果胶酶和纤维素酶对芒果出汁率及品质的影响

李昌宝,李 丽,任二芳,辛 明,李杰民,孙 健,*,刘国明,郑凤锦,何雪梅,陈钊斌

(1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007;2.广西作物遗传改良生物技术重点实验室，广西南宁 530007;3.广西南宁市第八中学，广西南宁 530007)

果胶酶和纤维素酶对芒果出汁率及品质的影响

李昌宝1,2,李 丽1,任二芳1,辛 明1,李杰民1,孙 健1,*,刘国明1,郑凤锦1,何雪梅1,陈钊斌3

(1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007;2.广西作物遗传改良生物技术重点实验室，广西南宁 530007;3.广西南宁市第八中学，广西南宁 530007)

为提高芒果的出汁率,采用果胶酶和纤维素酶对芒果浆进行酶解,通过正交实验研究了果胶酶添加量、纤维素酶添加量、酶解温度、酶解时间4个因素对芒果出汁率的影响。结果表明:当果胶酶添加量为0.01%、纤维素酶添加量为0.007%、酶解时间为60min、酶解温度为40℃时,芒果的出汁率最高,达到71.15%;酶解得到的芒果汁可溶性固形物为 16.7%±0.1%,可滴定酸为 0.51%±0.08%,类胡萝卜素为(1.23±0.07)mg/100g,还原糖为7.6%±0.08%,果胶含量为(357±1.32)mg/100g,保留了鲜芒果的营养成分。

芒果,果胶酶,纤维素酶,出汁率

芒果(mango)含有丰富的类胡萝卜素、维生素、氨基酸和丰富的微量元素,香甜可口,香味浓郁,是世界五大水果之一,素有热带水果之王的美称[1]。然而芒果的收获期短,且鲜果极易腐烂变质[2],将芒果加工成芒果汁是芒果深加工的主要产品形式。由于芒果富含可食性纤维和果胶,导致果浆黏度大、出汁率不高;芒果果浆经纤维素酶和果胶酶处理后可降低黏度、提高出汁率。Sreenath等[3]研究了各种纤维素酶和果胶酶对降低芒果浆黏度的影响,发现丹麦产的Ultrazym100对降低芒果浆黏度的能力效果最好,可使黏度降低82%,果胶酶和纤维素酶同时使用时能将出汁率提高8%～10%;Githaiti等[4]研究发现酶处理可使芒果浆的得率提高10%以上。目前,果胶酶和纤维素酶已在苹果、梨、番茄、哈密瓜、树莓、柠檬、柿子等的出汁率提高方面有广泛的研究与应用[5-11]。因此,本文以“象牙”芒果为原料,采用果胶酶和纤维素酶对果浆进行处理,通过单因素实验确定果胶酶添加量、纤维素酶添加量、酶解温度和酶解时间,并利用正交优化实验对酶解条件进行优化,拟为芒果汁饮料的生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料品种为象牙芒,八成熟采摘,采摘于广西龙州广西亚热带作物研究所实验站。

果胶酶(30000U/g) 宁夏和氏璧生物技术有限公司;纤维素酶(2000U/g) 北京盛世嘉明科技开发有限公司;3,5-二硝基水杨酸 湖北康宝泰化工有限公司;无水乙醇 北京五洲世纪红星化工有限责任公司;咔唑 上海一基生物科技有限;所用试剂均为分析纯。

DKS-12型不锈钢新型电热恒温水浴锅 杭州蓝天化验仪器厂;AR124CN型电子天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司;UV-3200 PCS型紫外可见分光光度计 上海美普达仪器有限公司;HR2003 型匀浆机 飞利浦家庭电器有限公司;TD-45数显糖度计 北京金科利达电子科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 芒果原浆的制备 芒果完熟后,经去皮、去核后,取果肉置于匀浆机中打浆制得芒果原浆备用。

1.2.2 出汁率测定 参照曹辉[12]等方法,出汁率的计算方法如下:

1.2.3 可溶性固形物测定 可溶性固形物用TD-45数显糖度计测定,以质量分数%表示.

1.2.4 还原糖测定 水杨酸比色法[13]测定还原糖。

1.2.5 果胶含量测定 采用咔唑比色法[13]测定果胶含量。

1.2.6 类胡萝卜素含量测定 参考文献[14]测定类胡萝卜素含量。

1.2.7 实验设计

1.2.7.1 单因素实验 取500g芒果原浆,分别研究果胶酶酶解温度(添加0.01%果胶酶,30、35、40、45、50、55℃下水浴75min);酶解时间(加入0.01%果胶酶;然后在40℃下酶解15、30、45、60、75、90min);果胶酶添加量(分别添加0、0.004%、0.006%、0.008%、0.01%、0.012%的果胶酶,在40℃下酶解45min);纤维素酶添加量(添加0.01%果胶酶,分别添加0、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%纤维素酶,然后在40℃的条件下酶解45min)对出汁率的影响。

1.2.7.2 正交实验设计 在单因素实验的基础上,选择4因素3水平正交表进行正交实验优化果胶酶和纤维素酶提高芒果出汁率的工艺参数。

1.3 数据统计分析

用SAS软件进行数据分析,使用Oligo软件进行作图。

表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

2 结果与分析

2.1 酶解温度对芒果出汁率的影响

从图1可知,温度处于40℃以内,芒果浆的出汁随着温度的上升而增加;在40℃时,出汁率最高,达到68.78%;而在40℃之后,果浆出汁率迅速下降,这是由于温度升高,果胶酶被部分钝化导致其活性降低。温度是影响酶促反应速度的主要因素之一,各种酶都有其达到最佳酶解效果所需要的最适温度;在最适温度下,酶的反应活性最高[15]。从图1可知,果胶酶的最适宜温度为40℃。

图1 酶解温度对芒果出汁率的影响Fig.1 Influence of enzymolysis temperature on juice yield of mango

2.2 酶解时间对芒果汁出汁率的影响

从图2可以看出,在45min内,芒果浆的出汁率随着时间的延长而迅速增加,而45min后,出汁率的增加明显趋于平缓。主要是因为在45min内芒果浆中的果胶物质含量很高,在果胶酶的作用下,果胶大量分解使出汁率迅速提高[16]。45min之后果胶物质基本分解完全,因此出汁率的增加趋于平缓。

表3 验证和对照实验结果Table 3 Verification and control experimental results

表4 酶解前后营养物质的变化Table 4 Change before and after digestion of nutrients

图2 酶解时间对芒果出汁率的影响Fig.2 Influence of enzymolysis time on juice yield of mango

2.3 果胶酶制剂添加量对芒果出汁率的影响

通过方差分析可知,实验组与对照组差异显著(p<0.01),经果胶酶处理后芒果的出汁率显著提高;由图3可知,在酶的添加量为0.005%至0.01%范围内,芒果浆出汁量随着时间的增加而不断上升,而在0.01%添加量后,芒果汁出汁率变化不大。所以优化实验选择最佳添加量为0.01%。

图3 果胶酶制剂添加量对芒果出汁率的影响Fig.3 Influence of pectinase amount on juice yield of mango

2.4 纤维素酶制剂添加量对芒果汁出汁率的影响

在图4可知,对照组的出汁率为55%,而实验组出汁率都大于63%,经方差分析得实验组与对照组差异显著(p<0.01)。由图4可知,纤维素酶添加量0.001%至0.007%,随着纤维素酶的增加,出汁率不断增加;当添加量大于0.007%后,随着酶添加量的增加,芒果浆出汁率并没有明显增加,经方差分析为差异不显著(p>0.05)。所以优化实验选择0.007%。

2.5 酶解工艺的优化

在单因素实验基础上,对果胶酶用量(A)、纤维素酶用量(B)、酶解温度(C)、酶解时间(D)进行4因素3水平L9(43)正交实验,以出汁率为指标,确定酶处理芒果浆的最佳工艺参数。正交结果见表2。

实验结果可知,RC>RA>RD>RB,即果胶酶添加量最为主要影响因素,酶解温度次之,然后是纤维素酶添加量,酶解时间影响最小。优化得到的工艺条件是A2B3C2D2,即酶解温度为40℃,酶解时间为60min,果胶酶添加量为0.01%,纤维素酶添加量为0.007%。

2.6 验证和对照实验

采用对照(不添加酶)与正交实验最佳条件进行对比,实验结果见表3。

图4 纤维素酶制剂添加量对芒果出汁率的影响Fig.4 Influence of cellulase addition amount on juice yield of mango

表2 正交实验结果
Table 2 Results of orthogonal test

实验号ABCD出汁率(%)1111165.312122269.473133365.964212366.425223168.086231270.067313265.988321365.929332167.89K166.91366.57067.09767.427K268.85367.82668.92768.503K366.93068.30366.67366.767R1.9401.7332.2541.736

从表3可知,相对于对照组,正交实验优化方案的出汁率提高15.07%,说明正交实验结果可靠。

从表4可知,酶解后得到的果汁基本保留了酶解前的营养成分,具有新鲜芒果汁的品质。

3 结论

对芒果浆加工工艺中酶解条件进行了正交实验,得出最佳条件为果胶酶添加量0.01%,纤维素酶添加量0.007%,酶解温度40℃,酶解时间60min,最佳条件下芒果汁出汁率可达71.15%,制得的芒果汁可溶性固形物为16.7%±0.1%,可滴定酸为0.51%±0.08%,类胡萝卜素为(1.23±0.07)mg/100g,还原糖为7.6%±0.08%,果胶含量为(357±1.32)mg/100g,通过最佳酶解工艺研制的芒果汁保持鲜芒果的营养成分。

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Optimization of pectinase and cellulose treatment conditionfor improving the mango juice

LI Chang-bao1,2,LI Li1,REN Er-fang1,XIN Ming1,LI Jie-min1,SUN Jian1,*,LIU Guo-ming1,ZHENG Feng-jin1，HE Xue-mei1,CHEN Zhao-bin3

(1.Institute of Agro-food Science &Technology,Guangxi Academy of Agricultrual Sciences,Nanning 530007,China;2.Guangxi Crop Genetic Improvement Laboratory,Nanning 530007,China;3.The 8thMiddle School,Nanning 530007,China)

In order to improve the mango juice yield,the effect of pectinase and cellulases on mango pulp were studied in the paper. Effect of four factors,pectinase addition amount,cellulase addition amount,enzymolysis temperature and enzymolysis time on mango juice yield were studied. Through orthogonal experiment,the optimal enzymatic hydrolysis conditions were obtained as follows. The pectinase addition amount was 0.01%,the cellulase addition amount was 0.007%,the enzymolysis time was 60min,the enzymolysis temperature was 40℃. Under the optimum process conditions,juice yield of mango was the highest,at 71.15%.The soluble solids,titratable acid,carotenoids,reducing sugar and pectin content in mango juice were 16.7%±0.1%,0.51%±0.08%,(1.23±0.07)mg/100g,7.6%±0.08% and (357±1.32)mg/100g,respectively. The original nutrition of Mango juice was stayed after enzymolysis.

Mango;pectinase;cellulose;juice yield

2014-10-08

李昌宝(1981-)，男，硕士，助理研员，研究方向:农产品加工与综合利用。

*通讯作者:孙健(1979-)，男，博士，研究员，研究方向:农产品加工与综合利用。

广西农科院科技发展基金(桂农科2013YM23，桂农科2013JQ04)；2015年农业技术试验示范(农产品加工)项目(农加科函[2015]26号)；2014年中央财政农业技术推广服务资金项目(桂财农函[2014]294号)。

TS255.1

B

1002-0306(2015)13-0217-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.13.037