system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 酶解条件对枸杞提取液澄清效果的影响 pH对果胶酶澄清枸杞提取液的影响如图1(a)所示。随着pH的升高，吸光度逐渐降低，在pH为4.0时吸光值最小(0.321，P值为0.07，差异较显著)，说明水解度水平高，即澄清度最好；但随着pH的进一步升高，吸光值度升高，这是因为该酶的最适pH为4.0，pH由2升到4时，酶活力增强，因而果汁中的聚半乳糖醛酸被水解为小分子的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变澄清，溶液的吸光度下降。之后，随着pH的进一步增加，远离果胶酶的最适pH，该酶的活力降低，水解聚半乳糖醛酸的能力也随之降低，导致溶液的澄清度进一步上升，吸光度增加。因此，果胶酶澄清枸杞提取液最佳的pH为4.0。 果胶酶添加量对其澄清枸杞提取液的影响如图1(b)所示。很显然，随着酶量的增加，吸光值逐渐降低，说明果胶的水解度增加，溶液的澄清度逐渐提高；在酶的添加量为0.15%时，吸光值最小(0.640，P值为0.00040，差异极显著)，果胶的水解度最高。之后，随着酶的添加量不断增多，吸光值反而升高。这是因为果胶酶是一种蛋白质，当其保证果胶物质被充分酶解后，其过多添加，造成溶液浑浊，溶液的吸光度增加。由此可知，枸杞提取液酶解时最佳果胶酶添加量为0.15%。 酶解温度对果胶酶澄清枸杞提取液的影响如图1(c)所示。很显然，随着温度的升高，吸光值急剧下降，在40℃下吸光值最小(0.345，P值为0.04100，差异显著)，果胶的水解度最高，此时溶液的澄清度 图1. (a) pH对枸杞提取液澄清效果的影响；(b)酶添加量对枸杞提取液澄清效果的影响；(c)酶解温度对枸杞提取液澄清效果的影响；(d)酶解时间对枸杞提取液澄清效果的影响 最高。之后，随着温度的进一步升高，吸光值反而增加，果胶的水解程度下降。整个过程可分析如下：从35℃开始，随着温度的增加，越来越接近该酶的最适温度，较多的果胶物质被水解，溶液的吸光度值逐渐下降；在40℃时，该酶的活性最高，果胶物质被充分水解，溶液的吸光度值最小；之后，随着温度的进一步升高，远离该酶的最适温度，酶的活性降低，果胶物质没有被充分水解，溶液的吸光度值下降。故果胶酶澄清枸杞提取液的最佳温度为40℃。 酶解的时间对果胶酶澄清枸杞提取液的影响如图1(d)所示。容易看出，起初随着酶解时间的增加，吸光值逐渐降低；在5 h时，吸光值达到最小(0.397，P值为0.00500，差异极显著)，说明果胶物质的水解程度最高；之后，随着时间的进一步延长，吸光值趋于平缓。整个过程可分析如下：刚开始，果胶酶水解枸杞中的果胶物质大分子物质为半乳糖醛酸小分子物质，溶液越来越澄清，吸光值逐渐降低。当果胶物质完全被酶解后，溶液的澄清度最低，吸光值趋于平稳。因此，枸杞提取液的最佳酶解时间为5 h。 3.2. 枸杞提取正交试验 通过因素试验，确定了枸杞提取的最适条件为：pH为4.0，酶量0.15%，酶解温度40℃，酶解时间5 h。在此基础上，采用四因素三水平正交试验进一步确定枸杞提取的最佳条件 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 。 由表2可知，影响枸杞提取的主次因素排列次序为：酶解时间 > 酶量 > 酶解温度 > pH。1号试验的吸光值最小为0.266，其因素水平组合为A 1 B 1 C 1 D 1 。从极差分析的结果来看，最佳组合为A 1 B 1 C 1 D 3 。所以，对A 1 B 1 C 1 D 1 和A 1 B 1 C 1 D 3 进行验证试验，试验指标不变，最终的吸光值分别为0.266和0.260，确定A 1 B 1 C 1 D 3 为最佳枸杞酶解条件，即：果胶酶0.12%，温度35℃，pH3.5，时间5.5 h。 Table 2 Optimum enzymatic hydrolysis conditions of medlar and its result 试验号 试验方案 评价指标 A 酶量(%) B 酶解温度(℃) C pH D 酶解时间(h) 吸光值(A) 1 1 (0.12) 1 (35) 1 (3.5) 1 (4.5) 0.266 ± 0.004 2 1 2 (40) 2 (4.0) 2 (5.0) 0.284 ± 0.015 3 1 3 (45) 3 (4.5) 3 (5.5) 0.282 ± 0.013 4 2 (0.15) 1 2 3 0.274 ± 0.029 5 2 2 3 1 0.302 ± 0.004 6 2 3 1 2 0.274 ± 0.006 7 3 (0.18) 1 3 2 0.283 ± 0.018 8 3 2 1 3 0.283 ± 0.002 9 3 3 2 1 0.298 ± 0.017 K 1 0.277 0.274 0.274 0.289 K 2 0.283 0.290 0.285 0.287 K 3 0.288 0.285 0.289 0.280 R 0.011 0.016 0.015 0.009 因素主次 DABC 最佳组合 A 1 B 1 C 1 D 3 表2. 枸杞提取的最佳酶解条件试验方案及结果 3.3. 酶解条件对拐枣提取液澄清效果的影响 酶解条件(pH、果胶酶用量、温度和时间)对拐枣提取液澄清效果的影响如图2所示。pH对拐枣提取液澄清效果的影响如图2(a)所示。刚开始时，随着pH的升高，吸光值不断下降，水解水平升高，在pH5.0时，吸光值最小(0.461，P值为0.00006，差异显著)。pH进一步增加，吸光值也随之增加，水解度降低。这是因为酶解的最适pH为5.0，pH由2升到5时，酶活力增强，因而果汁中的聚半乳糖醛酸较快的分解为小分子半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变澄清。随后pH逐渐增加，酶活力降低，分解聚半乳糖醛酸的能力也随之降低。因此，拐枣提取液的最佳酶解pH为5.0。 酶的添加量对拐枣提取液澄清效果的影响如图2(b)所示。一开始时，随着酶量的增加，吸光值逐渐降低，水解水平升高，即澄清度逐渐提高，在酶量添加为0.15%时，吸光值最小(0.293，P值为0.08210，差异较显著)，即水解水平最高。之后，随着酶添加量的不断增多，吸光值也升高，水解水平降低。这可能是因为酶量减少时，不能完全分解拐枣中的浑浊物质，酶量增多时，酶蛋白自身会引起液体的浑浊。由此可知，最佳的果胶酶添加量为0.15%。 酶解的温度对枸杞提取液澄清效果的影响如图2(c)所示。由图可知，随着温度的升高，吸光值急剧下降，水解水平升高，在50℃的时候吸光值最小(0.357，P值为0.00913，差异极显著)，水解水平最高，此时的澄清度最好。但是随着温度进一步升高，吸光值也随之增加，水解水平降低。原因是温度低时，果胶酶的活性受到抑制，温度过高时，酶蛋白结构遭到破坏导致酶活性降低甚至失活。故枸杞的最佳酶解温度为50℃。 图2. (a)酶解pH对拐枣提取液澄清效果的影响；(b)酶添加量对拐枣提取液澄清效果的影响；(c)酶解温度对拐枣提取液澄清效果的影响；(d)酶解时间对拐枣提取液澄清效果的影响 酶解时间对澄清拐枣提取液的影响如图2(d)所示。容易看出，刚开始的时候随着酶解时间的增加，吸光值逐渐降低，水解水平升高，4h时，吸光值达到最小(0.394，P值为0.00090，差异极显著)。之后，随着酶解时间的进一步延长，吸光值趋于平缓。这是因为，刚开始时果胶酶水解拐枣中的浑浊物质，所以澄清度越来越高，即吸光值逐渐降低，随着酶解时间的延长，浑浊物变少，吸光值趋于平稳。因此，最佳的酶解时间为4 h。 3.4. 拐枣提取正交试验 根据单因素试验确定了拐枣提取的最适条件为：pH为5.0，酶量0.15%，酶解温度50℃，酶解时间4 h。在单因素试验的基础上，采用四因素三水平正交试验进一步确定拐枣提取的最佳条件 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 。由表3可知，影响拐枣提取的主次因素排列次序为：酶解温度 > 酶量 > pH > 酶解时间。4号试验的吸光值最小为0.258，其因素水平组合为A 2 B 1 C 2 D 3 。从极差分析的结果来看，最佳组合为A 2 B 3 C 2 D 3 。所以，对A 2 B 1 C 2 D 3 和A 2 B 3 C 2 D 3 进行验证试验，试验指标不变，最终的吸光值分别为0.258和0.242，确定A 2 B 3 C 2 D 3 为最佳酶解条件，即：酶量0.15%，酶解温度55.5℃，pH5.0，酶解时间4.5 h。 3.5. 花青素添加量对饮料品质的影响 由图3可知，当花青素添加量低于0.03%时，饮料的感官评分呈上升趋势；花青素添加量为0.03%时，感官分数达到最高分(92.0分，P值为0.00810，差异极显著)；之后，当添加量高于0.03%时，感官评分呈下降趋势。花青素主要是影响饮料的色泽，当添加量小于0.03%时，随着花青素的添加，饮料的色泽愈发的诱人；但当添加量超过0.03%时，随着添加量的增加，颜色变深变暗，导致感官评分量下降。因此，花青素的最佳添加量选择为0.03%。 Table 3 Study on the optimum enzymatic hydrolysis conditions of calligonum and its result 试验号 试验因素 试验指标 A 酶量(%) B 提取温度(℃) C pH D 提取时间(h) 吸光值 1 1 (0.12) 1 (45) 1 (4.4) 1 (3.5) 0.368 ± 0.042 2 1 2 (50) 2 (5.0) 2 (4.0) 0.291 ± 0.030 3 1 3 (55) 3 (5.6) 3 (4.5) 0.280 ± 0.024 4 2 (0.15) 1 2 3 0.258 ± 0.010 5 2 2 3 1 0.333 ± 0.015 6 2 3 1 2 0.288 ± 0.027 7 3 (0.18) 1 3 2 0.292 ± 0.023 8 3 2 1 3 0.297 ± 0.034 9 3 3 2 1 0.311 ± 0.056 K 1 0.313 0.306 0.318 0.337 K 2 0.293 0.307 0.287 0.290 K 3 0.300 0.293 0.302 0.278 R 0.020 0.040 0.031 0.059 因素主次 BACD 最佳组合 A 2 B 3 C 2 D 3 表3. 拐枣提取的最佳酶解条件的试验方案及结果 图3. 花青素添加量对饮料品质的影响 3.6. 枸杞提取液对饮料品质的影响 由图4可知，当枸杞提取液添加量低于10%时，饮料的感官评分呈上升趋势；添加量为10%时，感官分数达到最高分(89.0分，P值为0.07110，差异较显著)；当添加量高于10%时，感官评分呈下降趋势。枸杞提取液主要影响饮料的口感与香气，当添加量低于10%时，口感偏淡并且香气不明显；添加量高于10%时，枸杞味过重导致感官品质下降。故枸杞提取液的最佳添加量为10%。 3.7. 拐枣提取液对饮料品质的影响 由图5可知，当拐枣提取液添加量低于8%时，饮料的感官评分呈上升趋势；添加量为8%时，感官分数达到最高分(90.5分，P值为0.09000，差异较显著)；当添加量高于8%时，感官评分呈下降趋势。拐枣提取液主要影响饮料的口感与香气，当添加量低于8%时，口感偏淡并且香气不明显；添加量高于8%时，拐枣味过重并且口感偏涩，导致感官品质下降。所以，拐枣提取液的最佳添加量为8%。 3.8. 柠檬酸对饮料品质的影响 由图6可知，当柠檬酸添加量低于0.1%时，饮料的感官评分呈上升趋势；添加量为0.1%时，感官分数达到最高分(92.0分，P值为0.05100，差异显著)；当添加量高于0.1%时，感官评分呈下降趋势。柠檬酸主要影响饮料的酸度，当添加量低于0.1%时，随着添加量的增加，酸度逐渐增加，并且花青素在酸性条件下显红色；添加量高于0.1%时，饮料过酸，导致感官品质下降。所以柠檬酸的最佳添加量为0.1%。 3.9. 低聚果糖对饮料品质的影响 低聚果糖对饮料品质的影响如图7所示。很显然，当低聚果糖添加量低于9%时，饮料的感官评分呈上升趋势；添加量为9%时，感官分数达到最高分(92.0分，P值为0.13000，基本无显著差异)；当添加量高于9%时，感官评分呈下降趋势。低聚果糖甜味纯正清爽，并且有利于人体肠道益生菌的生长，当添加量小于9%时，随着添加量的增加，饮料甜度不断增加，口感越来越好；添加量高于9%时，甜度过高，导致感官品质下降。所以，低聚果糖的最佳添加量为9%。 3.10. 最佳配方的确定 经饮料配方单因素试验确定了各组分的最适添加量为：柠檬酸0.1%，低聚果糖9%，拐枣提取液8%，枸杞提取液10%，花青素添加量0.03%。在单因素水平的基础上，采用五因素四水平正交试验进一步确定饮料的最佳配方 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 。由表4知，影响饮料品质的主次因素排列次序为：柠檬酸 > 枸杞提取液 > 低聚果糖 > 花青素 > 拐枣提取液，2号样品为最高分90分，其因素水平组合为A 1 B 2 C 2 D 2 E 2 ，即柠檬酸0.09%、低聚果糖9%、拐枣提取液8%、枸杞提取液10%、花青素0.03%。从极差分析计算结果可以看出最优水平组合为A 1 B 4 C 2 D 3 E 2 ，所以应对A 1 B 2 C 2 D 2 E 2 和A 1 B 4 C 2 D 3 E 2 进行验证试验，评分标准 图4. 枸杞提取液添加量对饮料品质的影响 Table 4 Orthogonal experiment and result 试验号 试验因素 试验指标 A 柠檬酸(%) B 低聚果糖(%) C 拐枣(%) D 枸杞(%) E 花青素(%) 感官分数 (满分100分) 1 (0.0.9) 1 (7) 1 (6) 1 (8) 1 (0.02) 84.5 ± 0.5 2 1 2 (9) 2 (8) 2 (10) 2 (0.03) 90.0 ± 1.0 3 1 3 (11) 3 (10) 3 (12) 3 (0.04) 83.5 ± 0.3 4 1 4 (13) 4 (12) 4 (14) 4 (0.05) 84.0 ± 1.2 5 2 (0.10) 1 2 3 4 81.0 ± 0.9 6 2 2 1 4 3 83.0 ± 1.3 7 2 3 4 1 2 81.5 ± 0.7 8 2 4 3 2 1 87.0 ± 0.6 9 3 (0.11) 1 3 4 2 79.5 ± 0.8 10 3 2 4 3 1 81.5 ± 1.3 11 3 3 1 2 4 81.5 ± 0.8 12 3 4 2 1 3 81.5 ± 0.6 13 4 (0.12) 1 4 2 3 81.0 ± 0.9 14 4 2 3 1 4 81.5 ± 1.5 15 4 3 2 4 1 81.5 ± 0.9 16 4 4 1 3 2 85.0 ± 1.1 K 1 88.0 81.5 83.5 82.3 83.6 K 2 83.1 84.0 83.5 84.9 84.0 K 3 81.0 82.0 82.9 85.3 82.3 K 4 82.3 84.4 82.0 82.0 82.0 R 7.0 2.9 1.5 3.3 2.0 因素主次 ADBEC 最佳组合 A 1 B 4 C 2 D 3 E 2 表4. 正交试验因素水平组合及结果 图5. 拐枣提取液添加量对饮料品质的影响 图6. 柠檬酸添加量对饮料品质的影响 图7. 低聚果糖添加量对饮料品质的影响 不变，得分分别为89.8和94.5，确定A 1 B 4 C 2 D 3 E 2 为最佳配方，即：柠檬酸0.09%、低聚果糖13%、拐枣提取液8%、枸杞提取液12%、花青素0.03%。