枸杞汁澄清工艺研究

任旭桐，崔振华，邱 佳，徐桂花，，刘敦华，历媛媛

（1.宁夏红枸杞产业集团有限公司，宁夏银川 750000；2.宁夏大学农学院，宁夏银川 750000；3.中国药科大学药学院，江苏南京 211198）

0 引言

枸杞又称红果子、狗奶子、红耳坠、鸿运果等[1]，为茄科小灌木枸杞的成熟果实，分布于我国宁夏、青海、甘肃、河北等地，世界枸杞品种有20余种，红黄黑三色纷呈，唯“宁夏枸杞”享誉盛名，并作为唯一能入药的枸杞品种被载入《中国药典》。枸杞特殊的药用价值及保健功效，常见于历代医家的著作中，其中《神农本草经》就将其列为上品，另外明朝李时珍在《本草纲目》记载：“春采枸杞叶，名天精草；夏采花，名长生草；秋采子，名枸杞子；冬采根，名地骨皮[2]。”说明枸杞果实、花、芽叶、根皆可入药，大量文献及科学研究证实，枸杞中的活性成分具有提高人体免疫力、抗氧化、补气强精、滋补肾脏、养肝明目、降“三高”、抗疲劳、抗肿瘤等多种药理、生理功效[3]，为了充分利用枸杞营养价值与药用价值，可将其制成汁液，虽然工艺简单，营养物质可以得到极大保留，据调查市面上出售的枸杞果汁容易出现混浊、沉淀、变质等现象[4]，这主要是因为枸杞果实细胞间的水溶性果胶和原果胶层部分难以分离，以及游离的蛋白类、多酚类物质引起的，这种现象不仅会影响后期感官品评，而且会在制汁加工过程中带来不利影响。为了改变这种现状需对果汁进行澄清处理，果汁常用的澄清方法为酶处理、使用澄清剂、静置法、冷冻法等，然而使用澄清剂和冷冻法存在工艺繁琐、生产成本高等问题，静置沉淀不仅费时，澄清效果也相对较差，故选择酶处理的方法进行研究。

酶作为生物催化剂一种，在相关酶的催化作用下，生物体内的各项反应即便在温和的条件下也能高效、特异地进行[5]，通常在果汁加工工艺中选择果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶等作为澄清酶制剂[6]。果胶酶主要分为果胶酯酶和解聚酶两大类，果胶酯酶可以将果胶进行水解，产物为半乳糖醛酸和甲醇[7]。而在众多解聚酶中起到澄清作用的只有2种，分别为液化型果胶裂解酶和液化型聚半乳糖酸酶，为了使果汁澄清，二者需同时作用。在食品加工中使用果胶酶作为澄清剂，不仅高效便捷，还能提高鲜果的出汁效率[8]。故通过单因素试验筛选，以透光率为评价指标，探究果胶酶用量、酶解时间、酶解温度、pH值4个因素在不同条件下对果汁澄清度的影响，经正交优化试验进行综合考量，确定澄清枸杞果汁最佳工艺参数及方法[9-12]。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

枸杞鲜汁，宁夏天士力有机枸杞庄园提供；果胶酶（30×104U/g），泰安信得利生物工程有限公司提供。

UV-2000型紫外可见分光光度计，日本Shimadzu公司产品产品；SHJ-4型水浴恒温磁力搅拌器，常州亚特实验仪器有限公司产品；AR224CN系列电子天平（0.000 1 g），上海奥豪斯仪器有限公司产品；PHS-3C型精密pH测量仪，上海精密科学仪器有限公司产品；TGL-16G型离心机，上海安亭科学仪器厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 单因素试验

以枸杞鲜汁为原材料，通过设置不同果胶酶用量、温度、时间及pH值等相关条件，依次进行澄清试验后，以转速3 000 r/min离心10 min取上清液，测定吸光度T值，以透光率（%）为评价指标，探究各因素对澄清效果的影响并绘制曲线图。

1.2.2 正交试验

考查果胶酶用量（g/L）、酶解时间（min）、酶解温度（℃）和pH值4个因素在不同条件下对果汁澄清度的影响，以透光率（%）作为指标，通过L9（34）进行正交优化，确定枸杞汁澄清工艺最佳参数。

正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 果胶酶用量的确定

取枸杞鲜汁，其他条件相同，设置6个酶用量梯度1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 g/L进行试验。

果胶酶用量对枸杞汁澄清效果的影响见图1。

图1 果胶酶用量对枸杞汁澄清效果的影响

如图1所示，果汁的透光率随着果胶酶用量的逐渐增加，整体呈现出上升趋势，在1～2 g/L时增幅较为明显；当果胶酶用量为2.5 g/L时，继续增加酶用量，透光率增幅趋于平缓，说明果胶酶的生物催化作用基本达到饱和，故确定果胶酶用量为2.5 g/L，并进行正交优化。

2.2 果胶酶酶解温度的确定

取枸杞鲜汁，其他条件相同，设置6个酶解温度梯度20，30，40，50，60，70℃。

酶解温度对枸杞汁澄清效果的影响见图2。

图2 酶解温度对枸杞汁澄清效果的影响

如图2所示，曲线整体呈先上升后缓慢下降的趋势，说明酶解温度升高在很大程度上提高了果胶酶的活性，在20～50℃时，透光率随着酶解温度的升高增长较为明显；在50℃左右达到极值，后面随着酶解温度的增加，枸杞汁的透光率开始缓慢下降，说明过高的温度会抑制果胶酶的活性，故确定酶解温度为50℃，并进行正交优化。

2.3 果胶酶酶解时间的确定

取枸杞鲜汁，其他条件相同，设置6个酶解时间梯度10，20，30，60，90，120 min进行试验。

酶解时间对枸杞汁澄清效果的影响见图3。

如图3所示，曲线呈整体上升趋势，枸杞汁的透光率随着酶解时间的增加也在逐渐提高，在10～30 min内上升较快，当酶解时间超过90 min时趋于平缓，说明此时酶解作用达到平衡，澄清作用不再继续进行，故确定酶解时间为90 min，并进行正交优化。

2.4 pH值的确定

图3 酶解时间对枸杞汁澄清效果的影响

取枸杞鲜汁，其他条件相同设置6个pH值梯度2，3，4，5，6，7 进行试验。

pH值对枸杞汁澄清效果的影响见图4。

图4 pH值对枸杞汁澄清效果的影响

如图4所示，pH值对枸杞汁澄清效果的影响较为明显，整体符合普拉斯-高斯曲线，当pH值为5时，枸杞汁透光率到达峰值，明显看出在峰值两端随着pH值的递增或递减，透光率也跟着下降（降幅较为明显），果胶酶的活性得到抑制，酶促反应趋于平缓。故确定果胶酶作用最适pH值为5，并进行正交优化。

2.5 正交优化

根据果胶酶用量、酶解时间、酶解温度和pH值4个因素对枸杞果汁澄清工艺影响结果，通过正交分析对参数进行优化调整。

正交试验结果见表2。

表2 正交试验结果

通过观察，分析表2正交试验结果，由R值可得：A（果胶酶用量）、B（酶解温度）、C（酶解时间）、D（pH值） 4种因素对枸杞果汁澄清工艺影响的主次顺序是B＞D＞A＞C，以透光率为评价指标时，综合K值可得枸杞果汁最佳澄清工艺为A2B2C2D2，即果胶酶用量2.5 g/L，酶解时间90 min，酶解温度50℃，pH值5，但在正交试验中无此组合，需要开展验证试验，测得枸杞果汁的透光率为88.7%。

3 结论

研究了果胶酶澄清枸杞果汁的方法与工艺，利用果胶酶酶解果胶的特性，通过单因素试验筛选，运用正交分析及验证试验等手段，确定枸杞汁最佳的澄清工艺条件为枸杞果汁中果胶酶用量2.5 g/L，调节pH值至5，在50℃下酶解90 min，该方法用于澄清枸杞汁效果明显，透光率可达88.7%。从优化结果来看，一是解决了新鲜枸杞汁中混浊、沉淀等现象，提高了果汁澄清度；二是利用酶解处理的生物高效性，不会破坏枸杞汁的自身营养成分，符合果汁加工行业趋于多元化、健康化、绿色化的发展态势。