果膠酶對(duì)草莓汁澄清效果的研究

..果膠酶對(duì)草莓汁澄清效果的研究摘要：澄清是果汁加工中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一,利用果膠酶澄清果汁,有快速、簡(jiǎn)便、效果好等特點(diǎn),在生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用價(jià)值。草莓中因含有果膠物質(zhì),制得的果汁易產(chǎn)生渾濁、沉淀等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。用果膠酶對(duì)草莓果汁進(jìn)行了單因素澄清試驗(yàn)及最適澄清工藝條件的研究,結(jié)果表明：果膠酶用量為0.15~0.20g/L,溫度35~40℃,pH值3.5~4.5,澄清時(shí)間60~90min的條件下澄清草莓果汁透光率較高,澄清效果顯著,果汁中的可溶性固形物含量基本不變。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn),果膠酶對(duì)草莓果汁澄清的最佳工藝條件是：果膠酶用量為0.20g/L,溫度為45℃,pH值為4.0,澄清時(shí)間為70min。關(guān)鍵詞：果膠酶；草莓果汁；澄清；工藝參數(shù)ClarificationEffectsofPectinaseonStrawberryJuiceAbstract:Clarificationisoneofthekeytechnologiesinjuiceprocessing.Thetechnologywhichclarifiesjuicebyusingpectinasehassomeadvantages:itisfast,simple,effectiveandhasanimportantapplicationinproduction.However,becauseofthepectinsinstrawberries,thejuiceiscloudyandhassomeprecipitates.Forthisreason,thesingle-factortestandthetechnologyoftheClarificationofstrawberryfruitjuicebyusingpectinasewasstudied.Theresultshowedthatthepectinaseusagewas0.15~0.20g/L,thetemperaturewas35~40℃,theotherconditionhadapHvalueof3.5~4.5andthetimeofpectinasewas60~90min.Thetransmittanceofclarifiedstrawberryfruitjuicewashigherandthesolublesolidcontentchangedlittle.Throughorthogonaltest,theoptimumconditionsofclarificationofpectinaseonstrawberryfruitjuiceareasfollow:pectinaseusageof0.20g/L,temperatureof45℃,pHvalueof4.0andthetimeofpectinaseof70min.Keywords:pectinase;strawberryjuice;clarification;technologicalparameters目錄1.前言11.1草莓的介紹11.2果膠11.3果膠酶的組成及作用機(jī)理11.4果膠酶研究應(yīng)用現(xiàn)狀21.4.1果膠酶能提高果蔬汁的出汁率21.4.2果膠酶在果蔬汁澄清中的作用21.4.3果膠酶在果蔬汁超濾工藝中的作用31.4.4果膠酶對(duì)果蔬汁營(yíng)養(yǎng)成分的影響31.4.5果膠酶在果實(shí)脫皮中的應(yīng)用31.5實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x32.材料與方法42.1實(shí)驗(yàn)材料42.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器4實(shí)驗(yàn)設(shè)備4實(shí)驗(yàn)儀器42.3果汁提取工藝流程42.4測(cè)定指標(biāo)及方法52.4.1果汁澄清度的測(cè)定52.4.2果汁可溶性固形物含量的測(cè)定52.4.3果膠物質(zhì)定性檢測(cè)52.4.4Vc含量測(cè)定52.4.5果汁pH的測(cè)定52.4.6果膠酶處理澄清草莓汁的方法53.結(jié)果與分析63.1草莓汁最適波長(zhǎng)的確定63.2果膠酶用量對(duì)草莓汁澄清效果的影響63.3果汁pH對(duì)草莓汁澄清效果的影響83.4果汁溫度對(duì)草莓汁澄清效果的影響93.5澄清時(shí)間對(duì)草莓汁澄清效果的影響103.6草莓汁酶解前后營(yíng)養(yǎng)成分比較113.7果膠酶對(duì)草莓汁澄清效果影響的多因素正交試驗(yàn)113.7.1正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)113.7.2正交試驗(yàn)結(jié)果及分析114.討論135.結(jié)論13參考文獻(xiàn)14致謝151.前言1.1草莓的介紹草莓〔FragariaananassaDuch.又叫紅莓、洋莓、地莓等,屬薔薇科〔Rosaceae,是一種多年生草本果樹(shù),原產(chǎn)于南美,我國(guó)及世界許多國(guó)家均廣為栽培,資源十分豐富。草莓外觀呈心形,其果實(shí)為漿果,汁液豐富,甜酸適口,色澤鮮艷,營(yíng)養(yǎng)豐富,風(fēng)味宜人,香味濃郁,有一般水果所沒(méi)有的怡人芳香,是水果中的佳品[1]。草莓營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高,含有豐富的糖、有機(jī)酸、游離氨基酸、多種維生素及微量元素等,尤其是鐵、鉀的優(yōu)質(zhì)原料[2,3]；其中Vc含量最高,比蘋(píng)果、葡萄高10倍以上?？茖W(xué)研究業(yè)已證實(shí),維生素C能消除細(xì)胞間的松弛與緊張狀態(tài),使腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,皮膚細(xì)膩有彈性,對(duì)腦和智力發(fā)育有重要影響。草莓果實(shí)不僅可以鞏固齒齦,清新口氣,潤(rùn)澤喉部,還可以分解事物脂肪,具有清胃消積、促進(jìn)食欲等功效。草莓果實(shí)中含有多種功能因子,在抗菌、抗腫瘤、抗HIV病毒等方面具有一定的生物活性,對(duì)致癌物質(zhì)苯并芘、苯并芘-7,8-二氫二醇、N亞硝基芐甲胺、黃曲霉毒素等有較好的抑制作用[4]。從草莓植株中提取出的"草莓胺",對(duì)于治療白血病、障礙性貧血等血液病有較好的療效。草莓不僅僅有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,還有較高的藥用和醫(yī)療價(jià)值,因此一直以來(lái)深受廣大消費(fèi)者的青睞。1.2果膠果膠是由半乳糖醛酸、乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等組成的高分子聚合物,在植物中作為一種細(xì)胞間隙填充物質(zhì)而存在,廣泛地分布于植物的果實(shí)、葉、莖、種子和根中,其基本結(jié)構(gòu)是半乳糖醛酸以α-l,4-糖苷鍵聚合形成的聚半乳糖醛酸。1.3果膠酶的組成及作用機(jī)理果膠酶果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱,包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等,其顏色為灰白色或微黃色粉末,也可以棕黃色液體存在。果膠酶分布很廣,可來(lái)源于動(dòng)物、植物和微生物。果膠酶在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中是一種重要的新興酶類,在果蔬加工、飼料、紡織和造紙工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛[5]。果膠不僅僅會(huì)影響果汁的出汁率,還會(huì)使果汁渾濁。果膠酶可以分為3類:原果膠酶、解聚酶和果膠酯酶<PE>。解聚酶又可細(xì)分為果膠水解酶<PMG、PMGL>和果膠裂解酶<PG、PGL>。原果膠酶將不溶性的原果膠水解為水溶性果膠,根據(jù)其作用方式不同又可分為外切酶和內(nèi)切酶。聚半乳糖醛酸酶<PG>是發(fā)現(xiàn)較早、研究最為廣泛的一種果膠酶,它水解D-半乳糖酸的α-1,4-糖苷鍵,也分為外切酶和內(nèi)切酶。內(nèi)切酶作用于聚半乳糖醛酸時(shí),隨機(jī)水解其中的半乳糖醛酸單位,可使其溶液的粘度下降,但還原力增加不大。外切酶的研究和存在比較少,它水解聚半乳糖醛酸時(shí)逐個(gè)釋放出半乳糖醛酸單位。聚半乳糖醛酸裂解酶<PGL>和聚甲基半乳糖醛酸裂解酶<PMGL>分別通過(guò)反式消去作用切斷果膠酸分子和果膠分子的α-1,4-糖苷鍵,生成β-4,5-不飽和半乳糖醛酸。這兩種裂解酶都分為外切酶和內(nèi)切酶兩種,一些植物軟腐病菌、食品腐敗菌以及霉菌均能產(chǎn)生外切聚半乳糖醛酸酶。果膠酯酶<PE>水解果膠中的甲酯,生成果膠酸。一些霉菌、細(xì)菌和植物在產(chǎn)生PG的同時(shí),也能產(chǎn)生PE。為使果膠完全分解,需先用PE作用,再加入解聚酶作用。果膠酶在果汁制作中的作用有：①分解果膠,瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層；提高水果的出汁率；②使果膠水解為半乳糖醛酸,并使果汁變得澄清[6,7]。1.4果膠酶研究應(yīng)用現(xiàn)狀果蔬汁加工時(shí)首先將植物細(xì)胞壁破壞。大多數(shù)植物細(xì)胞壁主要由纖維素、半纖維素和果膠等組成,其中果膠隨成熟度的增加,酯化程度也較高,而且是影響出汁率的主要因素之一。果膠在植物中作為一種細(xì)胞間隙填充物而存在。它是由半乳糖醛酸α-1,4鍵聯(lián)接而成的聚合物,其羧基大部分與甲醇發(fā)生甲酯化而形成果膠酸,果膠在酸性及高濃度糖存在下形成凝膠的性質(zhì)用于生產(chǎn)果凍、果醬,但在果蔬汁加工中卻導(dǎo)致壓榨與澄清發(fā)生困難,而采用果膠酶則解決了這個(gè)問(wèn)題。果膠酶作為果蔬汁生產(chǎn)中最重要的酶之一,已被廣泛應(yīng)用于果蔬汁的工業(yè)生產(chǎn),以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。1.4.1果膠酶能提高果蔬汁的出汁率漿果類水果、胡蘿卜等的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜由果膠、纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)構(gòu)成,破碎后的果泥十分粘稠,壓榨取汁非常困難。加入果膠酶能催化果膠解聚。細(xì)胞壁降解的第一階段,由內(nèi)切型的聚半乳糖醛酸酶和裂解酶有限降解中層的可溶性果膠,使組織崩潰,細(xì)胞分離,細(xì)胞壁基本保持完整的細(xì)胞懸浮在粘度較高的介質(zhì)中。在果膠酯酶的作用下進(jìn)一步降解可溶性果膠和胞壁果膠,有利于壓榨取汁。用果膠分解酶處理果漿可以有效降低粘度,改善壓榨性能,提高出汁率、可溶性固形物含量,同時(shí)有利于后續(xù)的澄清、過(guò)濾和濃縮工序。不同的果蔬出汁率可提高10%～35%不等,因不同種類的果膠含量不同而不同,也因壓榨的方法不同而不同。大量實(shí)驗(yàn)證明,將果膠酶應(yīng)用于果蔬汁加工中能顯著提高出汁率,增加飲料產(chǎn)量。1.4.2果膠酶在果蔬汁澄清中的作用果膠酶作用于果蔬汁時(shí),除降低粘度外,還可產(chǎn)生絮凝作用,使果蔬汁澄清。澄清機(jī)理的實(shí)質(zhì)包括果膠的酶促水解和非酶的靜電絮凝兩部分。新加工的果蔬汁一般是穩(wěn)定的膠體系統(tǒng),其主要穩(wěn)定因素是果膠,果膠的粘性對(duì)膠體起保護(hù)作用,也能阻止果蔬汁蛋白與帶相反電荷的多酚物質(zhì)或懸浮顆粒發(fā)生反應(yīng)而沉降。當(dāng)果蔬汁中的果膠酶作用部分水解,使體系粘度下降,膠體失去了穩(wěn)定性,使原來(lái)被包裹在內(nèi)部的帶正電荷的蛋白質(zhì)顆粒暴露出來(lái),與其它帶負(fù)電荷的粒子相撞,就導(dǎo)致絮凝的發(fā)生。許多商品果膠酶制劑可用于蘋(píng)果汁的澄清。研究結(jié)果表明,當(dāng)加入內(nèi)切一聚半乳糖醛酸酶和果膠酯酶混合制劑,使果膠中30%的酯鍵和5%的糖苷鍵被水解時(shí),蘋(píng)果汁就能達(dá)到充分澄清。1.4.3果膠酶在果蔬汁超濾工藝中的作用利用超濾技術(shù)生產(chǎn)清汁及濃縮清汁在果蔬汁加工業(yè)中越來(lái)越流行。超濾比傳統(tǒng)的過(guò)濾速度快、效果好,但它的主要缺點(diǎn)是由于果蔬汁中大量糖的存在,在超濾過(guò)程中會(huì)使超濾系統(tǒng)產(chǎn)生次生覆膜,降低了超濾通量。加入分解多糖物質(zhì)的商品果膠酶,可減少次生覆膜的產(chǎn)生,提高超濾通量,增加了產(chǎn)量。如果果膠的殘留物和一些中性聚糖分解不徹底,則在超濾時(shí)極易堵塞超濾膜,使超濾速度下降,超濾膜難以清洗。用果膠酶對(duì)超濾膜清洗與化學(xué)方法相比,其優(yōu)點(diǎn)是能徹底地進(jìn)行生物分解,它們可以在最佳的pH、溫度下作用,縮短清洗時(shí)間,增加超濾膜的通透量和使用壽命,增加產(chǎn)量,節(jié)省能源。因此,超濾技術(shù)與酶技術(shù)配合對(duì)超濾作用的發(fā)揮至關(guān)重要。1.4.4果膠酶對(duì)果蔬汁營(yíng)養(yǎng)成分的影響利用果膠酶生產(chǎn)果蔬汁不僅提高了出汁率,而且保留了果蔬汁中的營(yíng)養(yǎng)成分。首先果蔬汁的可溶性固形物含量明顯提高,而這些可溶性固形物由可溶性蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分組成,果蔬汁中的胡蘿卜素的保存率也明顯提高。芳香物質(zhì)含量也有明顯提高,經(jīng)果膠酶處理后的葡萄汁,各種酯類、萜類、醇類和揮發(fā)性酚類含量提高,葡萄汁的風(fēng)味更佳。由于細(xì)胞壁的崩潰,類胡蘿卜素、花色苷等大量色素溶出,大大提高了果蔬汁的外觀品質(zhì)。K、Na、Ca、Zn等礦物質(zhì)元素含量也有較大提高。1.4.5果膠酶在果實(shí)脫皮中的應(yīng)用含有纖維素和半纖維素的粗果膠酶制劑能夠作用于果實(shí)皮層,使之細(xì)胞分離、結(jié)構(gòu)破壞而脫落。如柑桔囊衣、蓮子肉皮和大蒜膜層經(jīng)粗果膠酶處理后,可以很快地脫落。此外,果膠酶對(duì)杏仁也有一定的脫皮作用。1.5實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x據(jù)中國(guó)園藝學(xué)會(huì)草莓分會(huì)統(tǒng)計(jì),20XX底,全國(guó)草莓總面積約7.6萬(wàn)h㎡,總產(chǎn)量約134萬(wàn)噸,總面積和總產(chǎn)量均躍居世界第1位。草莓種植業(yè)已成為我國(guó)各地發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)促進(jìn)農(nóng)民增收的重要經(jīng)濟(jì)作物[8]。近年來(lái)我國(guó)草莓種植業(yè)獲得了迅猛發(fā)展,草莓雖然是一種酸甜多汁及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的水果,但極易腐爛,至今尚無(wú)有效的保鮮措施,因此加工草莓果汁是一種解決的途徑[9,10]。各地對(duì)草莓汁的提取、清汁飲料、濃縮汁飲料、果肉飲料及混合飲料的加工工藝都進(jìn)行過(guò)研究,草莓中果膠物質(zhì)含量為0.6-0.7%,其關(guān)鍵技術(shù)是澄清工藝,若澄清不完全,產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)混濁、沉淀等現(xiàn)象[11,12],嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的感官以及口感。果膠酶處理澄清果汁,是利用果膠酶水解果汁中能夠引起混濁的果膠物質(zhì)[13,14],使得果汁變成清澈透亮的清果汁,具有快速、簡(jiǎn)便、效果好等特點(diǎn)[15,16],在生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用價(jià)值[17]。此法在蘋(píng)果、獼猴桃、桑椹果汁等方面已成功地得到應(yīng)用[18~23]。目前,不同活性比例的果膠酶制劑已是降解果蔬細(xì)胞壁,改善壓榨性能、降低粘度、增加出汁率,和提高營(yíng)養(yǎng)成分不可省略的部分。在許多國(guó)家,添加果膠酶已是制造澄清或者濃縮的草莓汁、葡萄汁、蘋(píng)果汁及梨汁的標(biāo)準(zhǔn)加工作業(yè)。因此,本研究利用果膠酶對(duì)草莓果汁進(jìn)行了澄清處理,旨在為果膠酶澄清草莓汁加工利用方面,提供理論依據(jù),為推動(dòng)我國(guó)草莓加工和生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極作用。2.材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料草莓：明星類品種,成熟新鮮,無(wú)病蟲(chóng)害果。市購(gòu),產(chǎn)于太谷。果膠酶：復(fù)合果膠酶,凍干粉,XX藍(lán)宇精細(xì)化生產(chǎn),包含果膠酯酶、果膠水解酶和果膠裂解酶95%乙醇,0.1mol/L鹽酸,0.1mol/L氫氧化鈉,2,6-二氯靛酚2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器2.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋〔金壇市科技儀器,722E型可見(jiàn)分光光度計(jì)〔上海光譜儀器,BS210S電子天平〔北京賽多利斯天平,TD6M臺(tái)式低速離心機(jī)〔XX市凱特實(shí)驗(yàn)儀器,手持測(cè)糖儀〔XX市明睿電子科技,簡(jiǎn)易電動(dòng)榨汁機(jī),F-30臺(tái)式pH/mV/℃測(cè)試儀。2.2.2實(shí)驗(yàn)儀器燒杯,容量瓶,試管,三角瓶,微滴定管,量筒,紗布,玻璃棒2.3果汁提取工藝流程原料→清洗→瀝干→榨汁→粗過(guò)濾〔紗布過(guò)濾→離心分離〔4000r/min,10min→原汁2.4測(cè)定指標(biāo)及方法2.4.1果汁澄清度的測(cè)定采用分光光度法測(cè)定[25~27]。以蒸餾水做參比,比色杯厚1㎝,在適當(dāng)波長(zhǎng)下測(cè)果汁的吸光度,用A表示。按照公式：%T=102-A,用透光率T<%>表示澄清度。用722E分光光度計(jì)測(cè)定。2.4.2果汁可溶性固形物含量的測(cè)定采用折光法測(cè)定[25~27]。取果汁滴于折光棱鏡面上,合上蓋板,使溶液均勻分布在棱鏡面上。將儀器進(jìn)光窗對(duì)向光源,調(diào)節(jié)視度圈,使視場(chǎng)內(nèi)刻度清晰可見(jiàn),于視場(chǎng)中讀取明暗分界線之讀數(shù),即為可溶性固形物含量〔百分含量。用手持測(cè)糖儀測(cè)定。2.4.3果膠物質(zhì)定性檢測(cè)果膠物質(zhì)定性檢測(cè)又稱醇實(shí)驗(yàn)。采用酒精法測(cè)定[25~27]。取95%的乙醇與草莓澄清汁按1:1比例混合,裝入試管中,用手四指緊握試管,大拇指按緊試管口,翻轉(zhuǎn)輕搖〔使兩者混合均勻即可,切忌用力震蕩,否則會(huì)破壞果膠物質(zhì),影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,靜置15min后觀察。若沒(méi)有凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn),表明果汁中的果膠物質(zhì)已基本被分解,說(shuō)明果汁中無(wú)果膠物質(zhì)存在,用"-"表示；若有凝膠狀物質(zhì)出現(xiàn),表明果汁中的果膠物質(zhì)還沒(méi)有被分解徹底,說(shuō)明果汁中有果膠物質(zhì)存在,用"+"表示。果汁中凝膠狀物質(zhì)愈多,其"+"也愈多。2.4.4Vc含量測(cè)定采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定?！?將草莓樣品洗凈瀝干,稱取50g樣品,加50mL的2％草酸溶液,倒入組織搗碎機(jī)中搗成勻漿,置于小燒杯中,用1％草酸溶液將勻漿移入100mL容量瓶中,并稀釋至刻度,搖勻?！?將樣液過(guò)濾,棄去最初毫升濾液。用白陶土<應(yīng)選擇脫色力強(qiáng)但對(duì)抗壞血酸無(wú)損失的白陶土>去色,然后迅速吸取20mL濾液,置于50mL三角燒瓶中,用標(biāo)定的2.6-二氯靛酚染料溶液滴定,直至溶液呈粉紅色于15秒內(nèi)不褪色為止?！?吸取20mL1%草酸溶液于50mL三角瓶中,做空白對(duì)照滴定。2.4.5果汁pH的測(cè)定用pH測(cè)量計(jì)測(cè)定。注意每次使用前要用蒸餾水清洗電極頭,之后用濾紙擦干,防止影響測(cè)定結(jié)果。2.4.6果膠酶處理澄清草莓汁的方法草莓原汁→加入果膠酶進(jìn)行處理→過(guò)濾→澄清汁根據(jù)果膠酶的作用特性,先進(jìn)行單因素試驗(yàn),后進(jìn)行多因素正交試驗(yàn)。在果的澄清中,用果膠酶法澄清果汁,具有快速、簡(jiǎn)便、易操作等特點(diǎn)。因此,本試驗(yàn)在初步研究并結(jié)合果膠酶對(duì)其它果汁澄清作用的基礎(chǔ)上,確定澄清時(shí)間為60min,即單因素試驗(yàn)是在澄清時(shí)間為60min的前提下進(jìn)行的[28]。果膠酶澄清草莓果汁的單因素試驗(yàn)：分別研究果膠酶劑量〔在溫度40℃,pH4.0下對(duì)草莓果汁澄清效果的影響、草莓汁的pH值〔在果膠酶用量0.0020g,溫度40℃下對(duì)草莓果汁澄清效果的影響、草莓果汁的溫度〔在果膠酶用量0.0020g,pH4.0下對(duì)草莓果汁澄清效果的影響以及澄清時(shí)間〔在果膠酶用量0.0020g,溫度40℃,pH4.0下對(duì)草莓果汁澄清效果的影響。果膠酶澄清草莓果汁的多因素正交試驗(yàn)：在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,用正交試驗(yàn)的方法,采用4因素3水平按L9〔34布置實(shí)驗(yàn),以確定果膠酶對(duì)草莓果汁澄清的最適工藝條件。3.結(jié)果與分析3.1草莓汁最適波長(zhǎng)的確定以蒸餾水做參比,測(cè)定草莓澄清汁在不同波長(zhǎng)下的透光率。其結(jié)果見(jiàn)圖1。圖1果汁最適波長(zhǎng)與透光率的關(guān)系Fig.1Relationshipbetweenmensurationwavelengthandjuicetransmittance由圖1可知,當(dāng)測(cè)定波長(zhǎng)達(dá)到625nm后,草莓澄清汁的透光率可達(dá)到83%以上,并且趨于穩(wěn)定,故確定草莓澄清汁的最適波長(zhǎng)為625nm。3.2果膠酶用量對(duì)草莓汁澄清效果的影響用果膠酶澄清草莓汁時(shí),其用量多少對(duì)澄清效果有很大影響。果膠酶用量少時(shí),果膠物質(zhì)分解不完全,澄清效果差,甚至?xí)谐恋懋a(chǎn)生；果膠酶用量多時(shí),酶蛋白又會(huì)使果汁產(chǎn)生混濁,并且增加澄清成本。因此,果膠酶用量多少對(duì)草莓汁澄清效果是否理想至關(guān)重要。本實(shí)驗(yàn)取草莓原汁80mL,等量置于8只試管,分別加入0.0008g、0.0010g、0.0012g、0.0014g、0.0016g、0.0018g、0.0020g和0.0022g果膠酶,在溫度40℃,pH4.0下水浴酶解60min,之后分別測(cè)定澄清后果汁透光率。其結(jié)果見(jiàn)圖2。圖2果膠酶用量與透光率的關(guān)系Fig.2Relationshipbetweenpectinaseusageandtransmittance從圖2中可以看出,當(dāng)果膠酶用量小于0.16g·L-1的時(shí)候,透光率隨果膠酶用量的增加而增大；當(dāng)果膠酶用量在0.16~0.20g·L-1時(shí),透光率較大且保持在82%左右,基本變化不大；當(dāng)果膠酶用量大于0.2g·L-1時(shí),透光率反而有所下降。表1果膠酶用量與草莓汁中果膠物質(zhì)含量的關(guān)系Table1Relationshipbetweenpectinaseusageandpectincontentinjuice果膠酶用量/g·L-10.080.100.120.140.160.180.200.22果膠含量++++++++注："+"表示果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陽(yáng)性,"+"越多,果膠物質(zhì)含量越多；"-"表示果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陰性,表明草莓汁中的果膠物質(zhì)已基本被分解,即果汁中無(wú)果膠物質(zhì)存在〔表2、表3、表4同理由表1可知,當(dāng)果膠酶用量小于0.14g·L-1時(shí),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陽(yáng)性,說(shuō)明果膠物質(zhì)未被完全分解；當(dāng)用量大于0.16g·L-1時(shí),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陰性,果膠物質(zhì)幾乎被分解完全?？紤]到澄清的成本,故盡可能選取果膠酶用量的最低值。3.3果汁pH對(duì)草莓汁澄清效果的影響果膠酶作用pH在2.5~6.0,實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)pH發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH＞4.0時(shí),隨著pH的增加果汁顏色逐漸變深至深藍(lán)色,這是由于草莓中的花青素類物質(zhì)在堿性條件下呈堿性,故本實(shí)驗(yàn)選取實(shí)驗(yàn)pH值范圍為2.5~5.0。取60mL草莓原汁,等量置于6只試管中,分別調(diào)節(jié)pH為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5和5.0,各加入果膠酶0.0020g,在溫度40℃下水浴60min,之后分別測(cè)定澄清后果汁透光率。其結(jié)果見(jiàn)圖3。圖3果汁pH與透光率的關(guān)系Fig.3RelationshipbetweenpHvalueofjuiceandtransmittance從圖3中可以看出,果汁pH值對(duì)透光率有較大影響,這是因?yàn)閜H值對(duì)果膠酶活性有較大影響。當(dāng)pH在2.5~4.0范圍內(nèi),草莓澄清汁透光率隨pH的增加而增大,當(dāng)pH為4.0時(shí),透光率達(dá)到最大。當(dāng)pH＞4.0時(shí)透光率明顯下降。由于草莓原汁的pH在3.0~4.0之間,處于果膠酶最適pH范圍,故本實(shí)驗(yàn)可不調(diào)節(jié)原汁pH。表2果汁pH與草莓汁中果膠物質(zhì)含量的關(guān)系Table2RelationshipbetweenpHvalueandpectincontentinjuice果汁pH2.53.03.54.04.55.0果膠含量++++從表2中可以看出,果汁pH不僅影響果膠酶對(duì)果膠的作用,還影響到果膠物質(zhì)的穩(wěn)定性。pH值在3.5到4.5范圍內(nèi),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陰性,說(shuō)明在此pH范圍內(nèi)果膠物質(zhì)已基本被分解完全；pH值小于3.5或大于4.5時(shí),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陽(yáng)性,說(shuō)明果膠物質(zhì)未被完全分解。3.4果汁溫度對(duì)草莓汁澄清效果的影響由于溫度對(duì)果膠酶的活性有很大影響,因而影響到果膠酶對(duì)草莓汁澄清的效果。本實(shí)驗(yàn)取草莓原汁80mL,等量置于8只試管中,各加入果膠酶0.0020g,在pH值4.0下,分別在溫度30、35、40、45、50和55℃下水浴加熱60min,之后分別測(cè)定澄清后果汁透光率。其結(jié)果見(jiàn)圖4。圖4果汁溫度與透光率的關(guān)系Fig.4Relationshipbetweenjuicetemperatureandtransmittance從圖4可以看出,草莓汁溫度低于35℃時(shí),隨著溫度上升,澄清汁的透光率增大；溫度高于40℃時(shí),透光率反而下降；當(dāng)溫度在35到40℃之間時(shí),透光率較高,保持在80%左右。表3果汁溫度與草莓汁中果膠物質(zhì)含量的關(guān)系Table3Relationshipbetweenjuicetemperatureandpectincontentinjuice果汁溫度/℃303540455055果膠含量++++由表3可以看出,草莓汁溫度低于35℃或高于45℃時(shí),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陽(yáng)性,說(shuō)明果膠物質(zhì)未被完全分解；當(dāng)溫度在35~45℃范圍內(nèi),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陰性,說(shuō)明果膠物質(zhì)已被完全分解。由于酶是蛋白質(zhì),只有在酶的有效溫度范圍內(nèi),沒(méi)才會(huì)進(jìn)行催化反應(yīng)。在酶的最適溫度條件下,酶催化的速率才可以達(dá)到最大。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí),酶的活性會(huì)受到抑制,甚至?xí)驗(yàn)樽冃远鴨适Щ钚?。故隨著溫度高于50℃,果膠物質(zhì)反而有素增加,同時(shí)透光率也有所下降。3.5澄清時(shí)間對(duì)草莓汁澄清效果的影響果膠酶作用時(shí)間長(zhǎng)短與果膠酶分解果膠作用是否完全有很大的關(guān)系。作用時(shí)間短,分解不完全,澄清效果不理想。本實(shí)驗(yàn)取草莓原汁70mL,等量置于7只試管中,各加入果膠酶0.0020g,在溫度40℃,pH4.0下,分別水浴加熱30、40、50、60、70、80和90min,之后分別測(cè)定澄清后果汁透光率。其結(jié)果見(jiàn)圖5。圖5澄清時(shí)間與透光率的關(guān)系Fig.5Relationshipbetweenthetimeofpectinaseandtransmittance由圖5可知,當(dāng)澄清時(shí)間小于60min時(shí),透光率隨澄清時(shí)間的增加而增大；當(dāng)澄清時(shí)間大于60min,透光率較高且?guī)缀醣３植蛔?達(dá)78%以上。表4澄清時(shí)間與草莓汁中果膠物質(zhì)含量的關(guān)系Table4Relationshipbetweenthetimeofpectinaseandpectincontentinjuice澄清時(shí)間/min30405060708090果膠含量++++++由表4可知,當(dāng)澄清時(shí)間小于60min時(shí),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)陽(yáng)性,說(shuō)明果膠物質(zhì)未被完全分解；當(dāng)澄清時(shí)間大于60min時(shí),果膠物質(zhì)定性檢測(cè)呈陰性,說(shuō)明果膠物質(zhì)已被完全分解。3.6草莓汁酶解前后營(yíng)養(yǎng)成分比較表5酶解前后草莓汁營(yíng)養(yǎng)成分比較Table5Nutrientscomparisonofstrawberryjuicebeforeandafterenzymehydrolysis指標(biāo)酶解前酶解后澄清度〔%27.5482.41果膠物質(zhì)定性檢測(cè)+++-pH3.6853.782抗壞血酸〔mg/100g3527顏色粉紅色鮮紅色3.7果膠酶對(duì)草莓汁澄清效果影響的多因素正交試驗(yàn)3.7.1正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)根據(jù)以上果膠酶對(duì)草莓汁澄清的單因素的試驗(yàn)結(jié)果,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)為4因素3水平進(jìn)行試驗(yàn),具體見(jiàn)表6。表6正交試驗(yàn)因素水平表Table6Factorsandlevelsoftheorthogonaltest水平因素A澄清時(shí)間/minB果汁/pHC酶用量/g·L-1D溫度/℃1603.00.10352703.50.15403804.00.20453.7.2正交試驗(yàn)結(jié)果及分析表7L9〔34正交試驗(yàn)表Table7L9〔34orthogonaltest序號(hào)因素透光率〔%TABCD1111165.362122280.123133389.574212382.635223183.906231280.787313279.258321380.039332182.23K1235.05227.24226.17231．49K2247.31244.05244.98240.15K3241.51252.58252.72252.23178.35075.74775.39077.163282.43781.55081.66080.050380.50384.19384.24084.077R4.0878.3928.5806.914通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果〔見(jiàn)表7的直觀分析可見(jiàn),試驗(yàn)因素的主次順序?yàn)镃＞B＞D＞A,最適組合為C3B3D3A2,即果膠酶用量為0.20g·L-1,pH值為4.0,溫度為45℃,澄清時(shí)間為70min。由于最優(yōu)組合C3B3D3A2未在正交表中出現(xiàn),因此對(duì)最優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表8。最優(yōu)組合條件下澄清后草莓汁透光率達(dá)83.73%,明顯高于表7中其他水平,故實(shí)驗(yàn)結(jié)論是可靠的。表8最優(yōu)組合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Table8Validatetestofoptimumcombination透光率/%1234平均值84.24084.19384.07782.43783.7374.討論實(shí)驗(yàn)表明果膠酶用量對(duì)草莓汁澄清度有顯著影響。當(dāng)果膠酶添加量超過(guò)最適用量后,透光率幾乎不變,在實(shí)際生產(chǎn)中,考慮到澄清的成本,故盡可能選取果膠酶用量的最低值。由于草莓原汁pH為3.685,與其最適澄清pH接近,故在實(shí)際生產(chǎn)中可不用調(diào)節(jié)草莓汁的pH,也可達(dá)到較為理想的澄清效果。5.結(jié)論通過(guò)果膠酶對(duì)草莓果汁進(jìn)行了單因素澄清試驗(yàn)的研究,結(jié)果表明：果膠酶用量為0.15~0.20g/L,溫度35~40℃,pH值3.5~4.5,澄清時(shí)間60~90min的條件下澄清草莓果汁透光率較高達(dá)83%以上,澄清效果顯著,果汁中的可溶性固形物含量及VC含量基本不變。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)得出,果膠酶對(duì)草莓果汁澄清的最佳工藝條件是：果膠酶用量為0.20g/L,溫度為45℃,pH值為4.0,澄清時(shí)間為70min。由此可知采用果膠酶澄清草莓汁是可行的,酶解后草莓汁澄清度有了明顯提高,顏色也變得鮮艷,具有很高的商品價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]俞德俊.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