生物酶法软化胡萝卜的研究

叶琳琳，张艳，赖春香，汪艳，李丽萍，张伟，张继武

（安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳233100）

生物酶法软化胡萝卜的研究

叶琳琳，张艳，赖春香，汪艳，李丽萍，张伟，张继武*

（安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳233100）

以植物性食材-胡萝卜为研究对象，经过冻结的胡萝卜块，在复合酶液中解冻，并通过真空渗酶，酶解软化，研制出适合老年人食用且具有一定色、香、味、形又营养的胡萝卜软化食品。通过单因素试验、正交试验，确定了酶解的最佳工艺条件。结果表明：复合酶即果胶酶与纤维素酶的质量比为1.1∶0.4，复合酶的添加量为1.5%，酶解pH为5.2、酶解温度50℃、酶解时间为2.5h。

胡萝卜；酶解；软化食品

我国是老年人口最多的国家，占世界老年人口的22%[1]。目前，我国人口老龄化已经进入快速发展期，据国家统计局资料，截止2014年底，全国总人口136 782万人，60岁以上人口已达到21 242万人，占总人口15.5%，65岁以上人口已达到13 755万人，占总人口10.1%，预计2020年，60岁以上人口将达到占总人口19.3%，2050年将达38.6%。老年群体每年的消费潜力很大，其中老年人食品消费占有很大的比例，大概占35%，老龄化社会的到来，老年健康食品的需求将会十分巨大，其研究与开发的市场前景广阔[2-3]。然而，目前市场上现有的老年食品90%以上的老年食品都是冲调、糊粉类的食品及少量的老人面包、饼干和老人蜂蜜等，存在着种类少、价格高、口味缺乏等现象，降低了老年人的生活质量。

胡萝卜营养丰富，含有丰富的糖类、蛋白质、脂肪、纤维素、多种维生素、各种无机盐、微量元素[4]，深受人们喜爱。在老年人群，胡萝卜大多直接烹饪，即使煮熟了也不易被食用，如果煮了过烂，又丧失了其营养价值。本试验借鉴文献Sakamoto K[5]，选用胡萝卜为主要原料，探讨了不同酶的加入量、酶解反应条件对产品品质的影响，获取了最佳的工艺条件；开发出适合老年人营养、口味、生理需求并具有很好形状、激发食欲的胡萝卜软化食品，该产品具有广阔的发展前景，同时也可为其他食材的开发提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原材料

胡萝卜：购于凤阳当地农贸市场。

1.1.2 药品

柠檬酸、柠檬酸钠（均为分析纯）：购自天津大茂化学仪器供应站；果胶酶（≥1 000活力单位）、纤维素酶（≥1 800活力单位）、木瓜蛋白酶（≥500活力单位）：均购自上海源叶生物科技有限公司；琼脂（条状，食品级）：购自国药集团化学试剂有限公司。

1.1.3 仪器

SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；PHS-3C精密pH计：上海安亭昌吉路148号雷磁仪器厂；电热恒温培养箱：上海跃进医疗器械厂；FA1004电子天平：上海精科天平；HH-4数显恒温水浴锅：江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；三龙牌冰箱：广州市白云区兴南制冷设备厂。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

胡萝卜清洗→切分→漂烫→冷冻→酶液中解冻→真空渗透→恒温酶解→灭酶→软化胡萝卜

1.2.2 酶解方法

将选好的胡萝卜刷净，去皮，切成3 cm～4 cm长，注意长短均匀，然后斜切成为2块。每块保持大小基本均匀，以防止酶解时酶解不完全。在100℃下热烫5min～8min，冷却，沥干。将胡萝卜置于冰箱中冻结，冻结10 h取出，在室温下置于充分的酶液中解冻，然后放入50℃、0.08MPa真空干燥箱中进行真空酶液渗透，渗透时间10min，迅速卸压，然后将胡萝卜从酶液中取出放入烧杯中，再放入恒温水浴锅中恒温进行酶解反应，反应完毕，将酶解后的胡萝卜放入90℃的蒸汽中灭酶20min。

1.2.3 胡萝卜酶解工艺参数的选择

研究果胶酶、纤维素酶两种酶制剂单独作用、混合作用对胡萝卜块的软化效果的影响，采用正交试验确定软化胡萝卜块加工的最佳酶解工艺条件。

1.2.3.1 复合酶配比的确定

1）果胶酶单因素试验

分别量取pH值为5.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液100mL加入4个150mL烧杯中，果胶酶添加量设为0.60%、0.80%、1.00%、1.20%，将经真空入酶的胡萝卜块浸入4个烧杯中，酶解时间为3 h，酶解温度为50℃，以胡萝卜块软化感官评分为指标，研究果胶酶酶液浓度对胡萝卜块软化效果影响。

2）纤维素酶单因素试验

分别量取pH值为5.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液100mL加入4个150mL烧杯中，纤维素酶添加量设为0.50%、1.00%、1.50%、2.00%，将将经真空入酶的胡萝卜块浸入4个烧杯中。酶解时间为3 h，酶解温度为50℃，以胡萝卜块软化感官评分为指标，研究纤维素酶酶液浓度对胡萝卜块软化效果影响。

3）复合酶配比的确定

根据果胶酶、纤维素酶单因素试验结果，以果胶酶、纤维素酶两种酶的不同添加量为因素进行二因素三水平正交试验，真空渗酶后，酶解时间为3 h，酶解温度为50℃，以胡萝卜块软化感官评分为指标，评定胡萝卜块的软化效果确定复合酶的最佳配比。

1.2.3.2 最佳酶解工艺参数的确定

在混合酶最佳配比试验基础上，为了优化混合酶解软化的工艺条件，本试验选取酶的添加量、酶液pH值、酶解温度和酶解时间为因素进行L9（34）正交试验[6]，评定胡萝卜块的软化效果确定混合酶解的最佳工艺条件。

1.3 软化效果感官评价标准

采用百分制评分检验法，邀请8人为评委，分别从胡萝卜风味、硬度、色泽、外形4个方面进行感官评分，最后取平均值。感官评价表见表1[7]。

表1 感官评分标准Table1 The standardsof sensory score

2 结果与分析

2.1 复合酶配比试验结果与分析

2.1.1 果胶酶的单因素试验果胶酶酶液浓度对胡萝卜软化效果的影响见图1。果胶酶是从根霉中提取的，使细胞间的果胶质降解，把细胞从组织内分离出来。

由图1可知酶解时间都设定为3 h，pH值设定为5.0，温度设定为50℃时，果胶酶浓度低于1.00%时，胡萝卜的软化效果随浓度升高而升高，浓度大于1.00%后胡萝卜软化效果随浓度升高而降低。

图1 果胶酶酶液浓度对软化效果的影响Fig.1 Effectsof patinas liquid concentration on softening of lotus

2.1.2 纤维素酶的单因素试验

纤维素酶酶液浓度对胡萝卜软化效果的影响见图2。

图2 纤维素酶酶液浓度对软化效果的影响Fig.2 Effectsof cellulose liquid concentration on softening of lotus

由图2可得酶解时间设定为3 h，pH值设定为5.0，温度设定为50℃时，纤维素酶浓度在0.50%时，胡萝卜的软化效果达到最佳，但是随着浓度的增加，纤维素酶的软化效果越来越不明显，当酶浓度大于1.5%时，酶效力越来越差。

2.1.3 复合酶配比的确定

复合酶最佳配比的确定在果胶酶和纤维素酶的单因素试验基础上，采用两因素三水平正交试验优化两种酶的最佳配比，其中选择反应条件为：酶液pH值为5.0，在50℃条件下恒温酶解3 h。两种酶正交试验结果见表2。

表2 两种酶正交试验结果Table2 Orthogonal test resultsof two enzymes

续表2 两种酶正交试验结果Continue table2 Orthogonal test resultsof two enzymes

由表2结果可以看出，两种酶对胡萝卜软化效果影响次序为：果胶酶>纤维素酶，感官评分最高的酶液组合为A3B1，极差分析结果表明A3B1组合酶解效果最佳。故混合酶最佳配比为：果胶酶浓度1.10%，纤维素酶浓度为0.40%，即果胶酶与纤维素酶的质量比为1.1∶0.4。

2.2 酶解工艺参数单因素试验结果与分析

与确定复合酶中各种酶的比例方法一样，进行单因素试验，探究不同浓度的复合酶，不同酶解时间、酶解温度和酶解pH值对胡萝卜的软化效果的影响。

2.2.1 不同浓度复合酶的单因素试验结果与分析

酶加入量少的时候，酶解程度低，胡萝卜块硬度大，达不到研究的目的，酶液加入量大，酶解程度过高，胡萝卜块易粉碎，不易成型，咀嚼口感差。复合酶酶液浓度对胡萝卜软化效果的影响见图3。

图3 复合酶酶液浓度对软化效果的影响Fig.3 Effectof concentration of com pound enzyme solution on softening effect

由图3可得酶解时间设定为3 h，pH值设定为5.0，温度设定为50℃时，复合酶浓度低于1.50%时，胡萝卜的软化效果随浓度升高而升高，浓度大于1.50%后胡萝卜软化效果随浓度升高而降低。即复合酶浓度在1.50%时，胡萝卜的软化效果最佳。

2.2.2 不同酶解时间的单因素试验结果与分析

酶解时间过短，达不到软化目的，胡萝卜味突显不出来，酶解时间过长，胡萝卜块不易成型，虽然软化效果相对比较好，但是胡萝卜的色泽，外观等都不是很好。不同酶解时间对胡萝卜软化效果的影响见图4。

图4 不同酶解时间对软化效果的影响Fig.4 Effectsofenzym olysis tim eon the softening effect

由图4可得复合酶浓度为1.5%，pH设定为5.0，温度设定为50℃时，胡萝卜软化效果随着酶解时间的增长而明显，当时间超过2.5 h时，软化效果越发不明显。

2.2.3 不同酶解温度的单因素试验结果与分析

提高温度可以增加酶促反应的速度，而酶的化学本质是蛋白质，温度过高可引起蛋白质变性，导致酶的失活故而胡萝卜软化效果与其有直接的关系。酶解温度过低，达不到软化目的，酶解温度过高，胡萝卜块不易成型，同样也影响胡萝卜风味。不同酶解温度对胡萝卜软化效果的影响见图5。

图5 不同酶解温度对软化效果的影响Fig.5 Effectsof enzym olysis temperatureon thesoftening effect

由图5可得复合酶浓度为1.5%，pH值设定为5.0，时间设定为2 h时，酶解温度低于50℃时，胡萝卜的软化效果随酶解温度升高而升高，温度大于50℃后胡萝卜软化效果随温度升高而降低。

2.2.4 不同酶解pH值的单因素试验结果与分析

pH值对酶的活性的影响极为显著，通常酶在一定的pH值范围内才表现出活性，同一种酶在不同的pH值下所表现的活性不同。不同酶解pH值对胡萝卜软化效果的影响见图6。

由图6可知复合酶浓度为1.5%，温度设定为50℃，时间设定为2 h时，当pH值低于5.0时，胡萝卜的软化效果随pH值升高而升高，pH值大于5.0后胡萝卜软化随pH值升高而降低。

2.3 最佳酶解工艺参数的确定

图6 不同酶解pH值对软化效果的影响Fig.6 Effectsof enzymolysispH valueon the softening effect

在复合酶解单因素试验基础上，进行酶解工艺参数优选，采用正交试验优化各种因素的影响，本研究选用L9（34）正交表。复合酶软化胡萝卜正交试验方案和结果见表3。

表3 复合酶软化胡萝卜正交试验方案和结果Table3 Schem eand resultof orthogonal testof senzymes to soften carrots

由表3结果可以看出，各因素对胡萝卜软化效果影响次序为：D（酶系pH）

3 结论

以感官评分作为评价指标，通过单因素试验探讨了各因素对胡萝卜酶解软化效果的影响，并在此基础上通过正交试验确定了酶解软化的最佳工艺参数：果胶酶与纤维素酶的质量比为1.1∶0.4，酶系pH 5.2、酶解温度为50℃、酶解时间为2.5 h，酶液的浓度为1.4%。该产品达到了一定的软化程度并具有较好的色、香、味、形及营养，尤适合于老年人群食用。

参考文献：

[1]王红美.老年人口健康评价及其管理模式研究[J].中国热带医学, 2012(10):1290-1293

[2] 徐丽,生庆海.老年食品的开发方向[J].农产食品科技,2007,1(1): 59-60

[3] 李哲敏.老年食品开发的技术要点及市场前景[J].中国食物与营养,2003(4):17-18

[4]张雅稚.胡萝卜的营养保健功能及产品开发利用[J].中国食物与营养,2009(12):41-42

[5] Sakamoto K,Shibata K,Ishihara M.Decreased hardness of dietary fiber-rich foods by the enzyme-infusion method[J].Bioscience, Biotechnoogy,and Biochemistry,2006,70(7):1564-1570

[6]曹健,师俊玲.食品酶学[M].郑州:郑州大学出版社,2011:64-129

[7]徐树来,王永华.食品感官分析与实验[M].北京:化学工业出版社, 2009:100-101

Developm ent of the Softening Carrot by the Enzymolysis

YE Lin-lin，ZHANGYan，LAIChun-xiang，WANGYan，LILi-ping，ZHANGWei，ZHANG Ji-wu*
（Collegeof Food and Drug，AnhuiScienceand Technology University，Fengyang233100，Anhui，China）

Using plantingredients-carrotas theexperimentalmaterial，and the softening forenzyme infusion into carrot rootenhanced by freeze-thaw under reduced pressurewasexamined.The softening foods for the elderly peoplewith nutritious，tasty，physiological needs，a great shape，stimulate appetitewas deveioped.The optimum process conditionsofenzymolysiswasdetermined by single factorexperiment，orthogonalexperiment.The results showed that theweight ratio ofpectinase and cellulasewas1.1∶0.4，the optimum enzymolysis condition wascompound enzymedosage1.5%，pH 5.2，temperature50℃and time2.5 h.

carrot；enzymolysis；softened food

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.24.019

2016-03-14

安徽科技学院2014年国家级大学生创新创业训练计划项目（201410879008）

叶琳琳（1994—），女（汉），在读本科生，主要从事食品科学与工程的研究。

*通信作者：张继武（1961—），男（汉），副教授，硕士，主要从事农产品加工与贮藏方面的研究。