CN1203786C - 一种酶工程技术制备南瓜混汁的方法 - Google Patents

Abstract

一种酶工程技术制备南瓜混汁的方法，涉及酶工程技术在食品工业中的应用。本发明应用复合酶系液化技术与酶解终点控制技术来制备南瓜混汁，酶解反应是在南瓜浆中同时添加纤维素酶、果胶酶和淀粉酶组成的复合酶系进行，酶解终点控制南瓜酶解汁的粘度和浊度。本发明的优点是工艺科学、合理，操作方便，使南瓜的出汁率高，品质优良，保持色泽稳定性和混浊稳定性。

Description

一种酶工程技术制备南瓜混汁的方法

技术领域

一种酶工程技术制备南瓜混汁的方法，涉及酶工程技术在食品工业中的应用，尤其涉及酶法制备南瓜混汁的方法。

背景技术

果蔬汁的制取方法有很多，有煮沸提取法、溶剂提取法、水蒸气提取法、压榨提取法和酶法提汁等。随着生物技术的不断发展，酶在软饮料工业中的应用越来越广泛。如外加果胶酶制剂或纤维素酶制剂等可以帮助澄清和过滤苹果汁、葡萄汁等，可以防止浓缩清汁中形成凝胶，控制果蔬汁的混浊程度等，它们能改善和提高果蔬汁品质和稳定性。在果蔬汁加工中，酶法提汁已经开始渐渐取代其他的提汁方法。酶的应用，不仅能增加果汁生产的经济效益即提高出汁率、降低能耗，而且越来越专一和有效，能增加果汁的色泽和风味，同时也更具灵活性。

南瓜(pumpkin)是一种常见的蔬菜，葫芦科南瓜属，一年生蔓性草本植物。南瓜在世界各地都有栽培，据FAO(联合国粮农组织)统计调查，2002年亚洲南瓜产量占世界产量的61.8％，中国南瓜产量占亚洲的39.2％，是世界的四分之一左右。

南瓜的营养十分丰富，含有蛋白质、淀粉、脂肪酸、瓜氨酸、精氨酸、天门冬素、胡萝卜素、抗坏血酸、维生素A.B.C.E、胡芦巴碱、腺嘌呤、戊聚糖、果胶、甘露醇、可溶性纤维、叶红素、叶黄素、钾.磷.钛.锌和钴等矿物质、酶类及其它营养成分。

南瓜具有生理功能和药用价值，中医认为南瓜“味甘、性温、咯寒、入脾、胃经”，有健身益气、消炎止痛、解毒杀虫之功效。南瓜有降血糖、降血脂的作用，这与南瓜中的南瓜戊糖、环丙基氨酸、果胶、铬、钴和锌等有效成分有关，它们能促进胰岛素的分泌，因此，可防治糖尿病，对高血压及肝、肾疾病也有一定疗效。南瓜中的尿素酶，能催化分解致癌物质亚硝胺，具有防癌抗癌的作用；南瓜中的胨化酶具有补中、补肝气等作用。南瓜中的类胡萝卜素，以β-胡萝卜素居多。作为维生素A元，β-胡萝卜素除了能预防眼病外，还具有养颜和促进儿童生长发育，预防紫外线对机体造成的损伤，防癌，增强机体免疫力的功能。南瓜中的膳食纤维可以治疗便秘，增加肠内真菌，推迟血糖升高，吸收、排泄胆固醇，预防糖尿病等。

由此可见，南瓜资源十分丰富，价格低廉(产地价格为200-400元/吨)，具有很多的生理药用价值，在国际市场上，南瓜食品是比较紧俏的商品。因此，开发高质量的南瓜饮料，不仅可以满足中老年消费者、糖尿病患者对天然保健型果蔬饮料的需求，而且还可以创造出极大的经济效益和社会效益。我国南瓜饮料的生产和销售还属于起步阶段，消费量也不大，而且现存的南瓜饮料色泽和混浊稳定性差，保质期短。

就南瓜混汁而言，传统的榨汁工艺中，机械磨不能很好地磨碎细胞，存在出汁率低、色泽差、混浊稳定性差、β-胡萝卜素保留率低等一系列问题。因此，采用复合酶系液化技术和酶解终点控制技术，开发具有良好的色泽、混浊稳定性的南瓜混汁具有很大的经济和社会价值。在有关文献报道中，常见酶被应用于苹果汁和其他一些清汁的生产中，但鲜见有被应用于相对混浊型南瓜混汁生产中的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种酶工程技术制备南瓜混汁的方法，应用复合酶系液化技术和酶解终点控制技术，使产品的出汁率高，保持色泽稳定性和混浊稳定性。

本发明的技术方案：本发明所制备的南瓜混汁是由南瓜浆制备的可溶性固形物含量和色素溶出率较高的保持适宜粘度和果胶含量、维持混浊稳定性的南瓜汁。

1.制备工艺流程为：新鲜南瓜→去皮去籽→切片→浸泡→漂洗→热烫→打浆→胶体磨→酶反应→灭酶→离心→汁→均质→脱气→灌装→杀菌→冷却→南瓜混汁，其特征是应用复合酶系液化技术和酶解终点控制技术进行酶解反应，在南瓜浆中同时添加纤维素酶、果胶酶和淀粉酶组成的复合酶系，酶添加量为南瓜浆料的重量百分比分别是：纤维素酶0.10-0.30％，果胶酶0.003-0.005％，淀粉酶0.02-0.06％，酶解终点控制采用控制南瓜酶解汁的粘度0.85-0.97mPa·s，浊度500-700NTU，酶解反应时间1-2小时后灭酶。

2.分析方法

2.1蛋白质：微量凯氏定氮法。

2.2淀粉：还原糖滴定法，样品先经酸水解处理。

2.3粗纤维：中性洗涤纤维(NDF)法。

2.4果胶：间-羟基二苯法。

2.5浊度：用STZ-A24型浊度仪测定。

2.6可溶性固形物含量(SS)：折光法，用WZS-1型阿贝折光仪测定。

2.7出汁率：酶解后所得果汁的净重与投入浆料的重量百分比。

2.8得率：南瓜混汁最终固形物含量与南瓜原料的固形物含量的百分比。

2.9α-淀粉酶活力测定参照QB547-80。

2.10木聚糖酶活力：采用分光光度法。绘制木糖标准曲线。用pH4.8缓冲液制备酶液，取适量酶液在50℃反应30分钟，用DNS作显色剂，在520nm处测O.D值。一个酶活力单位即为在50℃下，反应1小时生成1μmol木糖所需的酶量(μmol/hr)。

2.11纤维素酶活力：采用分光光度法。绘制葡萄糖标准曲线。用pH4.8磷酸盐缓冲液制备酶液，取适量酶液在40℃反应20分钟，用DNS显色，在520nm处测O.D值。一个酶活力单位即为在40℃，pH4.8下，每小时催化底物生成1μmol葡萄糖的酶量(μmol/hr)。

2.12果胶酶活力：采用分光光度法。绘制半乳糖醛酸标准曲线。用pH4.2缓冲液制备酶液，取适量酶液在40℃反应30分钟，用DNS显色，在520nm处测O.D值。一个酶活力单位即每分钟生成1μg半乳糖醛酸所需的酶量(μg/min)。

2.13β-胡萝卜素：

用HPLC法绘制β-胡萝卜素标准曲线。称取适量样品，经预处理后，用混合溶剂(正己烷与丙酮体积比为4∶3)提取β-胡萝卜素，加入80ml 10％NaCl溶液，振摇后静置，取最终溶剂层。在40℃下真空浓缩，浓缩液用氮气吹扫至干，加入正己烷定容至所需浓度，在紫外分光光度仪上451nm处测O.D值。

2.14色泽指标：

用TC-PIIG型全自动测色色差计测定。其中：L值表示亮度，L值越大亮度越大  A值表示有色物质的红绿偏向，正值越大偏向红色的程度越大，负值越大偏向绿色的程度越大；B值表示有色物质的黄蓝偏向，正值越大偏向黄色的程度越大，负值越大偏向蓝色的程度越大。

2.15相对粘度：采用奥氏粘度计测定。

2.16褐变指数：吸取5ml 95％乙醇于离心管中，边震荡边加入5ml南瓜混汁，在2000rpm下离心20min，将上层清液用滤纸过滤，在420nm处测定吸光值。另取95％的乙醇作为空白。

3.工艺条件

3.1浸泡工艺

新鲜南瓜清洗后，去皮去籽，并将其切成薄片，然后用3％食盐溶液浸泡20-40分钟。浸泡的目的是为了护色，以保持南瓜的色泽。

3.2热烫工艺

浸泡后的南瓜，洗去盐味，还需进行热烫，这是为了达到以下目的：钝化南瓜中的内源酶，减少加工过程中的褐变；软化南瓜组织，便于后续加工；破坏南瓜组织的原生质，提高出汁率；杀死表面的微生物，提高加工过程中的新鲜程度。南瓜由于含有胡萝卜素，热烫条件要适度，才能达到以上目的。较优的热烫条件为：85℃热烫1-5分钟。

热烫后的南瓜还需捣碎，并经胶体磨细化，以利于酶的作用。

3.3复合酶系液化技术

南瓜中果胶和纤维素含量较高，为了提高出汁率和可溶性固形物含量，一般采用果胶酶液化果蔬中的可溶性果胶，采用纤维素酶水解植物组织细胞壁，从而使果蔬汁保持一定的粘度，但是必须避免酶的过度降解，否则会导致果汁粘度过低，影响其混浊稳定性。淀粉在植物组织中不和细胞壁缔合，南瓜混汁中的淀粉含量较少，在灭酶和杀菌等加工过程中，淀粉颗粒糊化，然后冷却下来，淀粉分子会产生重缔合而老化，由此引起饮料的不稳定性。淀粉酶能把淀粉中的α-1，4糖苷键随机水解，使淀粉降解成可溶性糊精、麦芽糖及低聚糖等，从而使淀粉糊的粘度很快降低，变成流动性较好的液体，故添加淀粉酶进一步改善南瓜混汁的混浊稳定性。因此，必须筛选合适的酶种，选择适当的酶量，优化酶法工艺，在提高出汁率的同时，保持南瓜混汁的色泽稳定性和混浊稳定性。

1)淀粉酶对南瓜混汁品质的影响：添加淀粉酶后南瓜混汁的浊度明显高于未加淀粉酶的南瓜混汁，这说明加入淀粉酶的南瓜混汁中含有的颗粒较未加淀粉酶的多。这可能因为未加淀粉酶的南瓜浆料在酶反应结束后，没有被水解的淀粉颗粒与南瓜混汁中没有被完全水解的果胶、纤维素相结合，通过离心沉淀至渣中，使得南瓜混汁中颗粒数量减少。

2)不同纤维素酶对南瓜混汁品质的影响：不同纤维素酶对南瓜出汁率和稳定性的影响是较大的，可供复合酶系配方选择。

3)不同果胶酶和纤维素酶同果胶酶复合后对南瓜混汁品质的影响：不同果胶酶和纤维素酶组成的复合酶系对南瓜混汁的品质影响也是不同的，可供复合酶系配方选择。

4)酶量对南瓜混汁品质的影响：南瓜混汁的制取采用的是复合酶，除了淀粉酶和纤维素酶外，还有果胶酶，由于纤维素酶中含有果胶酶活力，因此，纤维素酶和果胶酶的添加应有一个合适的配比。

5)加酶方式对南瓜混汁品质的影响：工艺路线1：在50℃反应条件下，在南瓜浆料中同时加入纤维素酶和淀粉酶，反应两个小时后，添加果胶酶反应15分钟后灭酶。工艺路线2：同时添加纤维素酶、淀粉酶和果胶酶，反应2小时后灭酶。实验表明，采用工艺路线1果胶酶的作用强度和时间都不够，无法提高出汁率。采用工艺路线2，三种酶产生协同作用，充分与南瓜浆料反应，因而提高了出汁率。

6)酶反应时间对南瓜混汁品质的影响：酶解反应时间1-2小时较为合适。

3.4酶解终点控制技术

南瓜混汁中大分子果胶含量越高，产品的混浊稳定性越好。因此，大分子果胶的存在不仅可以起到稳定南瓜混汁的作用，还可赋予南瓜混汁丰富的营养价值，而且可以提高南瓜混汁的其他特性如浊度等。

要保持南瓜混汁的可溶固形物含量，不絮凝，混浊稳定性，其实质就是要控制南瓜混汁中果胶的相对分子质量分布，保持大分子果胶百分含量在较高的水平上，要求果胶相对分子质量分布在1万-600万范围内，为此必须控制酶解终点。但是，在工业生产中，只能通过控制南瓜酶解汁的粘度和浊度来间接控制果胶相对分子质量分布，以此来有效控制酶解终点，控制南瓜酶解汁的粘度为0.85-0.97mPa·s，浊度为500-700NTU。

南瓜混汁中大分子果胶百分含量的大小与所用酶的品种，酶用量，酶解反应时间都有密切的关系。所以，应该在本发明所述的范围内进行综合控制。

3.5灭酶：在95℃搅拌加热5分钟。

3.6杀菌工艺

在118℃下，加热10分钟，经杀菌后的南瓜汁可以在6个月甚至更长的时间内，保持良好的混浊稳定性和色泽稳定性。

本发明的有益效果：复合酶系液化技术是通过各种生物酶的协同作用，分解南瓜细胞壁，提高南瓜出汁率、可溶性固形物含量和色素溶出率。控制酶解技术是通过酶解终点的控制，避免酶的过度作用，以保持南瓜混汁适宜的粘度和果胶含量，维持混浊稳定性。采用这两种技术，破碎组织细胞，控制降解南瓜中的可食部分，将南瓜的有效成分转移到汁中以保持原料的色、香、味及营养价值。果胶酶和纤维素酶协同作用，共同降解细胞壁，破坏其有序结构。本发明与相关报道中的酶解技术的区别是阐明了酶种和酶量的可控制方法。有色蔬菜大多含有类胡萝卜素、维生素、水溶性矿物质和纤维素等营养成分，具有很好的机体平衡作用。尤其是混浊型蔬菜汁作为一种低酸性和中性食品，对维持人体酸碱平衡有重要作用，具有其他食品不可替代的生理功能。此外，一些蔬菜还含有某些特殊营养元素，对一些疾病具有一定的预防和辅助治疗作用，南瓜可防止糖尿病等。

加入淀粉酶后，南瓜混汁中不再存在淀粉，防止了南瓜混汁在贮存过程中由淀粉老化引起的不稳定性。果胶酶的活力高，有助于提高出汁率，然而，果胶酶活力过高会导致果胶大分子的过度水解，产生果胶酸，果汁中果胶大分子物质减少，浊度下降，不利于果汁内其它大分子物质如蛋白质、纤维素的悬浮稳定。因此，要对酶解终点进行控制。

具体实施方式

实施例1

按说明书上述工艺路线制备南瓜混汁，酶解反应工艺：反应温度50℃，自然pH下，0.05％中温型α-淀粉酶，0.20％纤维素酶II，0.004％果胶酶A，酶反应时间为2小时，其出汁率为78％，可溶性固形物含量为5.0°Brix，浊度596NTU。控制南瓜混汁中含有相对分子质量分布较广的果胶，可得色泽稳定性和混浊稳定性皆好的南瓜混汁。中温型α-淀粉酶、纤维素酶II都为国产酶，果胶酶A为PECTINEX ULTRA SP-L，由NOVO公司提供。

实施例2

操作同实施例1，酶解反应工艺：反应温度50℃，自然pH下，0.04％中温型α-淀粉酶，0.20％纤维素酶II，0.003％果胶酶B，酶反应时间为2小时，其出汁率为74％，可溶性固形物含量为5.5°Brix，浊度588NTU。控制南瓜混汁中含有相对分子质量分布较广的果胶，可得色泽稳定性和混浊稳定性皆好的南瓜混汁。果胶酶B为PECTINEX SMASH，由NOVO公司提供。

实施例3

操作同实施例1，酶解反应工艺：反应温度50℃，自然pH下，0.04％中温型α-淀粉酶，0.20％纤维素酶II，0.003％果胶酶C，酶反应时间为1小时，其出汁率为62％，可溶性固形物含量为5.4°Brix，浊度581NTU。控制南瓜混汁中含有相对分子质量分布较广的果胶，可得色泽稳定性和混浊稳定性皆好的南瓜混汁。果胶酶C为CITOZYME CLOUDY 100L，由NOVO公司提供。

Claims (2)

1.一种酶工程技术制备南瓜混汁的方法，工艺流程为：新鲜南瓜、去皮去籽、切片、浸泡、漂洗、热烫、打浆、胶体磨、酶反应、灭酶、离心、汁、均质、脱气、灌装、杀菌和冷却制备南瓜混汁，其特征是应用复合酶系液化技术和酶解终点控制技术进行酶解反应，在南瓜浆中同时添加纤维素酶、果胶酶和淀粉酶组成的复合酶系，酶添加量为南瓜浆料的重量百分比分别是：纤维素酶0.10-0.30％，果胶酶0.003-0.005％，淀粉酶0.02-0.06％，酶解终点控制采用控制南瓜酶解汁的粘度0.85-0.97mPa·s，浊度500-700NTU，酶解反应时间1-2小时后灭酶，热烫条件为85℃热烫1-5分钟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述南瓜切片后的浸泡工艺，用3％食盐溶液浸泡20-40分钟。