八角梨汁果胶酶澄清工艺研究毕业论文.doc

本科生毕业设计（论文）

题 目
八角梨汁果胶酶澄清工艺研究

学 院
食品科学与药学学院

专 业
食品科学与工程
班级
食科

姓 名

学号

指导教师

职称
副教授

年 月 日

3

目 录
摘要 ……………………………………………………………………………… 1
前言 …………………………………………………………………………… 2
1 材料与方法 …………………………………………………………………… 2
1.1 试验材料 ………………………………………………………………… 2
1.1.1 试剂 ………………………………………………………………… 2
1.1.2 试验仪器……………………………………………………………… 2
1.2 试验方法………………………………………………………………… 3
1.2.1 总果胶测定与计算…………………………………………………… 3
1.2.2 果胶酶处理 …………………………………………………… 3
1.2.3 酶解试验………………………………………………………………… 3
2 结果与分析 …………………………………………………………………… 3
2.1果胶酶优选…………………………………………………………………3
2.2 果胶酶用量对八角梨汁酶解效果的影响 …………………………………4
2.3 不同酶解温度对八角梨汁酶解效果的影响…………………………………5
2.4 pH值对八角梨汁中果胶酶酶解效果的影响…………………………………5
2.5 酶解时间对酶解反应的影响……………………………………………… 6
2.6 果胶酶对八角梨汁中果胶酶解反应条件的优化………………………… 7
3 结论 …………………………………………………………………………… 7
谢辞 ……………………………………………………………………………… 8参考文献 ……………………………………………………………………… 9

八角梨果汁中果胶酶酶解工艺条件研究
麦合木提·米吉提 指导老师：热合满·艾拉
摘要：通过试验得出八角梨汁中果胶含量0.4%，最佳酶制剂为液态Pectinex BE XXL；并通过单因素对比试验初步确定八角梨果汁酶解的工艺条件，通过正交试验优化工艺参数，确定果胶酶酶解八角梨果汁的最佳工艺组合：酶制剂用量为120μL/100mL，温度40℃，时间2 h，最适pH为5～5.5。
关键词：八角梨汁、果胶酶、酶解、澄清

前言
新疆有一种梨子叫八角梨，维吾尔语叫“啊姆提”。其长相“丑陋”，疙里疙瘩，形状各异，香味浓郁、皮薄、肉细、汁多甜酥、清爽可口。八角梨具有多种功效，其中包括能保护心脏，减轻疲劳，增强心肌活力，降低血压；另外， 梨所含的配糖体及鞣酸等成分，能祛痰止咳。
喀什八角梨营养价值高，可食部分达73.6%。每100克鲜果的可食部分含蛋白质0.1克，脂肪0.1克，碳水化合物6.7克，膳食纤维6.7克，热量28千卡，维生素C 4.3毫克，钙22毫克，磷19毫克，铁1.2毫克，锌2.61毫克，钾79毫克，钠3.7毫克，镁8毫克，含糖量10%，酸0.03%，灰分0.12%。
果胶酶是能够分解果胶物质的多种酶的总称，果胶酶的总类很多，由于聚半乳糖醛酸酶最先被人类认识，常备称为果胶酶，所以应用最为广泛。果胶是有不同酯化度的半乳糖醛酸α-1，4糖苷键合成的多糖链，它存在于所有高等植物中， 沉积在初生细胞与细胞间层，初生细胞与不同含量的纤维素、半纤维素、木质素及某些伸展蛋白相互交连，使细胞组织结构坚硬，表现出固有的形态。
八角梨果肉有一定的果胶物质。因此，用常规法生产八角梨汁会导致果汁混浊、出汁率低。而将果胶酶应用于八角梨汁不仅能够提高其出汁率［1，2］，降低果汁粘度，改善果汁过滤效果，增加果汁可溶性固形物的含量，又能水解果汁中引起混浊的果胶物质，加速和增强果汁的澄清或提高果汁的稳定性等[3-6]。目前此法在澄清草莓汁、苹果汁、猕猴桃汁、桑椹果汁等产品领域已得到成功应用［7-10］，但将果胶酶用于八角梨汁酶解工艺与效果尚未见详细报道。
本实验验将以八角梨鲜榨汁为原料，利用果胶酶对八角梨汁中果胶进行酶解，降低或完全降解梨汁中果胶，以期为生产八角梨澄清汁提供工艺参数。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
新疆喀什市鲜八角梨
果胶酶：Pectinex BE XXL酶活力16000 PGU /mL； Pectinex BE3-L 酶活力5000 PGU/mL； Pectinex SMASH XXL 50000 PGU /mL；Pectinex Yield MASH 酶活力55000 PGU /mL； Pectinex 5XL酶活力16000 PGU /mL；Pectinex vltra clear 酶活力5000 PGU/mL；Pectinex uLTRA Color 酶活力5000 PGU/mL.诺维信（中国）生物技术有限公司提供。
1.1.1 试剂
氢氧化钠，乙醇，盐酸，氯化钙，冰乙酸（以上试剂均为分析纯）。
1.1.2 试验仪器
HN-101-3电热鼓风干燥箱，南通沪南科学仪器有限公司；PHB-990实验室酸碱度测试仪，上海艾旺工贸有限公司；PG-S电子天平，梅特勒-托利仪器（上海）有限公司；ZWA-J阿贝折射仪，上海光学仪器五厂；SHZ-Ⅲ循环真空泵，上海亚荣生化仪器厂；移液枪，北京青云航空仪表有限公司。
1.2试验方法
1.2.1 总果胶测定与计算
根据食品化学与分析中果胶检测方法得出八角梨汁总果胶含量计算公式[11]：

式中：G—滤渣重量; W—样品重量
1.2.2 果胶酶处理
果胶酶浓度很高，而且容易失活，必须现配现用，将酶稀释10倍，放入冰箱冷藏，6h内使用。根据试验要求，取所需的果胶酶样加入到待酶解的八角梨汁中。
1.2.3 酶解试验
取8份100mL、可溶性固形物含量为 12Brix的鲜八角梨汁，用分别加入①-⑦种果胶酶稀释液20μL，在40℃水浴锅中反应60min后灭酶，将反应液放入95℃水浴锅中10min，使得没有参加反应的酶失去活性，阻止酶液与底物继续反应。灭酶冷却后，加入4%的盐酸调整pH值为2左右，在90℃水浴锅中保温90min，适当搅拌，使底物中原果胶转化为可溶性果胶。粗果胶的测定方法采用酒精沉淀法，准确吸取反应液50mL置于250mL锥形瓶中，加入体积为原体积的2-3倍的95%无水乙醇溶液，静置30min，用经过干燥并已知重量的定量滤纸抽滤。沉淀用90％乙醇少量洗涤至滤液对α-萘酚不起呈色反应为止，洗涤的沉淀连同滤纸一起放入已知重量的称量瓶中，于100℃ 温度下干燥至恒重后，放入干燥器内冷却至室温，称重。样品反应后胶体含量以100g物质中含剩余粗胶体克数表示。
2． 结果与分析
2.1 果胶酶优选
八角梨汁中果胶含量为0.4%，能与纤维素及伸展蛋白交联，阻碍果汁过滤等后续工艺，所以在果汁生产过程中，酶解作为关键步骤之一。果胶酶具有专一、高效的特点，它能水解果胶酸和聚半乳糖醛酸分子内部的糖苷键，生成较小相对分子质量的寡聚半乳糖醛酸，使其黏度下降，改善了果汁的澄清效果。通过试验发现，不同的果胶酶对八角梨汁的酶解的最终效果影响很大，结果见图1。

由图1可知，在保证底物过量，反应条件相同的情况下，①号（Pectinex BE XXL）果胶酶反应剩下的底物最少，而且有很高的澄清度，说明最适合用于八角梨汁中果胶酶酶解。⑤ 号酶（Pectinex 5XL）酶解效果也很好。从生产成本上考虑，选取①号（Pectinex BE XXL）果胶酶来做八角梨汁的酶解试验。
2.2 果胶酶用量对八角梨汁酶解效果的影响
果胶酶用量对八角梨汁果胶酶酶解的影响很大。当果胶酶用量低时，果胶分解不完全，影响过滤及澄清工艺；当果胶酶剂量过高时，由于酶蛋白存在又会使果汁产生浑浊[12]。试验选取100mL八角梨汁，分别加入酶稀释液40-180uL，结果见图2。

窗体顶端
由图2试验结果可以看出，酶液添加量在40-120μL之间时，八角梨汁中的残余果胶含量成下降趋势，但是在120μL之后有略微的上升趋势。所以由图可以得出，八角梨汁果胶酶解的最佳酶剂量为120μL/100mL最为适宜。

2.3 不同酶解温度对八角梨汁酶解效果的影响
Pectinex BE XXL果胶酶作用的温度一般在20℃-60℃之间，温度过低，每增加10℃，美得活性增加一倍，高于60℃，酶因为不能耐高温而失去活性[13]。所以温度的控制对酶解的效果影响很大。试验取100mL八角梨汁，加入120μL Pectinex BE XXL果胶酶，分别在35℃，40℃，45℃，50℃，55℃下反应2h，试验结果如图3所示。
图3 温度对八角梨汁酶解效果的影响
窗体顶端
窗体底端
从图中可以看出，35℃-40℃之间，美得活性最强，40℃以上，果胶含量明显增加，说明酶的活性随温度的升高而降低。到达一定温度将失去其活性，从试验得出，Pectinex BE XXL 果胶酶的最佳反应温度是40℃。
2.4 pH值对八角梨汁中果胶酶酶解效果的影响
用柠檬酸配置成pH值分别为3.5，4，4.5，5，5.5的缓冲液，加入100mL八角梨汁中，使八角梨汁达到以上pH值，再加入 Pectinex BE XXL 果胶酶120μL，40℃反应2h后，测定残余果胶含量。试验结果如图4。

图4 PH值对八角梨汁中果胶酶酶解效果的影响
窗体底端
由图4可知，pH在3.5-4.5之间，酶解效果不明显，尤其是pH=4时，效果最差，当pH为5以上，果胶剩余量明显减少，经检测了解，八角梨原汁中pH为5.33，正好在酶解最适pH范围内。从工艺角度上说，减少加工成本和工序。所以本试验选择pH值为5-5.5为反应最佳酸度值。
2.5 酶解时间对酶解反应的影响
不同酶解时间对果胶酶影响很大，时间太短，使得果胶酶没有时间完全分解底物中的果胶，理论上说，酶解的时间越长越好，但实际生产过程中，适当的反应时间对果胶酶解有着重要的意义，试验结果如图5。
窗体顶端
窗体底端
由图5可知，当反应时间为2h时，果胶酶已经反应了94.8%，当反应3h后，已经反应99.3%。所以3h反应时间最佳，但是实际工业生产当中，大多采用2h，因为此刻果胶残留量已经很少，从成本和时效性考虑，本试验选择的是2h作为最佳酶解时间。

2.6 果胶酶对八角梨汁中果胶酶解反应条件的优化
在单因素试验的基础上，通过L9（34）正交试验优化果胶酶对八角梨汁中果胶酶解条件，确定较优的转化工艺参数，其结果如表2-1所示。
表2-1 正交试验及结果
试验组号
A
酶制剂用量/μL
B
时间/h
C
pH值
D
温度/℃
反应率/%
1
1
1
1
1
88.7
2
1
2
2
2
90.3
3
1
3
3
3
87.3
4
2
1
2
3
86.5
5
2
2
3
1
94.8
6
2
3
1
2
94.0
7
3
1
3
2
93.3
8
3
2
1
3
88.6
9
3
3
2
1
94.3
K1
88.767
90.033
90.967
92.700

K2
91.767
90.700
89.400
93.000

K3
91.633
91.433
91.800
87.467

极差R
3.000
1.400
2.400
5.233

因素主次
2
4
3
1

优水平
A2
B3
C3
D2

由表2-1可以看出，对酶解影响最大的因子是温度，酶具有活性，温度过高酶失去活性。影响酶解反应因素的次序为D>A>C>B，酶解反应最佳组合为加酶量120μL/100mL，酶解温度40℃，时间2h，pH值为5.5，在此条件下，酶解反应率为94.8%。
3 小结
通过八角梨汁酶解工艺研究单因素试验得出，八角梨汁中果胶含量0.4%，最适合八角梨汁中果胶酶酶解的酶是Pectinex BE XXL，酶制剂用量为120μL/100mL，酶解温度35℃-40℃，反应时间2h，pH值为5-5.5之间。在单因素试验的基础上，通过L9（34）正交试验优化果胶酶对八角梨汁中果胶酶解条件最佳的酶解工艺参数为：酶用量120μL/100mL，温度40℃，时间2h，最适PH范围为5-5.5。除此之外可获得八角梨汁果胶酶解的最佳酶制剂、以及酶制剂的用量、酶解时间、温度和最适的酶解pH值，并通过正交试验得出最佳酶解组合条件。
谢 辞
我要最衷心的感谢的是—我的导师热合满老师，本文是在老师耐心指导下完成的。热合满老师严谨的治学作风、求实的工作态度使我受益匪浅，更重要的是从老师身上学到了对待任何事情的那种精益求精和一丝不苟的精神和态度。在一个学期的实习过程中，老师给予我许多关心和指导，而且老师那认真工作的精神、敏锐的洞察力、科学的工作方法、真诚的性格永远是我学习的榜样。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
其次，我要感谢的是我在做实习期间内，给予我帮助和指导的热合满老师。尤其是在大学期间和我一直保持友好关系的朋友们，你们是我大学画卷中不可缺少的色彩，是你们勇敢的作为我身边的诤友，为我的前行之路建立了一面真诚的铜镜。当然，还有一份感激之情难于言表，那就是感谢我的父母不辞辛劳培养了我，没有你们就没有我的今天，也就没有我们幸福家庭的点点滴滴。
再此，我还要感谢大学四年来所有的任课老师，是他们把科学的方法和知识传授与我，让我可以在今后学习和研究的道路上能有一个良好的开始，也正是因为他们的帮助才能使我的大学学习和生活能在充实中度过。最后，感谢所有在毕业论文准备期间给与我帮助的老师、同学和朋友们表示衷心的感谢！祝愿大家都能珍惜拥有、平安快乐、万事如意。

参考文献：
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