專利名稱：一種酶工程技術制備南瓜混汁的方法
技術領域：
一種酶工程技術制備南瓜混汁的方法，涉及酶工程技術在食品工業中的應用，尤其涉及酶法制備南瓜混汁的方法。
背景技術：
果蔬汁的制取方法有很多，有煮沸提取法、溶劑提取法、水蒸氣提取法、壓榨提取法和酶法提汁等。隨著生物技術的不斷發展，酶在軟飲料工業中的應用越來越廣泛。如外加果膠酶制劑或纖維素酶制劑等可以幫助澄清和過濾蘋果汁、葡萄汁等，可以防止濃縮清汁中形成凝膠，控制果蔬汁的混濁程度等，它們能改善和提高果蔬汁品質和穩定性。在果蔬汁加工中，酶法提汁已經開始漸漸取代其他的提汁方法。酶的應用，不僅能增加果汁生產的經濟效益即提高出汁率、降低能耗，而且越來越專一和有效，能增加果汁的色澤和風味，同時也更具靈活性。
南瓜(pumpkin)是一種常見的蔬菜，葫蘆科南瓜屬，一年生蔓性草本植物。南瓜在世界各地都有栽培，據FAO(聯合國糧農組織)統計調查，2002年亞洲南瓜產量占世界產量的61.8％，中國南瓜產量占亞洲的39.2％，是世界的四分之一左右。
南瓜的營養十分豐富，含有蛋白質、淀粉、脂肪酸、瓜氨酸、精氨酸、天門冬素、胡蘿卜素、抗壞血酸、維生素A.B.C.E、胡蘆巴堿、腺嘌呤、戊聚糖、果膠、甘露醇、可溶性纖維、葉紅素、葉黃素、鉀.磷.鈦.鋅和鈷等礦物質、酶類及其它營養成分。
南瓜具有生理功能和藥用價值，中醫認為南瓜“味甘、性溫、咯寒、入脾、胃經”，有健身益氣、消炎止痛、解毒殺蟲之功效。南瓜有降血糖、降血脂的作用，這與南瓜中的南瓜戊糖、環丙基氨酸、果膠、鉻、鈷和鋅等有效成分有關，它們能促進胰島素的分泌，因此，可防治糖尿病，對高血壓及肝、腎疾病也有一定療效。南瓜中的尿素酶，能催化分解致癌物質亞硝胺，具有防癌抗癌的作用；南瓜中的胨化酶具有補中、補肝氣等作用。南瓜中的類胡蘿卜素，以β-胡蘿卜素居多。作為維生素A元，β-胡蘿卜素除了能預防眼病外，還具有養顏和促進兒童生長發育，預防紫外線對機體造成的損傷，防癌，增強機體免疫力的功能。南瓜中的膳食纖維可以治療便秘，增加腸內真菌，推遲血糖升高，吸收、排泄膽固醇，預防糖尿病等。
由此可見，南瓜資源十分豐富，價格低廉(產地價格為200-400元/噸)，具有很多的生理藥用價值，在國際市場上，南瓜食品是比較緊俏的商品。因此，開發高質量的南瓜飲料，不僅可以滿足中老年消費者、糖尿病患者對天然保健型果蔬飲料的需求，而且還可以創造出極大的經濟效益和社會效益。我國南瓜飲料的生產和銷售還屬于起步階段，消費量也不大，而且現存的南瓜飲料色澤和混濁穩定性差，保質期短。
就南瓜混汁而言，傳統的榨汁工藝中，機械磨不能很好地磨碎細胞，存在出汁率低、色澤差、混濁穩定性差、β-胡蘿卜素保留率低等一系列問題。因此，采用復合酶系液化技術和酶解終點控制技術，開發具有良好的色澤、混濁穩定性的南瓜混汁具有很大的經濟和社會價值。在有關文獻報道中，常見酶被應用于蘋果汁和其他一些清汁的生產中，但鮮見有被應用于相對混濁型南瓜混汁生產中的報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種酶工程技術制備南瓜混汁的方法，應用復合酶系液化技術和酶解終點控制技術，使產品的出汁率高，保持色澤穩定性和混濁穩定性。
本發明的技術方案本發明所制備的南瓜混汁是由南瓜漿制備的可溶性固形物含量和色素溶出率較高的保持適宜粘度和果膠含量、維持混濁穩定性的南瓜汁。
1.制備工藝流程為新鮮南瓜→去皮去籽→切片→浸泡→漂洗→熱燙→打漿→膠體磨→酶反應→滅酶→離心→汁→均質→脫氣→灌裝→殺菌→冷卻→南瓜混汁，其特征是應用復合酶系液化技術和酶解終點控制技術進行酶解反應，在南瓜漿中同時添加纖維素酶、果膠酶和淀粉酶組成的復合酶系，酶添加量為南瓜漿料的重量百分比分別是纖維素酶0.10-0.30％，果膠酶0.003-0.005％，淀粉酶0.02-0.06％，酶解終點控制采用控制南瓜酶解汁的粘度0.85-0.97mPa·s，濁度500-700NTU，酶解反應時間1-2小時后滅酶。
2.分析方法2.1蛋白質微量凱氏定氮法。
2.2淀粉還原糖滴定法，樣品先經酸水解處理。
2.3粗纖維中性洗滌纖維(NDF)法。
2.4果膠間-羥基二苯法。
2.5濁度用STZ-A24型濁度儀測定。
2.6可溶性固形物含量(SS)折光法，用WZS-1型阿貝折光儀測定。
2.7出汁率酶解后所得果汁的凈重與投入漿料的重量百分比。
2.8得率南瓜混汁最終固形物含量與南瓜原料的固形物含量的百分比。
2.9α-淀粉酶活力測定參照QB547-80。
2.10木聚糖酶活力采用分光光度法。繪制木糖標準曲線。用pH4.8緩沖液制備酶液，取適量酶液在50℃反應30分鐘，用DNS作顯色劑，在520nm處測O.D值。一個酶活力單位即為在50℃下，反應1小時生成1μmol木糖所需的酶量(μmol/hr)。
2.11纖維素酶活力采用分光光度法。繪制葡萄糖標準曲線。用pH4.8磷酸鹽緩沖液制備酶液，取適量酶液在40℃反應20分鐘，用DNS顯色，在520nm處測O.D值。一個酶活力單位即為在40℃，pH4.8下，每小時催化底物生成1μmol葡萄糖的酶量(μmol/hr)。
2.12果膠酶活力采用分光光度法。繪制半乳糖醛酸標準曲線。用pH4.2緩沖液制備酶液，取適量酶液在40℃反應30分鐘，用DNS顯色，在520nm處測O.D值。一個酶活力單位即每分鐘生成1μg半乳糖醛酸所需的酶量(μg/min)。
2.13β-胡蘿卜素用HPLC法繪制β-胡蘿卜素標準曲線。稱取適量樣品，經預處理后，用混合溶劑(正己烷與丙酮體積比為4∶3)提取β-胡蘿卜素，加入80ml 10％NaCl溶液，振搖后靜置，取最終溶劑層。在40℃下真空濃縮，濃縮液用氮氣吹掃至干，加入正己烷定容至所需濃度，在紫外分光光度儀上451nm處測O.D值。
2.14色澤指標用TC-PIIG型全自動測色色差計測定。其中L值表示亮度，L值越大亮度越大；A值表示有色物質的紅綠偏向，正值越大偏向紅色的程度越大，負值越大偏向綠色的程度越大；B值表示有色物質的黃藍偏向，正值越大偏向黃色的程度越大，負值越大偏向藍色的程度越大。
2.15相對粘度采用奧氏粘度計測定。
2.16褐變指數吸取5ml 95％乙醇于離心管中，邊震蕩邊加入5ml南瓜混汁，在2000rpm下離心20min，將上層清液用濾紙過濾，在420nm處測定吸光值。另取95％的乙醇作為空白。
3.工藝條件3.1浸泡工藝新鮮南瓜清洗后，去皮去籽，并將其切成薄片，然后用3％食鹽溶液浸泡20-40分鐘。浸泡的目的是為了護色，以保持南瓜的色澤。
3.2熱燙工藝浸泡后的南瓜，洗去鹽味，還需進行熱燙，這是為了達到以下目的鈍化南瓜中的內源酶，減少加工過程中的褐變；軟化南瓜組織，便于后續加工；破壞南瓜組織的原生質，提高出汁率；殺死表面的微生物，提高加工過程中的新鮮程度。南瓜由于含有胡蘿卜素，熱燙條件要適度，才能達到以上目的。較優的熱燙條件為85℃熱燙1-5分鐘。
熱燙后的南瓜還需搗碎，并經膠體磨細化，以利于酶的作用。
3.3復合酶系液化技術南瓜中果膠和纖維素含量較高，為了提高出汁率和可溶性固形物含量，一般采用果膠酶液化果蔬中的可溶性果膠，采用纖維素酶水解植物組織細胞壁，從而使果蔬汁保持一定的粘度，但是必須避免酶的過度降解，否則會導致果汁粘度過低，影響其混濁穩定性。淀粉在植物組織中不和細胞壁締合，南瓜混汁中的淀粉含量較少，在滅酶和殺菌等加工過程中，淀粉顆粒糊化，然后冷卻下來，淀粉分子會產生重締合而老化，由此引起飲料的不穩定性。淀粉酶能把淀粉中的α-1，4糖苷鍵隨機水解，使淀粉降解成可溶性糊精、麥芽糖及低聚糖等，從而使淀粉糊的粘度很快降低，變成流動性較好的液體，故添加淀粉酶進一步改善南瓜混汁的混濁穩定性。因此，必須篩選合適的酶種，選擇適當的酶量，優化酶法工藝，在提高出汁率的同時，保持南瓜混汁的色澤穩定性和混濁穩定性。
1)淀粉酶對南瓜混汁品質的影響添加淀粉酶后南瓜混汁的濁度明顯高于未加淀粉酶的南瓜混汁，這說明加入淀粉酶的南瓜混汁中含有的顆粒較未加淀粉酶的多。這可能因為未加淀粉酶的南瓜漿料在酶反應結束后，沒有被水解的淀粉顆粒與南瓜混汁中沒有被完全水解的果膠、纖維素相結合，通過離心沉淀至渣中，使得南瓜混汁中顆粒數量減少。
2)不同纖維素酶對南瓜混汁品質的影響不同纖維素酶對南瓜出汁率和穩定性的影響是較大的，可供復合酶系配方選擇。
3)不同果膠酶和纖維素酶同果膠酶復合后對南瓜混汁品質的影響不同果膠酶和纖維素酶組成的復合酶系對南瓜混汁的品質影響也是不同的，可供復合酶系配方選擇。
4)酶量對南瓜混汁品質的影響南瓜混汁的制取采用的是復合酶，除了淀粉酶和纖維素酶外，還有果膠酶，由于纖維素酶中含有果膠酶活力，因此，纖維素酶和果膠酶的添加應有一個合適的配比。
5)加酶方式對南瓜混汁品質的影響工藝路線1在50℃反應條件下，在南瓜漿料中同時加入纖維素酶和淀粉酶，反應兩個小時后，添加果膠酶反應15分鐘后滅酶。工藝路線2同時添加纖維素酶、淀粉酶和果膠酶，反應2小時后滅酶。實驗表明，采用工藝路線1果膠酶的作用強度和時間都不夠，無法提高出汁率。采用工藝路線2，三種酶產生協同作用，充分與南瓜漿料反應，因而提高了出汁率。
6)酶反應時間對南瓜混汁品質的影響酶解反應時間1-2小時較為合適。
3.4酶解終點控制技術南瓜混汁中大分子果膠含量越高，產品的混濁穩定性越好。因此，大分子果膠的存在不僅可以起到穩定南瓜混汁的作用，還可賦予南瓜混汁豐富的營養價值，而且可以提高南瓜混汁的其他特性如濁度等。
要保持南瓜混汁的可溶固形物含量，不絮凝，混濁穩定性，其實質就是要控制南瓜混汁中果膠的相對分子質量分布，保持大分子果膠百分含量在較高的水平上，要求果膠相對分子質量分布在1萬-600萬范圍內，為此必須控制酶解終點。但是，在工業生產中，只能通過控制南瓜酶解汁的粘度和濁度來間接控制果膠相對分子質量分布，以此來有效控制酶解終點，控制南瓜酶解汁的粘度為0.85-0.97mPa·s，濁度為500-700NTU。
南瓜混汁中大分子果膠百分含量的大小與所用酶的品種，酶用量，酶解反應時間都有密切的關系。所以，應該在本發明所述的范圍內進行綜合控制。
3.5滅酶在95℃攪拌加熱5分鐘。
3.6殺菌工藝在118℃下，加熱10分鐘，經殺菌后的南瓜汁可以在6個月甚至更長的時間內，保持良好的混濁穩定性和色澤穩定性。
本發明的有益效果復合酶系液化技術是通過各種生物酶的協同作用，分解南瓜細胞壁，提高南瓜出汁率、可溶性固形物含量和色素溶出率。控制酶解技術是通過酶解終點的控制，避免酶的過度作用，以保持南瓜混汁適宜的粘度和果膠含量，維持混濁穩定性。采用這兩種技術，破碎組織細胞，控制降解南瓜中的可食部分，將南瓜的有效成分轉移到汁中以保持原料的色、香、味及營養價值。果膠酶和纖維素酶協同作用，共同降解細胞壁，破壞其有序結構。本發明與相關報道中的酶解技術的區別是闡明了酶種和酶量的可控制方法。有色蔬菜大多含有類胡蘿卜素、維生素、水溶性礦物質和纖維素等營養成分，具有很好的機體平衡作用。尤其是混濁型蔬菜汁作為一種低酸性和中性食品，對維持人體酸堿平衡有重要作用，具有其他食品不可替代的生理功能。此外，一些蔬菜還含有某些特殊營養元素，對一些疾病具有一定的預防和輔助治療作用，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，防止了南瓜混汁在貯存過程中由淀粉老化引起的不穩定性。果膠酶的活力高，有助于提高出汁率，然而，果膠酶活力過高會導致果膠大分子的過度水解，產生果膠酸，果汁中果膠大分子物質減少，濁度下降，不利于果汁內其它大分子物質如蛋白質、纖維素的懸浮穩定。因此，要對酶解終點進行控制。
具體實施例方式
實施例1按說明書上述工藝路線制備南瓜混汁，酶解反應工藝反應溫度50℃，自然pH下，0.05％中溫型α-淀粉酶，0.20％纖維素酶II，0.004％果膠酶A，酶反應時間為2小時，其出汁率為78％，可溶性固形物含量為5.0°Brix，濁度596NTU。控制南瓜混汁中含有相對分子質量分布較廣的果膠，可得色澤穩定性和混濁穩定性皆好的南瓜混汁。中溫型α-淀粉酶、纖維素酶II都為國產酶，果膠酶A為PECTINEX ULTRA SP-L，由NOVO公司提供。
實施例2操作同實施例1，酶解反應工藝反應溫度50℃，自然pH下，0.04％中溫型α-淀粉酶，0.20％纖維素酶II，0.003％果膠酶B，酶反應時間為2小時，其出汁率為74％，可溶性固形物含量為5.5°Brix，濁度588NTU。控制南瓜混汁中含有相對分子質量分布較廣的果膠，可得色澤穩定性和混濁穩定性皆好的南瓜混汁。果膠酶B為PECTINEX SMASH，由NOVO公司提供。
實施例3操作同實施例1，酶解反應工藝反應溫度50℃，自然pH下，0.04％中溫型α-淀粉酶，0.20％纖維素酶II，0.003％果膠酶C，酶反應時間為1小時，其出汁率為62％，可溶性固形物含量為5.4°Brix，濁度581NTU。控制南瓜混汁中含有相對分子質量分布較廣的果膠，可得色澤穩定性和混濁穩定性皆好的南瓜混汁。果膠酶C為CITOZYME CLOUDY 100L，由NOVO公司提供。
權利要求
1.一種酶工程技術制備南瓜混汁的方法，工藝流程為新鮮南瓜→去皮去籽→切片→浸泡→漂洗→熱燙→打漿→膠體磨→酶反應→滅酶→離心→汁→均質→脫氣→灌裝→殺菌→冷卻→南瓜混汁，其特征是應用復合酶系液化技術和酶解終點控制技術進行酶解反應，在南瓜漿中同時添加纖維素酶、果膠酶和淀粉酶組成的復合酶系，酶添加量為南瓜漿料的重量百分比分別是纖維素酶0.10-0.30％，果膠酶0.003-0.005％，淀粉酶0.02-0.06％，酶解終點控制采用控制南瓜酶解汁的粘度0.85-0.97mPa·s，濁度500-700NTU，酶解反應時間1-2小時后滅酶。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述南瓜切片后的浸泡工藝，用3％食鹽溶液浸泡20-40分鐘。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述南瓜片的熱燙工藝，在85℃熱燙1-5分鐘。
全文摘要
一種酶工程技術制備南瓜混汁的方法，涉及酶工程技術在食品工業中的應用。本發明應用復合酶系液化技術與酶解終點控制技術來制備南瓜混汁，酶解反應是在南瓜漿中同時添加纖維素酶、果膠酶和淀粉酶組成的復合酶系進行，酶解終點控制南瓜酶解汁的粘度和濁度。本發明的優點是工藝科學、合理，操作方便，使南瓜的出汁率高，品質優良，保持色澤穩定性和混濁穩定性。
文檔編號A23L3/16GK1491586SQ0315291
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月2日 優先權日2003年9月2日
發明者許時嬰, 王璋, 秦藍, 楊瑞金, 錢長華 申請人:江南大學