果胶酶制取苹果汁的优化工艺研究.pdf

1 l 0 果胶酶制取苹果汁的优化工艺研究 郑瑞婷 ，刘长海，马菽浩 ， 蔡素华 ( 仲恺农 业工 程学 院轻 工食 品学 院 ， 广东 广州5 1 0 2 2 5 ) 广东农 业科 学2 0 1 0年 第 5期 摘要 ： 采 用果 胶 酶制 剂制 取苹 果 汁 ， 通 过 单 因素试 验 和正 交优 化试 验 研 究 了酶 量 、 酶解 温 度 、 酶解 时 间 、 p H 值 4个 因素 对苹 果 出汁 率 的影响 。结 果表 明 ： 当在 p H4 0、 温度 4 5 、 加酶 量 0 0 3 0 的条 件下 ， 酶解 1 2 0rai n时 ， 苹 果 的出汁 率最 高 ， 可 达到 9 2 0 5 ， 其 出 汁率 比不经 过酶解 的 多 1 2 9 0 。 关键 词 ： 苹果 ； 果 胶 酶 ；出汁率 中图分 类号 ： T S 2 5 5 4 4 文献 标识 码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 4 8 7 4 X( 2 0 1 0) 0 5 0 1 1 0 0 2 St udy o n o p t i mi s e d pr o c e s s o n p r o d uc i ng a p p l e j u i c e wi t h p e c t i n a s e ZHENG Ru i t i n g，L I U C h a n g - h a i ，MA S h u - h a o，C AI S u - h u a ( C o l l e g e o fL i g h t I n d u s t r y a n d F o o d ， Z h o n g k a i U n iv e r s i t y o f A g r i c u l t u r a l and E n g i n e e r i n g ， G u a n g z h o u 5 1 0 2 2 5 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e i n fl u e n c e f a c t o r s o f p r o d u c i n g a p p l e j u i c e b y p e c t i n a s e w e r e s t u d i e d i n t h i s p a p e r T h e l i q u e f a c t i o n c o n d i t i o n wa s o pt i mu me d b y mo n of a c t o r a nd o r t ho g on a l e x pe r i me n t s The r e s u l t s s ho we d t ha t t h e o p t i mu m r e a c t i o n c o nd i t i o n pa r a me t e r s w a s 0 0 3 0 p e e t i n a s e ， a t 4 5 a n d p H 4 0 f o r 1 2 0 rai n T h e h i g h e s t j u i c e y i e l d w e r e a t t a i n e d t o 9 2 0 5 Ke y w o r d s ： a p p l e ； p e c t i n a s e ； j u i c e y i e l d 苹果是人们 喜爱 的水果 之一 ， 具有色泽 鲜艳 、 爽脆可 口、 汁 多昧甜 、 香气浓郁 等优点 ， 含 有丰 富的碳水化合 物 、 有机酸 、 维生素及无 机盐等 ， 其 产品有苹果 汁 、 苹果 醋 、 苹 果酒等 。 而苹 果 汁的出汁率影 响果 醋果酒 的产 量 ， 因此提 高 出汁率 能大大提高 生产效率 ， 得 到资源 的有 效利用 。 蔬菜 、水果 等的细胞 壁和细胞 膜 由果胶 、纤维素 、 淀 粉 、 蛋 白质等 物质构成 ， 破碎后 的果泥 十分粘稠 ， 压 榨取 汁非常困难 ， 加入果胶酶能催化果胶解聚 。 用果胶分解酶 处理果浆可 以有效降低粘度 ， 改善压榨性能 ， 提高 出汁率 、 可溶性 固形物含量 ，不 同的果蔬 出汁率可提高 1 0 3 5 不等2 1 。 为了提高苹果 的出汁率 ， 本试 验研究果胶 酶对苹果 出汁率 的影 响 利用单 因素试验和正交试验 ， 研究加酶量 、 酶解 温度 、 酶解 时间 、 p H值对苹 果汁酶解 的影 响 ， 最终确 定最佳酶解工艺条件 。 1 材 料 与 方 法 1 1 试验材料 试验苹果为陕西精 品红富士 。果胶酶 ( 广州 明远 工贸 有 限公司产 品)活力 为 2 6 0 0 0 P G mL，作 用温度范 围为 2 0 5 0 超过 8 0 灭酶 ； 酶 的作用 p H值为 3 0 5 5 。 试验使用 的的主要仪器有 电子恒温水浴锅 ( 北京 中兴 伟业仪器有 限公 司产 品) ， 飞利浦二合一搅拌机 ， 电子天平 ( 上海天平仪器厂 ) 。 1 2 试 验 方 法 1 2 1 测 定指标测 定 的指 标 为出汁 率 ， 出汁率 ( ) ： ( 苹 果汁质量一 加水质量 ) 苹果果 肉质量x l 0 0 。 1 2 2 工 艺 流程原 料 选择一 清 洗一 切 块 打浆一 果 胶 酶 解一果渣分离一 出汁率计算 。 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 0 2 3 作者简介 ： 郑瑞婷 ( 1 9 8 5 一 ) ， 女 ， 在读硕士生 通讯作 者 ： 刘长海( 1 9 5 5 一 ) 男 ， 硕士， 教授 ， E - ma i l ： h a i 6 6 1 2 6 c o n l 1 2 3 操作要 点( 1 ) 挑选清洗。选择成熟度高 、 果实丰满 的 精品红 富士苹果 。剔除病虫害和腐烂 的果实 ， 流动水漂洗 ， 将附着在苹果上的泥土 、 微生物和农药洗净。 ( 2 ) 切块打浆 。 将苹果去皮 、 去核 、 切成小块 于偏重亚硫酸钾溶液 中， 果 肉 与水的比例为 2 ： 1 ， 用捣碎机打浆 ， 充分混匀 。 ( 3 ) 果胶酶解 。 打浆后 的苹果浆加入果胶 酶进行酶解 ， 分别按 1 _ 2 4中的条 件进行单 因素试验 ， 然后按表 1 进行正交试验。( 4 ) 果汁分 离。酶解后的果 汁采用 0 1 2 5 mm工业筛网滤袋过滤。 1 2 4 单 因素试 验本试 验设计 了 3 0 、 3 5 、 4 0 、 4 5 q C 、 5 0 等 5个温度参数 3 、 3 5 、 4 0 、 4 5 、 5 0等 5个 p H参数 ， 0 0 1 0 、 0 0 1 5 、 0 0 2 、 0 0 2 5 、 0 0 3 0 等 5个 加 酶 量 ， 3 0、 6 0、 9 0、 1 2 0、 1 5 0 rai n等 5个时 问参 数 ，分别 测定不 同 温度 、 p H值 、加酶量 、时间下苹果出汁率 的变化情况 ， 记 录 、 绘制 曲线 图。 1 2 5 正 交优 化试验在单 因素试验 的基础上 采用正交 试 验对果胶酶制 取苹果汁 的工 艺进行优化 ，具 体试验 因 素 、 水平及编码见表 1 。 表 1 因素水 平表 2 结果与分析 2 1 果胶酶对苹果 出汁率影响的单 因素试验 2 1 1 p H值将 打浆 后的苹果 浆在 4 5 、 加 酶量 0 0 2 、 p H分别 为 3 、 3 5、 4、 4 5、 5 0的条件 下 ， 酶解 1 2 0 mi n， 经果 胶 酶酶解后 的苹果 出汁率变化情况如 图 1 所示 。由图 1 可 知 ，果 胶酶 的最适 p H值 范 围变化 在 4 0 5 0之间 ，在此 D H 范 围 内 出 汁 率 可 达 到8 5 1 4 一 8 7 8 5 。 因此 选 择 p H4 0、 4 5 、 5 0为正交试验条件 。 斛 t 丑 p H值 图 1 D H值对 苹果 出 汁率 的影 响 2 1 2 酶 解 时 间 将 打 浆后 的苹 果 浆 在 4 5 、加 酶量 0 0 2 、 p H 4 0的 条件 下 ，分 别 酶解 3 0 、 6 0 、 9 0、 1 2 0、 1 5 0 m i n 经果胶酶 酶解后 的出汁率变化情况如图 2所示 。 通过 对 曲线图 ( 图 2 ) 的分析可 以得 出 ， 酶解的最适 时间范 围在 9 0 1 5 0 rai n之间 但 由于酶解 时间为 1 2 0 mi n与 1 5 0 mi n 时的出汁率 变化不 大 ，因此 不采用 1 5 0 rai n的长 时间酶 解 选择单 因素 6 0、 9 0、 1 2 0 mi n为正交试验条件 。 时间 ( mi n ) 图 2 酶解 时 间对 苹果 出汁 率的 影 响 2 1 3 酶解温度将 打浆后 的苹 果浆在 加酶量 0 0 2 、 p H 4 0 、 温度 3 0 c c、 3 5 、 4 0 、 4 5 、 5 0 “ C条件 下分别 酶解 1 2 0 m i n ，经果胶 酶酶 解后 的苹 果 汁 率变 化情 况如 图 3 所 示 。通过对 曲线 图( 图 3 ) 的分析可 以得 出结论 ： 酶解 的最 适 温度 范 围在 4 0 5 0 之 间 因此 选择 单 因素 4 0 c 【 = 、 4 5 c 【 = 、 5 0 为正交试验条件 。 3 ( ) 35 40 45 50 温 度 ( ) 图 3 温度 对苹 果 出汁率 的 影晌 2 1 4 加 酶 量 将 打 浆 后 的 苹 果 浆 分 别 在 加 酶 量 0 0 1 0 、 0 0 1 5 、 0 0 2 0 、 0 0 2 5 、 0 0 3 0 ， p H 4 0、温 度 4 5 条件下 酶解 1 2 0 mi n， 经果胶酶 酶解后 的苹 果 出汁率 变化情况 如图 4所示 。通过对 曲线 图 ( 图 4 ) 的分析 可知 随着加 酶量 的增 加 苹果 出汁率提高 ，因此选 择单 因素 0 0 2 0 、 0 0 2 5 、 0 0 3 0 为正交试验条件 。 2 2 果胶酶对苹果 出汁率影响的正 交优化试验 为 了提高苹果液化的转化率 ， 按试验 的不 同条件 添加 加酶 量 ( ) 图 4 加酶 量对 苹果 出汁率 的影 响 果 胶 酶 ， 按 L 9 ( 3 4 1 表安 排酶 量 、 酶解 温 度 、 p H值 和酶 解 时 间的正交试验 ， 试验结果见表 2 。 从表 2可 以看 出， 苹果酶 解最 佳的条件组合是 A B C 2 D ， ，即 p H4 0、酶解 时间 1 2 0 mi n、 酶解温度 4 5 、 酶量 0 0 3 0 。从 极差分析可知 ， 各 因 素对 苹果出汁率影 响的大小依 次为 D B C A， 即在正交 试验设 计的各 因素 水平 中， 加酶量 、 酶解时 间 、 酶解 温度 、 p H值对于果胶酶液化苹 果的影 响依次减弱 。 表 2 果 胶酶 对苹 果 出汁 率影 响 的 ( 3 ) 正 交 方案 及结 果 试 验号 A B C D 出汁率 ( ) 2 - 3 正交验证试验 取最佳工艺 条件 即将 苹果浆 在 p H4 0 、 温度 4 5 C、 酶 量 0 0 3 0 的条件下 ， 酶解 1 2 0 mi n 。经过果胶 酶酶解后 的 苹 果浆 出汁率 为 9 2 0 5 。将苹 果按 同样 方法清洗 打浆后 不 经过 酶解直接过滤 ， 测得 出汁率 为 7 9 1 5 。 3 结 语 本试验研究果胶 酶对苹果 出汁率 的影响 经过单 因素 试验 和正交试 验得到 酶解最佳 的条件组 合为 p H 4 0 、 酶 解 时 间 1 2 0 m i n 、 酶解 温度 4 5 、 酶量 0 0 3 0 ， 最高 出汁率 达 9 2 O 5 ， 出汁率 比未酶解提高 了 1 2 9 0 。果胶酶制剂有 较 高