，芒果主要成分有蛋白质、粗纤维、维C、矿物质、脂肪、糖类等[4-5]，被世界卫生组织成为十大最佳水果之一。香蕉和芒果主要分布在我国的热带、亚热带地区，都含有丰富的果胶质、半纤维素等，以致果浆的黏度大、出汁率低下，由于果胶酶可以分解果胶物质，能够很好地降解果浆黏度，促进果浆固液分离，使果酒澄清度大大提高[6]。果胶酶已在香蕉酒[7]、青梅酒[8]、猕猴桃果酒[9]等的酿造中应用，并且得到良好的酶解效果[10]。目前，有香蕉果酒和芒果果酒等报道，但将这2 种水果复合酿酒未见有相关报道。利用果胶酶处理香蕉芒果复合果浆，以探讨利用果胶酶提高香蕉芒果复合果浆的透光率的最佳酶解工艺条件，为香蕉芒果复合型果酒的酿造工艺提供试验参数，促进香蕉芒果复合型果酒的酿造及生产，以期带动香蕉芒果的种植，提高种植户经济收入，改善收入水平。

1 材料及方法

1.1 材料及药品

香蕉、芒果，购于阳江市阳东区农贸市场；果胶酶（活力≥4 000 U/mg），上海源叶生物科技有限公司提供；D254 型酵母，广州市深奥生物有限公司提供；柠檬酸、维C、碳酸氢钠，山东迈德丰科技有限公司提供。

1.2 仪器与设备

KP-767 型商用现磨豆浆机即搅拌机，广州市祈和电器有限公司产品；酒精计手持糖度仪，广州深奥生物科技有效公司产品；玻璃发酵坛，淘宝庸人百货有限公司产品；离心机，江苏金坛宏华仪器厂产品；DK-S24 型电热恒温水浴锅、SJ-3F 型pH 计，上海精宏实验设备有限公司产品；E-301F pH 型雷磁三复合电极，上海仪电科学仪器股份有限公司产品；JA6002 型电子天平，常州市科源天平仪器有限公司产品；手持糖度计，上海邦西仪器科技有限公司产品；I3 型紫外可见分光光度计，济南海能仪器有限公司产品；FBZ1002-UP-P 型超纯水机，青岛富勒姆科技有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 香蕉芒果复合果浆工艺流程

1.3.2 操作要点

（1） 原料挑选。挑选新鲜无病害、无虫害，外观无机械损伤及腐败变质的香蕉和芒果，要求其成熟度比较均一，没有软塌现象，以免引起腐败。

（2） 去皮、切分。将香蕉、芒果依次清洗去皮、去核，将其果肉取出，切成1 cm 大小的方块。果皮含有单宁等物质，因此在取肉过程中应将皮完全去除，避免其影响果酒口味。

（3） 破碎打浆。香蕉芒果打浆前按比例混合，放入1%的柠檬酸和维C 复合溶液中进行护色处理[11-12]，避免果肉褐变。

（4） 酶解。果胶酶可以软化果肉组织中的果胶物质，使之生成半乳糖醛酸和果胶酸，果汁中的固形物失去进而沉降下来，增强澄清效果[13-14]。

1.3.3 单因素试验

设置单因素试验考查果胶酶酶解过程中果胶酶添加量、酶解温度、酶解pH 值和酶解时间对香蕉芒果复合果浆酶解的影响，以透光率为评价指标。

某高速公路项目全长115km，行车速度设计为100km/h，路基宽度设计为26.0m，本工程路面结构为沥青混凝土结构，主线路面层为（SMA—13）细粒式沥青混凝土面层，厚度为4cm；中面层为6cm（AC—20C）中粒式沥青混凝土；下面层为8cm（AC—25C）粗粒式沥青混凝土。在本项目路面排水设计中主要采用中央分离带、超高缓和段的排水处理方法，最大限度减少平坡路段出现积水的现象。但是在实践过程中，采用该方式不能达到理想的防排水效果。基于此，相关部门在研究后从问题角度出发，在了解高速公路防排水设计应用实际的基础上，采取了优化设计方式进行。

（1） 果胶酶添加量对香蕉芒果果浆透光率的影响。将香蕉芒果果肉（2∶1） 混匀打浆后，取6 份150 mL 果酱置于250 mL 灭菌后的三角瓶中，选用果胶酶添加量0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6 g/L[15]，固定pH 值调配至4.0，于30 ℃下以超声波处理20 min，酶解时间30 min 的条件酶解，酶解后立即取出并以转速5 000 r/min 离心10 min，将所取上清液置于波长670 nm 处测定透光率[16]。

（2） 酶解温度对香蕉芒果果浆透光率的影响。将香蕉芒果果肉（2∶1） 混匀打浆后，取6 份150 mL果酱置于250 mL 灭菌后的三角瓶中，选用不同的酶解温度30，35，40，45，50 ℃[17]，固定添加果胶酶添加量0.5 g/L，pH 值调配至4.0，于30 ℃条件下以超声处理20 min，酶解时间30 min，酶解后立即取出，以转速5 000 r/min 离心10 min，将所取上清液置于波长670 nm 处测定透光率。

（3） 酶解pH 值对香蕉芒果果浆透光率的影响。将香蕉芒果果肉（2∶1） 混匀打浆后，取6 份150 mL果酱置于250 mL 灭菌后的三角瓶中，选用不同的梯度酶解pH 值3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，固定添加果胶酶添加量0.5 g/L，pH 值调配至4.0，于30 ℃下以超声处理20 min，酶解时间30 min 的条件酶解，酶解后立即取出，以转速5 000 r/min 离心10 min，将所取上清液置于波长670 nm 处测定透光率[18]。

（4） 酶解时间对香蕉芒果果浆透光率的影响。将香蕉芒果果肉（2∶1） 混匀打浆后，取6 份150 mL果浆置于250 mL 灭菌后的三角瓶中，选用不同的酶解时间30，60，90，120，150 min，固定添加果胶酶添加量0.5 g/L，pH 值调配至4.0，于30 ℃下以超声处理20 min，酶解时间30 min 的条件酶解，酶解后立即取出，以转速5 000 r/min 离心10 min，将所取上清液置于波长670 nm 处测定透光率。

1.4 酶解正交试验

根据上述单因素试验的结果，设计四因素三水平的正交试验。

果胶酶处理香蕉果酒L9（34）正交试验因素与水平设计见表1[19-20]。

表1 果胶酶处理香蕉果酒L9（34）正交试验因素与水平设计

2 结果与分析

2.1 果胶酶添加量对香蕉芒果复合果浆透光率的影响

不同果胶酶添加量对透光率的影响见图1。

图1 不同果胶酶添加量对透光率的影响

2.2 酶解温度对香蕉芒果复合果浆透光率的影响

不同酶解温度对透光率的影响见图2。

图2 不同酶解温度对透光率的影响

由图2 可知，透光率＞30 ℃时会随着酶解温度的升高而增高。酶解温度为30~35 ℃时，果酒透光率增幅较大，由70.21%升至90.2%，随着温度的增高，果酒的透光率也逐渐漂浮，呈非正相关趋势，很有可能是在随着温度升高，果渣中的果胶受热后析出导致透光率降低。酶解温度超过45 ℃时对透光率影响不大。酶解温度如果过高会导致果胶酶酶活力的降低，还会导致香蕉芒果复合果酒的营养成分和香气损失[17]。因此，在香蕉芒果复合型果酒酿造时建议选择在35 ℃的条件下酶解，此时的酶解效果最好。

2.3 不同酶解pH 值对香蕉芒果复合酒透光率的影响

不同酶解pH 值对透光率的影响见图3。

图3 不同酶解pH 值对透光率的影响

由图3 可知，不同酶解pH 值条件下酶解后香蕉芒果复合果浆的透光率也有所不同，酶解pH 值为3.5~4.5 时澄清效果较好，透光率均可以达到87 %以上。其中，酶解pH 值为3.5 时，透光率最高，可达89.2%；当酶解pH 值高于4.5 时，可能是由于果胶酶过高活性受到了抑制，从而导致果酒中的果胶物质未能分解，透光率明显下降。因此，pH 值为3.5~4.5 条件下酶解效果较为理想，当酶解pH 值＞4.5 时果胶酶容易被抑制，导致其果胶物质不能被很好分解，以致透光率下降。

2.4 不同酶解时间对香蕉芒果复合果浆透光率的影响

不同酶解时间对透光率的影响见图4。

图4 不同酶解时间对透光率的影响

由图4 可知，不同酶解时间对香蕉芒果复合果浆透光率有着较大的影响，在不同的酶解条件下，果浆原料的透光率有着明显的变化，由图4 可知，酶解时间越长，果浆透光率越高。测定空白只有5.36%。可以说明果酒没有酶解时会含有大量的果胶和粗纤维等物质，这些物质是导致果酒澄清度和色泽的主要因素。此外，随着酶解时间的延长，透光率也随之增高，说明酶解时间和透光率在一定范围内呈正相关，但是过长的酶解时间会导致果酒被空气中的微生物污染和原料氧化褐变，容易引起腐败或者变色，不利于果酒品质的把控和商用的价值。酶解时间控制在120~150 min 可以达到较佳的酶解效果，过长的时间会增加时间成本，不利于产业化加工的需求。

2.5 正交试验结果与分析

根据单因素试验得出的结果，进行四因素三水平正交试验。

果胶酶处理香蕉芒果复合果浆正交试验因素水平见表2。

表2 果胶酶处理香蕉芒果复合果浆正交试验因素水平

由表2 中的极差R值可知，影响香蕉芒果复合果浆透光率的主次因素为A（果胶酶添加量） ＞B（酶解温度） ＞D（酶解pH 值） ＞C（酶解时间），由其中的K值得到果酒酶解最佳工艺为A2B3C2D2，得到正交试验结果再进行一个验证试验，验证试验结果为99.4%，高于A2B3C2D2组合，说明最佳酶解组合为果胶酶添加量0.5 g/L，酶解温度45 ℃，酶解pH 值4.0，酶解时间120 min。由此可见，香蕉芒果复合果浆透光率研究的正交试验结果可靠，并且得到工艺的最佳组合，能够为香蕉芒果复合型果酒酿造提供有价值的参数。

3 结论

通过果胶酶酶解香蕉芒果复合果浆优化结果表明，在试验范围内香蕉芒果复合果浆的透光率在适宜的pH 值条件下，透光率会随着酶添加量的增加、酶解时间的延长和酶解温度的升高而升高，并且通过正交试验优化后透光率可达到99.4%，并且果胶酶添加量对香蕉芒果复合果酒透光率最大。结果表明，香蕉芒果复合果浆在果胶酶添加量0.5 g/L，酶解温度45 ℃，酶解pH 值4.0，酶解时间120 min 时得到的透光率效果最佳，即果胶酶解的效果最好。合适的果胶酶酶解条件能够很好地分解香蕉芒果复合果浆中大量的果胶物质，从而充分释放果胶中包裹的营养物质，提高出汁率，为后续的果酒发酵提供良好条件，试验结果可为香蕉芒果复合型果酒酿造时提供借鉴。