胡萝卜、番茄、黄瓜和西芹制汁过程中酶解工艺的优化

张程慧,石 超,冯叙桥

(渤海大学食品科学与工程学院,辽宁锦州 121013)

蔬菜富含多种营养成分,是人们获取水分、维生素、糖类、膳食纤维等营养成分的重要来源,具有润肤、健胃、助消化及抗癌等保健功能[1-2]。蔬菜具有较强的季节性,不易贮存,因而蔬菜原料常被精深加工为饮料等易贮藏的风味食品,以转换产品形式的方法有效解决蔬菜贮藏问题[1,3]。蔬菜汁是由完好、成熟度适中的新鲜或冷藏的蔬菜制得的汁液,并以水、甜味剂、酸味剂等辅料混合制取的饮料。酶法澄清、酶法液化及超滤等加工技术不断应用于南瓜、胡萝卜、芹菜、番茄等清汁、混汁和复合汁的研究中,使得蔬菜汁、蔬菜浓缩浆、特种蔬菜饮料等多种类型的蔬菜饮品能够被开发[4]。

胡萝卜(Daucuscarota)富含胡萝卜素、氨基酸、矿物质、维生素等多种营养物质,其胡萝卜素含量比其他蔬菜高出30倍以上,可在人体内转化为维生素A,具有养眼护眼、美容抗皱、增补气血等功效[5-7]。番茄(LycopersiconesculentumMill)含丰富的番茄红素、维生素C、钙、铁、锌等营养元素,不仅具有生津消渴、美白抗衰、健脾胃促食欲等功效,还能降低患心血管疾病的风险,具有较大的开发价值[8-10]。黄瓜(CucumissativusLinn)富含膳食纤维、胡萝卜素、游离氨基酸、矿物质等人体必需的营养成分,具有解渴解毒、美容养颜、润肺排气、有效防止便秘等功效[11-12]。西芹(ApiumgraveolensLinn)的营养成分丰富,其蛋白质、维生素以及钙、镁、铁等矿物质含量高,具有降血压、降血糖、抗氧化、健胃、镇静安神等功效[13-14]。

出汁率是影响制汁加工产量与质量的关键指标之一,而低出汁率是蔬菜汁产业发展的技术瓶颈之一。目前提高出汁率常用的方法有机械破碎、酶法破碎、冷冻破碎、超声波破碎等,其中,破碎和榨汁是提高蔬菜出汁率的常用加工工艺,但在破碎压榨过程中,蔬菜浆内部产生的汁液若是没有足够的排汁通道,即破碎不足或破碎过度,都容易造成蔬菜出汁率下降[4],应用酶解技术则可以克服此缺点。蔬菜的细胞壁中含有大量果胶、蛋白质、纤维素等大分子物质,这使得破碎后的浆液粘稠,取汁困难,加入酶制剂可降解植物细胞壁及胞间层,破坏果实细胞的网状结构,使细胞液释出,并且有效降解大分子物质使得蔬菜汁黏度降低,这不仅能有效提高果实的破碎程度和果蔬的出汁率,同时能够改善蔬菜汁的浊度,并促使风味前体物水解而增强蔬菜汁香气,最终得到的蔬菜汁香味浓郁,营养成分更易于被人体吸收[15-18]。为提高胡萝卜、番茄、黄瓜和西芹的制汁效果,本文通过对果胶酶、纤维素酶的添加量、酶解温度和酶解时间的单因素研究,确定这四种蔬菜的酶解条件,并设计正交实验确定各蔬菜原料的最佳酶解工艺,以提高蔬菜汁饮料的品质,增加其稳定性,为蔬菜汁工业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

胡萝卜、番茄、黄瓜、西芹 购于锦州市兴隆生鲜水果超市;抗坏血酸钠、柠檬酸 市售食品级;果胶酶(20000 U/g)、纤维素酶(10000 U/g) 肇东市日成酶制剂有限公司;其它试剂 均为国产分析纯。

ML104分析天平 瑞士梅特勒公司;HH-6型恒温水浴锅 常州国华电器有限公司;WGZ-2000浊度计 上海昕瑞仪器公司;R843三合一搅拌机 美的有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 蔬菜原料预处理及酶解制汁

1.2.1.1 胡萝卜汁的制取 选择新鲜、适度成熟、无病虫害的胡萝卜清洗,将清洗后的胡萝卜浸泡在5%、95 ℃的NaOH溶液中2 min,取出胡萝卜搓去表皮,清水洗净,沥干后先对半竖切再横切成片(横切厚度1～2 mm),在0.5%、90～95 ℃柠檬酸溶液中预煮2～3 min钝化酶的活性,防止汁液褐变和凝聚[9],且能够提高出汁率和改善风味。然后按料液比3∶1与水混合打浆15～20 s,在浆液中加入果胶酶进行酶解,灭酶后用200目滤布过滤酶解后的浆液即得胡萝卜汁。

1.2.1.2 番茄汁的制取 选择成熟度适当、颜色鲜红、无病虫害、香味浓郁的番茄,除去果柄花萼,清水洗净,在90～95 ℃水中预煮1 min左右钝化酶活性、提高出汁率[9],然后将番茄加入搅拌机打浆15～20 s,并在浆液中加入果胶酶进行酶解,灭酶后用200目滤布过滤得到番茄汁。

1.2.1.3 黄瓜汁的制取 选择新鲜饱满、无病虫和机械损伤的黄瓜,切去果柄和根部,清水洗净,去皮后先对半竖切再横切成片(横切厚度2～4 mm),然后迅速放入0.1%的柠檬酸溶液中进行护色处理,然后在85～90 ℃水中预煮2～3 min以钝化酶的活性、提高出汁率[11],按料液比3∶1与水混合打浆15～20 s,在浆液中加入果胶酶进行酶解,灭酶后用200目滤布过滤得到黄瓜汁。

1.2.1.4 西芹汁的制取 选取新鲜、成熟度适中且无病虫害的西芹,清水洗净,切去根部及坏损处,切分成块(长度2～4 mm),并迅速移入2%的抗坏血酸钠溶液中进行护色处理,然后在90～95 ℃水中预煮4～5 min以钝化酶活性、提高出汁率[13],按料液比2∶1与水混合打浆15～20 s,在浆液中加入纤维素酶进行酶解,灭酶后用200目滤布过滤得到西芹汁。

1.2.2 单因素实验 分别考察胡萝卜汁、番茄汁和黄瓜汁中添加的果胶酶以及西芹汁中添加的纤维素酶对蔬菜汁的影响[19],以出汁率和浊度为指标对酶解效果进行评价,其中酶解条件如下所示:

胡萝卜汁:考察不同酶解时间(40 ℃下0.2%果胶酶分别酶解20、40、60、80和100 min)、酶添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%果胶酶40 ℃下酶解60 min)以及不同酶解温度(20、30、40、50、60 ℃下0.3%果胶酶酶解60 min)下的酶解效果。

番茄汁:考察不同酶解时间(50 ℃下0.2%果胶酶酶解20、40、60、80和100 min)、酶添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%果胶酶50 ℃下酶解40 min)以及酶解温度(20、30、40、50、60 ℃下0.2%果胶酶酶解40 min)下的酶解效果。

黄瓜汁:考察不同酶解时间(50 ℃下0.2%果胶酶酶解20、40、60、80和100 min)、酶添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%果胶酶50 ℃下酶解60 min)以及酶解温度(20、30、40、50、60 ℃下0.4%果胶酶酶解60 min)下的酶解效果。

西芹汁:考察不同酶解时间(50 ℃下0.2%纤维素酶酶解20、40、60、80和100 min)、酶添加量(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%纤维素酶50 ℃下酶解60 min)以及酶解温度(20、30、40、50、60 ℃下0.3%纤维素酶酶解60 min)下的酶解效果。

1.2.3 酶解条件的正交优选 在单因素实验基础上,以酶解时间(A)、酶添加量(B)和酶解温度(C)作为因素条件进行正交实验设计,对蔬菜汁酶解工艺进一步优化,确定蔬菜汁最佳酶解工艺。实验设计如表1。

表1 胡萝卜汁酶解条件优化L9(34)正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels for L9(34)or orthogonal test on carrot juice

表2 番茄汁酶解条件优化L9(34)正交实验因素水平表Table 2 Factors and levels for L9(34)or orthogonal test on tomato juice

表3 黄瓜汁酶解条件优化L9(34)正交实验因素水平表Table 3 Factors and levels for L9(34)or orthogonal test on cucumber juice

表4 西芹卜汁酶解条件优化L9(34)正交实验因素水平表Table 4 Factors and levels for L9(34)or orthogonal test on celery juice

1.2.4 指标测定方法 出汁率:用200目滤布将酶解后的蔬菜汁人工挤压过滤,直至残渣无液体,按质量称取过滤后的蔬菜汁,按以下公式进行计算:

浊度:采用WGZ-2000型浊度计法[20]进行测定,单位为NTU(福马肼浊度),若样品的浊度过高超出测量范围,则需先将样品液体稀释后再进行测定,一般测定范围为0～100 NTU,以蒸馏水为参比对照。

1.3 数据处理

实验数据采用SPSS 20.0软件进行显著性分析,以Origin 7.0软件绘图。

2 结果与分析

2.1 蔬菜汁酶解条件的单因素实验

2.1.1 胡萝卜汁酶解条件的单因素实验

2.1.1.1 胡萝卜汁酶解时间确定 胡萝卜中果胶含量丰富[21-22],因而选取果胶酶对其进行酶解制汁。当酶制剂作用于胡萝卜时,酶解时间对其出汁和澄清效果均有较大影响。由图1可知,胡萝卜出汁率随着酶解反应的进行而有所提升,且反应前60 min内胡萝卜的出汁率显著增高(P<0.05),在60～100 min时间段内,出汁率无明显提升,且过程中出汁率有出现降低趋势;而浊度值则随酶解时间的增加呈先降低后升高的现象,在反应60 min后浊度明显反增(P<0.05),这可能是由于果胶酶降解了胡萝卜汁中的果胶类物质,产生大量颗粒物质,长时间的酶解虽然能把果胶水解较完全使得胡萝卜汁澄清度变高,体系粘度下降,但大量悬浮颗粒因此变得更容易沉降,从而造成胡萝卜汁中沉淀物絮凝,浊度回升[18-19]。由上述结果分析可知,出汁率与浊度之间有一定的相互关系,因而胡萝卜汁选择60 min酶解时间进行下一步实验。

图1 酶解时间对胡萝卜汁酶解效果的影响Fig.1 Effect of reaction time on carrot juice enzymolysis注:图中不同小写字母代表组内具有显著性差异(P<0.05),有相同字母的数据视为差异不显著(P>0.05);图2～图12同。

2.1.1.2 胡萝卜汁酶添加量确定 果胶酶作用于胡萝卜时,酶添加量对其出汁率和澄清效果均有较大影响。由图2可知,胡萝卜出汁率随酶添加量的增加而提高,且酶添加量在0.1%～0.3%之间的出汁率存在较大差异(P<0.05),在0.3%～0.5%范围内出汁率虽有提高但出汁效果仍没有低酶添加量的时候显著。此时浊度随酶添加量的增加呈先降低后升高的趋势,当果胶酶添加量少于0.3%时,果胶物质被快速分解,胡萝卜汁的透光率高,因而在0.1%～0.3%酶含量范围内,浊度显著降低(P<0.05);当果胶酶添加量高于0.3%时,大量的果胶酶虽然能够快速分解果胶,但过多的酶蛋白又容易沉淀絮凝使得胡萝卜汁混浊,因而浊度值又逐渐反增(P>0.05),与此同时也造成了果胶酶的浪费。综合考虑出汁率与浊度之间存在的相关性,最终选择胡萝卜汁中添加0.3%果胶酶较适合。

图2 酶添加量对胡萝卜汁酶解效果的影响Fig.2 Effect of enzyme addition on carrot juice enzymolysis

2.1.1.3 胡萝卜汁酶解温度确定 将果胶酶应用于胡萝卜制汁工艺时,酶解温度对胡萝卜的出汁和澄清度均有较大影响。由图3可知,胡萝卜出汁率随着反应温度的升高呈先升高后下降的趋势,在20～40 ℃温度范围内出汁率可达到最大值,随后当温度超过40 ℃,胡萝卜的出汁率显著降低(P<0.05),可能是由于温度过高干扰了酶活性,从而影响了出汁率。另外,浊度随酶解温度的升高呈先减小后升高的现象,当果胶酶偏离该反应体系下的适宜反应温度时,即反应体系温度高于40 ℃时酶活性降低,不利于胡萝卜浆液的酶解而使得果胶酶无法高效地分解果胶,因而浊度明显反增(P<0.05)。综合分析出汁率与浊度之间的相互关系,因而最终选择40 ℃酶解温度进行下一步实验。

图3 酶解温度对胡萝卜汁酶解效果的影响Fig.3 Effect of reaction temperature on carrot juice enzymolysis

2.1.2 番茄汁酶解条件的单因素实验

2.1.2.1 番茄汁酶解时间确定 番茄中含有较多的果胶[23-24],因而选取果胶酶对其进行酶解。酶解时间对番茄的出汁率和浊度影响较大,合适的酶解时间能大大提高果胶酶对细胞的裂解效率[15,17-18]。由图4可知,番茄的出汁率在酶解20～60 min时间内较高且较稳定(P>0.05),而在60～100 min内出汁率显著降低(P<0.05),这说明长时间酶解不利于提高番茄的出汁率;番茄汁的浊度在酶解时间40～80 min内较稳定,且酶解60 min的番茄汁比酶解40 min的番茄汁浑浊度略高,另外酶解80 min以上番茄汁的浊度更是显著升高(P<0.05),说明长时间酶解会导致番茄汁内絮凝物沉积而使浊度升高。分析出汁率与浊度之间的这种关联性后,考虑到40 min下的出汁率高且浊度低,最终选择将番茄汁的酶解时间控制在40 min为宜。

图4 酶解时间对番茄汁酶解效果的影响Fig.4 Effect of reaction time on tomato juice enzymolysis

2.1.2.2 番茄汁酶添加量确定 酶添加量对番茄的出汁率和浊度影响较大,适量的果胶酶能使番茄中的果胶物质被完全分解,降低了番茄汁的粘度以便加工处理[19]。由图5可知,番茄的出汁率在酶添加量0.1%～0.2%范围内显著增加(P<0.05),酶添加量高于0.2%后出汁率有较小幅度的下降且呈趋于稳定的变化(P>0.05),说明添加过多的果胶酶无益于番茄果肉出汁。较低的果胶酶添加量可使番茄汁的澄清效果更好,即浊度也较低,而增加果胶酶的用量不仅没有明显改善番茄汁的澄清度(P>0.05),还造成了酶材料的浪费,增加了成本。根据出汁率与浊度呈现出来的相互关系,判断番茄汁中添加0.2%果胶酶较适合。

图5 酶添加量对番茄汁酶解效果的影响Fig.5 Effect of enzyme addition on tomato juice enzymolysis

2.1.2.3 番茄汁酶解温度确定 酶解温度对番茄的出汁率和浊度影响较大,反应体系中的酶存在最适反应温度,此时果胶酶的酶活性可达到最强,有利于果胶酶将番茄中的果胶分解完全。由图6可知,番茄出汁率随着酶解温度的升高呈先升高后下降的变化,在20～30 ℃时番茄的出汁率不断升高达到最大值,高于30 ℃出汁率则显著降低(P<0.05),故可判断温度过高不利于番茄浆液的酶解;同时在酶解温度20～60 ℃范围内,当温度达到30 ℃时,番茄汁的浊度达到最小(40.3 NTU),但随着温度的升高,酶活性逐渐降低,不利于改善番茄汁的粘度从而影响了澄清效果;当温度超过30 ℃,番茄汁的浊度明显高于40.3 NTU(P<0.05)。由出汁率与浊度之间的相关性综合判断,酶解温度选择30 ℃进行番茄汁实验较好。

图6 酶解温度对番茄汁酶解效果的影响Fig.6 Effect of reaction temperatureon tomato juice enzymolysis

2.1.3 黄瓜汁酶解条件的单因素实验

2.1.3.1 黄瓜汁酶解时间确定 黄瓜中含有较多的果胶[25-26],因而实验中选取果胶酶对其进行酶解制汁。纤维素酶果胶酶作用于黄瓜汁液时,酶解时间对黄瓜出汁和澄清效果均有较大影响。由图7可知,在反应时间20～60 min内黄瓜的出汁率随酶解时间的增加而先增高又下降,此时可以看出酶解20 min与酶解60 min的黄瓜汁在出汁率这一指标上并无较大差异(P>0.05);在60～80 min内出汁率也无明显变化(P>0.05),而反应80～100 min出汁率则显著降低(P<0.05);与此同时,浊度在反应时间内呈先降低后上升的现象,酶解反应20 min与60 min的黄瓜汁浊度存在显著性差异(P<0.05),而酶解60 min后浊度又显著反增(P<0.05),这主要是因为酶解时间不足导致酶解不完全,不但影响了黄瓜的出汁效果也影响了黄瓜汁的澄清度,而酶解时间过长增加了底物生成量,容易导致黄瓜汁中悬浮物絮凝沉积,不仅增加出汁成本,生产效率也会随之降低,因而综合考虑判断黄瓜汁进行酶解60 min为佳。

图7 酶解时间对黄瓜汁酶解效果的影响Fig.7 Effect of reaction time on cucumber juice enzymolysis

2.1.3.2 黄瓜汁酶添加量确定 果胶酶作用于黄瓜汁液时,酶添加量对黄瓜的出汁率和浊度影响较大。由图8可知,黄瓜的出汁率在酶添加量0.2%～0.3%范围内呈降低现象,但整体上出汁率随酶添加量的增加而提高,且0.4%添加量与0.5%果胶酶添加量之间无显著差异(P>0.05),因而可视为此条件下添加0.4%果胶酶即可得到黄瓜的较高出汁率;黄瓜汁的浊度随酶添加量的增加呈先降低后升高的趋势,升高可能是由于酶添加量过多达到反应上限,高效的果胶酶快速分解果胶大分子产生大量底物,以及过多的酶蛋白使黄瓜汁产生一定程度混浊最终引起浊度值升高。酶添加量在0.3%与0.4%之间的黄瓜汁浊度不存在明显差异(P>0.05),而当酶添加量达到0.5%,黄瓜汁的浊度才显著增大(P<0.05)。根据出汁率与浊度之间存在的此种关联性,为保证较高的出汁率和较低的浊度,最终选择添加0.4%果胶酶进行正交实验。

图8 黄瓜汁酶添加量对酶解效果的影响Fig.8 Effect of enzyme addition on cucumber juice enzymolysis

2.1.3.3 黄瓜汁酶解温度确定 果胶酶作用于黄瓜汁液时,酶解温度对黄瓜的出汁率和浊度影响较大。由图9可知,黄瓜的出汁率随着反应温度的升高呈先上升后下降的趋势,温度在20～40 ℃范围内出汁率达到最大值,随后在40～60 ℃范围内出汁率又下降,可能是由于温度升高超过体系下果胶酶的最适反应温度,使得酶活性下降影响了出汁率;浊度值则随反应温度的升高呈先减小后增大的趋势,温度在20～40 ℃范围内浊度显著降低(P<0.05),随后40～60 ℃内黄瓜汁的浊度又缓慢回升(P>0.05),可能是由于酶解温度过高,影响了酶活性使之成为无效的酶分子存在于溶液中,以致黄瓜汁仍较混浊。综合考虑出汁率及黄瓜汁的澄清效果,判断黄瓜汁40 ℃下进行酶解较适合。

图9 酶解温度对黄瓜汁酶解效果的影响Fig.9 Effect of reaction temperatureon cucumber juice enzymolysis

2.1.4 西芹汁酶解条件的单因素实验

2.1.4.1 西芹汁酶解时间确定 西芹中纤维素含量较高[13,15],因而选用纤维素酶对其进行酶解处理。纤维素酶作用于西芹浆液时,酶解时间对西芹出汁和澄清效果均有较大影响。由图10可知,西芹的出汁率在酶解时间60 min时达到最高值,当反应时间少于或多于60 min酶解时,出汁率又有所降低;西芹汁的浊度在酶解时间20～60 min内显著降低(P<0.05)且在60 min时达到最低,少于或多于60 min酶解的西芹汁浊度较高,说明适宜的酶解时间能使西芹中的纤维素水解完全,长时间酶解会导致西芹汁中沉淀物絮凝。由出汁率与浊度两指标间表现出较紧密的关系可以看出,西芹汁酶解60 min较为适宜。

图10 酶解时间对西芹汁酶解效果的影响Fig.10 Effect of reaction time on celery juice enzymolysis

2.1.4.2 西芹汁酶添加量确定 纤维素酶作用于西芹汁液时,西芹的出汁率和浊度受酶添加量的影响较大。由图11可知,西芹的出汁率在0.1%～0.2%酶添加量显著升高(P<0.05)且达到出汁率最大值,可见0.2%纤维素酶能将纤维素分解较完全,而高于0.2%添加量下的西芹出汁率略有降低但降低幅度缓慢(P>0.05),说明过多的纤维素酶对西芹出汁率的改良度较低;西芹汁浊度变化是呈先降低后升高的现象,在酶添加量为0.1%～0.3%范围内浊度显著降低(P<0.05),酶添加量达到0.3%以上浊度又明显回升(P<0.05)。0.2%～0.3%酶添加量下的西芹汁出汁率下降并不显著(P>0.05)但此时西芹汁的澄清度变得更高(P<0.05),综合考虑出汁率及西芹汁稳定效果,选择0.3%纤维素酶进行下一步实验。

图11 酶添加量对西芹汁酶解效果的影响Fig.11 Effect of enzyme addition on celery juice enzymolysis

2.1.4.3 西芹汁酶解温度确定 酶解温度对西芹的出汁率和浊度影响较大,适宜温度范围内,纤维素酶的活性可达到最强,可将西芹中的纤维素完全分解。由图12可知,在20～40 ℃温度上升范围内,西芹的出汁率随之提高,但40～60 ℃之间出汁率显著降低(P<0.05),可能是由于过高或过低的温度不适合纤维素酶在该体系下发挥出较大的酶活,致使酶活降低而无法高效地参与反应;另外西芹汁在40 ℃条件下的浊度与该体系下的最小浊度值无显著差异(P>0.05)。综合考虑西芹出汁率及其汁液澄清度,最终判断西芹汁酶解温度为40 ℃更好。

图12 酶解温度对西芹汁酶解效果的影响Fig.12 Effect of reaction temperatureon celery juice enzymolysis

2.2 蔬菜汁酶解条件的正交优化

由单因素实验结果可以看出蔬菜汁酶解实验的出汁率与浊度之间存在一定的相关性,即某个能够得到较高出汁率的酶解条件,亦能在该酶解条件下获得较低的浊度值;另外考虑到出汁率是影响制汁加工产量与质量的关键指标,故最终工艺参数的正交优化以出汁率作为酶解效果的主要评判标准,对结果进行分析。

2.2.1 胡萝卜汁酶解条件优化结果 以出汁率代表胡萝卜酶解效果对结果进行分析(表5和表6)。

表5 胡萝卜汁酶解条件L9(34)正交实验结果Table 5 The L9(34)orthogonal experimental results ofenzymolysis conditions on carrot juice

表6 胡萝卜汁酶解条件正交实验方差分析表Table 6 The variance analysis of orthogonal experiment for enzymolysis conditions on carrot juice

表8 番茄汁酶解条件正交实验方差分析表Table 8 The variance analysis of orthogonal experiment for enzymolysis conditions on tomato juice

果胶酶酶解胡萝卜汁最佳工艺条件的正交实验结果如表5和表6所示。由表可知,各因素对胡萝卜出汁率影响大小的顺序依次为酶解温度>酶添加量>酶解时间;方差分析表明酶解温度和酶添加量对胡萝卜酶解效果具有极显著影响(P<0.01),酶解时间对酶解效果具有显著影响(P<0.05)。根据影响因素的主次排序及优化所得的条件,确定胡萝卜汁最佳酶解工艺条件为C2B3A2,即在40 ℃下添加0.4%的果胶酶进行酶解60 min。

2.2.2 番茄汁酶解条件优化结果 以出汁率代表番茄酶解效果对结果进行分析(表7和表8)。

表7 番茄汁酶解条件L9(34)正交实验结果Table 7 The L9(34)orthogonal experimental results ofenzymolysis conditions on tomato juice

果胶酶酶解番茄汁最佳工艺条件的正交实验结果如表7和表8所示。由表可知,各因素对番茄出汁率影响大小的顺序依次为酶解时间>酶添加量>酶解温度;其中酶解时间和酶添加量对番茄酶解效果影响极显著(P<0.01),酶解温度对酶解效果影响显著(P<0.05)。分析优化后的指标,最终确定番茄汁工艺参数为A2B2C3,即在40 ℃下添加0.2%的果胶酶进行酶解40 min。

2.2.3 黄瓜汁酶解条件优化结果 以出汁率代表黄瓜酶解效果对结果进行分析(表9和表10)。

表9 黄瓜汁酶解条件L9(34)正交实验结果Table 9 The L9(34)orthogonal experimental results ofenzymolysis conditions on cucumber juice

表10 黄瓜汁酶解条件正交实验方差分析表Table 10 The variance analysis of orthogonal experiment for enzymolysis conditions on cucumber juice

表12 西芹汁酶解条件正交实验方差分析表Table 12 The variance analysis of orthogonal experiment for enzymolysis conditions on celery juice

果胶酶酶解黄瓜汁最佳工艺条件的正交实验结果如表9和表10所示。由表可知,各指标下的因素主次顺序依次为酶解温度>酶添加量>酶解时间;方差分析表明酶解温度对黄瓜酶解效果影响极显著(P<0.01),酶添加量对酶解效果影响显著(P<0.05),而酶解时间对酶解效果无影响(P>0.05)。根据因素的影响主次,综合考虑,确定黄瓜汁最佳酶解条件为C2B3A2,即在40 ℃下添加0.5%的果胶酶反应60 min。

2.2.4 西芹汁酶解条件优化结果 以出汁率代表西芹酶解效果对结果进行分析(表11和表12)。

表11 西芹汁酶解条件L9(34)正交实验结果Table 11 The L9(34)orthogonal experimental results ofenzymolysis conditions on celery juice

纤维素酶酶解西芹汁最佳工艺条件的正交实验结果如表11和表12所示。由表可知,各因素对西芹出汁率影响大小的顺序依次为酶解温度>酶添加量>酶解时间;其中酶解温度对西芹酶解效果影响极显著(P<0.01),酶添加量对酶解效果影响显著(P<0.05),酶解时间对酶解效果影响不大(P>0.05)。分析优化后的条件,确定西芹汁酶解工艺最优组合为C2B3A2,即在40 ℃下添加0.4%的纤维素酶进行60 min酶解。

2.3 优化结果验证

按照最佳酶解条件进行实验验证,重复3次,所得验证结果如下:胡萝卜平均出汁率为84.7%、浊度为54.3 NTU,番茄平均出汁率为95.1%、浊度为36.3 NTU,黄瓜平均出汁率为93.2%、浊度为60.7 NTU,西芹平均出汁率为92.1%,浊度为33.3 NTU。所获结果较单因素优选实验结果更优,说明正交优选实验所得工艺条件为此4种蔬菜汁的最佳酶解工艺条件。

3 结论

本文在单因素实验的基础上,采用3因素4水平的正交设计实验,对胡萝卜、番茄、黄瓜和西芹这四种蔬菜制汁的酶解工艺进行了优化,确定这四种蔬菜汁的最佳酶解工艺条件为:胡萝卜汁酶解时间60 min、果胶酶添加量0.4%、酶解温度40 ℃,番茄汁酶解时间40 min、果胶酶添加量0.2%、酶解温度40 ℃,黄瓜汁酶解时间60 min、果胶酶添加量0.5%、酶解温度40 ℃,西芹汁酶解时间60 min、纤维素酶添加量0.4%、酶解温度40 ℃。在上述优选参数条件下,四种蔬菜汁的验证实验均得到了与正交实验一致的最佳结果。