蓝莓果浆酶解条件的筛选

菅蓁，侯景文，陈志超

（滨州医学院葡萄酒学院，山东烟台 264003）

蓝莓（Blueberry）是一种可食用性的外观为蓝色或略带黑色的浆果，又可称为越桔、笃斯，是杜鹃花科越桔属的植物。在营养价值方面，蓝莓浆果不仅含有常规的糖类、VC，而且还含有各类靴酸、肝蛋白、食用纤维以及丰富的矿物质，同时蓝莓浆果中的花青素含量十分丰富，是名副其实的“花青素水果皇后”，高花青素含量使蓝莓果实具有十分强大的抗氧化性，同时具有防止脑神经老化，增强记忆力，保护视力，降低胆固醇，软化血管，中和自由基，增强人机体免疫等功能[1]。蓝莓目前已经成为全球产量第二大浆果，我国作为亚洲蓝莓的主要贡献地，2017年蓝莓种植面积和产量分别为31 210 hm2和114 905 t。蓝莓已经在我国山东、贵州、辽宁、黑龙江、四川、云南、浙江、海南等27个省份、直辖市、自治区广泛种植[2]。但由于蓝莓鲜果不耐贮存，蓝莓除用于鲜食之外，还可用于生产加工，例如生产果汁、果酒、果酱等制品[3]。2014年至2016年，我国用于加工的蓝莓果实数量逐年增加，2014年3180 t蓝莓用于加工，2015年4000 t蓝莓用于加工，2016年8000 t蓝莓用于加工[2]。将蓝莓果汁化后制成多样的加工产品是目前我国蓝莓产业发展的重要组成部分,但是蓝莓果胶含量丰富，可达4 mg/g，这些果胶物质的存在会影响蓝莓的出汁率[4-7]。

近年来，在果蔬汁加工业中，多种酶类被应用于果蔬汁加工制作，如果胶酶、果胶酯酶、纤维素酶、鼠李糖苷酶、中性蛋白酶、半乳甘露聚糖、液化葡萄糖苷酶等，从而提高果蔬汁的出汁率及活性物质的溶出，其中应用最为广泛的是果胶酶[6]。果胶酶在分解果胶质，提高出汁率的同时，可以增加果汁中某些芳香风味成分，减少其中的果渣数量，同时对后续的澄清、过滤和浓缩都有一定的辅助作用[9]，可将出汁率提高10%～35%[8]，因此在果汁生产和果酒酿制中得到广泛应用。通过果胶酶处理蓝莓果浆，破坏果胶在蓝莓果浆中形成的稳定体系，使蓝莓浆得以澄清，从而提高其出汁率。在蓝莓汁、蓝莓酒制作过程中，出汁率是一项重要指标，为了提高企业经济效益，满足消费者的市场需求，通过使用果胶酶提高蓝莓出汁率具有一定的理论意义和应用价值。

目前，我国对果胶酶酶解蓝莓果浆的研究已有报导，但研究中普遍使用单一果胶酶进行试验，本研究采用复合果胶酶进行酶解，通过单因素试验，确定酶解时间、酶解温度和果胶酶用量，之后采用L9(3,3)正交实验进行条件优化，探索果胶酶对蓝莓果浆的最优工艺参数，提高出汁率，有效的利用原料生产出更多的产品，对现实生产具有指导意义和研究价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蓝莓：市购完整成熟表面无损伤的果实，剔除生青果、腐烂果实及其他杂质。果胶酶：RCO果酒专用复合果胶酶，由上海鼎唐国际贸易有限公司提供。

1.2 仪器设备

恒温水浴锅（北京华瑞科学器材有限公司）；离心机（凯达科学仪器有限公司）；简易电动榨汁机 （九阳股份公司）；BCD-215TD-20℃冰箱（中国海尔）。

1.3 试验方法

1.3.1 检测指标

将采后的蓝莓-20 ℃冷冻保存，试验前于4 ℃解冻后，称取50 g，清洗去梗后用榨汁机破碎打浆得到果浆，将酶解之后的蓝莓果浆在转速为4500 r/min条件下离心20 min，依据公式测定出汁率。出汁率/%＝（酶解后澄清汁取上清液的质量M1/酶解前蓝莓果浆的质量M2）×100[2-4]。

1.3.2 酶解温度单因素试验

将破碎后的蓝莓果浆加入0.2%的果胶酶后，分别置于温度40、45、50、55、60 ℃下水浴加热150 min，之后测定其出汁率[9-11]。

1.3.3 酶解时间单因素试验

将破碎后的蓝莓果浆加入0.2%的果胶酶后，置于温度为50 ℃的水浴锅中分别加热1、1.5、2、2.5、3 h，之后测定其出汁率[12-15]。

1.3.4 果胶酶用量单因素试验

将破碎后的蓝莓果浆置于温度为50 ℃的水浴锅中，分别加入0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%浓度的果胶酶，加热处理120 min之后测定其出汁率[16-17]。

1.3.5 正交实验

基于单因素试验结果设计3因素3水平正交试验，正交实验设计见表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Orthogonal test table design

图1 酶解温度对出汁率的影响Figure 1 Effect of enzymolysis temperature on juice yield

2 结果与分析

2.1 酶解温度对出汁率的影响

由图1可知，当酶解温度在低于55 ℃时，出汁率是随着温度的上升而提高，当酶解温度为55 ℃时，出汁率升至最高值57.04%，当酶解温度高于55 ℃时，出汁率则随着酶解温度的升高而降低。形成这个趋势的重要因素是果胶酶类物质为蛋白质成分，而蛋白质的活性会受到温度的变化影响，温度过高会使酶失去活性[4]。因此，55℃为最佳酶解温度。

2.2 酶解时间对出汁率的影响

由图2可知，当酶解时间低于2 h时，出汁率是随着时间的延长而提升，在酶解时间为2 h时，出汁率达到最高值为55.04%。当酶解时间长于2 h时，出汁率趋于稳定。这是由于果胶类物质随着酶解时间的推移不断被果胶酶所分解，从而提升果浆的出汁率，但当果胶质已被大量分解后，出汁率将不会因为酶解时间的增加而提升。最佳酶解时间为2 h。

图2 酶解时间对出汁率的影响Figure 2 Effect of enzymolysis time on juice yield

2.3 加酶量对酶解工艺的影响

由图3可知，当加酶量少于0.3%时，出汁率随着酶用量的上升而快速升高，到0.4%时达到最大值56.06%，当加酶量高于0.4%时，随着加酶量的提升出汁率基本不变。蓝莓果浆中的果胶质底物量是一定的，在加酶量达到0.3%时底物基本可以被分解，所以此时增加酶用量果浆的出汁率基本保持不变的状态。综合出汁率及成本因素，本实验采用的最佳果胶酶使用量为0.3%。

图3 加酶量对出汁率的影响Figure 3 Effect of enzyme addition on juice yield

表2 正交实验结果Table 2 Orthogonal test factor level table

2.4 正交实验指标分析

通过正交分析结果（表2）可知，进行极差分析后，最优组合是A2B2C1D1。各因素对出汁率的影响程度为：酶解温度＞酶解时间＞加酶量。在贾鸿冰[17]等利用正交试验优化复合果胶酶酶解蓝莓工艺时发现，酶解温度、酶解时间、酶添加量三因素中，酶解温度是影响蓝莓出汁率的首要因素，本试验的结果与该结论相吻合。

对该酶解条件做验证试验，重复3次，此条件下出汁率为62.05%±0.0087%，高于正交实验中所有试验结果。

3 讨论与结论

本试验通过单因素试验和正交试验研究了RCO果酒专用复合果胶酶对蓝莓出汁率的影响。本研究结果与贾鸿冰等[17]的研究相比，酶解温度略高，酶解时间略短，加酶量略低，出汁率偏低。与李立功等[18]的研究相比，酶解温度略高，酶解时间相同，加酶量略高，出汁率接近。产生不同结果的原因主要由以下两方面因素：第一，可能是由于试验原料使用的是蓝莓冻果，冻果中的冰晶对细胞壁有破坏作用，易使汁液流出而造成的[19]；第二，所用酶制剂的性质不同。此外，本试验仅探讨了酶解作用对蓝莓出汁率的影响，在今后的研究中可进一步对果浆的浊度、花色素苷含量、香气成分等进行研究，也可与其他果胶酶产品的酶解能力进行比较，进一步探究该种果胶酶的酶解效果[20]。

综上所述，通过酶解试验，添加该果胶酶后的蓝莓果浆出汁率提高，其中各因素对出汁率的影响程度为：酶解温度＞酶解时间＞加酶量，通过单因素实验和正交实验得出蓝莓最佳酶解工艺条件为酶解温度55 ℃、酶解时间120 min、酶用量0.3%，该条件下蓝莓出汁率可达62.05%。