本文摘要：摘要：以广西大宗特色水果菠萝、柚子、火龙果、芒果的皮，添加罗汉果和刺梨为原料制备酵素，以超氧化物歧化酶(SOD)和感官评分为响应指标，在单因素试验的基础上，利用Box-Behnken响应面设计试验优化果皮酵素发酵工艺，并对其抗氧化能力进行测定。结果表明，
摘要：以广西大宗特色水果菠萝、柚子、火龙果、芒果的皮，添加罗汉果和刺梨为原料制备酵素，以超氧化物歧化酶(SOD)和感官评分为响应指标，在单因素试验的基础上，利用Box-Behnken响应面设计试验优化果皮酵素发酵工艺，并对其抗氧化能力进行测定。结果表明，果皮酵素的最佳工艺为：发酵时间15d，发酵温度40℃，红糖添加量17%。该工艺下发酵得到的果皮酵素色泽均匀，果香味明显，SOD活性达300U/mL，对DPPH·的清除率达75.3%。
关键词：果皮酵素;制备;超氧化物歧化酶;抗氧化
广西是一个农业比重较大的省份，其独特的资源优势和气候条件，十分适宜亚热带水果的生长。广西水果产量位居全国第五，其中有不少地理标志保护产品，如永福罗汉果、容县沙田柚、百色芒果等。但是这些水果不易贮存，除少部分用于直接销售鲜食外，大部分用于加工，在加工的过程中产生了大量的加工副产物及废弃物，比如菠萝皮芯、芒果皮、柚子皮等，有研究表明果皮的抗氧化能力、VC含量及多酚含量相近或高于果肉[1-2]，其中还含有糖类和膳食纤维等，富含有益健康的营养成分[3]和较多的生理活性物质，能在发酵中提供碳源，抑制杂菌生长，有利于发酵[4-5]。
这些副产物及废弃物如若处理不当，不仅污染环境，同时浪费了大量的生物资源。经发酵后的酵素液包含了植物原料和微生物原有的维生素及功能性化学物质，还有发酵生成的一些生理活性物质如次生代谢产物、抗氧化成分、醇类、酯类、酶类等[6]。
目前，有关单种的果皮酵素或水果酵素研究较多[7-9]，但4种及以上的复合型酵素研究和报道不多。市面上的酵素大致分为果蔬类、粮谷类、中草药类等[10]，发酵方式有自然发酵和经人工接种酵母菌、乳酸菌等微生物进行发酵，菌种影响酵素的生理活性和安全性，缩短了发酵时间[11]，对产品的生产工艺和品质起到一定的作用[12]。Liao等[13]利用乳酸菌发酵芒果汁，提高了芒果汁的活性物质含量和抗氧化活性;Ghosh等[14]研究表明，乳酸菌产生的有机酸能够使原料中活性物质溶出并呈游离态。
广西富产的芒果、柚子、菠萝等水果香气浓郁，芬芳怡人，结合广西特色罗汉果作为天然甜味剂，其热量低、风味佳、兼具多重功能特性，刺梨富含超氧化物歧化酶(SOD)，营养丰富[15]，具有独特的酸味，营养价值较高，添加糖及能参与调节生理功能机制的益生元低聚半乳糖[16]，有利于提高酵素的香气和口感。本研究结合本地区农业经济特色，联合广西果蔬加工企业，高效综合利用果蔬加工废弃物，变废为宝，通过校企联合，使水果加工产物创造更高的经济价值。探究水果酵素的制备，通过Box-Behnken响应面设计试验进行工艺优化，并对其进行抗氧化能力的测定，以期为促进广西大宗特色水果加工及副产物产业链发展提供理论基础。
1材料与方法
1.1材料与设备
1.1.1材料与试剂
菠萝、柚子、火龙果、芒果、罗汉果、刺梨、红糖：均为市售;安琪酵母酸奶发酵剂8菌型：购于安琪酵母旗舰店;低聚半乳糖：量子高科(中国)生物股份有限公司;乙二胺四乙酸二钠(分析纯)、三羟甲基氨基甲烷(分析纯)：北京索莱宝科技有限公司;盐酸(分析纯)：廉江市爱廉化试剂有限公司;邻苯三酚(分析纯)：天津市博迪化工有限公司;2,2-联苯基-1-苦基肼基(DPPH)(含10%~20%苯)：上海阿拉丁生化科技股份有限公司;抗坏血酸(分析纯)：天津市大茂化学试剂厂。
1.1.2仪器与设备LRH-250生化培养箱：上海精宏实验设备有限公司;759s紫外可见分光光度计：上海仪电分析仪器有限公司;TD-5台式低速离心机：四川蜀科仪器有限公司;手持折射仪0~90%Brix(糖)：邦西仪器科技(上海)有限公司。
1.2方法
1.2.1工艺流程原料预处理→称重→加入罗汉果→打浆→煮沸→加入刺梨、红糖、低聚半乳糖→装坛→冷却→接种→密封→发酵→离心、过滤→装瓶→成品1.2.2操作要点1.2.2.1原料预处理挑选成熟、无腐烂虫害的菠萝、柚子、火龙果、芒果，清洗、沥干后削皮，备用。
1.2.2.2称重、打浆称取菠萝皮、柚子皮、火龙果皮、芒果皮各100g，加入6g罗汉果，加入其总质量2倍的水，放入破壁机打碎成浆。
1.2.2.3煮沸
将打好的浆液煮沸至起泡，加入8g刺梨、适量红糖、2%低聚半乳糖(占浆液总质量百分比)。
1.2.2.4接种、密封将冷却好的浆液于超净台接入菌种1g，摇晃均匀，密封。1.2.2.5发酵将发酵后的浆液放在恒温培养箱恒温发酵。
1.2.2.6离心、过滤将完成发酵的果皮酵素置于低速离心机中离心，转速4000r/min，时间15min后过滤取滤液。
1.2.3果皮酵素单因素试验设计利用超氧化物歧化酶活性和感官评分这两个指标，选择发酵温度、发酵时间和红糖添加量这3个因素设计单因素试验。
(1)发酵时间：在发酵温度40℃，红糖添加量10%条件下，分析发酵时间(5、10、15、20、25d)对果皮酵素SOD活性及感官评分的影响。(2)发酵温度：在发酵时间10d，红糖添加量10%条件下，分析发酵温度(36、38、40、42、44℃)对果皮酵素SOD活性及感官评分的影响。(3)红糖添加量：在发酵温度40℃，发酵时间20d条件下，分析红糖添加量(5%、10%、15%、20%、25%)对果皮酵素SOD活性及感官评分的影响。
2结果与分析
2.1单因素试验结果
2.1.1发酵时间对果皮酵素品质的影响
随着发酵时间的延长，果皮酵素的SOD活性及感官评分均先上升后下降，当发酵时间为15d时，感官评分及SOD活性出现最大值，分别为91.3分、239U/mL，酵素品质较好。发酵时间小于15d时，SOD活性和感官评分偏低，主要是因为发酵时间过短导致菌种产酸量较低、风味物质不足;发酵时间大于15d时，过度繁殖的微生物会消耗酵素里的营养物质，次级代谢产物增多，导致酵素口感由醇厚变得稀薄，偏酸，营养成分下降[19]。因此，发酵时间选取15d为宜。
2.2抗氧化活性分析
检测最优工艺条件下制备果皮酵素的抗氧化活性，发酵后酵素液的SOD活性从247.5U/mL提高到300U/mL，高出了52.5U/mL，表明通过发酵果皮酵素中的SOD活性明显提高，与单一的菠萝(6.39U/mL)、芒果(11.56U/mL)、火龙果(4.71U/mL)、柚子(2.51U/mL)酵素相比[23]，混合果皮酵素SOD活性明显升高;取浓度100%果皮酵素，发酵后对DPPH自由基清除率从64.6%增加到75.3%，但均低于4mg/mLVC的DPPH自由基清除率。
农业论文投稿刊物：《广东农业科学》杂志创刊于1965年，是由广东省农业科学院、华南农业大学主办，由广东省农业科学院主管的我省唯一的农业综合性技术类期刊，2008年入选全国中文核心期刊。本刊主要刊登全国范围的农、林、牧、副、渔基础理论、应用研究及农业经济研究等与农业有关的学术研究论文，追踪报道各学科的最新研究进展与研究成果。
3结论
本研究结合广西地区农业经济特色，联合广西果蔬加工企业，通过对广西大宗特色水果的果皮酵素的发酵工艺优化及其抗氧化活性研究，结果表明，果皮酵素最佳工艺为：发酵时间15d，发酵温度40℃，红糖添加量17%。该工艺下发酵得到的酵素产品呈红棕褐色，富有果香味，口感细腻，SOD活性为300U/mL，对DPPH自由基的清除率达75.3%。
参考文献：
[1]周毅刚,许文天,马小卫,等.芒果果皮和果肉的抗氧化能力分析[J].广东农业科学,2013,40(24):87-90.DOI：10.3969/j.issn.1004-874X.2013.24.024.
[2]ADEMOSUNA,OBOHG.Anticholinesteraseandantioxidativepropertiesofwater-extractablephytochemicalsfromsomecitruspeels[J].JournalofBasicandClinicalPhysiologyandPharmacology,2013,2(2):1-6.DOI:10.1515/jbcpp-2013-0027.
[3]XULS,ZHANGYJ,WANGLZ.Structurecharacteristicsofawater-solublepolysaccharidepurifiedfromdragonfruit(Hylocereusundatus)pulp[J].CarbohydratePolymers,2016,146:224-230.DOI:10.1016/j.carbpol.2016.03.060.
作者：谢文佩，章昱
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