CN105942061B - 一种复合酶解制备马蹄果汁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合酶解制备马蹄果汁的方法，属于食品技术及生物工程领域。本发明方法是将马蹄打浆后采用两次酶解的方式，将纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成的复合酶制剂用于分解马蹄组织，充分发挥复合酶的协同效果，最大限度的将马蹄组织中的可溶性小分子物质释放出来，提高马蹄果汁出汁率及其营养成分含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合酶解制备马蹄果汁的方法，属于食品技术及生物工程领域。
背景技术
马蹄(Chines water chestnut)，学名荸荠(Eleochaurus toberosa)，为莎草科荸荠属的地下球茎，果实中富含碳水化合物、多糖、各种维生素、胡萝卜素、脂肪、蛋白质、微量元素、黄酮类及多酚类等营养物质。研究表明，马蹄具有调节血脂、调节免疫、抗菌抗氧化等多种生理功能，具有很好的药用价值，是优良的保健食品。
在进行马蹄果汁制备过程中，由于马蹄含有丰富的淀粉类物质，并且传统的榨汁出汁率较低，故直接压榨法不宜在提取马蹄果汁中采用。也有利用糖化酶酶解法代替传统榨汁法酶解马蹄，发现可以提高其出汁率，然而单一酶解方法效果仍然不理想。
酶制剂作为一类绿色安全食品添加剂，在改善食品品质和食品制造工艺上的应用已经越来越普遍。随着生物科技进展，不断研究、开发出新的酶制剂，已成为当今新的食品原料开发、品质改良、工艺改造的重要环节。
首先，食品酶制剂是以符合食品添加剂GB2760要求的来源菌株按照食品添加剂微升标准要求和酶制剂生产环境、设备要求生产的作为食品加工助剂的生物酶制剂。酶源于自然界中的生命体，如微生物、植物、动物，本身具有安全性；其次，食品酶制剂只在加工过程中起催化化学反应功能，酶不会残留在食品中；第三，酶的反应条件温和，具有专一性高、催化速度快，对营养物质损伤低，无副产物生成的特点，可以保证食品的营养。由此可见，在食品加工过程中应用酶制剂是非常安全的，可以替代那些对人体有害的物质，或者把有害的物质转化为无害，降低食品不安全因素，另外，酶制剂还具有缩短生产过程、用量少、绿色、安全、高效等优点。
据检索，现有的马蹄加工产品，包括果汁及对应的酿造产品等研究较少，主要是由于马蹄富含大量淀粉类物质，马蹄出汁率较低、产品不稳定等因素限制了后续的马蹄深加工应用研究。鉴于此，开发一种复合酶解制备马蹄果汁的工艺研究方法，用于大幅度提高马蹄出汁率，且避免由于果胶、淀粉等造成的沉淀或者浑浊，最终获得稳定性良好，口感适宜的果汁产品是必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种酶解完全、果汁出汁率高，产品稳定，口感适宜的复合酶制剂制备马蹄果汁的工艺研究方法。
本发明的复合酶解制备马蹄果汁的方法，包括如下：
(A)将马蹄洗净(去皮)，蒸煮，粉碎，加水调浆；
(B)酶解：加水调整浆液的浓度，调节pH值至4.0-6.0，加入纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶，纤维素酶加量为8000-48000U/kg(相对于马蹄原料而言，下同)、果胶酶加量为8000-48000U/kg、淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg、蛋白酶加量为5000-40000U/kg，酶解温度30-60℃，酶解时间为0.5-4h；
(C)酶解后煮沸灭酶，冷却，得浊汁，或加酶解液重量百分比为0.5％-1.5％的吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
在本发明的一种实施方式中，所述酶解过程中，纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的酶活比为(4～6):(4～6):(2～6):(2～4):1。
在本发明的一种实施方式中，所述步骤(B)的酶解分两次进行；其中
第一次酶解：加水调整浆液的浓度，使得马蹄原料与水的比例为1:2-1:6，调节pH值至4.0-6.0，加入复合酶I，酶解时间30-60min，酶解温度30-40℃；复合酶I由酶活比为(4.5～5.5):(4.5～5.5):(2～4):(2.5～3.5)的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶组成，纤维素酶加量为8000-48000U/kg、果胶酶加量为8000-48000U/kg、淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg。
第二次酶解：加水调整第一次酶解液的浓度，使得马蹄原料与第一次酶解后得到的酶解液比值为1:4-1:6，调节pH，使pH值在pH 4.0-6.0，加入复合酶II，在50-60℃条件下，酶解0.5-3小时，得到第二次酶解液；所述复合酶II由淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成；其中淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的酶活比为(1～2)：(1～2)：(1～2)，其中淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg、蛋白酶加量为5000-40000U/kg。
在本发明的一种实施方式中，所述复合酶I由酶活比为5:5:3:2的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶组成。
在本发明的一种实施方式中，所述复合酶II由酶活比为1：1：1的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成。
在本发明的一种实施方式中，所述第一次酶解是在pH 4.0-5.0下进行。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体如下：
(1)将马蹄洗净，蒸煮，粉碎，加水调浆；
(2)酶解：加水调整浆液的浓度，使得马蹄原料与水的比例为1:2-1:6，调节pH值，使pH指在4.0-6.0，加入复合酶I，纤维素酶制剂：果胶酶制剂：淀粉酶制剂：糖化酶制剂酶活比为5:5:3:2，酶解时间30-60min，酶解温度30-40℃，酶解pH4.0-5.0，纤维素酶加量为8000-48000U/kg(相对于马蹄原料而言，下同)、果胶酶加量为8000-48000U/kg、淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg；
(3)加水调整第一次酶解液的浓度，使得马蹄原料与酶解液比值为1:4-1:6，调节pH，使pH值在pH 4.0-6.0，加入复合酶II(淀粉酶、糖化酶、蛋白酶)，淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg、蛋白酶加量为5000-40000U/kg，在50-60℃条件下，酶解0.5-3小时，得到第二次酶解液，马蹄总出汁率为80-90％(出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％)；
(4)将二次酶解液煮沸灭酶，冷却，得浊汁，或加酶解液重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
在本发明的一种实施方式中，所述调节pH值时所使用的pH调节剂为食品级柠檬酸或稀盐酸。
在本发明的一种实施方式中，所述吸附剂为纱布(4-8层)或活性炭或硅胶或分子筛等。
本发明的有益效果：
1、本发明采用酸性及中性酶水解马蹄，在整个反应过程中无需加入碱，保留果汁原有特性。
2、本发明利用复合酶制剂在较温和的条件下将马蹄组织分解，加上有效成分的释放，从而提高马蹄果汁的出汁率。
3、本发明将纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成的复合酶制剂用于分解马蹄组织，已除去细胞壁和细胞膜上的果胶、纤维素及蛋白质等成分，使得细胞顺利破碎，分解成可溶性小分子物质，达到提高出汁率、减少能耗和有效保护果汁原浆营养成分的目的。
4、本发明利用复合生物酶制剂制备马蹄果汁，可充分发挥复合酶的协同效果，最大限度的将马蹄组织中的可溶性小分子物质释放出来，提高马蹄果汁出汁率及其营养成分。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术内容做进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
以下实施例所述的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶均为市售产品。
实施例1
一种复合酶解马蹄果汁工艺研究方法，步骤如下：
(1)将1kg马蹄洗净，蒸煮15-20分钟，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆。
(2)第一次酶解：加水调整浆液的浓度，使马蹄的重量和水的比为1:2，再采用食品级柠檬酸或稀盐酸调节其pH值，使pH在4.0-5.0，然后加入复合酶I，酶解时间30-45min，酶解温度35-40℃，温度调节可采用水浴加热器，酶解在慢速搅拌状态下进行，得到酶解液。
其中，复合酶I由纤维素酶，果胶酶，淀粉酶，糖化酶组成，其中酶活比例分别为2.5:2.5:1.5:1，纤维素酶加酶量为25000U/kg马蹄原料)、果胶酶25000U/kg(马蹄原料)、淀粉酶15000U/kg(马蹄原料)、糖化酶10000U/kg(马蹄原料)。
(3)第二次酶解：加水调整第一次酶解液的浓度，使马蹄的重量和酶解液的比为1:5，再采用食品级柠檬酸或稀盐酸调节其pH值，使pH在4.5，然后加入复合酶II，在55℃条件下，酶解1h，温度调节可采用水浴加热器，酶解在慢速搅拌状态下进行，得到酶解液。
其中，复合酶II由淀粉酶，糖化酶，蛋白酶组成，其中比例分别为1:1:1，淀粉酶加酶量为8000U/kg马蹄原料)、糖化酶8000U/kg(马蹄原料)、蛋白酶5000U/kg(马蹄原料)。
(4)将第二次酶解液煮沸18分钟灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为1％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得酶解后出汁率高达89％，与对比试验1的结果相比，出汁率明显提高。
实施例2
一种复合酶解马蹄果汁的方法，步骤如下：
(1)将2kg马蹄洗净，蒸煮30分钟，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆。
(2)第一次酶解：加水调整浆液的浓度，使得马蹄原料与水的比例为1:2，调节pH值至4.0，加入复合酶I，酶解时间60min，酶解温度30℃；复合酶I由酶活比为4.5：5.5：2：3.5的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶组成，淀粉酶加酶量为8000U/kg(马蹄原料)。
(3)第二次酶解：加水调整第一次酶解液的浓度，使得马蹄原料与第一次酶解后得到的酶解液比值为1:4，调节pH，使pH值在pH 6.0，加入复合酶II，在50℃条件下，酶解1小时，得到第二次酶解液；所述复合酶II由淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成；其中淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的酶活比为1：1.5：2，淀粉酶加酶量为8000U/kg(马蹄原料)。
(4)将第二次酶解液煮沸15-20分钟灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得酶解后出汁率高达85％。
实施例3
一种复合酶解马蹄果汁的方法，步骤如下：
(1)将马蹄洗净，蒸煮30分钟，软化后，粉碎，加水调浆。
(2)第一次酶解：加水调整浆液的浓度，使得马蹄原料与水的比例为1:2，调节pH值至6.0，加入复合酶I，酶解时间30min，酶解温度40℃；复合酶I由酶活比为5.5：4.5：4：2.5的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶组成，纤维素酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)、果胶酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)、淀粉酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)、糖化酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)。
(3)第二次酶解：加水调整第一次酶解液的浓度，使得马蹄原料与第一次酶解后得到的酶解液比值为1:6，调节pH，使pH值在pH 4.0，加入复合酶II，在60℃条件下，酶解1小时，得到第二次酶解液；所述复合酶II由淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成；其中淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的酶活比为2：1：1.5，淀粉酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)，糖化酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)，蛋白酶加酶量为5000-40000U/kg(马蹄原料)。
(4)将第二次酶解液煮沸15-20分钟灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得酶解后出汁率高达86％，出汁率明显提高。
按照实施例1-3及对比试验实施例1-8得到的马蹄果汁，进行感官评定分析(方法见表1，结果见表2)以及营养成分分析，结果如下：从色泽、组织状态、气味、滋味及综合接受程度可以看出，在风味口感等感官评定方面，添加复合酶酶解方法较单一酶解法或复合酶I酶解法或复合酶II酶解法或直接榨汁方式获得的果汁最好；马蹄果汁营养成分分析表明，马蹄果汁营养成分含量丰富，且添加复合酶酶解方法能够使物料的很多小分子营养物质游离出来，营养成分含量较之单一酶解法、复合酶I酶解法或复合酶II酶解法的更高。
表1感官评定的方法
表2感官评定结果
| 评分 | 色泽 | 气味 | 滋味 | 综合接受程度 |
| 实施例1 | 9.3 | 9.1 | 8.6 | 8.8 |
| 实施例2 | 8.9 | 8.9 | 7.2 | 9.1 |
| 实施例3 | 8.7 | 7.8 | 7.6 | 8.4 |
| 对比试验1 | 6.5 | 7.3 | 6.8 | 6.4 |
| 对比试验2 | 8.0 | 7.6 | 7.0 | 7.3 |
| 对比试验3 | 7.9 | 7.7 | 7.0 | 7.3 |
| 对比试验4 | 8.1 | 7.8 | 7.1 | 7.5 |
| 对比试验5 | 8.2 | 7.8 | 7.2 | 7.5 |
| 对比试验6 | 7.9 | 7.7 | 6.9 | 7.3 |
| 对比试验7 | 8.5 | 7.9 | 7.5 | 8.1 |
| 对比试验8 | 8.5 | 7.8 | 7.3 | 8.0 |
表3马蹄果汁营养成分表
| 粗蛋白(g/dL) | 粗脂肪(g/dL) | Ca(mg/dL) | P(mg/dL) | Fe(mg/dL) | |
| 实施例1 | 1.32 | 0.083 | 4.2 | 55.1 | 0.43 |
| 实施例2 | 1.13 | 0.090 | 4.3 | 59.2 | 0.45 |
| 实施例3 | 0.91 | 0.087 | 3.9 | 56.5 | 0.42 |
| 对比试验1 | 0.54 | 0.051 | 1.6 | 32.8 | 0.22 |
| 对比试验2 | 0.82 | 0.064 | 2.2 | 35.7 | 0.27 |
| 对比试验3 | 0.74 | 0.062 | 2.0 | 38.8 | 0.29 |
| 对比试验4 | 0.76 | 0.070 | 2.6 | 42.5 | 0.32 |
| 对比试验5 | 0.81 | 0.071 | 2.8 | 41.9 | 0.33 |
| 对比试验6 | 0.75 | 0.065 | 2.1 | 43.1 | 0.28 |
| 对比试验7 | 0.89 | 0.085 | 3.7 | 54.3 | 0.42 |
| 对比试验8 | 0.86 | 0.084 | 3.6 | 53.8 | 0.39 |
对比试验1：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，煮沸30min灭菌，得浆液。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为50％。
对比试验2：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入10000U(纤维素酶)/kg(马蹄原料)进行酶解，酶解30min，酶解温度50℃。酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为56％。
对比试验3：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入10000U(果胶酶)/kg(马蹄原料)进行酶解，酶解30min，酶解温度50℃。酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为55％。
对比试验4：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入10000U(淀粉酶)/kg(马蹄原料)进行酶解，酶解30min，酶解温度50℃。酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为57％。
对比试验5：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入10000U(糖化酶)/kg(马蹄原料)进行酶解，酶解时间1h，酶解温度50℃。酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为58％。
对比试验6：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入10000U(蛋白酶)/kg(马蹄原料)进行酶解，酶解30min，酶解温度50℃。酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。
制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为55％。
对比试验7：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入复合酶I，酶解30min，酶解温度40℃；复合酶I由酶活比为1：1：1：1的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶组成。其中纤维素酶加酶量为8000-48000U/kg(马蹄原料)。
制得酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为78％。
对比试验8：
将1kg马蹄洗净，蒸煮20-30min，软化后，粉碎，按照马蹄与水的重量比例1:2加水调浆，调节pH值至6.0，加入复合酶II，在60℃条件下，酶解60min，得到酶解液；所述复合酶II由淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成；其中淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的酶活比为2：1：1.5，淀粉酶加酶量为24000U/kg(马蹄原料)。
制得酶解液煮沸15min灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁。制备清汁时，根据出汁率＝榨出汁液的总重量/获得汁液被加工的重量*100％，测得出汁率为75％。
以上通过实施例对本发明的内容进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种复合酶解制备马蹄果汁的方法，其特征在于，所述方法包括如下：
(A)将马蹄洗净，蒸煮，粉碎，调浆，煮沸灭菌，得浆液；
(B)酶解：加水调整浆液的浓度，调节pH值至4.0-6.0，加入纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶、蛋白酶，酶解温度30-60℃，酶解时间为0.5-4h；
(C)酶解后煮沸灭酶，冷却，得浊汁，或加重量百分比为0.5％-1.5％吸附剂吸附，过滤，制成清汁；
所述步骤(B)的酶解分两次进行；其中
第一次酶解：加水调整浆液的浓度，使得马蹄原料与水的比例为1:2-1:6，调节pH值至4.0-6.0，加入复合酶I，酶解时间30-60min，酶解温度30-40℃；复合酶I由酶活比为(4.5～5.5):(4.5～5.5):(2～4):(2.5～3.5)的纤维素酶、果胶酶、淀粉酶、糖化酶组成，纤维素酶加量为8000-48000U/kg、果胶酶加量为8000-48000U/kg、淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg；
第二次酶解：加水调整第一次酶解液的浓度，使得马蹄原料与第一次酶解后得到的酶解液比值为1:4-6，调节pH，使pH值在pH 4.0-6.0，加入复合酶II，在50-60℃条件下，酶解0.5-3小时，得到第二次酶解液；所述复合酶II由淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成；其中淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的酶活比为(1～2)：(1～2)：(1～2)，淀粉酶加量为8000-48000U/kg、糖化酶加量为8000-48000U/kg、蛋白酶加量为5000-40000U/kg。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合酶II由酶活比为1：1：1的淀粉酶、糖化酶、蛋白酶组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次酶解是在pH 4.0-5.0下进行。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为纱布。
5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为活性炭。
6.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为硅胶。
7.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为分子筛。
8.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述调节pH时所使用的pH调节剂为食品级柠檬酸。
9.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述调节pH时所使用的pH调节剂为稀盐酸。
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