酶法制备海棠果汁的酶解条件优化研究

司更花，刘圣鹏，冯文娟

（黄河三角洲京博化工研究院有限公司，山东 滨州 256500）

海棠果（Calophyllum inophyllumL.）又名胡桐、海桐、红厚壳、君子树、海棠木、琼州海棠[1]，其果实中含有丰富的营养成分、对人体有益的微量元素和功能因子，具有解毒生津、止渴去火、养胃、助消化、抗病毒、消炎等保健功能[2-3]。果胶酶能够酶解水果细胞壁和细胞膜之间的果胶，降低果浆黏度，提高果汁出汁率。果胶酶作为一种食品工业用酶制剂已经广泛应用于草莓汁、红枣汁、香蕉汁、猕猴桃汁、桑葚果汁、树莓汁等果蔬汁的加工中[4-12]，LANDBO A K等[13]比较了10种不同商品果胶酶的作用效果，可以使果汁得率由66.4%提高至78.9%。目前，以海棠果为原料的商品比较少见，仅有虎海防等[14]利用果胶酶酶解制备海棠果汁，说明了以海棠果为原料的产品的市场前景非常广阔，因此，加强对海棠果果汁的开发具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

海棠果：山东博华农业有限公司；果胶酶（30 000 U/g）：山东隆科特酶制剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DL-6M大型低速离心机：长沙湘仪离心机科技有限公司；HH-4数显恒温水浴锅：上海浦东物理光学仪器厂；中空纤维微滤膜组件MOF：截留分子质量6 000 u，天津膜天膜科技有限公司；PP-6 蠕动泵：常州市科健蠕动泵厂；PHS-3C型pH计：上海今迈生物科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果汁工艺流程

1.3.2 操作要点

（1）海棠果预处理

选择完全成熟的海棠果，剔除病虫害和腐烂的果实，流水洗净附着在海棠果上的泥土、微生物和农药，去除核柄，切成小块进行打浆，得到果浆。

（2）果胶酶解

在果浆中加入一定量的果胶酶，在一定的温度条件下酶解一段时间。

（3）分离澄清

酶解后的果浆4 000 r/min离心10 min，上清液用中空纤维滤膜微滤设备除去不溶物。

1.3.3 果胶酶添加量对出汁率的影响

去核海棠果中加入一定量的矿泉水，煮沸10 min，冷却后，加入一定量的矿泉水，使料液比为1∶1.5（g∶mL），打浆，分别添加海棠果质量0、0.005%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.10%的果胶酶，40 ℃酶解120 min，离心后，称果汁的质量，计算出汁率。

出汁率的计算公式：

1.3.4 酶解时间对出汁率的影响

去核海棠果中加入一定量的矿泉水，煮沸10 min，冷却后，加入一定量的矿泉水，使得料液比为1∶1.5（g∶mL），打浆，加入海棠果质量0.02%的果胶酶，40 ℃分别酶解30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，离心后，称果汁的质量，计算出汁率。

1.3.5 酶解温度对出汁率的影响

去核海棠果中加入一定量的矿泉水，煮沸10 min，冷却后，加入一定量的矿泉水，使得料液比为1∶1.5（g∶mL），打浆，加入海棠果质量0.02%的果胶酶，分别在30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃的条件下酶解120 min，离心后，称果汁的质量，计算出汁率。

1.3.6 酶解条件优化正交试验

在单因素试验的基础上，以海棠果出汁率为指标，以果胶酶添加量、酶解时间、酶解温度为因素进行正交试验，因素与水平见表1。

表1 酶解条件优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for enzymolysis condition optimization

1.3.7 果汁pH的测定

按照中华人民共和国农牧渔业部标准NY 82.7—1988《果汁测定方法pH值的测定》的方法测定[15]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 果胶酶添加量对出汁率的影响

图1 果胶酶添加量对出汁率的影响Fig.1 Effect of pectinase addition on juice yield

由图1可以看出，未添加果胶酶的试验组，离心后得到的海棠果果汁质量少于之前加入水的质量，可能是由于果肉吸水膨胀，由于果胶的存在，通过离心无法将其分离。随着果胶酶添加量的增加，海棠果果汁的出汁率增加，当果胶酶添加量达到0.02%之后，海棠果果汁的出汁率无显著性变化，果汁澄清，透明。从经济方面考虑，选择果胶酶的添加量为0.02%。

2.1.2 酶解时间对出汁率的影响

图2 酶解时间对出汁率的影响Fig.2 Effect of enzymatic time on juice yield

由图2可以看出，随着酶解时间的延长，海棠果汁的出汁率增加，当酶解时间达到120 min之后，海棠果果汁的出汁率有降低趋势。因此，选择酶解时间为120 min。

2.1.3 酶解温度对出汁率的影响

图3 酶解温度对出汁率的影响Fig.3 Effect of enzymatic temperature on juice yield

由图3可以看出，随着酶解温度的增大，海棠果果汁的出汁率呈先增大后减小的趋势，酶解温度40 ℃时海棠果出汁率最大。因此，选择酶解温度为40 ℃。

2.2 酶解条件优化正交试验

由表2可以看出，酶添加量、酶解时间、酶解温度3个影响因素中，各因素的极差RB＞RC＞RA，即对海棠果出汁率的影响从大到小依次为酶解时间＞酶解温度＞酶添加量。海棠果出汁率最佳的酶解条件是A2B2C3，即酶添加量为0.02%，酶解时间为120 min，酶解温度为45 ℃，此结果与单因素试验获得的试验结果较为一致，海棠果出汁率为40%。空白组未添加果胶酶，海棠果果浆在45 ℃处理120 min，海棠果出汁率为-12%。与空白组相比，最佳酶解条件下海棠果出汁率提高了52个百分点。

表2 酶解条件优化正交试验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for enzymolysis condition optimization

表3 正交试验结果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment results

由表3可以看出，3个影响因素对海棠果果汁出汁率的影响均未达到显著水平。

3 结论

目前的商品果胶酶的最适作用pH为3～4[16]，海棠果果汁的pH值为3.25，果胶酶在此pH条件下的酶解效果最佳。通过正交试验获得的最佳酶解条件：果胶酶添加量为0.02%，酶解时间为120 min，酶解温度为45 ℃。在此酶解条件下，海棠果出汁率最高，为40%，与未加果胶酶处理的空白试验相比，出汁率提高了52个百分点。

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