专利名称：一种酶工程技术制备黑莓混汁的方法
技术领域：
一种酶工程技术制备黑莓混汁的方法，涉及酶工程技术在食品工业中的应用，尤其涉及酶法制备黑莓混汁的方法。
背景技术：
在果汁加工业中，提汁的方法种类很多，有传统的压榨取汁法，煮沸提取法，溶剂提取法，水蒸气提取法和酶技术提取法等。而随着生物技术的长足发展，酶技术在软饮料工业中的应用也越来越广泛和普遍了，更是应运而生了很多特定作用的酶制剂。例如在苹果汁澄清中添加淀粉酶，蛋白酶和果胶酶，葡萄汁生产中添加纤维素酶制剂和果胶酶制剂帮助澄清和过滤，并且可以防止果汁浓缩过程中产生胶凝，而且酶制剂的应用大大地提高果汁的出汁率，还可以控制果汁的混浊程度，能有效地改善果汁的品质和稳定性。因此，酶法提汁已经开始逐渐取代其他传统的提汁方法。酶制剂的应用不仅能增加果汁生产的经济效益即高出汁率和低能耗，而且随着酶制剂的专一性和活力的增加，能进-步地增加果汁的色泽和风味，在操作中也更具有灵活性。
黑莓(blackberry)原产于北美洲，为蔷薇科悬钩子属(Rubus)多年生藤本植物，1986年，江苏省中国科学院植物研究所首次从美国引进黑莓进行种植栽培，并优选出了两个品种Hull和Chester。经过近20年的改良和推广，在我国江苏，陕西，河南，广东，黑龙江等地区都已有较大面积种植，年产量迅速增长，速冻单果已实现了出口创汇。
黑莓营养十分丰富，含有多种氨基酸和十分丰富的维生素A、B1、B2、E、K，其中维生素E含量远远超过了其他水果，黑莓还含有糖类、果胶、纤维素、有机酸和丰富的花色苷色素以及多酚类化合物，除此之外还含有锌、硒、镁、钾、钙、铁等矿物质和其他的营养成分。
黑莓具有一定的生理功能和药用价值，研究表明黑莓的果实中抗癌物质鞣酸、抗衰老物质超氧化物歧化酶(SOD)的含量均高于其他水果。由于黑莓果实中含有大量的花色苷类色素和其他多酚类化合物，所以，黑莓具有其他水果无法相比的功能性质。花色苷和其他多酚类物质具有很强的抗氧化活性，能有效地清除人体内的自由基，可以防止许多由体内脂质过氧化和自由基损伤引起的疾病，并且可以调节代谢机能、延缓衰老、消除疲劳、提高免疫力等作用，特别是具有降低血液中胆固醇含量、防治心血管疾病以及癌症治疗中降低化疗引起的毒副作用的功效。黑莓中含有的丰富的矿物质和微量元素对人体的代谢、免疫、微循环等方面有重要作用，硒能参与某些过氧化物酶的作用，具有抗氧化、防衰老和提高免疫力等功能。黑莓中的氨基酸中含有较高比例的γ-氨基丁酸，它是神经传导物质，具有促进脑代谢、降压、降血脂和抗心律失常的作用。
由此可见，黑莓在我国已经有了较大规模的种植，有丰富的资源，并且经过农业工作者的悉心培育已经衍生出了适应我国各地的种植品种，具有很强的生理功能，在国外被视为保健品或营养品。因此，开发高品质的黑莓饮料，不仅可以满足特定疾病人群和体质虚弱者对天然保健型果汁的需要，而且还可以促进黑莓种植的更大范围的推广和创造出极大的经济效益和社会效益。我国黑莓饮料的生产和销售基本还没有起步，仅有部分地区作了尝试性的工作，产品质量也较差。就黑莓混汁而言，使用传统的榨汁工艺或者破碎取汁技术，果汁出汁率低，悬浮颗粒大，色泽不稳定，混浊稳定性差，而且果汁中的花色苷、酚类物质的保留率较低，在储藏过程中易发生褐变和产生沉淀。
发明内容
本发明目的是提供一种酶工程技术制备黑莓混汁的方法，应用果胶酶液化技术和酶解终点控制技术，使产品出汁率高，保持色泽稳定性和混浊稳定性。
本发明的技术方案本发明所制备的黑莓混汁是以黑莓果浆制备的可溶性固形物含量和色素溶出率较高的保持较好的悬浮稳定性和较高浊度的黑莓汁。
1.制备工艺流程为以冷冻黑莓为原料，经过解冻、蒸汽热烫、破碎打浆得黑莓果浆，然后进行酶解反应、灭酶、榨汁、离心得黑莓汁，再经过均质、脱气、灌装、杀菌和冷却得黑莓混汁成品；采用蒸汽热烫处理灭活黑莓的内源多酚氧化酶；应用果胶酶液化技术和酶解终点控制技术进行酶解反应，在黑莓果浆中添加果胶酶，添加果胶酶的量为黑莓果浆质量的0.004％-0.009％，酶解终点为控制黑莓酶解果汁的浊度400-550NTU，悬浮稳定性O.D.660nm值0.360-0.420，酶解温度为42-48℃，酶解反应时间1-2小时。
2.分析方法2.1蛋白质微量凯氏定氮法。
2.2总糖苯酚-硫酸比色法。
2.3还原糖碱性酒石酸铜滴定法。
2.4粗纤维酸性洗涤纤维法。
2.5果胶间羟基联苯比色法。
2.6浊度STZ-A24型浊度仪测定。
2.7可溶性固形物含量(SS)折光法，用WZS-I型阿贝折光仪测定。
2.8出汁率酶解后所得果汁的净重与投入果浆的重量百分比。
2.9黑莓多酚氧化酶活力采用分光光度法。制备黑莓丙酮粉，用pH 7.4磷酸盐缓冲液提取制备酶液，以儿茶酚为底物，在400nm测定O.D.值随时间的变化，根据所得吸光度-时间曲线的直线部分计算斜率，根据斜率计算酶的活力，酶活力定义为每分钟增加吸光值1为一个酶活单位。
2.10果胶酶活力采用分光光度法。绘制半乳糖醛酸标准曲线。用pH4.2缓冲液制备酶液，取适量酶液在45℃反应30分钟，用DNS显色，在550nm测O.D值。一个酶活力单位即每分钟催化底物产生1μmol半乳糖醛酸所需的酶量(μmol/min)。
2.11纤维素酶活力采用分光光度法。绘制葡萄糖标准曲线。用pH4.8缓冲液制备酶液，取适量酶液在50℃反应20分钟，用DNS显色，在540nm处测O.D值。一个酶活力单位即每分钟催化底物生成1μmol葡萄糖所需的酶量(μmol/min)。
2.12总花色苷采用pH示差法。称取适量样品，用1％HCl-甲醇溶液提取花色苷，稀释至一定浓度，分别取一定量稀释液以pH4.5[1N NaAc∶1N HCl∶H2O＝100∶60∶90(v/v)]和pH 1.0
的缓冲液定容至10mL，避光平衡2小时，在510nm测定O.D值，以去离子水为空白。总花色苷(Total anthocyaninsTAcy)计算如下TAcy(mg/100g)＝ΔTO.D./[29.6×W×10]ΔTO.D.＝ΔO.D.×DV×VF；ΔO.D.＝TO.D.pH1.0-TO.D.pH4.5；DV稀释体积；VF稀释倍数；W样品重量，g；TO.D.吸光值2.13总酚类化合物Folin-Ciocalteu比色法。绘制没食子酸标准曲线。经提取后，加入去离子水，Folin-Ciocalteu试剂，和20％碳酸钠溶液，混合定容至所需浓度，避光平衡2小时，在765nm处测定O.D值，空白以去离子水替代提取液，其余操作相同。
2.14悬浮稳定性取一定量果汁，在6400×g离心力下离心15分钟，上层清液在660nm处测定O.D值，另取去离子水作为空白。
2.15色泽指标色密度取一定体积黑莓混汁，稀释至一定浓度，吸取3mL，在420nm和510nm处测定O.D值，分别扣除700nm处测定O.D值，两数之和乘以稀释倍数。
聚合色度取一定体积黑莓混汁，稀释至一定浓度，吸取3mL加入0.2mL20％偏重亚硫酸氢钾溶液脱色，在420nm和510nm处测定O.D值，分别扣除700nm处测定O.D值，两数之和乘以稀释倍数。
褐变指数取一定体积黑莓混汁，稀释至一定浓度，吸取3mL加入0.2mL20％偏重亚硫酸氢钾溶液脱色，在420nm处测定O.D值，扣除700nm处测定O.D值，乘以稀释倍数。
2.16相对粘度采用奥氏粘度计测定。
3.工艺条件3.1热烫工艺经过解冻的黑莓，在破碎之前需要进行热烫处理，这主要是基于以下原因可以钝化黑莓中含有的内源酶，减少加工过程中的酶促褐变；可以软化黑莓果实，利于破碎和进一步的加工，提高出汁率；可以促进黑莓中的花色苷类色素和多酚类物质的溶出，提高果汁中的功能性成分的保留率。热烫也要适度，过度的热烫处理会产生汁液的流失，造成功能性成分损失，同时也会使热敏性的成分降解，降低保健功能。较优的热烫工艺是蒸汽热烫2-5分钟。
热烫后的黑莓经过破碎打浆，进一步进行酶解反应。
3.2果胶酶液化技术黑莓中含有大量的果胶物质和纤维素，采用直接压榨取汁的方法出汁率较低，为了提高出汁率和可溶性固形物含量，一般采用果胶酶液化黑莓果中的可溶性果胶，纤维素酶水解组织细胞壁，使取汁更为容易，但是必须避免酶的过度降解，使果汁的粘度过低，影响其混浊稳定性。所以要筛选合适的酶制剂，选择合适的酶用量，通过优化酶解工艺，在提高出汁率的前提下，保持黑莓混汁的色泽稳定性和混浊稳定性。
不同果胶酶对黑莓混汁品质的影响不同种类的果胶酶其中果胶酶活力和纤维素酶活力差别较大，对黑莓出汁率和混汁稳定性的影响较大，应严格筛选。
酶量对黑莓混汁品质的影响因为选用的酶制剂为复合果胶酶，同时也含有纤维素酶活力，因此添加量要适当，过量会降低果汁稳定性。
酶反应温度对黑莓混汁品质的影响温度对酶活力有较大的影响，温度过高、过低均会抑制酶活，合适的反应温度是42-48℃。
酶反应时间对黑莓混汁品质的影响酶反应时间1-2小时较为合适。
3.3酶解终点控制技术黑莓混汁中的大分子果胶含量越高，产品的稳定性越好。果汁作为一种胶体体系，大分子果胶的存在不仅可以起到稳定黑莓混汁的作用，还赋予了黑莓混汁丰富的营养，同时能提高黑莓混汁的浊度等特性。
在工业生产中可以通过实时控制果汁的悬浮稳定性指标、浊度等参数间接控制果胶的相对分子质量分布，来有效地控制酶解的终点，控制黑莓酶解果汁的浊度400-550NTU，悬浮稳定性O.D.660nm值0.360-0.420。
因为黑莓混汁的悬浮稳定性指标和浊度与酶的种类，用量，酶反应时间和温度都密切相关，所以，应该在本发明所述的范围内进行综合控制。
3.4灭酶80℃搅拌加热5分钟。
3.5杀菌工艺在100℃下，加热10分钟，经杀菌后的黑莓混汁可以在6个月甚至更长的时间内，保持良好的混浊稳定性和色泽稳定性。
本发明的有益效果采用蒸汽热烫处理，能有效地抑制黑莓的内源酶，减少加工中的褐变，促进色素的溶解。果胶酶液化技术是通过酶解作用，破坏黑莓果实的细胞壁和适度降解大分子果胶，提高黑莓出汁率、可溶性固形物含量和花色苷色素及多酚的溶出率，黑莓的出汁率达到75％以上，可溶性固形物含量达到8.5°Brix以上。酶解终点控制技术是通过控制酶解的程度，避免酶的过度作用，以保持黑莓混汁适宜的浊度和较高的悬浮稳定性，保证较好的混浊稳定性。采用以上技术破碎组织细胞，控制降解黑莓果浆，将黑莓中的功能性成分转移到汁中，保持黑莓原有的色、香、味和营养价值。本发明阐明了黑莓预处理的方法和时间，并阐述了酶种类和酶量的控制方法。悬钩子属水果含有丰富的抗氧化物质花色苷和多酚类化合物，以及高含量的有机酸，对心脑血管疾病有很好的预防和辅助治疗功效，可以提高人体的免疫力和延缓机体老化，具有很多功能性质。
因此采用蒸汽热烫灭内源酶技术、酶法液化技术和酶解终点控制技术，开发具有良好色泽、混浊稳定性的黑莓混汁具有很大的经济和社会价值。
具体实施例方式
实施例1按说明书上述工艺路线制备黑莓混汁，酶解反应工艺反应温度45℃，自然pH下，酶用量为黑莓质量的O.007％果胶酶PECTINEX ULTRA SP-L，酶反应时间90分钟，出汁率为78％，可溶性固形物含量为8.9°Brix，浊度为476NTU，O.D.660nm为0.410。控制酶解终点，可以得到色泽稳定和混浊稳定性皆好的黑莓混汁。果胶酶PECTINEX ULTRA SP-L，由NOVO公司提供。
实施例2操作同实施例1，酶解反应工艺反应温度42℃，自然pH下，酶用量为黑莓质量的0.004％果胶酶RAPIDASE PRESS，酶反应时间120分钟，出汁率为76％，可溶性固形物含量为8.8°Brix，浊度为445NTU，O.D.660nm为0.396。控制酶解终点，可以得到色泽稳定和混浊稳定性皆好的黑莓混汁。果胶酶RAPIDASE PRESS，由DSM公司提供。
实施例3操作同实施例1，酶解反应工艺反应温度48℃，自然pH下，酶用量为黑莓质量的0.009％果胶酶PECTINEX ULTRA SP-L，酶反应时间60分钟，出汁率为77％，可溶性固形物含量为8.9°Brix，浊度为465NTU，O.D.660nm为0.390。控制酶解终点，可以得到色泽稳定和混浊稳定性皆好的黑莓混汁。果胶酶PECTINEXULTRA SP-L，由NOVO公司提供。
权利要求
1.一种酶工程技术制备黑莓混汁的方法，其特征是以冷冻黑莓为原料，经过解冻、蒸汽热烫、破碎打浆得黑莓果浆，然后进行酶解反应、灭酶、榨汁、离心得黑莓汁，再经过均质、脱气、灌装、杀菌和冷却得黑莓混汁成品；采用蒸汽热烫处理灭活黑莓的内源多酚氧化酶；应用果胶酶液化技术和酶解终点控制技术进行酶解反应，在黑莓果浆中添加果胶酶，添加果胶酶的量为黑莓果浆质量的0.004％-0.009％，酶解终点为控制黑莓酶解果汁的浊度400-550NTU，悬浮稳定性O.D.660nm值0.360-0.420，酶解温度为42-48℃，酶解反应时间1-2小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述黑莓经解冻后的蒸汽热烫工艺，蒸汽热烫时间2-5分钟。
全文摘要
一种酶工程技术制备黑莓混汁的方法，涉及酶工程技术在食品工业中的应用。本发明应用果胶酶液化技术及酶解终点控制技术来制备黑莓混汁，酶解反应是在黑莓果浆中添加果胶酶进行，酶解终点是控制黑莓酶解汁的浊度和悬浮稳定性指标。本发明的优点是工艺科学、合理，操作简便，黑莓果汁的出汁率高，功能性成分保留率高，色泽稳定性和悬浮稳定性好。
文档编号A23L2/70GK1792274SQ20051013498
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者许时婴, 王璋, 田金辉, 朱卫红, 杨瑞金 申请人:江南大学