李 杰，吳厚玖，馬亞琴，黃學(xué)根，孫志高，胡中海，王 華,*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，重慶 400712；2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

酶法真空間歇處理脫除臍橙果皮和囊衣的條件優(yōu)化

李 杰1,2，吳厚玖1,2，馬亞琴1，黃學(xué)根1，孫志高1,2，胡中海1,2，王 華1,2,*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，重慶 400712；2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

為降低柑橘汁胞生產(chǎn)中通常采用的熱燙去皮酸堿脫囊衣工藝造成的環(huán)境污染和水資源浪費，選用植物酶制劑結(jié)合真空間歇處理作為一種替代方法。根據(jù)所選酶的特性選擇pH 3.5、處理溫度40 ℃的條件下，研究酶添加量、真空度、間歇方式和浸泡時間等因素對去皮效果的影響。在單因素試驗的基礎(chǔ)上確定各因素的最佳水平，并采用L9（34）正交試驗優(yōu)化了各工藝參數(shù)。結(jié)果表明：在酶制劑添加量2%、真空度10 psi、間歇減壓方式（2＋2＋2＋2）min的條件下處理50 min后，得到臍橙全果果皮去除完全、囊衣脫除干凈的樣品。

酶法；真空處理；臍橙；去皮

我國柑橘種類繁多，其中甜橙占有相當(dāng)大的比例，主要分布于我國的四川、廣東、廣西、福建、臺灣、江西、湖南等13個省市。甜橙及其制品頗益于人體健康，其能量密度低，且富含黃酮、多酚、VC、葉酸、膳食纖維、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì)，深受廣大消費者的歡迎[1]。緊皮柑橘的果皮與囊瓣連接緊密，不易剝皮，給食用帶來了諸多不便。隨著人們生活節(jié)奏加快，消費習(xí)慣的改變，一種新興產(chǎn)品——即時可用（ready-to-use，RTU）或稱最少加工產(chǎn)品應(yīng)運而生，RTU即新鮮水果和蔬菜經(jīng)過清洗切分后可以直接拿來食用或包裝后低溫貯藏以延長貨架期[2]?？紤]將該技術(shù)應(yīng)用到柑橘上，首先需要解決的是去皮問題。此外，在果汁飲料工業(yè)的不斷發(fā)展和消費需求多樣化的推動下，近年來市場上出現(xiàn)了一種深受消費者青睞的果粒飲料[3]，即在果汁飲料中加入柑橘汁胞或其他水果的果肉粒，經(jīng)混合調(diào)配制得的飲品，其口感、風(fēng)味均較佳。也有將橙汁胞加入食物中用以改善其口感和質(zhì)地[4]。要獲取柑橘汁胞關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是去皮脫囊衣。

目前果汁生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)汁胞過程中多采用傳統(tǒng)的熱燙去皮、酸堿脫囊衣工藝。該方法不僅會造成環(huán)境污染，而且需要消耗大量的水，同時熱燙去皮環(huán)節(jié)會對汁胞的理化特性產(chǎn)生不良的影響，因此需尋找替代方法。目前已有不少研究文獻報道了柑橘酶法全果去皮[4-7]和酶法脫囊衣[8-11]以及酶法的不同處理方式對柑橘去皮效果的影響[12-16]?；谝延械难芯拷Y(jié)果，本實驗擬采用酶法與間歇真空方式結(jié)合的方法使柑橘去皮和脫囊衣實現(xiàn)一體化，以期在去除果皮的同時囊衣亦除去，這樣不僅可以解決RTU產(chǎn)品生產(chǎn)中的去皮問題，又可解決汁胞生產(chǎn)中的脫囊衣問題。與此同時還可減輕污染、節(jié)約資源[16]、減少營養(yǎng)損失。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

臍橙 重慶市歇馬市場；復(fù)合植物酶 諾維信（中國投資）有限公司；檸檬酸、磷酸氫二鈉（均為分析純） 成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

ACS-6B-JS電子計數(shù)秤 深圳市愛華衡器有限公司；電子天平 賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；FE20實驗室pH計 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；恒溫水箱 上海雙舜實業(yè)發(fā)展有限公司；MR3001磁力攪拌器 德國Heidolph公司；PC-3型塑料真空干燥器 上海越磁電子科技有限公司；2XZ-4型真空泵 上海萬經(jīng)泵業(yè)制造有限公司；TU-1901雙光束紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

選果→磨皮→真空間歇處理→酶液浸泡→流水沖洗

1.3.2 具體操作

1.3.2.1 選果

隨機或是選取大小、質(zhì)量在一定范圍內(nèi)的果實，每6個果為1組，進行單因素試驗。

1.3.2.2 磨皮

利用專用擦板將果實表皮的油胞層除去。

1.3.2.3 真空間歇處理

配制pH 3.5的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液[17]，用緩沖溶液制備不同質(zhì)量分數(shù)的酶液，將磨皮果置于盛有酶液的真空干燥器中，利用真空泵進行真空處理，之后取出備用。

1.3.2.4 酶液浸泡

將間歇真空處理后的樣品于酶液中40 ℃水浴，每隔5 min攪拌1次。

1.3.2.5 流水沖洗

將處理過后的樣品置于流水下進行沖洗5～10 min。

1.3.3 去皮、脫囊衣效果的評價標(biāo)準

為準確客觀的評價酶法去皮、脫囊衣的效果，選用了2個評價指標(biāo)：果皮酶液吸收量[2,12]和果皮感官評價。

1.3.3.1 果皮酶液吸收量

果皮酶液吸收量（potential enzymatic saturation of albedo，PESA），是指一定條件下樣品在酶液中浸泡后果皮吸收酶液的最大量，PESA作為衡量果皮吸收酶液量的一個指標(biāo)，一定程度上可以反應(yīng)去皮、脫囊衣的效果[2,12]，其計算方法見下式：

式中：m1為浸泡酶液前磨皮果的質(zhì)量/g；m2為浸泡酶液后樣品的質(zhì)量/g。

1.3.3.2 果皮感官評價

果皮感官評價通過感官分值評價打分獲得，滿分5分，最低分0分。評分標(biāo)準見表1。

表1 感官評價標(biāo)準Table1 Criteria for sensory evaluation of Navel orange peeling

1.3.4 試驗設(shè)計

1.3.4.1 單因素試驗

同等真空作用條件，低真空度下真空間歇處理相比連續(xù)真空處理去皮效果好，真空度達到9.7 psi以上后，酶液在果皮內(nèi)部的分布情況與真空作用方式無關(guān)[12]，故本實驗選用真空間歇處理的方式。根據(jù)所選酶制劑的最適溫度和pH值，將溫度設(shè)定為40℃、pH 3.5、料液比1∶2（g/mL）。經(jīng)過前期預(yù)實驗后選取對試驗效果影響較大的4個因素進行單因素試驗：酶液添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）、真空度（7、8、9、10、11 psi）、真空間歇方式（2＋2＋2、2＋2＋2＋2、3＋3、3＋3＋3、3＋3＋3＋3 min）和浸泡時間（20、30、40、50、60 min）。固定其中3個單因素水平，如固定參數(shù)分別為酶添加量2%、真空壓力10 psi、浸泡時間40 min、真空間歇方式（2＋2＋2）min（即3次2 min），完成4個單因素試驗。

1.3.4.2 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇了上述4個因素的3個水平進行L9（34）正交試驗，見表2。

表2 正交試驗因素水平表Table2 Factors and levels for orthogonal array design

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 酶添加量對去皮效果的影響

從圖1可以看出，隨著酶添加量的增加，果皮去除效果的感官評分和PESA值即果皮對酶液的吸收量均大幅上升，表明酶的去皮效果顯著改善，在酶添加量為1.5%時PESA和評分均出現(xiàn)下降現(xiàn)象，這可能與果實的個體差異如果皮厚度和成熟度有關(guān)，Kuntz[18]、Toker[19]等也在其相關(guān)研究中提到果實成熟度和果皮厚度會影響PESA值，從而影響感官評分。另外，PESA值與感官評分隨酶添加量變化趨勢基本一致，說明PESA值在一定程度上可以反映去皮效果。觀察發(fā)現(xiàn)隨著酶添加量的增加，去皮效果總體呈增加趨勢。

圖1 酶添加量對去皮效果的影響Fig.1 Effect of enzyme concentration on peeling efficiency

2.1.2 真空度對去皮效果的影響

圖2 真空度對去皮效果的影響Fig.2 Effect of vacuum degree on peeling efficiency

由圖2可知，PESA值與感官評分隨真空壓力變化趨勢基本一致，去皮程度隨著真空度的提高呈增加趨勢，當(dāng)真空度達到11 psi時，去皮率可達到100%，但是負壓過大造成去皮后的果實汁胞質(zhì)地變軟，并且外層汁胞有受損現(xiàn)象，影響其感官品質(zhì)，因此選擇10 psi為適宜真空度。另外，真空度對去皮效果的影響與柑橘種類也有關(guān)，Pretel等[12]對‘Thomson’和‘Mollar’兩個種類的果實在酶法去皮實驗中的最適真空度進行了研究，其中‘Thomson’的最適真空度為11.6 psi，‘Mollar’的最適真空度為7.7 psi。這很可能是不同柑橘果皮厚度差異所引起的。

2.1.3 真空間歇方式對去皮效果的影響

由圖3可知，PESA值與感官評分在不同間歇時間時變化趨勢一致，相同真空作用時間下，間歇方式比連續(xù)真空方式去皮效果更顯著。相同時間間隔的情況下，間歇次數(shù)越多，去皮效果越好，4次2 min間歇（2＋2＋2＋2）min比3次2 min間歇（2＋2＋2） min效果好，3 min間歇隨著次數(shù)的增加其去皮效果也呈遞增趨勢；同時可以發(fā)現(xiàn)，3次2 min間歇（2＋2＋2）min與2次3 min間歇（3＋3）min相比，雖然真空保持時間均為6 min，但前者去皮效果要優(yōu)于后者，結(jié)合圖3的整個趨勢，可以發(fā)現(xiàn)真空間歇次數(shù)越多，去皮效果相對較佳；但在（3＋3＋3＋3）min條件下真空浸泡時間過長，雖果實去皮完全囊衣脫除干凈，但汁胞質(zhì)地受到一定影響，且有明顯汁胞受損現(xiàn)象出現(xiàn)，故選擇4次2 min間歇（2＋2＋2＋2）min為好。

圖3 真空間歇方式對去皮效果的影響Fig.3 Effect of vacuum intermittent treatment on peeling efficiency

2.1.4 浸泡時間對去皮效果的影響

圖4 浸泡時間對去皮效果的影響Fig.4 Effect of soaking time on peeling efficiency

由圖4可知，PESA值與感官評分隨時間變化趨勢一致，浸泡時間延長利于果實去皮，在30 min時出現(xiàn)下降可能與果實的個體差異如果皮厚度和成熟度有關(guān)[18-19]；在浸泡時間達到60 min時，酶液浸透果皮完全，在酶液的作用下，果皮中的果膠、纖維素等物質(zhì)分解造成果皮變軟，取果過程中致使果皮酶液吸收量造成一定損失，所以PESA值有所下降；另外浸泡時間過長導(dǎo)致去皮后汁胞質(zhì)地變軟，影響其感官評分，同時浸泡時間太長也降低了去皮效率。

2.2 正交試驗優(yōu)化

表3 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table3 Orthogonal array design matrix and corresponding results

利用SPSS軟件Duncan分析法對表3中4個因素在正交試驗中選取的3個水平進行方差分析，可得出各因素水平間的差異顯著性如表4所示。

表4 顯著性分析Table4 Significance analysis

A3與A1差異顯著，說明隨著酶添加量的增加，去皮效果增強，但由于酶制劑成本的限制，一般不宜采用過高濃度的酶液，A3和A2差異不顯著，故可選用A2替代A3；真空壓力的3個水平之間雖然差異性不顯著，但是結(jié)合真空的輔助作用確實有利于酶液進入果皮內(nèi)部以降解果膠等物質(zhì)，加快去皮速度，由于真空度過高會對汁胞的質(zhì)地產(chǎn)生一定的不良影響，而真空度過低則需要延長浸泡時間，故選擇B2更合適；真空間歇時間的3個水平之間差異也不顯著，但是真空間歇方式要比連續(xù)真空作用效果好，間歇次數(shù)過多也會使外層汁胞變軟影響其感官品質(zhì)；D2與D1呈顯著性差異，浸泡時間越長有利于酶液更徹底的作用于果皮和囊衣，但時間過長不僅對汁胞質(zhì)地有影響，在囊衣除去后還會損傷外層汁胞，不僅影響汁胞品質(zhì)而且降低汁胞得率。

由正交試驗結(jié)果得知，各因素的主次順序為D＞A＞B＞C，優(yōu)化方案為A3B2C2D3。由于各因素間的極差相差不太明顯，結(jié)合上述方差分析，為使方案既節(jié)省成本又保證去皮、脫囊衣效果，將最佳方案調(diào)整為A2B2C2D2，即酶添加量2%、真空壓力10 psi、間歇方式（2＋2＋2＋2） min、浸泡時間50 min。

2.3 驗證實驗

驗證上述分析得出的最佳方案，配制酶液添加量2%、在真空壓力10 psi條件下進行4次2 min間歇處理，時間達到50 min后PESA值均在11%以上，可以得到果皮去除完全、囊衣脫除干凈且無汁胞受損現(xiàn)象的樣品。

2.4 酶活力變化

以酶液吸光度的損失率來反映酶活力的變化，取適量最佳方案處理后的酶液，采用3,5-二硝基水楊酸比色法[20]在540 nm波長處測量其吸光度，與原酶液比較，其吸光度損失率為8.55%，因此可考慮將酶液重復(fù)利用以降低成本[21-22]。

3 討論與結(jié)論

大量實驗研究表明，酶法處理后樣品的營養(yǎng)成分損失較少[6,8,23-25]。單楊等[5]利用酶法結(jié)合真空處理的方法去除臍橙果皮獲得了未脫除囊衣的全果去皮產(chǎn)品，可以作為RTU產(chǎn)品，若用于生產(chǎn)汁胞還需將外層囊衣去除。藍航蓮等[17]在利用注水法去除柑橘果皮后采用酶法去除囊衣獲得了去皮柑橘全果，雖然酶法本身對果實的營養(yǎng)特性影響較小，但該方法在注水前需經(jīng)過熱燙處理，難免對果實的營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生一定影響。與上述方法相比較，本實驗所研究的酶法結(jié)合真空間歇處理的方法可以有效地同時去除果皮和囊衣，且操作過程簡便易行；基于早期真空去除柑橘果皮的研究[2,12]，采用間歇真空方式來替代連續(xù)真空處理方式，更利于酶液進入果皮組織內(nèi)部發(fā)揮作用。結(jié)果表明，在pH 3.5、料液比1∶2（g/mL）、溫度40 ℃條件下，配制2%的酶液，真空度10 psi條件下4次2 min間歇處理，浸泡時間50 min后可得到去皮完全、囊衣脫除干凈且表層汁胞無破損的樣品；通過測定酶液的吸光度損失率，發(fā)現(xiàn)酶活力損失較小，故為了降低成本，可考慮將酶液回收重復(fù)利用，而對于如何保證酶液的重復(fù)利用不會影響處理效果以及酶液可重復(fù)利用的次數(shù)，還有待進一步研究。

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Optimization of Enzymatic Peeling of Navel Orange under Intermittent Vacuum Conditions

LI Jie1,2, WU Hou-jiu1,2, MA Ya-qin1, HUANG Xue-gen1, SUN Zhi-gao1,2, HU Zhong-hai1,2, WANG Hua1,2,*
(1. Citrus Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 400712, China; 2. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

An alternative method was developed by hydrolytic treatment with Viscozyme L under intermittent vacuum conditions to minimize environmental pollution and water resource waste in the production of orange juice vesicles by the traditional process of blanching and acid-alkali treatment. The enzyme preparation was used according to the manufacture’s instruction under the conditions of pH 3.5 and 40 ℃. The effects of other hydrolytic conditions such as enzyme dosage, vacuum degree, intermittent modes and soaking time on Navel orange peeling were investigated. An L9(34) orthogonal array design was used to optimize the four parameters. After treatment for 50 min with an enzyme dosage of 2% at a vacuum degree of 10 psi under an intermittent mode of (2 + 2 + 2 + 2) min, oranges were completely peeled.

enzymatic method; vacuum treatment; Navel orange; peeling

TS255.1

A

1002-6630（2014）02-0018-05

10.7506/spkx1002-6630-201402004

2013-06-17

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD31B00）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（柑橘）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-27-05C）

李杰（1987—），女，碩士研究生，研究方向為食品化學(xué)與營養(yǎng)。E-mail：dlxiaojie@163.com

*通信作者：王華（1963—），男，研究員，學(xué)士，研究方向為柑橘深加工及貯藏。E-mail：wanghua40@126.com