果胶酶对百香果汁澄清效果的研究

摘 要：果汁生产通常需要进行澄清处理，果胶酶法是果汁澄清的主要方法。近年来，广西百香果产业发展迅猛，广西已成为我国最大的百香果产区之一。为解决百香果鲜果价值低、保藏期短问题，增加百香果附加值，丰富百香果产品，本文通过单因素和正交试验确定了果胶酶澄清百香果汁的最佳生产工艺条件。结果表明，在百香果汁pH=4.0，果胶酶用量120 mg·kg-1，酶解温度45 ℃，酶解140 min条件下，生产出的百香果汁澄清度最佳，透光率达84.5%。

关键词：果胶酶；百香果汁；澄清效果；正交试验

Study on the Clarifying Effect of Pectinase on Passion Fruit Juice

ZHONG Xuan， LI Youmei*， HUANG Wensheng， WEI Xuanming， QIN Hailu

（College of Agricultural Engineering， Guangxi Vocational and Technical College， Nanning 530226， China）

Abstract： Fruit juice production usually requires clarification， and pectinase is the main method of fruit juice clarification. In recent years， Guangxi passion fruit industry has developed rapidly， and Guangxi has become one of the largest passion fruit producing area in China. In order to solve the problems of low fresh fruit value and short shelf life of passion fruit， increase the added value of passion fruit and enrich the product of passion fruit， the optimum production conditions of pectinase clarified passion fruit juice were determined by single factor and orthogonal test. The results showed that under the conditions of pH=4.0， pectinase dosage of 120 mg·kg-1， enzymolysis temperature 45 ℃ and enzymolysis for 140 min， the clarity of passion fruit juice was the best， and the light transmittance reached 84.5%.

Keywords： pectinase; passion fruit juice; effect of clarification; orthogonal experiment

百香果又名鸡蛋果，学名西番莲，是热带多年生藤本攀缘果树[1]，原产于大、小安的列斯群岛，现广泛种植于热带、亚热带地区，我国广东、广西、海南、福建、云南等地均有种植[2]。百香果因成熟后具有多种香气而得名[3]，香味浓郁独特[4]、口感酸甜，有“果味之王”的美誉，是世界上已知含有芳香物质最多的水果之一[5]。据统计，2020年广西百香果的种植面积占全国60%以上[2]，由于百香果鲜果贮藏期较短，亟待通过技术加工解决百香果的保值、增值问

题[6-10]。果汁产品不仅能够减少水果中营养及生物活性成分的损失，还可以保留原有的风味，并且口感较好，因此深受消费者的喜爱[11-13]。将百香果加工成果汁，既能保留百香果原有的风味，又可减少营养成分的损失，同时可解决百香果保藏期短的问题[14]。但是，由于百香果中含有果胶物质，在生产过程中面临出汁率低、沉淀物多、出现浑浊等问题，对百香果汁品质有所影响。果胶酶[15-17]是果汁生产中必不可少的酶类，可催化果胶分解，有效地降低果胶的黏稠度，从而提高果汁的出汁率及澄清度。食品工业生产中，相较于壳聚糖法澄清果汁会导致果汁脱色的不足，果胶酶法具有澄清作用高效、作用条件温和、效果好、无污染的特点[18-21]。本文通过探讨果胶酶对百香果汁的澄清效果，为澄清百香果汁的生产提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

百香果，市售，果实成熟，无破损及病变。果胶酶（30 000 U·g-1），南宁庞博生物工程有限公司；无水柠檬酸（分析纯），北京索莱宝科技有限公司。

电子天平ME54E，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；恒温水浴锅HH-8，金坛市亿能实验仪器厂；破壁机，临沂麦苗商贸有限公司；酸度计FE28，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；离心机TG16G，凯特实验仪器有限公司；分光光度计T6，北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 试验方法

1.2.1 百香果汁澄清工艺流程

百香果汁澄清工艺流程为百香果→挑选→清洗→切分→挖取果肉→低速打浆→原汁（浑浊汁）→加入果胶酶进行处理→灭酶→离心→取澄清液测定透光率。

1.2.2 百香果汁澄清度的测定

采用分光光度法，以蒸馏水为参比，作波长300～850 nm百香果汁的吸收曲线，据此确定百香果汁澄清度的测定波长为600 nm[19]。依据A=-lgT（A表示吸光度，T表示透光率），在600 nm波长下测定果汁的透光率，并将其作为澄清度。透光率值越大，澄清度越高，说明果汁澄清效果越好。

1.2.3 酶解单因素试验

（1）果胶酶用量对百香果汁透光率的影响。取7份100 g的百香果汁，用0.1%柠檬酸将果汁pH调至4.0，分别加入0 mg、3 mg、6 mg、9 mg、12 mg、15 mg和18 mg果胶酶，即果胶酶用量为0 mg·kg-1、30 mg·kg-1、60 mg·kg-1、90 mg·kg-1、120 mg·kg-1、150 mg·kg-1和180 mg·kg-1，用玻璃棒搅拌均匀后，在35 ℃水浴中酶解60 min，灭酶，滤出上清液，测透光率。试验重复3次。

（2）酶解温度对百香果汁透光率的影响。取6份100 g的百香果汁，用0.1%柠檬酸将果汁pH调至4.0，加入12 mg果胶酶，搅拌均匀，在25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃和50 ℃恒温水浴中酶解60 min，灭酶，滤出上清液，测透光率。试验重复3次。

（3）酶解时间对百香果汁透光率的影响。取6份100 g的百香果汁，用0.1%柠檬酸将果汁pH调至4.0，加入12 mg果胶酶，搅拌均匀，在35 ℃水浴中分别酶解30 min、60 min、90 min、120 min、150 min和180 min后，灭酶，滤出上清液，取上清液测透光率。试验重复3次。

（4）果汁pH对百香果汁透光率的影响。取5份100 g的百香果汁，用0.1%柠檬酸分别将果汁pH调整为2.0、3.0、4.0、5.0和6.0，加入12 mg果胶酶，搅拌均匀，在35 ℃水浴中酶解60 min后，灭酶，滤出上清液，取上清液测透光率。试验重复3次。

1.2.4 百香果汁澄清效果正交试验

在单因素试验基础上，选择果胶酶用量、酶解时间、酶解温度和果汁pH值为考察因素，以透光率为考察指标，设计4因素3水平正交试验，确定百香果汁澄清工艺的最佳酶解条件。正交试验因素和水平设计见表1。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 果胶酶用量对百香果汁透光率的影响

百香果果肉中富含果胶物质，加入果胶酶后，破坏了果胶分子间的连接点，使大分子果胶物质降解成小分子物质，从而使果汁中的固形物沉降，起到澄清作用。由图1可知，果胶酶用量对百香果汁有一定的澄清效果。当果胶酶用量在0～120 mg·kg-1时，随着酶用量的逐渐增加，百香果果汁透光率呈上升趋势，果汁澄清度逐渐提高，当果胶酶用量为120 mg·kg-1时，果汁透光率达到峰值，澄清效果最佳。继续增加果胶酶用量时，果汁透光率出现下降趋势，这是由于酶蛋白过量，使果汁产生二次浑浊，从而导致透光率下降。

2.1.2 酶解温度对百香果汁透光率的影响

温度过高或过低均会影响酶的活性。由图2可知，酶解温度在25～45 ℃时，随着酶解温度的升高，百香果汁的透光率不断增大，当酶解温度为45 ℃时，有最大透光率，此时百香果汁的澄清效果最佳。随着酶解温度的继续升高，透光率反而下降，这是由于酶解温度过高，果胶酶失活，从而导致果汁澄清度降低。

2.1.3 酶解时间对百香果汁透光率的影响

由图3可知，酶解时间由30 min延长至120 min，百香果汁的透光率由54.2%增加至79.7%，随着酶解时间的增加，果汁的透光率呈明显的上升趋势。当酶解时间为120 min时，出现最大透光率，此时澄清效果最佳。此后，随着酶解时间的延长，透光率趋于平稳，变化不明显。

2.1.4 果汁pH对百香果汁透光率的影响

果胶酶本质是蛋白质，百香果汁的pH值会影响果胶酶的电荷分布及分子结构，从而影响果胶酶的活性。在特定的pH范围内，果胶酶中的活性部分氨基酸残基更容易与底物结合或催化，此时果胶酶的活性最高。当百香果汁的pH偏离果胶酶的最适pH范围，果胶酶的电荷状态发生改变，导致果胶酶的催化效果降低。由图4可知，当果汁pH在2.0～4.0，随着果汁pH值的增大，果汁的透光率呈上升趋势，在果汁pH为4.0时，果汁透光率达到最高峰，此时澄清效果最佳。当继续增大果汁pH值时，透光率反而降低。

2.2 正交试验结果

由表2可知，以透光率作为百香果汁澄清评价指标，由正交试验结果和极差分析可得，各因素对百香果汁澄清效果的影响程度由大到小依次为C＞D＞A＞B，即果胶酶用量＞酶解温度＞酶解时间＞果汁pH，最佳生产工艺组合为A3B2C2D2，即百香果汁pH为4.0，果胶酶用量120 mg·kg-1，酶解温度45 ℃，酶解时间140 min。在此组合条件下，百香果汁的透光率为84.5%。

3 结论

本文采用单因素试验和正交试验对果胶酶澄清百香果汁进行优化，结果表明，果胶酶澄清百香果汁的最优工艺为百香果汁pH=4.0，果胶酶用量120 mg·kg-1，酶解温度45 ℃，酶解时间140 min，在此条件下果汁透光率为84.5%，澄清效果最佳，为澄清百香果汁的生产提供了一定的理论依据。

参考文献

[1]李悦，郭文场，刘佳贺.百香果的品种简介[J].特种经济动植物，2017，53（11）：52-53.

[2]邢相楠，黄永才，陈格，等.广西百香果产业发展现状、存在问题及对策建议[J].南方农业学报，2020（5）：1240-1246.

[3]李靓，朱涵彬，李长滨，等.百香果营养成分及保健功效的研究[J].粮食与油脂，2022（9）：35-37.

[4]黄修莲，冯锦清，零东宁，等.百香果保鲜与加工研究进展[J].轻工科技，2022（6）：1-4.

[5]LI C B，XIN M，LI L，et al.Characterization of the aromatic profile of purple passion fruit （Passiflora edulis Sims） during ripening by HS-SPME-GC/MS and RNA sequencing[J].Food"Chemistry，2021，355（8）：129685-129690.

[6]庞彩霞，金英姿.果胶酶在果蔬饮料中的应用[J].北方农业学报，2008（1）：81-82.

[7]詹高越，丁万杰，屈龙庆，等.果胶酶与果汁制备[J].食品科学，1985（12）：45-49.

[8]李琦，李国高，刘绍，等.果胶酶应用的研究进展[J].中国农学通报，2014，30（21）：258-262.

[9]孟陆丽，程谦伟，易弋，等.果胶酶对百香果醋澄清作用的研究[J].中国酿造，2009（12）：78-80.

[10]杨春城，邹文海，黄国宏，等.菠萝西番莲复合果汁饮料的研制[J].饮料工业，2012，15（4）：14-17.

[11]黄国宏，邹文海，肖智明，等.果胶酶澄清青提果汁的研究[J].轻工科技，2022，38（5）：1-5.

[12]LU X，LIN J，WANG C，et al.Purification and characterization of exo-polygalacturonase from Zygoascus hellenicus V25 and its potential application in fruit juice clarification[J].Food Science amp;"Biotechnology，2016，25（5）：1379-1385.

[13]张丽娜，于涛，高冷.果胶酶对圆枣果汁澄清作用的研究[J].长春工业大学学报（自然科学版），2008，29（1）：37-40.

[14]陈振昊，白羽嘉，韩海霞，等.果胶酶澄清香梨汁的工艺优化[J].食品工业，2021，42（1）：125-129.

[15]王鸿飞，李和生，马海乐，等.果胶酶对草莓果汁澄清效果的研究[J].农业工程学报，2003，19（3）：161-164.

[16]李力群，孙志康，郝捷，等.果胶酶生产及工业应用进展[J].生物技术进展，2022，12（4）：549-558.

[17]张忠平，杨旭.果胶酶对梨醋澄清效果的影响[J].中国调味品，2017，42（8）：111-113.

[18]王卫东，孙月娥.果胶酶及其在果蔬汁加工中的应用[J].食品研究与开发，2006（11）：222-226.

[19]严汉彬，韩珍，卢宇城，等.百香果果酒澄清技术研究[J].食品安全质量检测学报，2021（14）：5651-5655.

[20]赵世民，陈余燕.果胶酶对火龙果汁的澄清效果[J].现代食品，2022（8）：97-100.

[21]张海燕，刘玉琦，刘靓，等.复配酶在苹果汁澄清加工中的应用研究[J].现食品研究与开发，2022（2）：88-92.

基金项目：广西重点研发计划（桂科AB21196067）；桂职院（2022）133号221204。

作者简介：钟璇（1970—），女，广西南宁人，硕士，高级工程师。研究方向：食品精深加工。

通信作者：李幼梅（1988—），女，广西浦北人，硕士，工程师。研究方向：食品精深加工。E-mail：551907021@qq.com。