酶法制备欧李汁条件优化及果汁饮料配方研究

高红芳

渭南职业技术学院（渭南 714026）

欧李果实香气浓郁，颜色诱人，营养价值较高，不仅维生素和蛋白质含量丰富，还具有抗疲劳、美容、保健等功效[1]。欧李中含有丰富的多酚类物质，具有提高人体免疫力等保健功能，刘皓涵等[2]从欧李果实中检测出6种多酚类物质。但欧李果实口感酸涩，故适合加工后食用[3]。欧李果实中含有的有机酸是加工营养饮料的首选材料，其中L-苹果酸是天然果汁的主要成分，其味道柔和，并且有特殊香味[4]。果汁加工过程中的榨汁工艺可通过机械方法完成，但回收率低，一些重要成分容易损失，在机械压榨之前进行酶处理，不仅有利于压榨和果汁的回收，而且还可以提高果汁的质量[5]。

果胶酶主要用于果蔬汁饮料的榨汁及澄清。在果胶酶的作用下，果胶物质被水解，并协助悬浮颗粒的絮凝和果汁的澄清[6]。果胶酶可促进果肉组织浸解和液化，有利于汁液和养分物质流出，从而有效提高果汁出汁率。果胶酶还可以增加果汁中可溶性固形物含量，维持果汁原有色泽[7]。但影响果胶酶作用效果的因素较多，如果实的类型、酶浓度、反应温度和反应时间等。因此，在果汁酶解提取果汁过程中，掌握其最佳酶解条件至关重要。

欧李（钙果）不耐贮藏，冷冻后不仅可以延长加工期，而且水果在冷冻过程中会有大量冰晶体的形成，这些冰晶在解冻时会对细胞壁产生挤压而使其破裂，从而提高果汁的出汁率[8]。试验以冷冻的欧李为原料，采用正交试验优化欧李酶解的最佳工艺条件，并对提取的原果汁进行调配，制备果汁饮料，为工业化生产欧李果汁饮料提供技术参数和理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

欧李果实（采摘于陕西省澄城县高原之星果业生产农民专业合作社种植基地）；柠檬酸、三氯蔗糖（河南万邦实业有限公司）；果胶酶（上海源叶生物科技有限公司）；1, 1-二苯基-2-3硝基苯肼（DPPH，源叶生物科技有限公司）；没食子酸、福林酚（天津市科密欧化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

HHW-2KV-660水浴锅（上海南荣实验室设备有限公司）；80-2型离心机（上海坤诚科学仪器有限公司）；722型光栅分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；精密PHS-3C型pH计（成都市方舟科技有限公司）；WZS手持式折射仪（上海仪电物理光学仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料→解冻→清洗→打浆→酶解→过滤→离心分离→欧李清汁→调配→杀菌→欧李果汁饮料

取适量欧李果实在室温（20 ℃左右）下解冻，清洗后用打浆机破碎呈匀浆，准确称取50 g果浆加入烧杯中，加入一定量果胶酶，搅拌均匀，将其放入一定温度的水浴锅中酶解一定时间，将果浆分别采用4层纱布过滤1次，滤液置于4 000 r/min离心10 min，得到欧李清汁，进行调配、杀菌后得到欧李果汁饮料。

1.3.2 单因素试验

准确称取50 g果浆，以出汁率为指标，分别考察酶添加量（0.03%，0.05%，0.07%，0.09%和0.11%）、酶解时间（30，60，90，120和150 min）、酶解温度（35，40，45，50和55 ℃）对欧李出汁率的影响，每个试验重复3次。

1.3.3 正交试验

根据单因素试验结果，以出汁率为评价指标，以加酶量、酶解温度、酶解时间为自变量，进行三因素三水平正交试验。正交试验设计因素水平见表1。

表1 正交试验设计因素水平（酶解条件）

1.3.4 果汁饮料配方优化

1.3.4.1 单因素试验

在果汁调配时分别以果汁添加量（20%，25%，30%，35%和40%）、白砂糖添加量（1%，2%，3%，4%和5%）、柠檬酸添加量（0.05%，0.08%，0.10%，0.12%和0.14%）、三氯蔗糖添加量（0.002%，0.003%，0.004%，0.005%和0.006%）进行单因素分析，以感官评分为评价指标，筛选各因素的适宜水平范围。

1.3.4.2 正交试验

在单因素试验基础上，以感官评分为指标，进行三因素四水平的正交试验。筛选各因素的适宜水平范围。正交试验设计水平见表2。

表2 正交试验设计因素水平（最佳配方） 单位：%

评定小组由10名经培训的食品专业学生组成，男女各5人。采用模糊数学综合感官评价法，模型建立如下[9]：

因素集U={u1，u2，u3，u4}，其中u1=香气，u2=颜色，u3=酸甜比，u4=滋味。

评语集P={P1，P2，P3，P4，P5}，其中P1=很好，P2=好，P3=一般，P4=差，P5=很差。

权重集X={x1，x2，x3，x4}，其中x1=0.2，x2=0.2，x3=0.3，x4=0.3。

综合评价集Y=X×R，其中X为权重集，R为模糊矩阵。

感官质量评定标准见表3。

表3 欧李果汁饮料感官评定

1.3.5 指标测定

1.3.5.1 出汁率测定[10]

1.3.5.2 透光率测定

采用分光光度法进行测定[11]。以蒸馏水为空白，在波长720 nm下测定欧李清汁的透光率。

1.3.5.3 可溶性固形物含量测定参考GB/T 12143—2008《饮料通用分析方法》中饮料可溶性固形物的测定方法（折光计法）。

1.3.5.4 总酚含量测定

总酚含量的测定参照张观飞等[12]的方法，量取50 μL果汁，加入0.2 mL福林酚试剂后混匀，室温下反应3～4 min，加入1.0 mL质量分数为10%的Na2CO3溶液，定容至50 mL。摇匀后放置黑暗环境，反应1 h；同时以蒸馏水代替样品试剂作为空白，在760 nm波长下测定吸光度。以没食子酸（1.2～4.2 μg/mL）为标准品绘制标准曲线，按照标准曲线回归方程计算样品中总酚含量。最终结果以没食子酸质量浓度表示（单位：mg/L）。

1.3.5.5 DPPH自由基清除率测定

DPPH清除率采用分光光度法[13]。用无水乙醇配制0.2 mmol/L DPPH自由基醇溶液，取2 mL DPPH自由基醇溶液与1 mL样品溶液混合，避光反应30 min，测定其在波长517 mm处的吸光度Ai。为除去样品本身颜色的影响，用1 mL样品与2 mL乙醇混合，测定吸光度Aj。以1 mL无水乙醇与2 mL DPPH自由基醇溶液混合，作为空白对照，测定其吸光度A0。DPPH清除率按式（2）计算。

1.3.6 数据处理

试验均设置3次平行，采用SPSS 17.0统计分析软件进行数据分析，Origin 8.5软件绘作图。

2 结果与分析

2.1 果胶酶添加量对出汁率的影响

酶添加量对欧李出汁率的影响如图1所示。不添加果胶酶时，欧李果汁黏度较大，出汁率仅为54.33%，添加0.03%果胶酶后出汁率提高至64.13%。胶酶添加量在0.03%～0.09%范围内，欧李出汁率随着酶添加量的增大而提高，果胶酶添加量为0.09%时，出汁率达到最大值73.80%，当果胶酶添加量继续增加时，出汁率无显著性变化，这是因为果浆一定时，其所含的果胶类物质含量一定，果胶酶添加过量时，只能加速酶解反应，而出汁率不会继续提高。因此，选择酶添加量0.05%～0.09%用于正交试验。

图1 果胶酶添加量对欧李出汁率的影响

2.2 酶解温度对出汁率的影响

不同温度下果胶酶对欧李出汁率的影响如图2所示。随着酶解温度升高，出汁率提高，果胶酶酶解温度为50 ℃时，出汁率达到最高值，随后出汁率降低。一方面，随着温度的升高，酶的活性随之增强，果汁中的果胶分解量相应增多；另一方面，温度上升后分子运动速率不断增加，加快果胶酶与底物浓度的接触，提升反应速率。温度过高时，酶的结构被破坏，活性降低，分解果胶类物质的能力降低，最终引起欧李果汁出汁率降低[14]。由于55℃时出汁率稍有下降，考虑可能由于过高的温度导致果胶酶逐渐钝化而失活，因此，选择酶解温度40～50 ℃用于正交试验。

图2 酶解温度对欧李出汁率的影响

2.3 酶解时间对出汁率的影响

酶解时间对欧李出汁率的影响如图3所示。随着酶解时间延长，欧李出汁率不断提高，这主要是因为刚开始时果浆中的果胶含量较多，在果胶酶的作用下迅速分解，果汁黏度下降，出汁率升高较快[15]。随着酶解时间延长，果汁中的果胶已被分解完全，出汁率不再升高。因此，选择酶解时间90～150 min用于正交试验。

图3 酶解时间对欧李出汁率的影响

2.4 正交试验结果分析

在单因素试验的基础上，选取酶添加量（0.05%，0.07%和0.09%）、酶解时间（90，120和150 min）及酶解温度（40，45和50 ℃）作为考察因素，进行欧李出汁率正交优化试验，通过表4的极差分析结果表明，在试验设计范围内，各因素对出汁率的影响主次顺序为A＞B＞C，即酶添加量是影响果汁出汁率最主要因素，其次是酶解时间，最后是酶解温度。通过各因素的K值分析可知，提高欧李果出汁率的最佳酶解工艺参数为A3B2C3，即酶添加量0.09%、酶解时间120 min、酶解温度50 ℃。由于最优组合A3B2C3并未出现在正交表中，因此对最优组合进行验证试验，在最优组合条件下欧李果汁的出汁率可达74.80%，高于表4中最高水平，说明试验结论是可靠的。

表4 正交试验结果

2.5 酶解对欧李汁澄清效果评价

由图4可知，在最优酶解工艺条件下，欧李汁透光率为86.3%，若不添加果胶酶，按照相同条件（温度、时间）对果浆进行处理，果汁的透光率仅为5.0%。研究表明，果胶酶用于果汁的澄清，可以大幅提高果汁的透光率。陈振昊等[16]的研究也表明，经果胶酶处理可提高库尔勒香梨的透光率。这是由于经果胶酶处理后，果汁中的果胶物质被分解，形成沉淀物质，果汁的黏性降低，果汁变得澄清透亮[17]。

图4 酶解前后欧李汁透光率比较

2.6 果汁饮料配方优化结果分析

2.6.1 果汁饮料配方优化单因素分析

欧李果汁、白砂糖、柠檬酸、三氯蔗糖添加量的变化对感官评价得分的影响如表5所示。果汁添加量达到35%时，果汁具有浓郁的香味，色泽呈红宝石色，感官品质最佳。白砂糖不仅能赋予果汁绵柔的口感，而且还是香味物质的载体，随白砂糖添加量的增加果汁的感官评分先上升，随后下降。柠檬酸具有温和爽快的酸味，赋予饮料丰富的口感，当柠檬酸添加量为01.%时，果汁的感官评分最高。三氯蔗糖能有效掩盖果汁本身的酸涩感，提高果汁的口感，当添加量为0.005%时，感官评分最高。

表5 各单因素对感官评分的影响

2.6.2 果汁配方优化的正交试验结果

评定人员依据感官质量评定标准对各组样品进行感官评定，评价结果以每个评级的人数除以评级总人数10，

根据模糊变化原理，综合评价集Y=X×R，计算结果为：Y1=（0.06，0.19，0.32，0.30，0.14）=68.0；Y2=（0.18，0.25，0.38，0.14，0.05）=73.7；Y3=（0.15，0.25，0.23，0.32，0.05）=71.3；Y4=（0.28，0.26，0.17，0.20，0.09）=74.4；Y5=（0.27，0.26，0.2，0.19，0.05）=73.0；Y6=（0.36，0.38，0.17，0.07，0.02）=79.9；Y7=（0.23，0.34，0.26，0.17，0）=76.3；Y8=（0.25，0.27，0.28，0.20，0）=75.7；Y9=（0.22，0.22，0.33，0.23，0）=74.3。

由表6可知，各因素对评分影响的主次顺序为果汁添加量=三氯蔗糖添加量＞白砂糖添加量＞柠檬酸添加量。配方的优化组合为A2B3C1D2，即果汁添加量35%、白砂糖添加量4%、柠檬酸添加量0.08%、三氯蔗糖添加量0.005%。按优化得到的配方进行验证，综合感官评分为82.1分，高于表6中所有组合，说明试验结果可行。

表6 正交试验结果

2.7 果汁理化指标

如图5所示，调配好的果汁饮料色泽鲜亮，具有浓郁的欧李果香。对其理化指标进行测定，可溶性固形物含量5.7%，pH 3.49，总酚含量26.13 mg/mL，DPPH自由基清除率77.03%，具有一定抗氧化活性。果胶酶促进细胞壁中层和初生细胞壁的降解，从而释放出细胞内的多酚类化合物，可提高果汁的抗氧化能力[18]。

图5 欧李果汁饮料照片

3 结论

果胶酶提取欧李汁的过程中，各因素对出汁率的影响顺序为酶添加量＞酶解时间＞酶解温度。最佳酶解工艺参数为酶添加量0.09%、酶解时间120 min、酶解温度50 ℃。在此工艺条件下，果汁出汁率为74.80%，透光率为86.3%。不添加果胶酶时，出汁率为54.33%，透光率为5.0%，因此，与不添加果胶酶相比，出汁率提高了20.47%，透光率提高了81.3%。对欧李果汁进行调配，当果汁添加量35%、白砂糖添加量4%、柠檬酸添加量0.08%、三氯蔗糖添加量0.005%时，可得到色泽鲜亮，具有浓郁果香的欧李果汁饮料。试验利用欧李本身的浓郁香味及鲜亮色泽，不添加任何色素与香精，制备一款感官品质良好的澄清型欧李果汁饮料，试验结果可为陕西渭南欧李资源开发和利用提供一定的技术参考。但此次拟试验仅探究果胶酶对果汁出汁率的影响，后期还需研究冷冻对欧李果实原料本身营养成分及损失情况的影响。同时，还需进一步研究果汁饮料在储藏期间微生物的变化，并通过建立模型来预测果汁产品的货架期。