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 康效寧，吉建邦*，李梁，符傳賢

 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計(jì)研究所（�？�571100）

摘要試驗(yàn)研究了菠蘿清汁的加工工藝，試驗(yàn)采用響應(yīng)面法優(yōu)化菠蘿酶解工藝，得出菠蘿清汁酶解的最佳工藝參數(shù)：果膠酶濃度0.051%，纖維素酶濃度0.080%,酶解溫度51℃，酶解時(shí)間2.1 h時(shí)，菠蘿出汁率可達(dá)88.51%;以色變指數(shù)和透光率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比樹脂處理組與澄清劑處理組對(duì)菠蘿汁脫色、透光效果的影響，結(jié)果表明，采用大孔陰離子交換樹脂LX-200和陽(yáng)離子交換樹脂LX-100分兩段式處理的效果較好，菠蘿清汁色變指數(shù)下降到0.033,下降了77.24%;透光率達(dá)到98.36%，比對(duì)照提高了24.43%。

關(guān)鍵詞  菠蘿清汁；酶解技術(shù)：澄清技術(shù)

 菠蘿（Ananas comosus）又叫鳳梨，原產(chǎn)南美洲。繼香蕉和柑橘之后，是世界第三大熱帶水果，也是世界第七大水果。其果實(shí)香甜可口，富含各種維生素、膳食纖維及菠蘿蛋白酶，不僅營(yíng)養(yǎng)豐富而且有助消化及腸道保健，深受人們喜愛(ài)…。中國(guó)是菠蘿的主要產(chǎn)區(qū)，16世紀(jì)時(shí)菠蘿傳人中國(guó)，現(xiàn)有70多個(gè)品種。在20世紀(jì)70年代以后開(kāi)始迅猛發(fā)展，主要栽培地區(qū)有廣東、海南、廣西、臺(tái)灣、福建和云南等�。▍^(qū)）。在國(guó)際貿(mào)易中，菠蘿貿(mào)易多以鮮菠蘿、罐裝菠蘿及菠蘿汁三種形式進(jìn)行。雖然中國(guó)菠蘿產(chǎn)量增長(zhǎng)迅猛，但菠蘿產(chǎn)品的加工業(yè)還略顯不足。菠蘿罐頭及菠蘿汁在世界進(jìn)出口貿(mào)易中的影響力仍然較弱，產(chǎn)品的附加值亟待提升。菠蘿清汁作為熱帶水果加工新的產(chǎn)品形式近年來(lái)在國(guó)際市場(chǎng)的貿(mào)易量呈較快遞增的趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模在增加，但工業(yè)化生產(chǎn)中出汁率不高、透光率差和變色嚴(yán)重等問(wèn)題成為制約工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。隨著人們對(duì)水果主要成分及其結(jié)構(gòu)的逐步了解，開(kāi)始研究利用酶技術(shù)和膜分離技術(shù)來(lái)解決生產(chǎn)中出汁率低、澄清困難和產(chǎn)品不穩(wěn)定等問(wèn)題。試驗(yàn)針對(duì)菠蘿清汁加工過(guò)程存在問(wèn)題做了專題研究。

1材料與方法

1.1材料與試劑

  菠蘿：市售；果膠酶（100 000 U/g）、纖維素酶（50 000 U/g）：江蘇銳陽(yáng)生物有限公司；大孔陽(yáng)離子交換樹脂（LX-100和LX-400）、大孔陰離子交換樹脂（LX-200和LX-300）、大孔吸附樹脂（LSA-900C和LSA-900E）：西安藍(lán)曉科技有限公司；殼聚糖、活性炭：廣州化學(xué)試劑廠。

1.2儀器與設(shè)備

  PL203電子天平：梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司；DT1000電子天平：常熟市意歐儀表有限公司；TU-1810紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市鴻科儀器廠；112191型手持折光儀：泰光折光儀器有限公司；深層紙板過(guò)濾機(jī)、膜管超濾機(jī)：海南達(dá)川食品有限公司提供。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1菠蘿濃縮清汁工藝流程

1.3.2菠蘿酶解工藝技術(shù)優(yōu)化

1.3.2.1菠蘿酶解提高出汁率單因素試驗(yàn)

  不同濃度果膠酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響：稱取每份1 000 g菠蘿果漿，在酶解溫度45℃、酶解時(shí)間2h條件下，設(shè)置果膠酶濃度0.03%，0.04%，0.05%，0.06%和0.07%5個(gè)梯度，研究不同濃度果膠酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響。每批次試驗(yàn)重復(fù)3次，求其平均值。

  不同濃度纖維素酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響：稱取每份1 000 g菠蘿果漿，在酶解溫度45℃、酶解時(shí)間2h條件下，設(shè)置纖維素酶濃度0.06%，0.08%，0.10%．0.12%和0.14%5個(gè)梯度，研究不同濃度纖維素酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響。每批次試驗(yàn)重復(fù)3次，求其平均值。

  不同酶解溫度對(duì)菠蘿出汁率的影響：稱取每份1 000 g的菠蘿果漿，加入0.05%果膠酶和0.08%纖維素酶后，在酶解時(shí)間2h條件下，設(shè)置酶解溫度40℃，45℃．50℃，55℃和60℃5種條件，研究不同溫度條件下酶解對(duì)菠蘿出汁率的影響，確定最佳酶解處理溫度。每批次試驗(yàn)重復(fù)3次，求其平均值。

  不同酶解處理時(shí)間對(duì)菠蘿出汁率的影響：稱取每份1 000 g的菠蘿果漿，加入0.05%果膠酶和0.08%纖維素酶后，在酶解溫度50℃條件下，設(shè)置酶解時(shí)間1，1.5，2，2.5和3h5個(gè)處理，研究不同酶解處理時(shí)間對(duì)菠蘿出汁率的影響，確定最佳酶解處理時(shí)間。每批次試驗(yàn)重復(fù)3次，求其平均值。

1.3.2.2菠蘿酶解工藝優(yōu)化試驗(yàn)

 在菠蘿酶解單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)Box-Benhnken試驗(yàn)的自變量，以菠蘿出汁率為響應(yīng)值，通過(guò)響應(yīng)面分析( RSA)獲得最佳酶解工藝參數(shù)。

1.3.3菠蘿濃縮清汁澄清工藝技術(shù)優(yōu)化

1.3.3.1  樹脂處理對(duì)菠蘿清汁色變指數(shù)和透光率的影響

 試驗(yàn)選擇大孔陽(yáng)離子交換樹脂(LX-100和LX-400)、大孔陰離子交換樹脂（LX-200和LX-300）和大孔吸附樹脂（LSA-900C和LSA-900E）六種樹脂，稱取1 000 g菠蘿汁，分別對(duì)其進(jìn)行樹脂吸附處理，測(cè)定色變指數(shù)和透光率，每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。

 在以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選擇脫色效果最好和提高透光率效果最好的兩種樹脂，進(jìn)行兩段樹脂處理，每個(gè)處理1 000 g，測(cè)定其色變指數(shù)和透光率，試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。

1.3.3.2澄清劑處理對(duì)菠蘿清汁透光率的影響

 試驗(yàn)選用殼聚糖及活性炭作為澄清劑對(duì)菠蘿汁進(jìn)行澄清，通過(guò)單因素試驗(yàn)篩選，設(shè)置殼聚糖0.1%+活性炭1%、殼聚糖0.4%+活性炭1%、殼聚糖0.7%+活性炭1%及殼聚糖1.0%+活性炭1%等復(fù)配澄清劑對(duì)菠蘿汁進(jìn)行處理，每個(gè)處理1 000 g，測(cè)定其色變指數(shù)和透光率，試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。

1.4指標(biāo)測(cè)定方法

1)出汁率。

 2)透光率。菠蘿清汁在分光光度計(jì)625 mm波長(zhǎng)處讀取其吸光度，即為其透光率。

 3)色變指數(shù)。菠蘿清汁在分光光度計(jì)440 mm波長(zhǎng)處讀取其吸光度，即為其色變指數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1  菠蘿酶解工藝技術(shù)研究

2.1.1菠蘿酶解提高出汁率單因素試驗(yàn)分析

影響菠蘿出汁率的主要原因是菠蘿含有大量的果膠及纖維物質(zhì)。試驗(yàn)使用果膠酶和纖維素酶對(duì)其進(jìn)行酶解處理，分別對(duì)果膠酶濃度、纖維素酶濃度、酶解溫度及酶解時(shí)間對(duì)菠蘿出汁率的影進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

2.1.1.1不同濃度果膠酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響

 在酶解溫度45℃，酶解時(shí)間2h條件下，不同果膠酶濃度對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響見(jiàn)圖1。

 從圖1可知，不同濃度果膠酶對(duì)菠蘿出汁率影響較大，隨著果膠酶濃度的不斷增大，菠蘿出汁率呈明顯增大的趨勢(shì)。當(dāng)果膠酶濃度達(dá)到0.05%時(shí)趨于平緩，此時(shí)出汁率最大為81.90%。

2.1.1.2不同濃度纖維素酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響

 在酶解溫度45℃、酶解時(shí)間2h條件下，不同濃度纖維素酶對(duì)菠蘿酶解出汁率的影響見(jiàn)圖2。

 從圖2可知，隨著纖維素酶濃度的不斷增大，菠蘿出汁率呈現(xiàn)先上升后略有下降的趨勢(shì)。當(dāng)纖維素酶濃度達(dá)到0.08%時(shí)，出汁率最大，為77.26%。

2.1.1.3不同酶解溫度對(duì)菠蘿出汁率的影響

 菠蘿果漿中加入0.05%果膠酶和0.08%纖維素酶，酶解時(shí)間2h，不同酶解溫度對(duì)菠蘿出汁率的影響見(jiàn)圖3。

 從圖3可知，在35℃～55℃酶解溫度條件下，菠蘿出汁率總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。50℃酶解條件下，菠蘿出汁率達(dá)到最大為83.1%；55℃酶解條件下其出汁率為82.33%，較50℃略有下降。這可能是由于纖維素酶和果膠酶的最適反應(yīng)溫度不同，50℃為兩種酶較適宜的反應(yīng)溫度。

2.1.1.4不同酶解處理時(shí)間對(duì)菠蘿出汁率的影響

 菠蘿果漿中加入0.05%果膠酶和0.08%纖維素酶，酶解溫度50℃，不同酶解處理時(shí)間對(duì)菠蘿出汁率的影響見(jiàn)圖4。

 從圖4可知，隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，菠蘿出汁率總體呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，酶解時(shí)間>2h，菠蘿出汁率變化較小。從圖4可以看出，在酶解3h時(shí)，出汁率達(dá)到最大為83.03%；酶解2h時(shí)，其出汁率為83%，與酶解3h的出汁率差異極小，基于能耗考慮，確定最佳酶解時(shí)間為2h。

2.1.2響應(yīng)面法優(yōu)化菠蘿酶解取汁工藝參數(shù)試驗(yàn)分析

2.1.2.1菠蘿酶解出汁率回歸方程的建立與分析

 復(fù)合使用酶制劑可使果肉的細(xì)胞壁破碎，果漿黏度降低，細(xì)胞分解成小碎片，胞內(nèi)物質(zhì)溶出，出汁率得到很大的提高。根據(jù)菠蘿酶解單因素試驗(yàn)分析結(jié)果，運(yùn)用Box-Benhnken中心組合設(shè)計(jì)方法，設(shè)置果膠酶濃度、纖維素酶濃度、酶解溫度和酶解時(shí)間四個(gè)因素，采用四因素三水平的響應(yīng)面分析法優(yōu)化菠蘿復(fù)合酶解取汁工藝。Box-Benhnken試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，

試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2。

 以出汁率為響應(yīng)值，運(yùn)用Design Expert軟件對(duì)出汁率進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表3，得到回歸方程：

 由表3可知，模型p<0.0001，說(shuō)明模型整體已達(dá)極顯著水平；而失擬項(xiàng)p=0.065> 0.05，說(shuō)明該模型不失擬，即回歸方程與實(shí)際情況吻合得較好，模型無(wú)誤；模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.974 5，表明該模型出汁率的測(cè)定值與預(yù)測(cè)值之間擬合程度良好，試驗(yàn)誤差�。恍Ｕ�系數(shù)R2Adj=0.949 0，表明模型能解釋94.90%的響應(yīng)值變化，只有5%不能用此模型來(lái)解釋。因此可以運(yùn)用該回歸方程對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

  通過(guò)分析所得回歸方程，限定某一因素處于0水平，即可得到另兩個(gè)因素間的相互作用，見(jiàn)圖5。從圖中可以看出果膠酶濃度和酶解時(shí)間對(duì)菠蘿出汁率的影響最為顯著，其響應(yīng)值變化較大，曲面較陡。而纖維素酶濃度對(duì)菠蘿出汁率的影響最小，曲面較平滑。綜合分析可認(rèn)為對(duì)菠蘿出汁率影響程度從強(qiáng)到弱依次為：果膠酶濃度=酶解時(shí)間>酶解溫度>纖維素酶濃度。

 利用Design Expert 8.6軟件優(yōu)化分析，得到最佳酶解條件為A( 0.051)、B(0.080)、C(51)

和D( 2.1)，即果膠酶濃度0.051%、纖維素酶濃度0.080%、酶解溫度51℃和酶解時(shí)間2.1 h，菠蘿酶解出汁的理論值為88.624 2%。對(duì)該工藝進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)（n=3），得到菠蘿酶解出汁的平均出汁率為88.51%，達(dá)到了理論值的99%，說(shuō)明采用響應(yīng)面法優(yōu)化酶解工藝得到的結(jié)論是可靠的。

2.2菠蘿清汁澄清工藝技術(shù)優(yōu)化分析

2.2.1樹脂處理對(duì)菠蘿清汁色變指數(shù)與透光率的影響

 試驗(yàn)選用大孔陽(yáng)離子交換樹脂(LX-100和LX-400)、大孔陰離子交換樹脂（LX-200和LX-300）及大孔吸附樹脂（LSA-900C和LSA-900E）六種樹脂對(duì)菠蘿汁進(jìn)行處理，測(cè)定其色變指數(shù)與透光率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

 從表4數(shù)據(jù)對(duì)比可知，六種大孔樹脂處理菠蘿汁的色變指數(shù)和透光率數(shù)據(jù)差異較大，其中以大孔陰離子交換樹脂LX-200處理的脫色效果最好，大孔陽(yáng)離子交換樹脂LX-100處理提高透光率效果最好。選用上述兩種樹脂對(duì)菠蘿汁進(jìn)行兩段式處理，其色變指數(shù)下降到0.033．比對(duì)照下降了77.24%；透光率提高到98.36%，比對(duì)照提高了24.43%。

2.2.2澄清劑處理對(duì)菠蘿清汁透光率的影響

 殼聚糖作為澄清劑在果汁中應(yīng)用其風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分不受影響，且簡(jiǎn)便快速。試驗(yàn)選用殼聚糖、活性炭作為澄清劑對(duì)菠蘿汁進(jìn)行澄清處理，通過(guò)單因素試驗(yàn)篩選，設(shè)置5組復(fù)配澄清劑進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

 從表5發(fā)現(xiàn)，殼聚糖與活性炭聯(lián)合對(duì)菠蘿汁進(jìn)行澄清是有一定效果的，隨著殼聚糖濃度的增加，菠蘿汁透光率逐漸上升，在殼聚糖0.7%+活性炭1%條件下，菠蘿汁透光率可達(dá)到85.88%，繼續(xù)增加殼聚糖濃度，即在殼聚糖1.0%+活性炭1%條件下，菠蘿汁透光率略有下降，可能原因是影響菠蘿汁透光率的不安定成分被徹底除去。

3討論與結(jié)論

 1)添加0.05%的果膠酶可使菠蘿出汁率提高到81.90%；添加0.08%的纖維素酶可使菠蘿出汁率提高到77.26%。通過(guò)響應(yīng)面分析及驗(yàn)證試驗(yàn)認(rèn)為：菠蘿最佳的酶解條件為使用復(fù)合酶制劑果膠酶0.051%、纖維素酶0.080%、在酶解溫度51℃以及酶解時(shí)間2.1 h，其出汁率可達(dá)88.51%。

 2)利用大孔陽(yáng)離子交換樹脂LX-100與大孔陰離子交換樹脂LX-200兩段式處理菠蘿汁脫色、透光效果較好，其色變指數(shù)下降到0.033，比對(duì)照下降了77.24%;透光率提高到98.36%，比對(duì)照提高了24.43%。