CN103431494A - 一种澄清型海棠果汁的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种澄清型海棠果汁的生产方法，传统榨汁工艺生产的海棠果汁出汁率低，性质极不稳定，容易引起果汁褐变、浑浊、沉淀，产品保质期短，储存困难。为了提高海棠果的出汁率和提高海棠果汁的稳定性，本发明研究了淀粉酶、纤维素酶、果胶酶组合的三元复合酶按一定比例混合加入后对海棠果出汁率的影响。通过单因素试验和正交试验，研究了加酶量、酶解温度和酶解时间对海棠果汁酶解的影响，最终确定最佳酶解工艺条件，即酶用量为0.03％，酶解温度为45℃，酶解时间为120min，提取率达到了93％。本法的优点是：清汁产率较高，达到80％；清汁的透光率≥85％，清澈透明。
Description
技术领域
本发明属于一种使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率，并使用膜过滤技术生产澄清型海棠果汁的方法。
背景技术
海棠原产我国，现主要分布在华北、东北南部、内蒙古及西北地区。海棠适应性强，喜光、抗旱，也能耐湿、耐碱，对土壤要求不严格。海棠果有生津止渴、健脾止泻的功效。海棠果中含有大量的天然有机酸、维生素、黄酮、植物蛋白、β-胡萝卜素等人体必需的营养物质。我国对海棠果的加工利用主要采用自然晾干、发酵等原始加工方法，在生产过程中受到大量微生物、尘埃等的污染，是产品的营养性降低，产品质量低下，因而影响产品在国内外市场的推广，也影响农民收入和当地经济效益的提高。近年来，我国逐渐加强了对海棠果的开发利用，海棠果汁是其中最常见的产品之一。但是，利用传统的榨汁工艺生产的海棠果汁不仅出汁率低，而且性质极不稳定，容易引起果汁褐变、浑浊、沉淀，产品保质期短，储存困难。采用生物工程酶技术、液体超微化技术及膜过滤等高新技术手段，是彻底解决这一难题的有效方法。
采用生物工程酶技术来生产澄清型海棠果汁还有其特殊性，海棠果的细胞壁和细胞膜由果胶、纤维素、淀粉和蛋白质等物质构成，其中淀粉含量随果实成熟程度增长而增加，使破碎后的果泥十分粘稠，压榨取汁困难；特别当加工过程受热后淀粉糊化使粘度大增，使后期工序中通过膜过滤技术生产澄清型海棠果汁变得更为困难。现有生产澄清型果汁中，生物工程酶技术常同时采用果胶酶与纤维素酶组成的二元混合酶。但是，海棠果中的淀粉、果胶物质与纤维素同存，在海棠果果汁加工中，实践发现为提高出汁率与生产率，必须补充淀粉酶和纤维素酶以协同、促进果胶酶作用，即在使用生物工程酶技术来生产澄清型海棠果汁中，改用三元复合酶可达到好的效果。
总之，借助生物工程酶技术生产澄清型海棠果汁，若采用传统的果胶酶-纤维素酶的二元混合酶技术则存在生产效率低、产品质量差等缺点，本发明“一种澄清型海棠果汁的生产方法”改用果胶酶-纤维素酶-淀粉酶的三元复合酶等技术能克服上述技术缺点。
发明内容
本发明解决上述技术问题采用技术方案要点是：在生产澄清型海棠果汁过程中，加入纤维素酶用来改变海棠果细胞壁的通透性，提高海棠果细胞内含物的提取率，可促进汁液的提取和澄清，提高海棠汁质量；加入淀粉酶可有效的分解海棠果果汁中的淀粉和聚糖，使之分解为小分子单糖；加入果胶酶能催化果胶解聚，用果胶酶处理的果浆可以有效降低粘度，改善压榨性能，提高出汁率。
淀粉、聚糖与果胶同时存在于果实细胞内，纤维素酶改变果实细胞壁的通透性，使淀粉酶与果胶酶顺利透过细胞壁；它俩由表及里、交互作用于果实细胞内的淀粉、聚糖与果胶，这才使出汁率得以提高、果汁粘度变稀，即三者存在协同效应。但是，淀粉酶、纤维素酶和果胶酶必须按特定比例混合加入，才能体现三种酶之间的协同效应，才能提高海棠果汁的出汁率和质量，三种酶之间的特定比例由实践确定。
本发明的技术方案是先将成熟的海棠果经：选果水洗、打浆、酶解、板框机压滤机过滤、微孔滤膜过滤，即可得到基本澄清的海棠果汁(其具体生产过程参见“实施例一”的相关文字)。经此工艺生产的海棠果汁出汁率可达到93％，与未加淀粉酶、纤维素酶与果胶酶处理的生产方法72％比较提高了21％；板框压滤机过滤后的基本澄清果汁再通过膜过滤技术祛除果汁中大颗粒不溶物、多酚类物质、果胶等引起褐变、浑浊和沉淀的物质，膜面流速、过滤压差和过滤温度分别为2.5m/s、0.15MPa和45℃，最终生产出合格的澄清型海棠果汁，清汁的透光率≥85％，清澈透明。
为了提高海棠果的出汁率，本发明研究淀粉酶、纤维素酶和果胶酶按特定比例混合加入后对海棠果出汁率的影响，利用单因素试验和正交试验，研究加酶量、酶解温度和酶解时间对海棠果汁酶解的影响，最终确定最佳酶解工艺参数-工艺条件。
本发明的酶解工艺参数为：淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶的质量比例为1∶1∶4或1∶1∶3或1∶1∶2或1∶1∶1或1∶2∶1或1∶3∶1或1∶4∶1，最佳酶比例为1∶1∶3。酶用量的质量百分率为0.01％-0.08％，最佳质量百分率为0.03％。酶解温度为25℃-65℃，最佳酶解温度为45℃。酶解时间为30min-150min，最佳酶解时间为120min。具体实测数据参见后附“附录”。
至此，本发明“一种澄清型海棠果汁的生产方法”的要点是：成熟的海棠果果实经过选果水洗、打浆、酶解、板框压滤机过滤、微孔滤膜过滤，可得到澄清型海棠果汁；其中酶解工艺参数中的生物酶的种类是由淀粉酶、纤维素酶、果胶酶三种酶组合的三元复合酶，三者之间的质量比例是淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶＝1∶1∶4或1∶1∶3或1∶1∶2或1∶1∶1或1∶2∶1或1∶3∶1或1∶4∶1，最佳酶比例为1∶1∶3；酶解工艺参数中酶用量的质量百分率为0.01％-0.08％，最佳质量百分率为0.03％；酶解工艺参数中的酶解温度为25℃-65℃，最佳酶解温度为45℃；酶解工艺参数中的酶解时间为30min-150min，最佳酶解时间为120min。
本发明优点：
1、本发明先通过单因素试验确定每个因素的最佳工艺条件，再通过正交试验对生产工艺进行优化，确定产品的最佳生产工艺条件。
2、方法简单、可行，操作容易，设备投资较低；使用普通的设备就可实现生产。
3、海棠清汁得率较高，生产成本低，三元复合酶价格低廉易得。
4、海棠清汁品质优、稳定、易储存，广泛用于饮料、食品和发酵领域。
具体实施方式
实施例一.
通过使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率的生产工艺为：淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶的质量比例为1∶1∶3；酶的总用量的质量百分比例为0.05％；酶解温度为35℃；酶解时间为120min。按以下生产步骤进行生产：
1、选果与水洗：挑选完全成熟、果实丰满的优质海棠果用流动水清洗，将海棠果上附着的泥土、微生物和残留的农药洗净；
2、打浆：将清洗好的海棠果切成小块用捣碎机捣碎，混合均匀；
3、酶解：在捣碎的海棠果浆中按比例计量加入纤维素酶、果胶酶和淀粉酶，维持设定的酶解条件(酶解温度为35℃、酶解时间为120min)进行酶解；
4、板框压滤机过滤：酶解后的果汁通过板框压滤机进行过滤，滤除掉果渣；
5、微孔滤膜过滤：板框过滤后的果汁再通过微孔滤膜过滤，微孔滤膜可以过滤0.1-10um的固体颗粒，生产出澄清透明的海棠果汁。
(附：下述各实施例的相似“步骤”，为节省篇幅不再重复；即其他各例仅列出配方)
实施例二.
通过使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率的生产工艺为：淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶质量比例为1∶1∶3；酶用量的质量百分比例0.05％；酶解温度为45℃；酶解时间为90min。按上述生产步骤进行生产。
实施例三.
通过使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率的生产工艺为：淀粉酶纤维素酶∶果胶酶质量比例为1∶1∶3；酶用量的质量百分比例0.05％；酶解温度为55℃；酶解时间为60min。按上述生产步骤进行生产。
实施例四.
通过使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率的生产工艺为：纤维素酶∶果胶酶质量比例为1∶1∶3；酶用量的质量百分比例0.04％；酶解温度为35℃；酶解时间为90min。按上述生产步骤进行生产。
实施例五.
通过使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率的生产工艺为：淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶质量比例为1∶1∶3；酶用量的质量百分比例0.04％；酶解温度为45℃；酶解时间为60min。按上述生产步骤进行生产。
实施例六.
通过使用淀粉酶、纤维素酶和果胶酶提高海棠果的出汁率的生产工艺为：淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶比例为1∶1∶3；酶用量的质量百分比例0.04％；酶解温度为55℃；酶解时间为120min。按上述生产步骤进行生产。
附录
1、酶比例对海棠果汁提取率的影响
在酶解温度45℃，酶用量0.03％，自然pH值，时间60min的条件下，分别选取酶比例(淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶)1∶1∶4；1∶1∶3；1∶1∶2；1∶1∶1；1∶2∶1；1∶3∶1；1∶4∶1，进行单因素试验，最佳酶比例为1∶1∶3(淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶)。
2、酶用量对海棠果汁提取率的影响
在酶比例为1∶1∶3，酶解温度45℃，自然pH值，时间60min的条件下，选取酶用量分别为0，0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％，0.06％，0.07％，0.08％，进行单因素试验，当酶用量为0.03％时，海棠果汁提取率可达93％以上，其后随着酶用量的增大，海棠果汁的提取率没有太大的变化，结合生产成本分析，最佳酶用量为0.03％。
3、酶解温度对海棠果汁提取率的影响
在酶用量0.03％，酶比例1∶1∶3，时间60min，自然pH值条件下，选择25℃，35℃，45℃，55℃，65℃进行单因素试验，果汁提取率随着温度的上升先增大后减小，在45℃时海棠果汁提取率最大。
4、酶解时间对海棠果汁提取率的影响
在酶解温度45℃，酶用量0.03％，酶比例1∶1∶3，自然pH值条件下，分别选取30，60，90，120，150min为酶解时间做单因素试验，随着酶解时间的延长，海棠果汁提取率逐渐增大，在150min时达到最大。但考虑到酶解时间太长会导致果汁褐变，所以选120min为海棠果汁最佳酶解时间。
5、正交试验
为使试验结果更加准确，根据单因素试验结果，以酶用量、酶解温度和酶解时间3因素进行L9(34)正交试验，正交试验因素与水平见表1，正交试验结果见表2。
表1正交试验因素与水平
表2正交试验结果
正交试验结果表明，酶用量、酶解温度、酶解时间对海棠果汁提取率的影响都明显高于空列的影响，说明了这3个因素对出汁率都存在显著影响，不能忽略。而比较其极差R可知，各因素对海棠果汁提取率影响的主次顺序为B＞C＞A，即酶解温度＞酶解时间＞酶用量。海棠果汁提取率的最优组合A3B2C1，即酶用量为0.03％，酶解温度为45℃，酶解时间为120min，提取率达到了93％。
6、提取出的海棠果汁通过膜过滤技术生产清汁，膜面流速、过滤压差和过滤温度分别为2.5m/s、0.15MPa和45℃。
Claims (1)
1.一种澄清型海棠果汁的生产方法，其特征在于，成熟的海棠果果实经过选果水洗、打浆、酶解、板框压滤机过滤、微孔滤膜过滤，可得到澄清型海棠果汁；其中酶解工艺参数中的生物酶的种类是由淀粉酶、纤维素酶、果胶酶三种酶组合的三元复合酶，三者之间的质量比例是淀粉酶∶纤维素酶∶果胶酶＝1∶1∶4或1∶1∶3或1∶1∶2或1∶1∶1或1∶2∶1或1∶3∶1或1∶4∶1，最佳比例为1∶1∶3；酶解工艺参数中酶用量的质量百分率为0.01％-0.08％，最佳质量百分率为0.03％；酶解工艺参数中的酶解温度为25℃-65℃，最佳酶解温度为45℃；酶解工艺参数中的酶解时间为30min-150min，最佳酶解时间为120min。
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