碳酸钠辅助酸枣核酶解破核工艺研究

◎ 李 成，郭晓玉，王鑫媛，张 璐，于 添，马 军，刘晓龙

（石家庄以岭药业股份有限公司，河北 石家庄 050000）

酸枣树一般生长在山地，是我国北方地区的重要药用植物[1]。酸枣仁为酸枣的干燥成熟种子，具有养心补肝、宁心安神、敛汗和生津之功效，常用于虚烦不眠、惊悸多梦、体虚多汗以及津伤口渴。中医临床上酸枣仁具有很高的医学价值，尤其在心血管疾病、抗抑郁、焦虑症和神经衰弱等方面起着很大的作用[2]。

传统机械加工破酸枣核，一次性破核率只占30%～40%[3]，通过重复多次最终完成破核，费时耗能。研究报道以纤维素酶与果胶酶复合酶解可以大幅提高一次性破核率，其机理为纤维素酶可酶解细胞壁中的纤维素，果胶酶可酶解细胞与细胞之间的胞间层，两种酶协同起效[4]。目前，通过酶解提高破核率试验报道较少，本实验室结合当前植物酶解常用酶制剂，在其适宜条件下进行破核研究，均未得到理想的试验结果，这可能是因为酸枣核主要含有木质素、纤维素类及矿物质类成分[5]，酸枣核木质素对纤维素的包覆作用及其刚性结构使得酶水解效果不理想。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酸枣核，河北邢台；纤维素酶（3 500 U·g-1），沧州夏盛酶生物技术有限公司；果胶酶（10 000 U·g-1），南宁东恒华道生物科技有限公司；木瓜蛋白酶（坚果加工专用）（600 000 U·g-1），沧州夏盛酶生物技术有限公司；半纤维素酶（400 000 U·g-1）、漆酶（400 000 U·g-1），诺维信（中国）生物技术有限公司；碳酸钠（食品级），连云港碱业有限公司；柠檬酸（食品级），潍坊英轩实业有限公司；纯化水。

1.2 仪器与设备

Memmert 恒温水浴锅、IRM 鼓风干燥箱、自制小型破核机、梅特勒FE20 pH 计。

1.3 实验方法

因市面采集酸枣核粒径范围较大，酸枣核大小对破核率有影响，故选择粒径在7 ～8 mm 的酸枣核作为本次试验对象。

1.3.1 酶解处理酸枣核破核工艺

将酸枣核洗净，晒干，按料液比（1 ∶4）加入水，按推荐使用量加入上述酶制剂，将pH 值调到合适范围内，适宜温度下，酶解4 h 后，鼓风干燥箱烘干，使用自制小型破核机测定破核率。

1.3.2 碳酸钠辅助酶解处理酸枣核破核工艺

将酸枣核洗净，晒干，按料液比（1 ∶4）加入水，按水重量0.50%加入木瓜蛋白酶，按水重量0.50%加入碳酸钠，50 ℃条件下，酶解4 h 后，鼓风干燥箱烘干，使用自制小型破核机测定破核率。先进行预试验验证，其次进一步通过单因素与正交试验研究得到最优工艺。

2 结果与分析

2.1 酶种类筛选

由表1 可知，木瓜蛋白酶（坚果加工专用）的试验数据优于其他酶，后续实验证实在推荐pH 值条件下，随着木瓜蛋白酶用量的增加，其破核率未见提高。其他酶及其组合未达到理想效果，木瓜蛋白酶与其他酶复配使用，也未明显提高酶解破核效率。

表1 不同酶制剂酶解后对酸枣核破核率影响表

2.2 碳酸钠处理与酶解技术结合试验

由表2 可知单独使用碳酸钠处理对酸枣核破核率的影响，在料液比为1 ∶4 时，加入水重量0.50%～1.00%的碳酸钠处理时，浸泡4 h，鼓风干燥箱烘干条件下，其对酸枣核破核率无明显提高。将碳酸钠引入酶解体系，其在作用于酸枣核木质素的同时，作为酶解体系的pH 值调节剂。

表2 碳酸钠添加量对酸枣核破核率的影响表

2.3 单因素试验

选取对酶解过程有影响的料液比、木瓜蛋白酶添加量、碳酸钠添加量、酶解温度和酶解时长5 个因素，分别进行试验，烘干后，使用小型破核机测定破核率。

2.3.1 料液比对酸枣核破核率的影响

将酸枣核洗净、晒干，加入0.50%木瓜蛋白酶、0.50%碳酸钠，50 ℃酶解4 h，酶解后烘干，测定一次破核率。由表3 可知，料液比对破核率影响不明显，因此选择液体没过酸枣核即可，发现当料液比为1 ∶2时，水即可没过所有酸枣核，故料液比确定为1 ∶2。

表3 料液比对酸枣核破核率的影响表

2.3.2 木瓜蛋白酶添加量对酸枣核破核率的影响

将酸枣核洗净、晒干，料液比1 ∶2，加入0.50%碳酸钠，加入（0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%和1.25%）木瓜蛋白酶，50 ℃酶解4 h，酶解后烘干，测定一次破核率。由表4 可知，随着酶用量的增加，酸枣核一次破核率增加，当酶用量为0.75%时达到峰值，之后再增大酶用量，破核率不再增加，由此确定木瓜蛋白酶最佳添加量为0.75%。

表4 木瓜蛋白酶添加量对酸枣核破核率的影响表

2.3.3 Na2CO3添加量对酸枣核破壳率的影响

将酸枣核洗净、晒干，料液比1 ∶2，加入0.75%木瓜蛋白酶，按水重量（0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%和1.25%）添加碳酸钠，50 ℃酶解4 h，酶解后烘干，测定一次破核率。由表5 可知，随着碳酸钠用量的增加，酸枣核一次破核率增加，当添加量为0.50%时效果最佳，随着碳酸钠用量的继续增加，破核率呈下降趋势，推测是由于酶解体系的pH 值逐渐超出酶的适宜范围所致。

表5 碳酸钠（Na2CO3）添加量对酸枣核破核率的影响表

2.3.4 酶解温度对酸枣核破核率的影响

将酸枣核洗净、晒干，料液比1 ∶2，加入0.75%木瓜蛋白酶，0.50%碳酸钠，在25 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃条件下，酶解4 h，酶解后烘干，测定一次破核率。由表6 可知，酶解温度对破核率影响不明显，温度过高会使酶活力下降，考虑实际操作中能耗等因素，选择最佳酶解温度为25 ℃。

表6 酶解温度对酸枣核破核率的影响表

2.3.5 酶解时长对酸枣核破核率的影响

将酸枣核洗净、晒干，料液比1 ∶2，加入0.75%木瓜蛋白酶，0.50%加入碳酸钠，25 ℃下酶解（2 h、3 h、4 h、5 h 和6 h），酶解后烘干，测定一次破壳率。由表7 可知，酶解时长在3 h 时一次破壳率最高，推测随着反应时间的延长，酶活逐渐降低，超过一定的时间酶促反应不再起作用，对破核率没有影响。

表7 酶解时长对酸枣核破核率的影响表

2.4 正交试验结果分析

在单因素试验结果的基础上，选择较好试验条件进行3 因素3 水平正交试验，正交试验因素水平见表8。由表9、表10 可知，影响最佳酶解工艺的因素主次顺序为A（木瓜蛋白酶添加量）＞C（酶解时间）＞B[碳酸钠（Na2CO3）添加量]。通过方差分析，最佳酶解工艺条件是A3B2C3，即木瓜蛋白酶添加量（A）1.00%、Na2CO3添加量（B）0.50%、酶解时长（C）4 h。在此最优条件下进行3 次验证实验，得到破核率平均值为80.23%，最终与预测值基本吻合，说明该工艺是合理有效的。其与正交设计组第7 组工艺数据比较无明显差异，考虑试验设计原理及过程稳定性等因素，选择最优条件作为酶解工艺条件。

表8 正交试验因素水平表

表9 正交试验结果表

表10 方差分析表

3 结论

通过单因素和正交试验分析得出，酸枣核在料液比（1 ∶2），按水重量1.00%加入木瓜蛋白酶，按水重量0.50%加入碳酸钠（Na2CO3），室温（25 ℃）酶解4 h 条件下，酶解后鼓风干燥箱烘干，一次破核率平均值为80.23%，比只用传统机械法工艺破核率高，且得到酸枣仁基本完整。该破核工艺通过将碳酸钠处理与酶解工艺结合，作用于酸枣核中木质素成分，使其刚性结构破坏，协同木瓜蛋白酶达到软化枣核的目的，干燥后，再经机械法破核，核壁易被破坏，从而提高了酸枣核破核率，保证了酸枣仁的完整性。该方法还可以推广到含木质素较多的枣核、坚果等产品的破核应用中。