藍莓汁酶法提取工藝研究

胡軍 羅剛華 曹敬華

摘要 以藍莓為原料，通過單因素試驗和正交試驗，對藍莓汁提取工藝進行優化。結果表明，藍莓汁的最佳提取工藝條件為超聲功率200 W、超聲時間30 min、果膠酶添加量0.25%、酶解溫度45 ℃、酶解時間120 min，在此條件下藍莓出汁率可達70.2%。

關鍵詞 藍莓;藍莓汁;酶解;出汁率

中圖分類號 TS255? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）04-0160-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.044

Study on Enzymatic Extraction Process of Blueberry Juice

HU Jun1，LUO Gang-hua1，CAO Jing-hua2 （1.Hubei Zixin Biotechnology Co.，Ltd.，Huangshi，Hubei 435000;2.College of Bioengineering and Food，Hubei University of Technology，Wuhan，Hubei 430068）

Abstract The extraction technology of blueberry juice was optimized by single factor and orthogonal experiment.The results showed that the optimum enzymolysis extraction process conditions of blueberry juice were as follows：ultrasonic power 200 W，ultrasonic time 30 min，pectinase addition 0.25%，enzymolysis temperature 45 ℃，enzymolysis time 120 min.Under the optimum extraction process conditions，the juice yield of blueberry was 70.2%.

Key words Blueberry;Blueberry juice;Enzymolysis;Juice yield

基金項目 湖北省技術創新專項重大項目（2019ABA094）。

作者簡介 胡軍（1969—），男，湖北武穴人，高級工程師，從事生物提取研究。通信作者，工程師，碩士，從事食品發酵研究。

收稿日期 2020-06-30

藍莓屬于杜鵑花科越橘屬植物[1]，富含糖類、氨基酸、維生素C、磷、鈣、有機酸[2-3]，果實酸甜可口，可用于鮮食;由于果實中還含有大量的花青素，其具有抗自由基、抗視力退化、抗動脈硬化和血栓形成的作用[4-6]，是非常理想的抗氧化食品，既可以將藍莓作為原料提取花青素用于藥品、保健品等領域，也可將藍莓加工成果脯、果醬、果酒、果汁等各類產品[7]。

富色食品是一系列色彩鮮艷的速溶果蔬汁（粉）[8]，既能作為食品原料，又能起到良好的著色效果。藍莓既含有豐富的花青素，又具有天然藍色，是十分理想的富色食品生產原料，為了最大程度地保留藍莓原料中的營養成分，生產過程中不采用有機溶劑提取等工藝。該研究利用超聲結合酶解法，選擇單因素及正交試驗分析方法，研究超聲功率、超聲時間、酶用量、酶解溫度、酶解時間對出汁率的影響，優化得到最佳的藍莓汁提取工藝，以期為開發藍莓富色食品提供前期研究基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍莓，市售;果膠酶（30 000 U/g），北京盛世嘉明科技開發有限公司。

1.2 儀器與設備

AR1140電子分析天平，奧克斯國際貿易有限公司;DK-80數顯恒溫水浴鍋，常州諾基儀器有限公司;SBL-72DT恒溫超聲波清洗機，寧波新芝生物科技股份有限公司;SJYZ10-200榨汁機，浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程。藍莓汁酶法提取工藝見圖1。

1.3.2 酶解工藝優化單因素試驗。

以出汁率為評價指標，分別考察超聲功率（50、100、150、200、250 W）、超聲時間（10、20、30、40、50 min）、果膠酶添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）、酶解溫度（40、45、50、55、60 ℃）、酶解時間（60、90、120、150、180 min）對藍莓出汁率的影響。

1.3.3 酶解工藝優化正交試驗。

在單因素試驗的基礎上，以超聲時間（A）、果膠酶添加量（B）、酶解溫度（C）、酶解時間（D）為影響因素，以出汁率為評價指標，采用L9（34）正交試驗對藍莓酶解工藝進行優化，正交試驗因素與水平見表1。

1.3.4 出汁率測定。出汁率計算公式如下：

C=M1M2×100%

式中，C為出汁率（%）;M1為酶解后澄清汁取上清液的質量（g）;M2為酶解前藍莓果漿的質量（g）。

1.3.5 數據處理方法。所有數據均取3次重復試驗的平均值，利用Design-Expert 8.0.6統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 超聲功率對藍莓出汁率的影響。

在超聲30 min、果膠酶添加量0.15%、酶解溫度45 ℃、酶解120 min條件下，考察超聲功率對藍莓出汁率的影響。藍莓破碎后用超聲處理，超聲波在液體中發生空化現象并產生真空小氣泡，其破裂時可引發強烈的沖擊波和剪切力[10]，將藍莓纖維材質分解和細胞破碎，使可溶性物質快速溶解并釋放到液體中。從圖2可看出，隨著超聲功率的增加，藍莓出汁率也增加，在超聲功率為200 W時，出汁率最高可達64.8%，超聲功率繼續增大，但出汁率開始下降，分析原因可能是當超聲功率過大時，空化產生的氣泡過大，在聲波的壓縮相內來不及發生崩潰，無法引發劇烈的沖擊波而導致空化效果不理想，影響了藍莓出汁。此外，過大的超聲功率使得體系溫度迅速升高，容易導致花青素等功能成分降解[11]。因此，超聲功率選擇200 W。

2.1.2 超聲時間對藍莓出汁率的影響。

在超聲功率200 W、果膠酶添加量0.15%、酶解溫度45 ℃、酶解120 min條件下，考察超聲時間對藍莓出汁率的影響。由圖3可知，隨著超聲時間的增加，藍莓出汁率逐漸提高，超聲30 min時，出汁率最高達66.2%;繼續延長超聲時間，出汁率出現下降趨勢，可能是超聲時間過長導致體系溫度上升，一些水分蒸發反而降低了出汁率，但相比10和20 min的超聲時間，出汁率相對較高。綜合考慮，選擇超聲時間30 min。

2.1.3 果膠酶添加量對藍莓出汁率的影響。

在超聲功率200 W、超聲時間30 min、酶解溫度45 ℃、酶解120 min條件下，考察果膠酶添加量對藍莓出汁率的影響。由圖4可知，藍莓出汁率隨著果膠酶用量的增加而提高，當果膠酶添加量超過0.20%之后，增加幅度極小，繼續增加果膠酶用量主要是加快了酶解速度，但不能顯著提高出汁率，因此選擇果膠酶添加量為0.20%。

2.1.4 酶解溫度對藍莓出汁率的影響。在超聲功率200 W、超聲時間30 min、果膠酶添加量0.20%、酶解120 min條件下，考察酶解溫度對藍莓出汁率的影響。由圖5可知，藍莓出汁率隨著酶解溫度的增大呈現先提高后下降的趨勢。當酶解溫度超過50 ℃后，由于過高的溫度可導致果膠酶逐漸鈍化而失活，酶解反應和效率快速降低，從而使藍莓出汁率有所下降。因此，選擇酶解溫度為50 ℃。

2.1.5 酶解時間對藍莓出汁率的影響。在超聲功率200 W、超聲時間30 min、果膠酶添加量0.20%、酶解溫度50 ℃條件下，考察酶解時間對藍莓出汁率的影響。由圖6可知，在酶解時間60～120 min內，藍莓出汁率逐漸升高;繼續酶解，出汁率略有下降，與酶解120 min差距不大?？紤]到長時間酶解不利于果汁的口感和營養保留[12]，以及時間成本過高，選擇酶解時間為120 min。

2.2 正交試驗結果及方差分析 在單因素試驗的基礎上，對超聲時間（A）、果膠酶添加量（B）、酶解溫度（C）、酶解時間（D）進行4因素3水平的正交試驗優化。

由表2可知，對藍莓出汁率影響的大小順序為酶解溫度>果膠酶添加量>超聲時間>酶解時間。酶法提取的最佳工藝條件組合為A2B3C1D2，即超聲時間30 min、果膠酶添加量0.25%、酶解溫度45 ℃、酶解時間120 min。方差分析可知，酶解溫度和果膠酶添加量對出汁率的影響均為極顯著。在此工藝條件下，進行藍莓汁酶法提取最優工藝的驗證試驗，出汁率為70.2%。

3 結論

通過單因素試驗和正交試驗對藍莓汁酶法提取工藝進行優化，確定其最優工藝為超聲功率200 W、超聲時間30 min、果膠酶添加量0.25%、酶解溫度45 ℃、酶解時間120 min。在此條件下藍莓出汁率可達70.2%。

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