用果胶酶澄清苹果汁工艺研究

摘 要：该文从抑制酶促褐变效果的角度切入，采用了标准比色法以及正交法，分别从温度、pH值、果胶酶的加入量、反应时间、澄清时间对澄清果汁的效果进行了对比和探讨。利用果胶酶、多酚酶抑制剂对2种不同果汁澄清条件进行研究。结果表明果胶酶与多酚酶抑制剂效果明显。果胶酶最适添加量为1.2 mg/10g；温度为45 ℃～50 ℃；反应时间30 min，澄清时间超过12 h。在相同条件下，以中性为参考，处于碱性的果汁酶促褐变速率最快，酸性条件下褐变速率最慢。

关键词：酶的抑制剂 果汁生产 果汁出汁

中图分类号：TS2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0079-03

Abstract： This article from the inhibition of the enzyme browning effect angle， using the standard colorimetric method and orthogonal method， respectively， from the temperature， pH value， adding amount of pectinase reaction time， clarification time was compared and discussed for clarification of apple juice by using pectinase. The effect of polyphenols， enzyme inhibitors on two different juice clarification conditions study. The results showed that the pectinase and polyphenol enzyme inhibitor effect. The optimum amount of pectinase was 1.2mg/10g； the temperature is 45～50 DEG C； the reaction time of 30 minutes， clarification time more than 12h. under the same conditions， the neutral for reference， in the promotion of brown juice enzyme alkaline strain rate is the fastest， most Brown strain rate under acidic conditions slow.

Key Words： Enzyme inhibitor； Fruit juice production； Juice

果膠酶是应用于果汁生产的最重要的酶制剂之一。它可以有效提高果汁的出汁率、改善果汁的过滤效果、加速与增强果汁的澄清作用[1]。果胶酶目前广泛应用于食品工业的果汁加工与果汁果酒澄清以及造纸工业的纸浆脱胶和麻类加工。它是应用于果汁生产的最重要酶制剂之一，可以快速彻底地脱除果胶，降低水果等榨汁的黏度，有利于果汁的过滤，滤液更为澄清而且澄清度稳定；减少化学澄清剂的用量，改善果汁质量[1，2]。因此，果胶酶可以有效地提高水果的出汁率，改善果汁的过滤效率，加速和增强果汁的澄清作用；简化果汁加工工艺，缩短加工时间，提高生产效率、 果汁产量和产品质量的稳定性[3]。

于是从抑制酶促褐变效果的角度切入，创新地采用了标准比色法，以及正交法探究多变量对澄清果汁的效果。

1 实验方法

1.1 材料

果胶酶（酶活：216U）；苹果（黄金帅、红富士）、柠檬、维生素C、柠檬酸钠、柠檬酸、去离子蒸馏水。

1.2 仪器与设备

榨汁机、恒温水浴锅、紫外分光光度计。

1.3 实验原理

植物细胞壁由纤维素、半纤维素和果胶构成，因而经过传统处理的果汁中富含能阻止大分子沉降的果胶，它会减弱液体的流动性，使固体粒子保持悬浮，从而使果汁变得混浊，并且不易滤清。 因此，要得到澄清透亮的果汁，必须去除果汁中大量的果胶。

果胶酶作用于果胶中D-半乳糖醛酸残基之间的糖苷键， 可以打破果胶分子、软化果肉组织中的果胶质，使高分子的半乳糖醛酸降解为半乳糖醛酸和果胶酸小分子物质，并且果胶的多糖链也被降解，果胶分子的这种连续降解使果汁的黏性下降，原来存在果汁中的固形物失去依托而沉降下来，增强澄清效果，提高和加快了果汁的可滤性和过滤速度，从而提高出汁率[4]。

果胶酶处理澄清果汁，是利用果胶酶水解果汁中能够引起混浊的果胶物质，使得果汁变成清澈透亮的清果汁，具有快速、简便、效果好等特点，在生产中有重要的应用价值[5]。

2 实验与结果分析

2.1 预实验

2.1.1 最适pH的确定

以柠檬酸/柠檬酸钠pH缓冲剂分别配置酸、碱、中性缓冲液：pH=4、7、9各1 000 mL。将100 g去皮苹果（黄金帅）、100 mL缓冲液混合加入榨汁机榨汁，经孔径为0.15 mm的滤网初步过滤后分别置于烧杯中。控制除pH外变量相同。从放入榨汁机中处理开始计时，从第5 min起，用同一相机在同一光源下每间隔5 min拍照一次，40 min后用标准比色卡比色。

在相同条件下，以中性为参考，处于碱性的果汁酶促褐变速率最快，酸性条件下褐变速率最慢。

2.1.2 温度对褐变程度的影响

以200 g去皮苹果（黄金帅），100 mL纯化水加入榨汁机中制得初始浓度设定为1的苹果原浆。分别加入果胶酶0.02 mL，在不同温度下暴露在空气中30 min。用蒸馏水作参比，在420 nm分光光度计中测果汁的透光率，以表示果汁的澄清度。所得数据整理如图1所示。

在20 ℃～40 ℃随温度上升，果胶酶活性加大；而在40 ℃～60 ℃时果胶酶在抑制褐变的水平上保持在较高的水平，能使果汁透光率超过95%。温度高于60℃时，果胶酶空间结构被破坏，活性下降。

2.2 温度、pH、维他命C对果汁澄清度的影响

2.2.1 利用正交表求最优解

抑制酶促褐变常用的抑制剂有亚硫酸钠、半胱氨酸（含巯基的氨基酸）、抗坏血酸、柠檬酸等[7]。结合我们的2个预实验、影响酶活性的因素以及考虑到家庭生产果汁的实用性与心理因素，我们选用维生素C、pH、温度，利用3×3正交表获得最优解。

将25 mL pH缓冲液、5 mL维生素C悬浊液混合均匀后与50 g去皮切块苹果（红富士），同时加入榨汁机。经榨汁机榨汁后，以两层纱布过滤，将所得滤液放至试管中，立即拍照。随后将试管放入4℃冰箱或试管架或45℃恒温水浴锅。每组实验间隔10 mins， 30 mins， 60 mins， 90 mins， 120 mins， 240 mins（或加更长时间）拍照处理，除自身对照外，与其他组平行对照。比较颜色深浅，所得结论分条陈述如下。

（1）自身对照显示，随时间变化，果汁有明显的分层，即果汁与残余果肉的分层。在每一组实验中果汁本身颜色随时间变化不明显，但是底层果肉（絮状物）颜色明显变深，发生褐变。初始条件决定了在较长时间内果汁的颜色。

（2）每组实验所得果汁实际颜色与预计颜色有出入。决定果汁颜色深浅的关键在于是否去皮、处理是否迅速。未去皮或处理稍慢的实验组呈现褐色，较快的实验组则呈现清亮的黄色。

（3）维生素C的存在对于果汁特殊颜色的产生有很大影响。凡加入一定量的维生素C，快速处理并过滤、沉淀一段时间后，果汁均偏綠色，与青柠的颜色相似。嗅味仍是苹果香。

2.2.2 精细探究pH对果汁透光率影响

实验选择加酶量为1.2 mg/10 g，果汁浓度为50%，温度为45℃，反应时间为2 h。

由表4可知，3种不同果汁在pH小于5.5下透光度差异不大。pH6.5及以上，黄金帅与红富士汁透光率明显下降，梨汁透光率变化不大，这说明苹果类果汁中果胶含量比梨汁中的高。因而，在实际生产中应保持pH小于5.5。同属于苹果的红富士澄清度下降得比黄金帅快得多，因此生产过程中可以采用黄金帅作为主要果汁原材料。

2.3 探究对于一定量苹果泥果胶酶的最适用量

果胶酶的作用主要在于对澄清度与出汁率的影响。由于测量澄清度的方法较复杂，我们通过滤出果汁体积反映其出汁率。将相同质量（5.0 g）的苹果泥（红富士）在不同浓度果胶酶处理后，在50 ℃恒温水浴锅中加热10～15 min。以定性滤纸过滤至1 min内无滤液流出，测量滤出液体积，绘制表格及图像（见表5，见图2）。

由图表数据可知，对于5 g苹果泥，果胶酶的最适用量约为6 mg。

3 结语

澄清型果汁的透光率是衡量产品质量的重要标准之一。实验结果表明：果胶酶能对果汁的澄清度与滤出率有明显改善。对于黄金帅、红富士2种常见的市售水果果胶酶最适添加量为6 mg/5 g苹果泥；温度为45 ℃～50 ℃；pH=4果胶酶对苹果汁澄清状况较好；澄清时间超过12 h。

在实际生产中考虑到苹果自身pH=3.5～4.5，因此在生产过程中不必刻意调节pH，也能达到较为理想的澄清效果。

参考文献

[1]施安辉，郭旭.果胶酶催化条件及澄清果汁的研究[J].食品与发酵工业，1988（2）：42-51.

[2]陈松河，林耀辉，刘新民，等.固定化果胶酶澄清果汁的条件及效果[J].亚热带植物科学，1996（2）：6-12.

[3]钦传光，娃伦亭娜.果胶酶高产菌种的筛选[J].中国酿造，2000（4）：14-15.

[4]陈娟，阚健全，杜木英，等.果胶酶制剂及其在果浆出汁和果汁澄清方面的应用[J].中国食品添加剂，2006（3）：119-124.

[5]史亚萍，张永刚，安广池，等.不同澄清方式对石榴果汁澄清效果的比较[J].食品工业，2015（9）：42-46.

[6]宋烨，翟衡，刘金豹，等.苹果加工品种果实中的酚类物质与褐变研究[J].中国农业科学，2007，40（11）：2563-2568.

[7]王颉，张子德.超滤和果胶酶处理对澄清型红葡萄汁质量的影响[J].食品科学，1995（8）：21-24.

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