速冻方式对番木瓜浆功能酶活力冻藏稳定性的影响

余 铭1,2，陈海强1,2，梁钻好1，杨公明1,*

(1.华南农业大学食品学院，广东 广州 510642；2.阳江职业技术学院，广东 阳江 529500)

摘 要：以鲜榨番木瓜浆为材料，研究不同速冻方式对番木瓜浆的功能酶活力冻藏稳定性的影响。采用－40℃液浸式速冻机和－40℃超低温冰箱对比，分别测定其冻结曲线，分析液浸式速冻和空气对流冻结对番木瓜浆－18℃冻藏过程中木瓜蛋白酶、木瓜凝乳酶、脂肪酶比活力的变化。结果表明：采用－40℃液浸式速冻的番木瓜浆中心温度通过最大冰晶生成区的速度比－40℃空气对流冻结方式快8.2倍，冻结速度对冻藏期间番木瓜浆中功能酶活力的保持有显著影响；番木瓜浆采用液浸式速冻，－18℃冻藏90d，能较好保持功能酶活力。

关键词：速冻方式；番木瓜浆；冻藏；功能酶；稳定性

Effects of Different Quick-Freezing Methods on the Stability of Enzymes in Frozen Papaya Pulp

YU Ming1,2，CHEN Hai-qiang1,2，LIANG Zuan-hao1，YANG Gong-ming1,*

(1. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China；

2. Yangjiang Vocational and Technical College, Yangjiang 529500, China)

Abstract：Fresh papaya pulp was quick-frozen by liquid immersion freezing or in an ultra-low temperature freezer both at －40 ℃ to evaluate the effects of the quick-freezing methods on the stability of enzymes in frozen papaya pulp. The corresponding freezing curves were plotted. Meanwhile, changes in the activities of papain, chymopapain and lipase in papaya pulp quick-frozen by the two methods were analyzed during storage at －18 ℃. The results showed that the internal temperature of papaya pulp quick-frozen by liquid immersion freezing passed through the zone of maximum ice crystal formation 8.2 times than that observed with air convection freezing. The quick-freezing rate significantly affected preservation of enzyme activities in papaya pulp during frozen storage. The investigated enzyme activities in liquid immersion frozen papaya pulp were retained well for 90 d at －18 ℃.

Key words：quick-freezing method；papaya pulp；freezing；functional enzymes；stability

中图分类号：TS255.36 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)20-0338-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201320070

番木瓜(Carica papaya)，又名木瓜、万寿果等，是一种热带常绿果树，为番木瓜科番木瓜属多年生肉质草本植物[1-2]，与香蕉、菠萝并称热带三大草本果树，是一种营养价值高且有益健康的水果，曾被美国科学家评为十大营养保健水果之首[3]，有“百益果王”之称[4]。成熟的番木瓜果实营养丰富，含有维生素、酶类(如木瓜蛋白酶、木瓜凝乳酶、脂肪酶、果胶酯酶、溶菌酶、过氧化氢酶、酚氧化酶等)[5-8]、微量元素(钙、铁、锌、硒、磷、钠、钾、镁)、氨基酸[9]等，其中VC是芒果的3倍、菠萝的4倍，VA是菠萝的20倍[10]。

随着消费者健康意识的增强，纯天然、营养、新鲜、保持水果原汁原味的果汁为消费者崇尚[11]。但果蔬组织柔嫩，含水量高，易腐烂变质，不耐储存[12]，只能随上市季节进行应季加工。冷藏与冻结技术因能最大限度保持食品营养与感官品质，国内外不断有人进行速冻加工保藏果蔬浆汁产品的技术开发，所用的速冻方法有：气流(鼓风)冻结法、间接接触冻结法、直接接触冻结法等[13]。速冻冷库是最常用的气流速冻方法，速冻温度为－40～
－35℃[14-15]，但采用速冻冷库生产的果蔬浆，由于冻结速度慢，物料在冻结过程中缓慢浓缩，导致产品解冻后易出现分层、色泽和香味严重劣变以及多种功能活性成分等不利现象，严重制约了速冻果蔬浆的产业化发展。

本实验采用－40℃液浸式速冻机和－40℃低温冰箱对番木瓜浆进行对比速冻实验，测定不同方式的冻结曲线和番木瓜主要功能酶的活力，研究冻结速度对番木瓜浆中功能酶活力冻藏稳定性的影响，为番木瓜浆液浸式速冻保鲜的产业化发展提供可靠的基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

番木瓜购于广东省岑村番木瓜专卖店。

三氯醋酸、酪蛋白标品、焦性没食子酸等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

高速分散均质机 上海标本模型厂；液浸式超速冻结机 广东科奇超速冻科技有限公司；－40℃低温冰箱、－25℃医用冰箱 中科美菱低温科技有限责任公司；U-3010型紫外分光光度计 日本日立公司；TGL-16G-A型高速离冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 工艺路线

九成熟番木瓜→清洗→表皮O3杀菌→削皮去籽→打浆(果肉、水质量比1:1)→均质1min→[装袋(150mL/袋)→排气封口→－40℃液浸式速冻→冻藏→解冻]→离心5min(3000r/min)→番木瓜浆上清液→功能酶测定

1.3.2 冻结曲线测定

将数显温度计的探头置于包装袋内果浆的几何中心，然后将果浆放入－40℃液浸式速冻机及－40℃的低温冰箱内，记录时间间隔为30s，测定冻结曲线。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 木瓜蛋白酶活性的测定[16-17]

将番木瓜浆上清液1mL置于具塞试管中，于37℃水浴中保温10min，量取在37℃中保温的酪蛋白溶液5mL，迅速加入混匀，同时记录时间，准确反应10min，立即加入三氯醋酸溶液5mL，摇匀，用10000r/min的离心机离心5min，取上清液。另取番木瓜浆上清液1mL，置于具塞试管中于37℃保温10min，加入在37℃水浴中保温的三氯醋酸溶液5mL，准确反应10min，立即加入酪蛋白溶液5mL，摇匀，用10000r/min的离心机离心5min，取上清液作空白，按照分光光度法在275nm波长处测定吸光度(A)。用50μg/mL酪氨酸标准品，以蒸馏水作空白，在275nm波长处测定吸光度As。木瓜蛋白酶比活力按式(1)计算，单位以U/g表示。

木瓜蛋白酶比活力/(U/g)=A/AS×50×11/10×F/m (1)

式中：A为样品吸光度；As为酪氨酸吸光度；11为样品最后反应完毕体积/mL；10为反应时间/min；50为酪氨酸的质量浓度/(μg/mL)；F为样品稀释倍数；m为1mL番木瓜浆上清液质量/g。

1.3.3.2 木瓜凝乳酶比活力的测定[18]

取100g/L的脱脂乳5mL，在35℃条件下保温5min，加入0.5mL番木瓜浆上清液，迅速混合均匀，准确记录从加入番木瓜上清液到乳液凝固时间，将40min凝结1mL 100g/L的脱脂乳酶量定义为一个索氏单位(Soxhlet unit)，见式(2)。

凝乳酶比活力/(SU/mL)=2400/t×V1/V2×n (2)

式中：V1为脱脂牛奶溶液体积/mL；t为凝乳时间/s；V2为加酶体积/mL；n为稀释倍数。

1.3.3.3 脂肪酶活性的测定[19]

取100mL三角瓶5个，每瓶加入5mL 0.025mol/L磷酸缓冲液和4mL聚乙烯醇橄榄油乳化剂，置于40℃水浴锅中保温5min，然后在两个瓶中各加入1mL番木瓜浆上清液，从加入上清液开始精确计算时间，继续保温15min，取出后立即加入15mL 95%乙醇，以停止酶作用，再加酚酞指示剂3滴，用0.05mol/L NaOH溶液滴定至溶液呈粉红色为止。另外两个瓶子不加番木瓜浆上清液，也继续保温15min后，立即取出，各加入15mL 95%乙醇，然后再加入1mL上清液，作为对照。

本实验规定，1mL番木瓜浆上清液在40℃条件下作用于聚乙烯醇橄榄油乳化剂15min，最后消耗1mL 0.005mol/L NaOH溶液，作为100个酶活性单位。按式(3)计算脂肪酶比活力(U/mL)。

脂肪酶比活力/(U/mL)=(V1－V2)×100×n (3)

式中：V1为滴定样品所耗碱液的体积/mL；V2为对照瓶体积/mL；n为稀释倍数。

2 结果与分析

2.1 冻结曲线

图 1 番木瓜浆冻结曲线

Fig.1 Freezing curves of papaya pulp

由图1可见，－40℃的处理温度通过最大冰晶生成区－1～－5℃，空气对流冻结需要20.5min，相比之下，液浸式速冻只要2.5min，快8.2倍，150g番木瓜浆的中心温度为从25℃降温至－18℃，液浸式速冻只要13.5min，比空气对流(53min)快3.9倍。

2.2 不同速冻方式对番木瓜浆冻藏期间木瓜蛋白酶比活力的影响

图 2 不同速冻方式对番木瓜浆冻藏期间木瓜蛋白酶比活力的影响

Fig.2 Effect of different quick-freezing methods on papain activity in papaya pulp during frozen storage

由图2可见，番木瓜浆鲜样的木瓜蛋白酶比活力与速冻后各冻藏时间内样品的木瓜蛋白酶比活力差异显著。其中采用－40℃液浸式速冻番木瓜浆的木瓜蛋白酶比活力保持率为97.12%，而采用－40℃空气对流冻结番木瓜浆的木瓜蛋白酶比活力保持率只有63.11%。冻藏第30天，木瓜蛋白酶比活力差异显著，第30～90天间下降差异不显著，这表明木瓜蛋白酶比活力降低幅度差异主要由冻结速度的快慢所引起，在实验所涉及范围内冻藏时间的影响不大。

从相关性分析中得知，－40℃液浸式速冻和－40℃空气对流冻结的番木瓜浆在冻藏过程中木瓜蛋白酶活力差异显著(P=0.033＜0.05)，表明冻结速度对木瓜蛋白酶活力的下降有显著影响。

2.3 不同速冻方式对番木瓜浆冻藏期间凝乳酶比活力的影响

图 3 不同速冻方式对番木瓜浆冻藏期间木瓜凝乳酶比活力的影响

Fig.3 Effect of different quick-freezing methods on chymopapai activity in papaya pulp during frozen storage

由图3可见，番木瓜浆鲜样的木瓜凝乳酶比活力和各冻藏时间内的样品差异显著。经不同方式处理后，－40℃液浸式速冻番木瓜浆木瓜凝乳酶比活力保持率为77.46%，而－40℃空气对流冻结的番木瓜浆木瓜凝乳酶比活力保持率只有32.71%。在番木瓜浆冻藏过程中各样品木瓜凝乳酶比活力差异不显著，这表明引起木瓜凝乳酶比活力降低幅度差异的原因主要是冻结速度的快慢，而冻藏时间的影响不大。

从相关性分析中得知，－40℃液浸式速冻和－40℃空气对流冻结对番木瓜浆冻藏过程中木瓜凝乳酶比活力差异显著(P=0.027＜0.05)，表明冻结速度对木瓜凝乳酶比活力的下降有显著影响。

2.4 不同速冻方式对番木瓜浆冻藏期间脂肪酶比活力的影响

图 4 不同速冻方式对番木瓜浆冻藏期间脂肪酶比活力的影响

Fig.4 Effect of different quick-freezing methods on lipase activity in papaya pulp during frozen storage

由图4可见，番木瓜浆鲜样的脂肪酶比活力和各冻藏时间内的样品差异显著。经不同方式处理后，
－40℃液浸式速冻番木瓜浆的脂肪酶比活力保持率为82.99%，而－40℃空气对流冻结的番木瓜浆的脂肪酶比活力保持率只有44.68%。在番木瓜浆冻藏过程中各样品脂肪酶比活力差异不显著，这表明引起脂肪酶比活力降低幅度差异的主要原因是冻结速度的快慢，而冻藏时间的影响较小。

从相关性分析中得知，－40℃液浸式速冻和－40℃空气对流冻结的番木瓜浆在冻藏过程中脂肪酶比活力差异显著(P=0.043＜0.05)，表明冻结速度对脂肪酶比活力的下降有显著影响。

3 讨论与结论

鲜榨果浆采用全果肉加工，保留了水果原有营养成分，但保藏难，严重制约其产业化发展。冷冻贮藏能大大降低果浆品质变化的速度，然而冻结速度的快慢直接影响速冻果浆的质量。本实验以空气对流冻结方式为对照，研究液浸式速冻对番木瓜浆的功能酶在冻藏过程中稳定性的影响，结果表明：采用－40℃液浸式速冻的番木瓜浆中心温度通过最大冰晶生产区(－5～－1℃)的时间比－40℃空气对流冻结的快8.2倍，冻结速度对番木瓜浆中功能酶活力的下降有显著影响，而冻藏时间对番木瓜浆功能酶活力变化的影响不大。一般来说，冻结速度越快，产品中的冰晶越小，从冰晶对食品质量的影响来考虑，液浸式速冻比空气对流速冻相比更有利于保持冻藏食品原有的质构及功能酶活力。

水果原浆的加工保藏一直是我国食品加工业的难题，而采用传统空气对流冷冻方法则因冻结速度慢导致产品品质不佳，严重制约了果浆产业化的进一步发展。利用液浸式速冻技术保藏鲜榨番木瓜浆，对于鲜榨果浆(汁)的产业化发展提供了新的技术选择。

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