CN108432989A

CN108432989A - 一种高出汁率哈密瓜汁酶法制取方法

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Publication number: CN108432989A
Application number: CN201810314012.XA
Authority: CN
Inventors: 付伟丽; 杨树青; 张楠; 段辉国; 齐泽民
Original assignee: Neijiang Normal University
Current assignee: Neijiang Normal University
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-08-24

Abstract

本发明提供了一种高出汁率哈密瓜汁酶法制取方法，该方法包括如下步骤：(1)利用柠檬酸水溶液对哈密瓜进行热烫处理；(2)在30～50℃、pH＝3～6下，于对步骤(1)所得物进行匀浆的过程中加入0.05～0.15％纤维素酶和0.01～0.1％果胶酶进行酶解。本发明可以获得80％以上的哈密瓜出汁率，有助于哈密瓜的加工附加值的提高，促进瓜农的经济收入和哈密瓜产业的发展。

Description

一种高出汁率哈密瓜汁酶法制取方法

技术领域

本发明属于农产品加工技术领域，涉及果汁制备技术，特别涉及一种高出汁率哈密瓜汁酶法制取方法。

背景技术

哈密瓜属于葫芦科植物，属于甜瓜的一个变种，是新疆厚皮甜瓜的总称，产于我国新疆、甘肃敦煌以及内蒙古阿拉善盟一带。其瓜肉甜香、风味独特，奇香袭人，且营养丰富，药用价值高，有“瓜中之王”的美称。据分析：哈密瓜瓜肉中含有干物质18％，含糖量15％，纤维素2.6％～6.7％，还有苹果酸、果胶物质、维生索A、B、C，尼克酸以及钙、磷、铁等元素，其中铁的含量比鸡肉多两三倍。食用哈蜜瓜对人体造血机能有显著的促进作用，可以用来作为贫血的食疗方。除此之外，还具有止咳、除烦热、利于小便等功能。由于哈密瓜产季集中，每到7～8月份，大量瓜果成熟上市，给哈密瓜的销售造成影响，每年因各种原因没有销出去的哈密瓜占据产量的30％左右。哈密瓜不耐贮藏，据不完全统计,新疆哈密瓜的腐烂率每年保持在25％～30％，给瓜农造成很大的经济损失。哈密瓜的深加工产品除了传统的哈密瓜干、果脯、浓缩汁外，其他形式的产品较为少见。利用酶法提取哈密瓜汁的研究，有关资料报道很少。为了推动哈密瓜产业的发展，提高其附加值，增加农民收入，进行哈密瓜的深加工关键技术研究已迫在眉捷。

目前，利用酶法制取水果果汁的技术已有不少报道，其方法在原理上而言是适用于已知多种水果的，但是如何根据不同水果的特性来获得高的出汁率是此类方法的核心问题。对于哈密瓜而言，目前在高出汁率的哈密瓜汁酶法制取方法方面还鲜有报道。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高出汁率哈密瓜汁酶法制取方法，所述方法包括如下步骤：

(1)利用柠檬酸水溶液对哈密瓜进行热烫处理；

(2)在30～50℃、pH＝3～6下，于对步骤(1)所得物进行匀浆的过程中加入0.05～0.15％纤维素酶和0.01～0.1％果胶酶进行酶解。

优选的，步骤(1)中，所述柠檬酸水溶液的浓度为0.15％。

优选的，步骤(1)中，进行所述热烫处理时，处理时间为5～15分钟。

优选的，步骤(1)中，热烫处理时的料液比为1:2～3。最优的，步骤(1)中，热烫处理时的料液比为1:2。

优选的，步骤(2)中，酶解温度为50℃。

优选的，酶解pH为4.0～5.0。

优选的，所述纤维素酶和果胶酶的用量分别为0.1％和0.15％。

优选的，步骤(2)中，酶解时间为60～150分钟。最优的，步骤(2)中，酶解时间为120分钟。

本发明的有益效果：

本发明可以获得80％以上的哈密瓜出汁率，有助于哈密瓜的加工附加值的提高，促进瓜农的经济收入和哈密瓜产业的发展。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

1实验材料与方法

1.1材料

1.1.1原材料

市售新疆哈密瓜。

1.1.2主要仪器设备

豆浆机、0-100℃恒温水浴锅、分析天平、电子天平

1.1.3主要试剂

果胶酶和纤维素酶(上海如吉生物科技公司)、柠檬酸(分析纯)、冰醋酸(分析纯)、抗坏血酸(分析纯)、蒸馏水

1.2方法

1.2.1出汁率的计算

出汁率的计算公式：出汁率＝{(哈密瓜汁总质量－加溶液质量)/哈密瓜原料质量}×100％

1.2.2哈密瓜汁制备工艺参数选择

1)热烫方式：分别采用热水、0.3％醋酸、0.15％柠檬酸、0.1％抗坏血酸(Vc)以料液比为1:3的方式热烫10min，打浆过滤取汁，比较出汁率确定最佳热烫方式。

2)热烫时间：分别热烫0min、5min、10min、15min。采用最佳热烫溶液即0.15％柠檬酸水溶液，将不同热烫时间的哈密瓜以料液比为1∶3打浆过滤取汁，比较出汁率确定最佳热烫时间。

3)热烫料液比：采用已确定的最佳热烫方式0.15％柠檬酸水溶液和最佳热烫时间5min,分别以料液比1∶1、1∶2、1∶3和2:1打浆，过滤取汁，比较哈密瓜的出汁率以确定最佳料液比。

1.2.3不同制汁工艺对哈密瓜出汁率的影响

工艺路线1：在40℃、pH 4.0条件下，在哈密瓜匀浆中先加入0.05％纤维素酶，酶解1.5h后，再加0.1％果胶酶，再酶解0.5h后，过滤取汁，计算哈密瓜的出汁率。

工艺路线2：在40℃、pH 4.0条件下，在哈密瓜匀浆中同时加入0.05％纤维素酶与0.1％果胶酶，酶解2h后，过滤取汁，计算哈密瓜的出汁率。

工艺路线3：不添加果胶酶和纤维素酶，将哈密瓜直接榨汁，再过滤取汁，计算哈密瓜的出汁率。

1.2.4不同酶解条件对哈密瓜出汁率影响的单因素实验

选择果胶酶的酶量、纤维素酶的酶量、酶解温度、酶解时间和酶解pH值作为考察因素，确定最佳实验条件。工艺流程为：哈密瓜去皮、去籽—热烫(95～100℃,5min)—打浆(料液比为1g:2mL)—加酶水解—纱布过滤—指标测定。实验参照1.2.2所确定的最佳参数。

1.2.4.1纤维素酶用量的确定

酶解温度40℃、时间120min、pH 4.0的条件下,果胶酶用量为0.1％，选取纤维素酶用量分别为0.01％、0.05％、0.1％、0.15％，对哈密瓜匀浆进行酶解，测定出汁率。

1.2.4.2果胶酶的用量的确定

在酶解温度40℃、时间120min、pH 4.0的条件下,纤维素酶用量为0.05％，选取果胶酶用量分别为0.01％、0.05％、0.1％、0.15％，对哈密瓜匀浆进行酶解，测定出汁率。

1.2.4.3酶解时间的确定

在纤维素酶用量为0.05％和果胶酶用量为0.1％、酶解温度40℃、pH 4.0的条件下，酶解时间分别设为60min、90min、120min、150min，对哈密瓜匀浆进行酶解，测定出汁率。

1.2.4.4酶解温度的确定

在最佳纤维素酶用量为0.05％和果胶酶用量为0.1％、时间为90min、pH 4.0的条件下，分别在30℃、40℃、50℃、60℃4种温度条件下对哈密瓜匀浆进行水解，测定出汁率。

1.2.4.5酶解pH值的确定

在纤维素酶用量为0.05％和果胶酶用量为0.1％、时间为90min、酶解温度40℃的条件下，酶解pH值依次设为3.0、4.0、5.0、6.0，对哈密瓜匀浆进行水解，测定出汁率。

1.2.5正交试验

在预试验和单因素试验基础上，选取果胶酶用量、纤维素酶用量、酶解时间、酶解温度4个可控工艺因素，采用L9(3⁴)正交试验设计，以出汁率为试验指标，确定最佳提取工艺条件。

2结果与分析

2.1哈密瓜汁制备工艺参数选择的研究

2.1.1热烫方式的确定

表1不同热烫溶液对哈密瓜出汁率的影响

注：哈密瓜原料取100g,溶液为300mL,即料水比为1g:3mL,95～100℃热烫10min，打浆1min,一层纱布过滤取汁称重，计算出汁率

比较了4种热烫溶液下哈密瓜的出汁率，表1结果表明：0.15％柠檬酸水溶液要优于其他3种溶液。哈密瓜去皮、切片、打浆后预煮，易发生褐变，其原因主要是哈密瓜中的多酚氧化酶(PPO)及过氧化物酶(POP)等作用引起的，而0.15％柠檬酸可以控制酶促褐变：钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧气的接触，对哈密瓜深加工起到护色和基本保持哈密瓜香味的作用，因此选用0.15％柠檬酸水溶液作为哈密瓜汁制备的热烫溶液。

2.1.2热烫时间的确定

表2不同热烫时间对哈密瓜出汁率的影响

注：均在95～100℃，热烫溶液为0.15％柠檬酸水溶液，料水比为1:3，打浆1min,一层纱布过滤取汁称重，计算出汁率。

4种热烫时间对出汁率的影响结果见表2，结果表明：热烫5min比其他三钟时间出汁率相对要高。哈密瓜属于热敏性瓜果，在热的作用下会发生各种反应，时间越长，容易产生南瓜味，5min既有利于软化哈密瓜的组织提高出汁率，又能基本维持哈密瓜的香气，因此，选用热烫时间为5min。

2.1.3料液比(g:ml)的确定

表3不同料液比对哈密瓜出汁率的影响

注：温度均在95～100℃，热烫溶液为0.15％柠檬酸水溶液，热烫时间为5min，打浆1min,一层纱布过滤取汁称重，计算出汁率。

通过比较4种料液比对出汁率的影响，结果显示：料液比为1∶2时的打浆明显优于其他打浆方式。而料液比为2:1明显低于其他三种，可能是因为打浆后果胶物质溶出，增大了果酱黏度，不易滤汁，因此，选择料液比1∶2最佳。

2.1.4不同工艺路线对哈密瓜出汁率的影响

表4不同工艺路线对哈密瓜出汁率的影响

注:在最佳工艺参数条件下进行

从表4可看出，2种酶解工艺制得的果汁的出汁率都比直接榨汁工艺要高，这是由于植物细胞壁呈网络结构，细胞壁中的果胶主要介于纤维素和半纤维素之间，在各个细胞之间起到连细胞的作用。果胶如海绵一样将果汁吸裹在细胞结构之中，果胶酶作用后，打破果胶分子的长链，降低果胶分子的聚合度，使果胶所包裹的果汁释放出来，当采用酶解工艺路线1时，纤维素酶作用时间长而果胶酶的作用时间较短，还有一部分纤维素被果胶包裹着，水解程度较低，因而出汁率也较低。采用酶解工艺路线2时，果胶酶和纤维素酶可能具有协同作用，使果肉液化比较彻底，出汁率提高。因此采用酶解工艺路线2酶解制汁。

2.2不同酶解条件对哈密瓜出汁率的影响的单因素实验

2.2.1不同纤维素酶用量对哈密瓜出汁率的影响

表5不同纤维素酶用量对哈密瓜出汁率的影响

注：酶用量为哈密瓜原料质量的百分比

如表5所示，随着纤维素酶用量的增加，不断有细胞壁被降解，果胶物质不断溶出，使得哈密瓜出汁率逐渐上升，明显比直接榨汁的出汁率要高，当用量为0.15％时，出汁率达到最高，其中与相邻用量的出汁率增加量相比，酶用量为0.05％时的增加明显，且考虑到生产成本，选用纤维素酶用量为0.05％最为经济。

2.2.2不同果胶酶用量对哈密瓜出汁率的影响

表6不同果胶酶用量对哈密瓜出汁率的影响

如表6所示，在果胶酶用量增加的过程中，哈密瓜汁中的果胶物质持续的被降解成可溶性果胶酸，使得由纤维素和半纤维素组成的细胞壁逐渐暴露出来，被纤维素酶水解，出汁率也不断的增加，当用量增加到0.15％，出汁率几乎不再增加，从经济实际出发以及酶的作用特性(可以反复催化的作用)，选用0.1％最佳。

2.2.3不同酶解时间对哈密瓜出汁率的影响

表7不同酶解时间对哈密瓜出汁率的影响

如表7所示，果汁的出汁率随着酶解时间延长不断的缓慢增加，出汁率开始增加比较迅速,后来逐渐变慢,趋于平缓。与相邻时间的出汁率增加量相比较，酶解温度为90min时，出汁率增加的最为迅速，120min次之，考虑到实际生产效率，选取90min最佳。

2.2.4不同酶解温度对哈密瓜出汁率的影响

表8不同酶解温度对哈密瓜出汁率的影响

如表8所示，随着酶解温度的升高，果汁的出汁率也不断增加，当酶解温度增加到一定程度时，果汁的出汁率有所下滑，当温度在40℃时，出汁率达到最大。果胶酶与纤维素酶的最适温度在35～55℃之间，当温度过低时，酶的活性降低，从而使果汁的出汁率不高；当温度过高时，容易使果胶酶和纤维素酶的空间结构遭到破坏，导致酶失活，因此，选用酶解温度40℃最佳。

2.2.5不同酶解pH值对哈密瓜出汁率的影响

表9不同酶解pH值对哈密瓜出汁率的影响

如表9所示，随着pH值的增加，果汁的出汁率增加不明显，当pH值达到一定值时，略有下降。主要是由于果胶酶和纤维素酶的作用具有最佳pH值范围，pH值过高和过低均会破坏酶的结构，导致酶失活。果胶酶和纤维素酶的最适pH值分别为3.5～4.5和4.5～5.5。根据生产实际需要，不宜调节pH值，因此本实验未对果胶酶和纤维素酶酶解柠檬的最适pH值展开实验。同时考虑到哈密瓜汁测得的pH值为4.0，综上选取pH值为4.0最佳。

2.3酶解制汁条件选择的正交实验

1)参考单因素实验的结果,进行综合考虑，设计酶解制汁工艺的正交实验，酶解制汁工艺正交因素水平表见表10。

表10正交试验因素与水平设计

2)以出汁率为评价指标，试验结果见表11。

表11正交试验结果

如表11所示，通过k值分析可得，酶解制汁的理论最佳工艺条件组合是A3B3C3D2，即：果胶酶用量为0.15％，纤维素用量为0.10％，酶解温度为50℃，酶解时间为2h。但是此最佳参数不在正交实验的9个实验中。通过将理论的最佳工艺参数进行三个水平实验，取其平均值，做验证实验得到的果汁出汁率为88％。明显高于正交实验九个实验的出汁率。

通过极差分析，可以看出对哈密瓜出汁率影响最大的是酶解时间，这可能是酶具有反复催化的效应，时间越长，果汁中的果胶物质以及纤维素与半纤维素不断的被降解，降解更加的彻底，因此，使得出汁率更高，从而对出汁率影响起到主导作用。其次是纤维素酶用量，在酶解提高哈密瓜的出汁率中，纤维素酶用量较果胶酶少，但是比果胶酶的作用明显，可能是由于哈密瓜果肉中果胶含量0.8～4.5％、纤维素和半纤维素2.6％～6.7％。其明显高于哈密瓜中的果胶物质，因此对出汁率影响较大。酶解温度对出汁率的影响最小，即影响出汁率的高低排序为：酶解时间>纤维素酶用量>果胶酶用量>酶解温度。

3结论

由实验结果可以看出，在酶解前期制备参数中，采用0.15％的柠檬酸水溶液热烫哈密瓜能显著提高哈密瓜的出汁率，并能有效保持哈密瓜的风味及起到护色的效果。对哈密瓜进行热烫可以显著提高出汁率，但热烫时间过长会损害哈密瓜中的营养元素，并引起褐变选用热烫5min可以显著提高哈密瓜的出汁率。以料水比为1∶2的比例打浆可显著提高哈密瓜的出汁率。且同时加入果胶酶和纤维素酶，能够提高哈密瓜的出汁率，在单因素实验中，以生产实际出发，果胶酶最佳用量为0.1％，纤维素酶用量0.05％，最佳酶解时间为90min，出汁率随酶解时间的延长而增加，但不是处理时间越长越好，最佳酶解温度为50℃，温度过高，酶失去活力，反之，较低的温度，酶活力太小，影响哈密瓜的出汁率。在正交试验和验证实验中，最佳酶解工艺条件：纤维素用量为0.10％，果胶酶用量0.15％，酶解温度为50℃，酶解时间为2h。

Claims

1.一种高出汁率哈密瓜汁酶法制取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)利用柠檬酸水溶液对哈密瓜进行热烫处理；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述柠檬酸水溶液的浓度为0.15％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，进行所述热烫处理时，处理时间为5～15分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，热烫处理时的料液比为1:2～3。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，热烫处理时的料液比为1:2。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，酶解温度为50℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，酶解pH为4.0～5.0。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素酶和果胶酶的用量分别为0.1％和0.15％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，酶解时间为60～150分钟。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，酶解时间为120分钟。