莲藕汁的酶法水解与稳定性研究

吕艳，王辰

（长江大学生命科学学院，湖北荆州434025）

莲藕汁的酶法水解与稳定性研究

吕艳，王辰*

（长江大学生命科学学院，湖北荆州434025）

研究莲藕的出汁率和莲藕汁的稳定性。通过单因素与正交试验确定莲藕汁的酶解工艺,α-淀粉酶的最优作用条件为：α-淀粉酶用量10 U/g，酶处理温度70℃，处理时间60 min，pH为6.2，莲藕出汁率为57.8%；研究了莲藕汁的悬浮稳定性，用浊度差△E作为考核稳定性的指标，在0.1%黄原胶，0.04%海藻酸钠，0.06%CMC-Na复配条件下，莲藕汁浊度差△E值最小，产品无分层现象。

莲藕汁；α-淀粉酶；酶法水解；稳定性

莲藕（Nelumbo nucifere Gaertn.）为睡莲科多年生植物，莲藕性平、味甘、无毒，具有清热生津、有补心生血、健脾开胃、滋养强壮之功效[1-2]。莲藕中因含有较多的淀粉和多糖等胶体物质，制汁时往往存在着破碎后浆液黏度高、出浆率低、产品不易澄清等问题[3-4]。α-淀粉酶使直链淀粉快速降解，产生寡糖，然后作用于支链淀粉产生葡萄糖、麦芽糖及系列α-限制淀粉，同时使寡糖缓慢地水解成葡萄糖和麦芽糖，能不规则水解淀粉、糖元及降解内部的α-1，4葡萄糖苷键，生成可溶性的糊精、微量的麦芽糖和葡萄糖，降低莲藕汁黏度，增加水分溶出[5-6]。藕中除淀粉外，还含有大量鞣质和酚类化合物，在莲藕汁中易产生沉淀，因此，根据斯托克斯定律，混浊稳定性同莲藕汁中悬浮颗粒的尺寸、藕汁黏度、藕汁溶液与悬浮颗粒的密度差有关，试验通过添加稳定剂，来提高莲藕汁的稳定性。

1 材料和方法

1.1 试验材料、试剂与仪器

1.1.1 试验材料

荆州市售的新鲜莲藕；α-淀粉酶：苏柯汉生物工程有限公司（酶活力：4 000 U/g）；柠檬酸钠、黄原胶、海藻酸钠、CMC-Na均为食品级。

1.1.2 试验仪器

UV-1800紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司产品；DL-5-C低速大容量离心机：上海安亭科学仪器厂产品；均质机：上海东华高压均质机厂产品。

1.2 莲藕汁的加工工艺

莲藕→清洗→去藕节→去皮→切片→护色→打浆→淀粉酶水解→灭酶→过滤→调配→均质→灌装→杀菌→成品

1）选料：要求选用新鲜白脆，无病虫害及机械伤的新鲜莲藕。2）去皮、切片：去皮，切片厚度约为0.5 cm。3）护色：将切好的莲藕片立即浸入1%的抗坏血酸溶液于55℃浸泡5 min[7]。4）打浆：在打浆机中打浆约2 min，得莲藕粗液。5）酶解：先将适量α-淀粉酶用温水溶解，再加入藕浆中，保温酶解一定时间后煮沸灭酶。6）过滤：用80目筛过滤。7）调配、均质：按8%添加蔗糖，再加增稠剂，在60℃、1.96 MPa压力下进行均质。8）灌装杀菌：料液在80℃左右趁热灌装，沸水浴加热15 min后冷却至室温。

1.3 酶解条件对莲藕出汁率的影响

淀粉酶的作用与pH值、反应温度有关，同时底物中的淀粉组成结构、蛋白质、脂肪等其他物质的存在都会影响淀粉酶的反应效果[7]，因此，对不同底物需要对淀粉酶的酶解条件进行研究。酶解的莲藕汁移入离心试管中在5 000 r/min转速下离心15 min，将上清液称重，出汁率为上清液与莲藕汁的质量百分比。

1.3.1 酶用量对莲藕出汁率的影响

取莲藕粗液100 g，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液调pH 5.4，分别添加4、6、8、10、12 U/g的α-淀粉酶，60℃水浴保温30 min，在5 000 r/min转速下离心15 min，取上清液测定滤液的出汁率，确定最佳淀粉酶用量。

1.3.2 酶作用pH值对莲藕出汁率的影响

取莲藕粗液100 g，分别用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液调pH 4.8、pH 5.2、pH 5.6、pH 6.0、pH 6.4，添加α-淀粉酶8 U/g的酶液，60℃水浴保温30 min，在5 000 r/ min转速下离心15 min，取上清液测定滤液的出汁率，确定最佳淀粉酶作用pH值。

1.3.3 酶作用温度对莲藕出汁率的影响

取莲藕粗液100 g，在pH 6.0条件下添加α-淀粉酶8 U/g的酶液，分别在40、50、60、70、80℃水浴保温30 min，在5 000 r/min转速下离心15 min，取上清液测定滤液的出汁率，确定最佳淀粉酶作用温度。

1.3.4 酶作用时间对莲藕出汁率的影响

取莲藕粗液100 g，在pH 6.0条件下添加α-淀粉酶8 U/g的酶液，分别在70℃水浴15、30、45、60、75 min，在5 000 r/min转速下离心15 min，取上清液测定滤液的出汁率，确定最佳淀粉酶作用时间。

1.4 莲藕汁稳定性研究

在酶解处理后的莲藕汁中，按0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的质量百分比分别添加黄原胶、海藻酸钠和CMC-Na进行单独的稳定性试验，在4℃下放置5 d，观察莲藕汁的稳定效果。考虑大分子的协同增效作用，采用3种增稠剂配合使用提高莲藕汁的稳定性。用浊度差ΔE为稳定指标，浊度差ΔE定义为莲藕汁添加稳定剂，离心（5 000 r/min，20 min）前后的用分光光度计在660 nm处测定的吸光度差值。在100 mL莲藕汁中按一定比例添加3种稳定剂总量0.20 g，于4℃下放置5、10、15 d，离心（5 000 r/min，20 min）后测吸光度，ΔE越小表示莲藕汁液稳定性越好，反之稳定性越差。

2 结果与分析

2.1 淀粉酶用量对莲藕出汁率的影响

α-淀粉酶能使莲藕淀粉产生降解，降低连藕汁黏度，影响出汁率的结果见图1。

图1 α-淀粉酶用量对莲藕出汁率的影响Fig.1 Effects of α-amylase addition on juice yield of lotus root

从图1可以看出，随着酶用量的增大，莲藕汁出汁率逐渐增加。在较低的酶剂量范围内，莲藕出汁率随酶量增加而快速增加，当α-淀粉酶用量大于8 U/g时，其变化速率减缓，故选定α-淀粉酶8 U/g为适宜添加量。

2.2 pH值对莲藕出汁率的影响

pH值对浑浊莲藕汁酶解效果的影响结果见图2。

图2 pH值对莲藕出汁率的影响Fig.2 Effects of pH adjustment on juice yield of lotus root

由图2可知，pH值4.8淀粉酶的活力较弱，pH值增加酶活力增加，pH值5.6～6.0变化平缓，pH值大于6.0出汁率下降较快。选择α-淀粉酶在pH值5.6～6.0的作用效果最好。

2.3 酶解温度对莲藕出汁率的影响

温度对浑浊莲藕汁酶解效果的影响结果见图3。淀粉吸收过量水分糊化形成以直链淀粉溶液为连续相和以支链淀粉颗粒或团块为分散相的多相体系，莲藕淀粉的糊化温度在63.5℃～74.7℃[8-11]。莲藕的出汁率随淀粉酶酶解温度升高而逐渐增加，淀粉酶的水解温度70℃，莲藕汁的出汁率最高，与莲藕淀粉的糊化温度一致。

图3 酶解温度对莲藕出汁率的影响Fig.3 Effects of hydrolysis temperature on juice yield of lotus root

2.4 酶解时间对莲藕出汁率的影响

酶解时间对浑浊莲藕汁酶解效果的影响结果见图4。

图4 酶解时间对莲藕出汁率的影响Fig.4 Effects of hydrolysis time on juice yield of lotus root

随着酶解时间的增加，莲藕出汁率逐渐增大，当酶解时间超过45 min以后，出汁率增加不大，随着水解程度加深，可作用位点减少，酶解产物浓度增加也抑制水解进行。所以，选择莲藕汁酶解时间为45 min。

2.5 淀粉酶酶解条件的优化

从单因素试验可知，用酶量、pH、温度，酶解时间对淀粉酶的水解作用均会产生不同程度的影响。选用四因素四水平正交试验确定淀粉酶作用最佳工艺。

表1 正交试验因素与结果Table 1 Factors and result of orthogonal experiments

续表1 正交试验因素与结果Continve table 1 Factors and result of orthogonal experiments

根据表1可知最优水平组合为A4B3C3D4。按极差表示各因素影响的主次顺序为：D＞B＞A＞C，即淀粉酶用量的影响最大，pH值的影响最小。根据正交试验结果，确定α-淀粉酶制备莲藕汁的最佳工艺条件为：添加淀粉酶10 U/g，酶处理温度70℃，酶处理时间为60 min，酶作用pH为6.2，在此最佳条件下进行验证实验，莲藕出汁率为57.8%。

2.6 增稠剂添加对莲藕汁稳定性的影响

莲藕汁中含有多糖、蛋白质、多酚等大分子物质，在放置的过程中容易絮凝形成后期沉淀，影响莲藕汁的品质，选择合适的稳定剂可提高莲藕汁的稳定性能。

选择黄原胶，海藻酸钠，CMC-Na稳定剂加入莲藕汁观察稳定效果见表2。由表2可知，0.10%黄原胶，0.20%海藻酸钠，0.10%CMC-Na单独使用时对莲藕汁的稳定效果较好。

表2 不同浓度增稠剂对莲藕汁稳定性的影响Table 2 Effects of different concentration of thickening agents on stability of lotus root juice

单独使用的情况看，黄原胶对莲藕汁的稳定效果相对较好，进一步进行联合增稠试验。每100 mL莲藕汁中添加0.20 g不同种类及配比的增稠剂，测定浊度变化后以1/ΔE表示。

增稠剂配比对莲藕汁稳定性影响及显著性检验见表3，方差分析结果见表4。

表3 增稠剂配比对莲藕汁稳定性影响及显著性检验Table 3 Effects of different mixed proportions of thickeners on stability of lotus root juice and significance test

表4 方差分析结果Table 4 Variance analysis for the resultes

由表3、表4的稳定性试验数据进行方差分析，显著性检验F=106.20＞5.64=F0.01(5，10)，表明不同的增稠剂配比对的稳定性有极显著影响。第4组和第3组显示的稳定性好，在存放过程中浊度差变化小，莲藕汁为悬浮小颗粒与大分子胶体组成的复杂体系，是大分子相互交联，范德华力等共同作用的结果。第4组增稠剂配比表现的稳定性指标最大，与其他实验组均存在显著差异，按此组合取得的莲藕汁流动性和稳定性好。因此，选择100 mL莲藕汁中添加0.20 g增稠剂，其中黄原胶、CMC-Na、海藻酸钠各占50%、20%、30%，即CMC-Na、黄原胶、海藻酸钠的添加质量与莲藕汁的体积比分别为0.10%、0.04%、0.06%。

3 结论

1）莲藕汁的最佳酶处理工艺条件为：α-淀粉酶添加量10 U/g，酶处理温度70℃，酶处理时间60 min，酶作用pH 6.2，莲藕出汁率为57.8%。

2）采用复合增稠剂后，测定浊度差的变化，结果显示：黄原胶、CMC-Na、海藻酸钠的添加量分别为0.10%、0.04%、0.06%，可使调配液保持稳定。

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Enzymatic Hydrolysis and Stability of Lotus Root Juice

LÜ Yan，WANG Chen*
（College of Life Science，Yangtze University，Jingzhou 434025，Hubei，China）

The juice yield of lotus root and stability of lotus root juice were researched.By single factor and orthogonal experiments，the enzymatic hydrolysis technology of lotus root juice were determined.The hydrolysis best conditions：the α-amylase for 10 U/g，the temperature 70℃，the hydrolysis time 60 min and pH 6.2，juice yield of lotus root was 57.8%.The stability of lotus root juice were researched by using indicators for assessing stability with△E，0.10%CMC-Na，0.04%xanthan gum and 0.06%sodium alginate were added，△E value was minimum.lotus root juice did not occur after standing for a long time.

lotus root juice；α-amylase；enzymatic hydrolysis；stability

2017-04-05

湖北省自然科学基金项目（2010CHB01801）；湖北省新农村发展研究院（长江大学）开放基金项目（2014）

吕艳（1992—），女（汉），硕士研究生，研究方向：农产品加工与贮藏。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.018