浑浊型光皮木瓜果汁的配方优化

杨旭

(1.安康学院现代农业与生物科技学院，陕西安康725000；2.陕西省富硒食品工程实验室，陕西安康725000)

光皮木瓜是蔷薇科木瓜属植物[1]，其果味酸、涩，性平，具有平肝、舒筋、化湿、和胃等药用价值[2]。已报道的相关研究表明，光皮木瓜因富含有机酸、多糖、甾体类化合物、黄酮类化合物等多种生物活性成分，具有辅助抗肿瘤、抗病毒、抑菌消炎、抗氧化等功效[3-6]。我国作为光皮木瓜的原产国，资源丰富，仅陕西省白河县2013年数据显示，已建成66.666 7 km2生产基地，年产量可达15万吨[7]。光皮木瓜的果实中含有大量的木质素和不溶性膳食纤维，加之其石细胞的发育，导致果肉坚硬酸涩，水分含量少[8]，常制成果脯、酒、醋等深加工产品[9-11]。光皮木瓜具有果汁开发的潜力与价值，但需要对配方进行优化，以赋予光皮木瓜独特的口感，提高消费者对产品的接受度。

因此，本试验对光皮木瓜取汁后的果渣资源再利用，通过加入酶解打浆后的浆液来提高果汁的感官品质。以出汁率为指标，优化果渣酶解工艺；以感官评价确定果汁配方，协调风味。本研究具有良好的应用价值和市场前景，为浑浊型光皮木瓜果汁的生产加工提供理论依据和工艺参数，从而寻求光皮木瓜资源开发的新方向。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

光皮木瓜：陕西省白河县农林科技局提供；果胶酶（10万 U/g）、纤维素酶（10万 U/g）（食品级）：河南华兴生物科技有限公司；果胶、黄原胶、结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、羧甲基纤维素钠（食品级）：河南天润生物科技有限公司；白砂糖、果葡糖浆（食品级）：河北科隆多生物科技有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

榨汁机（HR1848）：珠海飞利浦家庭电器有限公司；低速离心机（LD4-2A）：北京医用离心机厂；恒温振动水浴锅（SHA-C）：常州国华电器有限公司；电热恒温鼓风干燥箱（GZX-GF101-2-BS）：上海跃进医疗器械有限公司；均质机（FJ-200SH）：上海标本模型器械有限公司；立式压力蒸汽灭菌锅（LS-100LD）：江阴滨江医疗设备有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程及操作要点

挑选成熟且无病害的光皮木瓜，清洗后去皮、籽，切成1 cm～2 cm厚度的木瓜片，于沸水中热烫5 min，将木瓜与水以1∶3（g/mL）混合后在榨汁机中打浆，200目尼龙滤网过滤。滤渣经酶解、打浆后，以一定比例与滤液混合，分别添加0.02%黄原胶、0.02%瓜尔豆胶、0.10%结冷胶，均质后进行调配、灌装，采用高温短时杀菌（121℃、0.1 MPa、30 s）后得到成品。

1.2.2 酶解工艺的优化

将过滤后的果渣中回添果渣质量20%的木瓜汁[12]，混匀后进行酶解试验。

1.2.2.1 酶添加量对出汁率的影响

将果胶酶与纤维素酶质量比按照1∶1[13]进行混合，以复合酶的添加量（0.016、0.018、0.020、0.022、0.024 g/L）为因素，在 pH 4.0、35 ℃下酶解 60 min，于3 500 r/min离心30 min，收集上清液，按式（1）计算出汁率[14]。

式中：C 为出汁率，%；m1为滤渣原料质量，g；m2为上清液质量，g。

1.2.2.2 pH值对出汁率的影响

复合酶（果胶酶与纤维素酶质量比按1∶1混合）的添加量 0.020 g/L，以 pH 值（3.0、3.5、4.0、4.5、5.0）为单因素，在35℃下酶解60 min，其它步骤按1.2.2.1所述。

1.2.2.3 酶解时间对出汁率的影响

复合酶（果胶酶与纤维素酶质量比按1∶1混合）的添加量0.020 g/L，在pH 4.0、35℃下分别酶解30、40、50、60、70 min，其它步骤按 1.2.2.1 所述。

1.2.2.4 酶解温度对出汁率的影响

复合酶（果胶酶与纤维素酶质量比按1∶1混合）的添加量 0.020 g/L，以酶解温度（25、30、35、40、45℃）为因素，在pH 4.0下酶解60 min，其它步骤按1.2.2.1所述。

1.2.2.5 正交试验设计

根据单因素试验结果，以酶添加量、pH值、反应温度和酶解时间为自变量，出汁率为评价指标，进行四因素三水平的正交试验。正交试验设计因素水平表见表1。

表1 正交试验设计因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal array design

1.2.3 果汁配方的优化

1.2.3.1 单因素试验

在果汁调配中分别以滤渣浆液添加量（5%、6%、7%、8%、9%）、白砂糖与果葡糖浆质量比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）、复配甜味剂添加量（1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 g/L）进行单因素分析，以感官评分为评价指标，筛选各因素的适宜水平范围。

1.2.3.2 正交试验

在单因素试验的基础上，以感官评分为指标，进行三因素三水平L9（34）的正交试验。正交试验设计因素水平表见表2。

表2 正交试验设计因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal array design

评定小组由10名经培训的食品专业学生组成，男女各5人。采用模糊数学综合感官评价法[15]，模型建立如下。

因素集 U={u1，u2，u3，u4，u5}，其中 u1=香气，u2=色泽，u3=滋味，u4=甜度，u5=口感。

评语集 P={p1，p2，p3，p4，p5}，其中 p1=很好，p2=好，p3=一般，p4=差，p5=很差。

权重集 X={x1，x2，x3，x4，x5}，其中 x1=0.15，x2=0.15，x3=0.25，x4=0.20，x5=0.25。

综合评价集Y=X·R，其中X为权重集，R为模糊矩阵。

感官质量评定标准见表3。

表3 感官质量评定标准Table 3 Sensory quality evaluation standard of cloudy juice

1.2.4 数据分析

所有测定数据以（均值±标准差）表示，每次样品的测定均重复3次。采用SPSS 19.0进行方差分析和差异显著性分析（P＜0.05即为差异显著）。其中，正交试验设计数据以均值表示。

2 结果与分析

2.1 酶解工艺的优化结果

2.1.1 酶添加量对出汁率的影响

图1为滤渣出汁率随复合酶添加量的变化曲线。

图1 复合酶添加量对出汁率的影响Fig.1 Effect of compound-enzyme dosage on the juice yield

由图1可知，在受试添加量范围内，当复合酶用量为0.020 g/L时，出汁率可达（27.35±0.94）%。随后，酶量的增加对出汁率影响不大。因此，确定复合酶添加量的适宜范围为0.018 g/L～0.022 g/L。

2.1.2 酶解pH值对出汁率的影响

酶解pH值对滤渣出汁率影响的试验结果见图2。

图2 酶解pH值对出汁率的影响Fig.2 Effect of hydrolysis pH on the juice yield

由图2可知，随着酶解pH值的不断增大，出汁率呈现先增加后降低的变化趋势。当pH 4.0时，出汁率达到最大值，为（27.78±0.48）%。因此，确定反应pH值的适宜范围为3.5～4.5。

2.1.3 酶解时间对出汁率的影响

酶解时间对滤渣出汁率的影响见图3。

由图3可知，随着酶解时间的延长，出汁率在酶解时间为50 min时达到最大，为（28.29±0.41）%。因此，确定酶解时间的适宜范围为40 min～60 min。

图3 酶解时间对出汁率的影响Fig.3 Effect of hydrolysis time on the juice yield

2.1.4 酶解温度对出汁率的影响

酶解温度对出汁率的影响见图4。

图4 酶解温度对出汁率的影响Fig.4 Effect of hydrolysis temperature on the juice yield

由图4可知，滤渣出汁率随酶解温度的不断升高，呈先增加后逐渐下降的趋势，35℃时达到最大值（27.88±0.55）%。因此，确定酶解温度的适宜范围为30℃～40℃。

2.1.5 正交试验结果

根据单因素试验的结果，进行四因素三水平的正交试验设计，具体试验方案及结果见表4。

表4 正交试验结果Table 4 Results of orthogonal array design

结果表明，各因素对出汁率影响的主次顺序为：酶解pH值＞酶解温度＞复合酶添加量＞酶解时间，酶解工艺的优化组合为A3B2C3D2，即复合酶添加量为0.022g/L，反应pH 4.0，反应时间60 min，酶解温度为35℃。经过验证试验，该优化组合的出汁率为（28.45±0.62）%，高于表2中的所有组合，说明优化结果合理可行。

2.2 果汁配方的优化结果

2.2.1 果汁配方优化的单因素分析

治疗后L4椎体松弛度与治疗前相比，差异具有统计学意义（P＜0.01），L5椎体松弛度与治疗前相比，差异具有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

滤渣浆液添加量、白砂糖与果葡糖浆配比和复配甜味剂添加量的变化对感官评价得分的影响如表5所示。

由表5可知，当滤渣浆液的添加量达到7%时，感官评分最高，添加量的继续增加，并不利于果汁感官质量的改善；白砂糖与果葡糖浆质量比对感官评分的影响结果表明，在受试比例范围内，感官评分随果葡糖浆比例的增加而增加，这与其丰满的甜味特性和优越的协同增效作用有关；复配甜味剂的总添加量为1.6 g/L时的感官评分最高。因此，从加工成本以及控糖的角度综合考量，确定滤渣浆液添加量、白砂糖与果葡糖浆质量比和复配甜味剂添加量的适宜范围分别为6%～8%、1∶1～1∶3和 1.2 g/L～1.6 g/L。

表5 各单因素对感官评分的影响Table 5 Effects of individual factors on sensory score

2.2.2 果汁配方优化的正交试验结果

评定人员依据感官质量评定标准对各组样品进行感官评定，评价结果以每个评级的人数除以评级总人数10，转换得到模糊评定矩阵[16]。

根据模糊变换原理，综合评价集Y=X·R，计算结果如下。

Y1=（0.085 0.220 0.340 0.220 0.135）

Y3=（0.180 0.375 0.300 0.115 0.030）

Y4=（0.295 0.355 0.220 0.115 0.015）

Y5=（0.300 0.410 0.250 0.065 0）

Y6=（0.215 0.270 0.365 0.100 0.050）

Y7=（0.190 0.370 0.285 0.140 0.015）

Y8=（0.165 0.260 0.345 0.180 0.050）

Y9=（0.235 0.375 0.310 0.080 0）

再将模糊变换后各试验组的5个元素分别乘以各等级对应分值，即为每组试验的综合感官评分[17]。

正交试验结果见表6。

表6 正交试验结果Table 6 Results of orthogonal array design

由表6可知，各因素对评分影响的主次顺序为：滤渣浆液添加量＞复配甜味剂添加量＞白砂糖与果葡糖浆配比，配方的优化组合为A2B3C3，即滤渣浆液添加量的体积分数为7%，白砂糖与果葡糖浆质量比为1∶3，复配甜味剂添加量为1.6 g/L。按优化得到的配方进行验证，综合感官评分为82.55，高于表6中所有组合，说明试验结果可行。

3 结论与讨论

光皮木瓜由于其高膳食纤维含量，使得直接榨汁较为困难，且出汁率低。相比于压榨前进行酶解[18]，本研究对打浆分离后的果渣进行酶解，经正交试验优化，以果胶酶与纤维素酶质量比1∶1混合的复合酶在添加量0.022 g/L、pH 4.0、35℃的条件下酶解60 min，浆渣的出汁率可达（28.45±0.62）%，此工艺在提高出汁率的同时，可减少果渣量[19]。榨汁后剩余的果渣，具有作为功能性食品资源再利用的潜力[20-21]，将酶解打浆后的果渣浆液加入果汁体系，可增加木瓜香气、改善色泽，同时形成光皮木瓜果肉特有的颗粒感。并以模糊数学综合感官评价法进行配方优化，在滤渣浆液添加量为7%，白砂糖与果葡糖浆质量比为1∶3，复配甜味剂添加量为1.6 g/L时，使果汁口感得到有效改善。后续如果能够对光皮木瓜中功能成分的有效溶出与加工工艺进行关联研究，则更有利于产品质量的提升。