酶法生产澄清型香蕉汁的研究

厅呦 SC ，； A 移 1EC 『o￡o6 。 饮料技术 ⋯ ：一 食暑科技 鬲鬲 磊 茗 元 i 法生产澄清型香蕉汁的研 究 王素雅 王璋 (江南大学食品学院 无锡 ·214036) Application of Enzymatic Hydrolysis Technology to Preparing Clarification Banana Juice W ANG Su—ya W ANG Zhang (School of Food Science，Southern Yangtze University，Wuxi，2 14036) Abstract：Orthogonal test was designed to study the effects of quantity，reaction temperature and time of Pectinex SMASH on yield and clarification of banana juice in this paper．The results showed that the optimal liquefying conditions were 0．08％ Pectinex SMASH at 45~C ，120minutes，and the temperature Was the main factor．The banana juice contained the most nutritive composition in the raw materia1． Key words：pectinex SMASH，banana juice，liquefaction，clarification ； 摘要 ：采 用正 交 实验研 究 了酶加入 量 、酶 解时 间、酶解温度对香蕉汁得率和澄清度 的影响，结果 【 明果浆酶液化 香蕉浆 的最佳 工艺条件是 ：酶量 ：0．08％、酶解温度 45℃、酶解时间 120rain，其 中 【酶解温度是主要影响因素，生产的香蕉汁保留了香 蕉鲜果的大部分营养成分。 关键词 ：果浆酶；香蕉汁、液化 ，澄清 中图分类号 ：TS275．5 文献标识码 ：A 文章编号 ：1005—9989(2002)07—0044—03 0 前言 酶法液化是通过特殊的酶处理工艺破坏果蔬原料 的细胞结构 ，提高果蔬原料浸出率从而最大限度地获 得果蔬汁的新型果蔬汁加工工艺。据报道，酶法 液化可使苹果和梨的浸 出率达到 90％ ～95％ 。液化 用酶 中果胶酶能有效水解果汁中悬浮的果胶质 ，在提 高得率的同时可澄清果蔬汁。 香蕉是世界 “四大水果”之一 ，也是我国产量最 高的热带水果 ，可以四季采收 ，来源稳定丰富。香蕉 营养全面，几乎含有所有 的维生素与矿物质 ，易消化 吸收 ，经常食用 可 防治高 血压 、肥胖症 ，并具 有清 热 、润肠 、解毒等功效 ，是一种难得的大众水果 。虽 然香 蕉鲜果产量 巨大 ，但用 于加工 的香 蕉数量却较 少 ，香蕉多被加工成香蕉粉 、香蕉片、香蕉酱 以及发 酵制作乙醇等。香蕉具有芬芳的气味和口感，适合生 产香蕉汁和香蕉混合果 汁，但是香蕉汁过于粘稠 ，出 汁率低而不宜直接用于果汁型饮料 的生产 。 收稿 日期 ：2002—05—15 作者简介 ：王素雅(1969一)，女 ，在读博士，讲师 ，从事食品 生物 技 术的研 究 。 利用 工业 用复合 酶制剂 ——果浆 酶 液化香蕉果 肉，提高香蕉汁得率 ，并 同时澄清果汁 。本研究通过 一 系列实验 ，寻找果浆酶作用的最佳温度 、时间及酶 用量等 ，以确定果浆 酶在香蕉 汁生产中的最佳工艺条 件。 1 实验与方法 1．1 实验材料 香蕉 ：市售 ；果浆酶 ：均为 Novo公司提供 ；所 用化学试剂 ：分析纯 。 1．2 实验方法 1．2．1 成分测定 可溶性 固形物 ：阿贝折光法 ；总 固形物含量 ：真 空干燥法 ；还原糖含量 ：斐林试剂法 ；总糖含量 ：苯 酚一硫酸法 ；纤维素含量 ：中性洗涤法 ；淀粉含 量 ：a一淀粉酶水解法 ；灰分 ：灼烧法 ；粗蛋 白质 ： 微量凯 氏定氮法 ；果胶含量 ：硫酸 一间苯二酚法H ； 可滴定酸 ：滴定法 。 1．2．2 酶活测定 聚半乳糖醛酸酶酶活测定 ：粘度法 1，在 30~C、 pH4．5条件下 ，1s内能将 0．5％果胶溶液的相对流动 性提高 0．01的酶量被定义为一个酶活力单位 (u)。 木 聚糖 酶酶活 测定 ：分光光度 法 ，用 DNS显 色 。在 5O℃、pH4．8条件下 ，每小 时催化底物产生 1 微摩尔木糖所需的酶量定义为一个酶活力单位 (Ixmol／ h，U)。 纤 维素酶 酶活测定 ：分光 光度法 ” ，用 DNS显 色。在 5O℃ 、pH4．8条件下 ，每小时催化底物产生 1 微 摩 尔 葡 萄糖 所 需 的 酶量 定 义 为一 个 酶 活力 单 位 (I~mol／h，U)。 1．2．3 酶解工艺 q 维普资讯 http://www.cqvip.com 食暑再曩 饮料技术 fo∞ ●C●■●CI^●_ T■CHHoL∞ Y 香蕉一清洗一剥皮一切段一浸泡一热烫一打浆一 酶解 一 离心一过滤一脱气一杀茵 t 酶制 剂 果渣 果汁得率= 蒉纂 x loo％ 1．2．4 香蕉汁澄清度测定 香蕉果汁的澄清度以果 汁在 670nm处的透光率表示 。 2 结果与讨论 2．1 香蕉 的理化指标分析 为了便于长途运输和储藏 ，香蕉通常在绿熟期采 摘 ，而用于果汁生产 的香蕉成熟度将影响产品得率及 果汁风味。根据香蕉的皮色测定其理化性质变化，利 于选择合适原料生产高品质果汁。不 同成熟度香蕉 的 理化指标见表 1。 表 1 不同成熟度香蕉理化指标分析 注：质构仪测定：1．最大受力 802．1g，变形时间 3．87s；2．最大受力 593．8g，受形时I司3．37s；3．最大受力 531．7g，受彤时l 3-12so 从表 1可以看出，香蕉后熟过程中最显著的变化 随着酶剂量增加而提高。低酶剂量范围，香蕉汁得率 是淀粉向低分子糖的转化 ，香蕉成熟时淀粉含量大大 随酶量增加提高较 快 ，当酶添加量 大于 0．03％ 时 ， 降低 ，含量从黄绿色时 19．06％下降到完全成熟时 得率提高缓慢。果浆酶对香蕉汁的澄清效果与果汁得 1．0％左右，同时可溶性总糖从 9．42％增至17．12％。 率提高趋势一致。 淀粉减少与可溶性总糖增加使香蕉质地发生很大变 2．3．2 反应温度对香蕉汁得率的影响 在不同温度 化，经质构仪测定，完全黄熟的香蕉变形前最大受力 的香蕉果浆 中加入相 同剂量 的酶制剂 (0．03％果浆 在 600g以下。由于大量淀粉将不利于果汁澄清 ，而 酶)，使其在不断搅拌下反应 2h，经离心后得香蕉果 可溶性成分含量少造成果汁得率减少。为了获得澄 汁，果汁的得率和透光率见图 2。图2清晰表明，当 清、高得率香蕉果汁 ，我们选择变形前最大受力在 温度较低时香蕉汁得率随酶解温度升高逐渐增加，酶 600g以下、完全黄熟的香蕉生产香蕉果汁。 解温度超过 50cI=时果汁得率和澄清度降低，60cI=时 2．2 果浆酶酶活力 果汁得率及澄清度明显较 45～50cI=时低。香蕉汁澄 Novo公 司提供 的果浆 酶是一种适用 于果浆液化 清度受温度影 响较大 ，透光率 由 20cI=的 58．19％迅速 的混合酶制剂，经测定分别含有聚半乳糖醛酸酶 (酶 增加到 45cI=时 的 98．09％ ，然后又降低到 60cI=时 活 430U／g)、纤维素酶 (酶活 3108U／g)和木聚糖 90．32％。酶解温度对香蕉汁澄清度与得率影响的差 酶 (酶活 771．8U／g)三种碳水化合物酶活力 ，这三 异可能是 由于果浆酶是一种含有果胶酶 、纤维素酶和 种酶分别作用于植物细胞壁中果胶质、纤维素及半纤 半纤维素酶的混合酶，其中果胶酶部分热稳定性较 维素，降解并破坏植物细胞壁网状结构【l1，使细胞内 差，在较高温度时部分失活使果浆中果胶质不能顺利 容物最大限度地释放出来，从而大大提高香蕉果汁的 水解，澄清度降低；而纤维素酶和半纤维素酶热稳定 得率。 性较好 ，在 60cI=时仍然保持相 当的活力并水 解香蕉 2．3 香蕉液化最佳 工艺条件 的确定 2．3．1 果浆酶加入量对香蕉汁得率的影响 在香蕉 浆 中分别加入不 同剂量 的果浆酶 ，30cI=条 件下反应 2h，离心后测定总固形物回收率，比较不同加酶量对 香蕉汁得率及果汁澄清度 (670nm处透光率)的影 响。从图 1可知，果浆酶可提高香蕉汁得率，且得率 酶量 (％) 图 1 酶量对香蕉汁得率与澄清度的影响 。 果浆中的纤维素和半纤维素，起着提高果汁得率的作 用 。 一 静 反 应温 厦 (℃ ) 图 2 酶解温度对香蕉汁得率与澄清度影响 2．3．3 反应时间对香蕉汁得率的影响 分别在香蕉 果 浆 中添 加 0．03％果 浆 酶 ，45cI=下各 自反应 30、 60、90、120、150min，果汁得率与澄清度见图 3。 从图 3可以看出，随着反应时间延长香蕉汁得率不断 舳 晒 ∞ ∞● 维普资讯 http://www.cqvip.com c^： S 2 AⅣ 暮C 『o己06y 饮料技术 暑再奠 增加 ，酶解 120min可使果汁得率达到 70％以上，酶 解 反应 90min时 香蕉 汁 的澄 清度 已很高 ，在 670nm 处透光率 已超过 97．0％ 。 8O 75 7O 静 65 6O 55 50 一 褂 反应时间 (rain) 图 3 反应时间对香蕉汁得率与澄清度的影响 2．3．4 果浆酶最佳工艺的选择 (正交实验 ) 果浆酶 液化香蕉浆的最佳工艺可通过正交试验获得 ，本研究 选用 (3 )正 交表 ，试 验结果与分 析见表 2、表 3、 图 4。由极差分析可知 ，影响香蕉汁得率和澄清度的 主要因素均为反应温度 ，45c【=时果汁得率与澄清度最 高，升高或降低温度都会使两者降低。酶制剂添加量 对果汁得率和澄清度均有较大影响，而酶解时间影响 较小 ，经综合考虑 ，选择 A3B：c，为最佳酶解条件 。 表 2 果浆酶酶解香蕉 (3 )正交试验和结果 表 3 果浆酶酶解正交试验极差分析 K值 得率(％ ) 透光率(％) A B C A B C Kl 204．88 209．37 208．94 257．55 292．55 277．66 K2 213．20 218．68 209．75 278．19 294．15 292．23 K3 215．12 205．15 214．52 292．66 241．70 259．04 kI 68．29 69．79 69．65 85．85 97．52 92．37 k2 71．07 72．89 69．92 92．74 98．05 97．41 k3 71．71 68．38 71．51 97．54 80．56 86．36 R 3．42 4．51 1．86 11．69 17．49 11．05 优 化 水平 B： C Bz Cz 因素 主 次 B>A>c B>A> c 2。4 香蕉果汁的营养成分 香蕉是一种营养极为丰富的水果，没有任何一种 水果可与其媲美，除能提供各种营养成分外，还可用 于减肥、降血压、治疗肠溃疡和便秘等。在香蕉果汁 的制取中，应尽可能保留香蕉中各种营养成分，这样 才能保证香蕉汁 品质。从表 4可知酶解后香蕉汁 中仍 然保留了大量的营养物质，使香蕉汁具有与鲜果相当 图 4 酶解条件对香蕉汁得率与澄清度的影响 的营养价值。 表 4 香蕉及香蕉汁中成分比较 理 化 总 固形物 可溶 性 固形物 总糖 还 原糖 蛋 白质 灰 分 指标 (％) (Brix) (％ ) (％ ) (％) (％) 鲜香蕉 23．6 22．3 15．7 9．11 1．36 0．74 香蕉 汁 12．4 12．0 8．11 4．78 0．49 0．45 注：100g鲜香蕉果肉生产 143g香蕉汁。 3 小结 通过对不同成熟度香蕉理化指标的分析 ，确定在 香蕉汁生产中使用完全黄熟的香蕉为原料。果蔬细胞 壁是由果胶质、纤维素和半纤维素等组成的网状结 构 ，可阻止细胞内容物 的渗 出，利用复合酶制剂一果 浆酶能有效水解果胶、纤维素和半纤维素 ，从而大大 提高香蕉汁得率 ，同时降解果胶悬浮颗粒使果汁澄 清 。实验研 究表 明，果 浆酶液化香 蕉浆 的最佳 条件 是 ：果浆 酶添加量 0．08％ 、酶解 温度 45c【=、酶解时 间 120min。酶解 生产 的香蕉 汁基本上保 留了香 蕉 的 营养成分 ，澄清度明显提高，是高品质的香蕉加工 品。 参考文献 ： [1】 Godfrey T，West S．Industial Enzymology(Seco— nd Edition)．New York：Stockton Press，1996 [2】 Dubois M，Gilles K A，et a1．Colorimetric method for determination of sugars and related substance． Analytical Chem，1 956，28：350～356 [3】 大连轻工业学院 ．食 品分析 ．北京 ：中国轻工 业 出版 社 ，1990 [4】 Kintner P K， Van Buren J P．Carbohydrate inter— ference and its correction in pectin analysis using the m —hydroxydiphenyl method．J Food Sci，1 982， 47(3)：756～759 [5】 无锡轻 工业大学 ．食品酶学实验讲义 ．1995 [6】 蔡敬民 ，张洁 ，等 ．芽孢杆 茵木聚糖酶 的发酵 条件研 究 ．工业微生物 ，1996，26(2)：17～20 [7】 钱嘉渊，B施特尔马赫 ．酶的测定方法．北京： 中国轻工业 出版社 ，1992 [8】 Shahadan S， Abdullah A．Optimizing enzyme concentration，pH and temperature on banana ju— ice extraction．ASEAN Food Journa1．1995，10(3)： 107～ 111 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