澄清白果汁酶解工艺的研究.pdf

《澄清白果汁酶解工艺的研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《澄清白果汁酶解工艺的研究.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第 3 4卷第 3期 2 0 1 0年 5月 南 京 林 业 大 学 学 报(自然 科 学 版)J o u r n a l o f N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n)Vo 1 3 4，No 3 Ma y，2 01 0 澄清 白果 汁酶解 工艺 的研究 史垠垠，石 瑞，曹福亮(南京林业大 学森林 资源与环境学院，江苏 南京2 1 0 0 3 7)摘要：以白果汁的透光率为考察指标建立回归数学模 型，并对试验结果进行方差分析，得到 白果 澄清汁最佳酶解

2、工艺。试验中所选 4个 因素对 白果汁透 光率影响从 大到小 的顺序依次为：中性 蛋 白酶、酶解温度、糖化酶、中温 一 淀粉酶。其 中，中温 一 淀粉酶与酶解温度、中性蛋 白酶与糖 化酶、糖化酶与酶解温度对 白果澄清汁透 光率的交互作用有显著影响。经分析，最佳工艺参数 为：0 0 9 中温 一 淀粉酶、0 1 1 3 中性蛋 白酶、0 0 7 8糖化酶、酶解温度 6 3 5，此 时白果 澄清汁透光率可达 6 5 8 8，验证值 为6 5 6 5，显著高于酶解前的透光率。关键词：白果澄清汁；酶解；透光率；通用旋转组合设计 中图分类号：$7 8 9 7 文献标志码：A 文章编号：1 0 0 02

3、0 0 6(2 0 1 0)0 3 0 0 1 1 0 4 Re s e a r c h o n t h e e n z y mo l y s i s p r o c e s s i n g o f c l a r i fi e d g i n k g o j u i c e S HI Yi n y i n，S HI Ru i ，CAO F u l i a ng (C o l l e g e o f F o r e s t R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t，N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e

4、r s i t y，N a n j i n g 2 1 0 0 3 7，C h i n a)Ab s t r a c t：T h e r e g r e s s i o n ma t h e ma t i c al m o d e l w a s e s t a b l i s h e d o n t h e b a s i s o f t r a n s mi t t a n c y o f c l a r i f i e d g i n k g o j u i c e a n d o pt i mu m e n z y mo l y s i s c o nd i t i o n we r

5、e de t e r mi n e d a c c o r d i n g t o t h e r e s u l t o f v a ria nc e a na l y s i s t o t h e e x pe r i me n t a t i o nTh e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e i n f l u e n c e o r d e r o f f o u r f a c t o r s o n t r a n s mi t t a n c y o f g i n k g o j u i c e f r o m h i g h t

6、o l o w wa s：n e u t r a l p r o t e i na s e，e nz y mo l y s i s t e mpe r a t u r e，malt o g e ni c a my l a s e，O t a my l a s eThe r e i n t o，i nt e r a c t i o ns b e t we e n 一 a my l a s e a n d e n z y mo l y s i s t e mp e r a t u r e，n e u t r al p r o t e i n a s e a n d ma l t o g e n i

7、 c a my l a s e，ma h o g e n i c a my l a s e a n d e n z y mo l y s i s t e mp e r a t u r e h a v e a p p r e c i a b l e i mp a c t s o n t h e t r a n s m i t t a n c y o f c l a r i f i e d g i n k g o j u i c e T h e o p t i m al t e c h n o l o g y p a r a m e e rs：一 a my l a s e，n e l l t r

8、al p r o t e i n a s e，ma h o g e n i c a my l a s e，e n z y mo l y s i s t e mp e r a t u r e a y e 0 0 9 ，0 1 1 3 ，0 0 7 8，a n d 6 3 5 ，r e s p e c t i v e l y U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s，t h e t r a n s mi t t a n c y o f c l a r i f i e d g i n k g o j u i c e c a n r e a c h 6 5 8 8

9、 w h i l e t h e v e r i f i e d v alu e i s 6 5 6 5 a n d t h i s i s o b v i o u s l y h i g h e r t h a n t h a t b e f o r e e n z y me t r e a t me n t Ke y w o r d s：c l a r i f i e d g i n k g o j u i c e；e n z y m o l y s i s；t r a n s m i t t a n c y；g e n e r a l r o t a r y u n i t i z e

10、d d e s i g n 白果 中淀粉和蛋 白质 的含量 占种子干质量 近 8 0，因此在制作饮料过程 中，易产生沉淀和分层 现象。为了解决此问题，可采用加酶澄清法，使 白果 中蛋 白质、淀粉等转化成小分子物质 J，从而提 高饮料的透光率和稳定性，增加 白果饮料中营养成 分的消化吸收率。二次通用旋转组合设计是正 交回归组合设计的一种，其最大优点是试验次数较 少，计算简便，又消除了回归系数间的相关性。，为 生产澄清型白果饮料提供了良好的实验基础和理论 价值 _ 8 。笔者以白果为原料，采用二次通用旋转组 合设计，添加不同的酶进行酶解处理，得到最优的酶 法制备澄清白果汁的工艺条件。1 材料与方法

11、 1 1 供试 材 料与 仪器 供试材料为 白果，购于江苏泰州，颗粒饱满，大 小均匀，无虫蛀。试剂为中温 一 淀粉酶(2 01 0 v m o l (mi n m L)(食 品级)，由苏柯汉生物工程有 限公司生产；中性蛋 白酶(1 31 0 m o l (m i n g)(食品级)，由天津市诺奥科技发展有 限公司生产；糖化酶(1 01 0 I mo l (m i n mL)(食 品级)，由山 东枣 庄杰 诺生 物酶 有 限公 司生产。主要仪 器 为 D S一1 高速组织捣碎机、D K一$2 6电热恒温水浴锅、一3恒温数显磁力搅拌器、T U一1 8 0 0 P C紫光分光 收稿 日期：2 0 0

12、 91 l O 4 修 回日期：2 0 1 0一 O 1 2 5 基金项 目：“十一五”国家科技 支撑计划(2 0 0 6 B A D 0 3 A 0 1 0 5)作者简介：史垠垠(1 9 8 3 一)，硕士生。石瑞(通信作者)，副教授。E ma i l：s r h h t 2 y a h o o c o n c n。引文格式：史垠垠，石瑞，曹福亮酶法 澄清白果汁工艺的研究 J 南京林业大学学报：自然科学版，2 0 1 0，3 4(3)：1 11 4 1 2 南 京 林 业 大 学 学 报(自 然 科 学 版)第 3 4卷 光度计、X W一8 0 微型漩涡混合仪、A L一1 0 4电子分 析天

13、平、Y S QL S一 5 0 S I I 立式压力蒸汽灭菌锅。1 2 试 验设计 白果澄清汁制备工艺为：挑选原料一去壳一去 内种皮一护色一打浆一 过滤均质一糊化一酶处理 一灭酶一离心 灌装一杀菌一冷却一成品。透光率的测定：每一处理取 白果澄清汁，采用 分光光度计法，以蒸馏水作参比，用 1 c m 比色皿在 6 6 0 l l m波长下测定酶解液的吸光度，转化为透光 度即为澄清汁透光率的百分数。二次通用旋转组合设计：在预先的单因素试验 基础上，以2白果澄清汁的透光率为考察指标，设 计了4因素5水平二次通用旋转回归试验。4个 因 素分别为中温 一 淀粉酶添加量(X )、中性蛋白酶 添加量()、糖

14、化酶添加量(X )和酶解温度(x 4)，构建澄清白果汁酶处理工艺的回归模型，以得到最 佳的酶处理工艺参数(表 1)。表 1 试验 因子及水平 Ta b l e 1 F a c t o r s a n d l e v e l s 采用数据处理系统(D P S)对试验数据进行设 计试 验和分析处理；用 D e s i g n E x p e r t 软件进行 响 应面分析，所有试验均平行 3次，取其平均值。2 结果与分析 2 1 组合设计试验结果及各指标的关系 对 白果澄清汁透光率的二次通用旋转组合设 计试验结果进行分析，在试验设计的 3 1 个处理中，白果澄清汁的透光率在 5 8 6 9之间(表

15、 2)。表 2 二次通用旋转组合设计试验方案及结果 Tab l e 2 Ex pe r i me nt a l d e s i g n an d r e s ul t s of q ua dr a t i c g e ne r a l r o t ar y uni t i z e d de s i gn 编号N o X l X 2 X 3 X 4 C 透光率 t r a n s m i t t a n c y 编号 N 0 X 2 X 3 4 透光率 t r a n s m i tt a n c y 1 l 1 l l 6 7 1 4 1 7 2 0 O 0 5 9 2 9 2 l 1 1 一

16、l 6 5 O 1 1 8 2 0 0 0 6 3 3 9 3 1 1 一l 1 6 1 5 2 1 9 0 2 0 0 6 7 3 o 4 l 1 一l 一1 5 9 O 2 2 0 O 2 O 0 5 9 5 7 5 l 一1 l 1 6 7 1 4 2 l 0 0 2 0 5 8 4 8 6 l 一1 1 1 6 5 7 7 2 2 O 0 2 0 6 8 0 8 7 l 一1 1 1 6 5 3 l 2 3 0 0 0 2 5 8 4 8 8 l 一1 1 1 5 9 8 4 2 4 0 0 0 2 6 6 5 3 9 1 1 l 1 6 5 9 2 2 5 0 0 O 0 61 6

17、6 1 O l 1 1 1 6 6 9 9 2 6 0 0 0 0 6 2 3 7 l l l 1 1 1 6 o 1 2 2 7 O 0 O 0 6 4 3 7 1 2 一l 1 1 1 5 8 3 4 2 8 0 0 O 0 6 2 8 l l 3 一l l 1 l 6 6 3 7 2 9 0 O O 0 6 2 9 5 1 4 一l l j I 6 6 8 3 3 0 0 0 0 0 6 2 0 9 l 5 一l 一1 一l l 6 2 0 9 3 1 0 0 O O 6 4 4 2 l 6 一t 一1 一l 一1 6 o 9 5 为了说 明数学模 型的有效性及各因素对透光 率的影响程度

18、，对二次 回归方程进行 了方差分析，结果见表 3。回归方程显著性检验=8 2 7 2 。(1 4，1 6)=2 3 5，说 明回归方程显著；失拟性检 验 F 1=2 4 8 1 F oo 5(1 0，6)=4 0 6，从而说 明回归 方程无失拟因素存在，回归模型与实测值能较好地 拟合。因此试验设计及结果 良好，所得白果汁透光 效果的回归方程能反映 白果 汁制备过程 中的中温 d一 淀粉酶、中性蛋 白酶、糖化酶、酶解温度与透光 率之间的关系，具有一定参考价值。采用 D P S系统对 白果汁透光率测定结果进行 回归分析，根据回归方程 Y=b。+6 置+6 d 置置 +l 1，按照 3 1 个试验结

19、果计算 出所拟合的回 归方程的各项系数，得到 回归方程：Y=6 2 9 5 3+0 4 7 3 X1 1 0 71 X2+2 6 3 3 X3+1 2 0 7 X4 0 2 3 5 X1。+02 8 8 X2 +0 2 5 0X3 +0 0 5 6 X4 一 0 0 3 1 X 1 X 2 0 3 2 8 X 1 X 3+0 6 3 0 X l 墨。O t=0 1 0显著水平剔除不显著项后，建立透光 率对试验 因子简化后 的 回归 方程：Y=6 2 9 5 3+0 4 7 3 Xl 一 1 0 71 X2+2 6 3 3 X3+1 2 0 7 X4+0 6 3 0 X】+0 5 0 9 X 2

20、 X 3 0 5 5 8 x,蜀。第 3期 史垠垠，等：澄清 白果 汁酶解 工艺的研究 1 3 表 3 二次通用旋转组合设计试 验结果方差分析 Ta bl e 3 Va r i a nc e a na l ys i s of r e s ul t of qu adr a t i c ge ne r a l r o t a r y un i t i z e d de s i g ns 2 2相 关数 学模 型的应 用 分析 2 2 1 主 因子效 应和 单 因素分析 试验 中 4个 因素 的方 差 大小 依 次 为：MS 、MS MS 、MS (表 3)，即对 白果澄清汁透光率影 响作用的4个因

21、素从大到小顺序为：中性蛋 白酶、酶解温度、糖化 酶、中温 仅一 淀 粉酶。根据试验 结 果对单因素进行效应分析，结果见表 4。表 4 各单 因素不同水平下的透光率 Ta bl e 4 The t r ans mi t t anc y of e v e r y f a c t o r a nd l e ve l 水平 l e v e l XI X 2 5 7 6 9 5 9 o o 6 o 3 2 6 1 6 4 6 2 9 5 6 4 2 7 6 5 5 9 6 6 9 O 6 8 2 2 6 2 0 l 6 2 2 4 6 2 4 8 6 2 7 2 6 2 9 5 6 3 1 9 6 3

22、4 3 6 3 6 6 6 3 9 0 6 5 1 0 64 5 6 6 4 0 2 6 3 4 8 6 2 9 5 6 2 4 2 6 1 8 8 6 1 3 5 6 O 8 l 由表 4可知，中温 一 淀粉酶、中性蛋 白酶、糖 化酶和酶解温度对 白果澄清汁透光率的影响趋势 与单因素所反映的一致，为 日后生产放大选择参数 提供一定的依据。其 中，中性蛋 白酶对透光率的影 响最大，酶解温度次之，然后是糖化酶，最后是中温 一淀粉酶。通过方差分析，中性蛋 白酶对 白果 汁 的透光率影响极显著，呈负效应趋势，蛋 白酶对所 作用的反应底物有严格的选择性，一种蛋白酶仅能 作用于蛋白质分子中一定 的肽键，

23、试验采用的是粉 末状中性蛋 白酶，其存在状态影响白果汁透光率作 用的效果。由表 4可知，白果汁中此蛋白酶的添加 量选择不超过 0 1 1 5；白果汁透光率随糖化酶添 加量的增加而增加，糖化酶添加量增加到 0 0 8 5 时，白果汁的透光率仍呈不断增大趋势。因为糖化 酶成浅棕色，当糖化酶添加量超过 0 0 8以上时，白果汁会因糖化酶用量越高，颜色逐渐变深，故糖 化酶添加量宜选择 0 0 8以下。随着酶解温度的 增加，白果汁的透光率也呈增加 的趋势。3种酶单 因素试验酶解白果汁时，随着所推荐的最适酶解温 度的增加透光率也逐渐增加，但因 3种酶的最适酶 解温度不同，中性蛋 白酶推荐温度不宜超过 6

24、5 q C，因此，酶处理温度不能超过 6 5。白果汁的透光 率随着 中温 一 淀粉酶添加量 的增加呈缓慢 的攀 升，说明中温 0 一 淀粉酶对 白果汁的透光率影响也 是 明显 的。2 2 2影响白果汁透光率响应面的分析 响应曲面分析(R S M)的图形是特定 的响应值】，对应 自变量构成 的一个三维空间图，可 以直观地 反映出各 自变量对响应变量的影响。以白果 汁的透光率 为响应指标值，对 中温 一 淀粉酶、中 性蛋白酶、糖化酶、酶解温度 4个 因素进行响应 面 分析，其交互作用 中具有显著性影响的等高线如图 1所示。等高线 的形状可 以反映 出各 因素间交互 效应的强弱，椭 圆形 表示两种

25、因素间交互作用 显 著，而圆形则表示不显著 。图 1 影响 白果汁透光率 的响应 面及等高线 F i g 1 E ff e c t o f i n t e r a c ti o n c o n t o u r l i n e o f t h e g i n k g o j u i c e o n t r a n s mi t tan c y 注：图中曲线表示透光率()。一 H 卯 以 一 印 1 4 南 京 林 业 大 学 学 报(自 然 科 学 版)第 3 4卷 中温 a一淀粉酶(墨)与酶解温度(x 4)之间存 在着显著 的影 响(P=0 0 3 20 0 5)。由图 1可 知，两者之间的等

26、高线呈椭圆形。添加较高浓度的 中温 一淀粉酶，可 以使 白果汁 中的淀粉充分酶 解，但中温 O t 一淀粉酶为棕色，如果其 添加量过高 则会使 白果汁颜色加深，从 而影响透光率；而随酶 解温度的升高，透光率呈现先升后降并逐步趋于平 缓的趋势，可知酶解反应需在一定适宜的温度条件 下进行，温度过低或过高均会影响酶 的活性，从而 影响到透光率的变化。中性蛋 白酶()与糖化酶(X，)之问的交互作 用在=0 1 水平为显著性影响，其显著性水平为 P=0 0 7 7。由其等高线图谱可知：两者之间的等高 线呈椭圆形，也 表明两者之间的交互作用在 O =0 1 水平为显著性影响。随 中性蛋 白酶添加量 的 增

27、加，白果汁透光率也随之升高，且在中心点处趋 于平缓，之后 中性蛋 白酶的添加量继续增加，透光 率的变化不再 明显；而随着糖化酶添加量的增加，白果汁透光率也呈现升高的趋势，并在中心点处趋 于平缓。糖化酶()和酶解温度(X 4)之间的交互作用 在=0 1水平 为显著性 影响，其显 著性水平 为 P：0 0 5 5。由其等高线 图谱可知：糖化酶与酶解温 度之间也呈现椭圆形 的变化趋势，表明两者之间的 交互作用在 0【=0 1水平为显著性影 响。白果汁 透光率的变化随糖化酶添加量的变化呈现升 高的 趋势，并在中心点处趋 于平缓；而整个反应 中透光 率的变化随酶解温度的升高呈现先升高进而平缓 的趋势，且

28、透光率的变化在中心点处趋于最高值。综上所述，在整个 白果澄清汁制备中，除考虑 单因素的作用，还应考虑到各单因素之问交互作用 的影响，最终确定在中温 一淀粉酶、中性蛋 白酶 以及糖化酶的添加量分别为：0 0 9、0 1 1 3及 0 0 7 8，酶解温度为 6 3 5。在此条件下，白果 汁有较高的透光率，其理论值为 6 5 8 8，经 3次 验证其试验平均值为 6 5 6 5。3 结论(1)、采用二次通用旋转组合设计 的方法，以白 果为原料研制 白果澄清汁，构建得到影响澄清 白果 汁透 光 率 的 优 化 回 归 模 型 为：Y：6 2 9 5 3+0 4 7 3 X 一1 0 7 1 X 2+

29、2 6 3 3 X 3+1 2 0 7 X 4+0 6 3 0 X 1 蜀+0 5 0 9 X 2 X 3 0 5 5 8 X x 4。分析可知，通过二次 多 项式分析及解逆矩 阵，最终得到最优 的工艺参数 为：中温 一淀粉酶0 0 9、中性蛋白酶 O 1 1 5、糖化酶0 0 7 8、酶解温度 6 3 5，在此条件下得 到白果汁的透光率为 6 5 8 8。经 3次试验验证，其试验平均值为 6 5 6 5，该工艺对于白果汁的澄 清是现实可行的。(2)应用通用旋转组合设计，分析出 4个影响 因素对 白果澄清汁透光率影响从大到小为：中性蛋 白酶、酶解温度、糖化酶、中温 一淀粉酶。试验中 应用多种酶

30、复合进行澄清效果的研究，在较低的添 加量条件下，即可得到理想 的澄清效果，不仅方便 操作，节约了资源，而且该工艺安全无污染，更加贴 近实际生产，是一种新型的白果汁澄清方法。参考文献：1檀艳红白果的合理应用 J 首都医药，2 0 0 7(1)：5 2 2田怀香，王璋酶法制备 混浊银杏饮料 J 食 品工业 科技，2 0 0 2，9(1)：5 75 9 3陈倩天然银杏饮料的加工技 术 J 中国西部科技，2 0 0 6，1 1：2 2 2 3 4李晓莉，胡敏，张声华澄清型白果饮料 的工艺特性研究 J 饮料工业，1 9 9 8，3(1)：2 73 O 5 j张锋伦，郑群雄，吴素玲江苏地区不 同品种 白果

31、 的品质分析 J 江苏农业科学，2 0 0 8(4)：2 3 0 2 3 2 6 Z h a n g H u i，Wa n g Z h a n g，X u S h i Y i n g O p t i miz a t i o n o f p r o c e s s i n g p a r a m e t e r s f o r c l o u d y g i n k g o(G i n k g o b i l o b a L i n n )j u i c e J J o u r n a l o f F o o d E n g i n e e r i n g，2 0 0 7，6(8 0)：1 2

32、2 61 2 3 2 7曲晓婷，张名位，温其标，等二次通用旋转组 合设计 法优化 米糠蛋白提取工艺 J 食品研究 与开发，2 0 0 7，1 2 8(1)：1 0 2 1 0 6 8赖富饶，吴晖，陆玲，等二次通用旋转组合设计优化 豆皮水 溶性 多糖 的提取 工 艺 J 现代 食 品，2 0 0 8。2 4(1 2)：1 2 5 9 1 2 6 3 9赵丽莉，田呈瑞酶处 理在果 汁生产 中的应 用 J 饮 料工 业，2 0 0 7，1 0(2)：1 21 5 1 0 杜朋果蔬汁饮料工艺学 M 北京：农业出版社，1 9 9 2 1 1 杨德试验设计与分析 M 北京：中国农业出版社，2 0 0 2

33、1 2 L i Q HA p p l i c a t i o n o f r e s p o n s e s u l a c e m e t h o d o l o g y f o r e x t r a e t i o n o p t i m i z a t i o n o f g e r m i n a n t p u m p k i n s e e d s p r o t e i n J F o o d c h e mi s t r y，2 0 0 5，9 2(4)：7 0 1 7 0 6 1 3 N a k a m u r a A k i h i r o，Ma e d a Hi mk

34、u，C o r r e d i g Mi l e n a E mu l s i f o y i n g p r o p e r t i e s o f e n z y me-d i g e s t e d s o y b e a n sol u b l e p o l y s a c c h a r i d e J F o o d H y d r o c o l l o i d s，2 0 0 6，2 0：1 0 2 91 0 3 8 1 4 黄璞，谢明勇，聂少平，等响应 曲面法优化微波辅助 提取黑 芝麻孢子多糖 工艺研 究 J 食 品科学，2 0 0 7，2 8(1 O)：2 0 0 2 0 3 1 5 国蓉，李剑君，国亮，等采 用相应 曲面法 优化甘草饮片 中甘 草酸的超声提取工艺 J 西北农林科技大学学报：自然科学 版，2 0 0 6，3 4(9)：1 8 71 9 2 (责任编辑王国栋)