果胶酶处理对番茄出汁率的影响研究

吴庆智+毛晓英+马慧丽+马殷刚

摘 要：该文以番茄为原料，出汁率为指标，采用添加果胶酶的方式进行研究，通过单因素试验和响应面分析法确立番茄汁的最佳酶解工艺参数，结果表明：因素影响顺序依次为酶添加量>酶解时间>酶解温度。果胶酶处理优化工艺参数为酶解温度55℃、酶解时间70min、酶添加量0.04%，此时番茄的出汁率为51.1%。

关键词：番茄；出汁率；果胶酶；响应面分析

中图分类号 TS255 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）02-03-0073-04

Abstract：Tomatoes were as raw material and the juice rate was as the index.The best digestion process parameters of tomato juice were established through the single factor tests and response surface analysis method.The results showed that the factors affect the sequence was：the adding quantity>digestion time>enzyme solution temperature.Optimized the process parameters by pectinase treatment were：the enzyme solution temperature of 55℃，70 min digestion time，adding amount of 0.04%，tomato juice yield of 51.1%.

Key words：Tomato；Juice yield；Pectinase；Response surface analysis

番茄（Solanum lycopersicum L.），又名西红柿，属于茄科番茄属，原产南美洲的秘鲁、厄瓜多尔等地，现已成为全球种植最广泛、消费最多（鲜食或者加工）的蔬菜作物之一[1，2]。番茄含有丰富的营养有效成分，如钾、叶酸、维生素A、维生素C、维生素E，并且含有有益健康的植物化学物质，包括类胡萝卜素、多酚（α-胡萝卜素，β-胡萝卜素，γ-胡萝卜素，黄体素，番茄红素）及类黄酮[3，4]。

番茄汁加工过程中，对番茄汁质地影响很重要的酶是果胶酶。果胶酶起主要作用的有果胶甲酯酶（Pectin methylesterase，PME）和多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）。PME和PG 2种酶共同控制着果胶的降解。当番茄受到擦伤或者破碎时，PME可以催化细胞壁果胶中的半乳糖醛酸脱甲基并被激活[5，6]。PME作用后，番茄汁中的果胶在PG作用下进一步降解[7]，从而使番茄汁加工过程中的粘度降低及稳定性下降[8，9]。果胶的状态，无论是被PG降解还是通过交叉连接而强化，对加工产品而言都是很重要的一个因素。因此，通过控制保留或者降解果胶，改变果胶的PME和PG 2种酶在番茄加工中显得尤为重要[10，11]。果蔬汁加工中添加果胶酶，使其作用于果胶中D-半乳糖醛酸残基之间的糖苷键，通过破坏果胶分子，软化果肉组织，提高了可滤性，加快了果汁的过滤速度，从而提高了出汁率[12]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器 番茄购于新疆石河子市金马市场。果胶酶购于信得利生物工程有限公司。DK-8D数显恒温水浴锅（金坛市医疗仪器厂）；Thermo3X台式高速冷冻离心机（赛默飞世尔科技（中国）有限公司）；BS2000型电子天平（德国赛多利斯公司）；多功能料理机搅拌机（九阳）；UVmini-1240紫外分光光度计（岛津有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 番茄处理榨汁酶解流程：番茄→清洗→去皮、籽、蒂→打浆→冷破碎加热→冷却→添加酶→酶解→离心→过滤→灭酶→番茄汁。

1.2.2 出汁率的计算 计算公式如下：

[出汁率（%）=离心过滤后所得番茄汁的质量（g）酶解前番茄浆的质量（g）×100]

1.2.3 冷破碎条件的确定 番茄预处理打浆后，选取加热温度20～70℃，加热10min。离心过滤后根据其出汁率大小缩小加热范围，得出最终冷破碎的最佳温度。

1.2.4 果胶酶单因素实验设计 选取酶解温度、酶解时间以及果胶酶添加量3个因素，以番茄的出汁率为指标，进行单因素实验，分析各因素对番茄出汁率的影响及最佳酶解条件。

1.2.4.1 酶解時间 番茄清洗打浆后，冷破碎处理10min，冷却后向番茄汁中添加0.03%的果胶酶，在50℃恒温酶解30、50、70、90、110min。待浆液冷却后置于离心管内，称重平衡后，进行离心，设定离心机转速：2 000r/min，时间：2min。离心后将其过滤，根据公式算出其出汁率。每组实验设置3个平行，结果取平均值。

1.2.4.2 酶解温度 番茄清洗打浆后，冷破碎处理10min，冷却后向番茄汁中添加0.03%的果胶酶，分别在40、45、50、55、60℃恒温酶解70min。待浆液冷却后置于离心管内，称重平衡后，进行离心，设定离心机转速：2 000r/min，时间：2min。离心后将其过滤，根据公式算出其出汁率。每组实验设置3个平行，结果取平均值。

1.2.4.3 酶添加量 番茄清洗打浆后，冷破碎处理10min，冷却后将其置于50℃恒温水浴锅中酶解70min，分别添加0.01、0.02、0.03、0.04、0.05%的果胶酶。浆液冷却后置于离心管内，称重平衡后，进行离心，设定离心机转速：2 000r/min，时间：2min。离心后将其过滤，根据公式算出其出汁率。每组实验设置3个平行，结果取平均值。

1.2.5 響应面法优化番茄出汁率 以出汁率为响应值，采用Design-Expert.V8.0.6软件应用响应面分析法，选用Box-Behnken通过试验数据拟合响应面模型，对单因素试验结果进行响应面试验，研究工艺条件对出汁率的影响。每个试验组合重复试验3次，取其平均值作为结果，试验结果采用Design-Expert.V8.0.6软件分析，确定出番茄汁的最优工艺参数。果胶酶实验因素、水平如表1。

2 结果与分析

2.1 冷破碎温度的确定 冷破碎指破碎后在低于70℃下保持一段时间，使脂肪氧化酶充分反应产生风味物质[13]。由图1可知，随着温度的不断升高，出汁率呈现上升趋势，在50℃时达到最理想效果；温度继续升高，出汁率虽然有所上升，但温度过高不符合冷破碎条件且成本也会相应增加。

2.2 果胶酶单因素实验

2.2.1 酶解时间对番茄出汁率的影响 果胶会在果胶酶作用下分解，即使是极少量果胶的存在也会引起番茄出汁率的降低，为了保证酶解过程充分完全，酶解时间从30min起。由图2可知，出汁率醉着酶解时间的增加呈先增后减的趋势变化，当酶解时间达到70min时番茄出汁率最高，为51.0%。因此，选择酶解时间50min、70min、90min进行下一步实验。

2.2.2 酶解温度对番茄出汁率的影响 由图3可知，随着酶解温度的增加，番茄出汁率逐渐增加，当酶解温度为55℃时，番茄出汁率最高。因此，选择酶解温度50℃、55℃、60℃进行下一步实验。

2.2.3 果胶酶添加量对番茄出汁率的影响 果胶酶作用于果胶中D-半乳糖醛酸残基之间的糖苷键，破坏果胶分子，软化果肉组织，提高和加快了果汁的可滤性和过滤速度，从而提高了出汁率。但是酶添加量不宜过大，否则会增加生产成本，并影响番茄汁的口味[14]。由图4可知，随着酶添加量的增加，番茄的出汁率也呈升高趋势。因此，选择果胶酶添加量0.03%、0.04%、0.05%进行下一步实验。

2.3 果胶酶响应面实验结果与数据分析

2.3.1 实验方案与结果 试验设计及结果见表2。按照试验设计每个组合重复试验3次，出汁率结果取其平均值，采用Design-Expert.V8.0.6软件分析试验结果。

由表2、表3可知，出汁率优化的3个变量的优化模型P<0.05，呈显著差异水平，番茄汁的出汁率与3个变量之间的线性关系显著，R2=97.20%；模型的调整确定系数AdjR2=93.59%，说明该模型能解释响应值的变化；拟合度分81.94%，说明拟合程度较好；失拟项不显著（p=0.608 5），说明试验所得二次回归方程能很好地对响应值进行预测。一次项A、B、C及二次项B2、C2表现为显著，说明它们对响应值影响较大。在所取的3个因素水平范围中，出汁率的影响顺序为：C>B>A，即酶添加量>酶解时间>酶解温度。

2.3.2 响应面分析及优化 利用以Design-Expert.V8.0.6软件进行二次回归拟合，所得到的二次方程的响应面图及其等高线如图5所示。由图5可知，酶解时间和酶添加量对番茄汁出汁率的交互作用较为明显。当果胶酶添加量和酶解时间逐渐增加时，番茄汁出汁率逐渐提高，但当酶添加量达到0.04%和酶解时间超过78min时，番茄汁出汁率反而有所下降，可能是由于长时间的加热蒸发水分，从而降低了出汁率。

2.3.3 验证实验 对回归模型分析，得果胶酶处理对番茄出汁率优化工艺参数为酶解温度55℃，酶解时间70min，酶添加量0.04%，经过3组重复实验实际测得出汁率为51.1%，试验结果与模型结果基本一致，所得模型能较准确地预测实际番茄出汁率的情况。

3 结论

在冷破碎番茄的条件下，番茄虽然汁粘度较低，但具有良好的风味。本研究采用冷破条件，结合果胶酶的处理，通过响应面优化，得到提高出汁率的影响顺序依次为：酶添加量>酶解时间>酶解温度。果胶酶处理提高出汁率的优化工艺参数为：酶解温度55℃，酶解时间70min，果胶酶添加量0.04%，此时番茄的出汁率为51.1%。

参考文献

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（责编：张宏民）