全 文 ：2011 No．9
Serial No．234 China Brewing
表3 正交试验结果方差分析
Table 3. Variance analysis of orthogonal experiment results
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 显著性
料液比A 2835.429 2 1417.715 107.664 **
反应温度B 26.336 2 13.168
微波功率C 227.869 2 113.935
处理时间D 116.816 2 58.408
总和 1207.541 8
误差 26.336 2 13.168 B作误差
3 结论
（1）微波处理小麦蛋白胶黏剂制备啤酒标签胶4个因
素的影响大小为料液比>微波功率 >处理时间>处理温度。
且因素A料液比对各指标影响高度显著，影响最大。
（2）微波处理小麦蛋白标签胶黏剂制备啤酒标签胶的
最佳工艺条件为处理温度80℃，料液比1∶4.5，微波功率
600W，处理时间90min。
参考文献：
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野木瓜（Chaenomeles cathayensis）属蔷薇科贴梗海棠
灌木丛植物，植物学上分类属于毛叶木瓜[Chaenomeles
cathayensis（Hemsl.）Schneid.]，是贵州省遵义正安县独有
的天然特产资源[1-2]。野木瓜皮薄、肉厚、气香、品质优良，
中医记载其味甘、平，归心、肾二经，有强心利尿、驱虫止
痛之功效[3]。现代研究表明，野木瓜含有丰富的有机酸、
果胶、蛋白质、多种氨基酸维生素和矿物质，还含有多糖、
皂苷、黄酮、超氧化物歧化酶等活性成分 [4]，是理想的保
健食品。
野木瓜果肉硬度大、酸涩味重，不适合鲜食，利用酶处
收稿日期：2011-04-19
基金项目：贵州省社会发展攻关项目（（2009）-3010）
作者简介：王雅臣（1986-），男，在读硕士研究生，研究方向为食品科学；王明力*，教授，通讯作者。
响应面——满意度函数优化复合酶法提取野木瓜汁工艺的研究
王雅臣1，2，王明力1，2*，王丽娟2，袁 志2
（1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州 贵阳 550003；2.贵州大学 化学与化工学院，贵州 贵阳 550003）
摘 要：为了提高野木瓜出汁率和野木瓜汁含糖量，采用复合酶法提取野木瓜汁，用响应面——满意度函数分析法进行优化。结果表
明，最佳酶解工艺参数为每100g果肉打浆加水80mL，复合酶（纤维素酶与果胶酶添加比例为4∶1）添加量0.170%，调整pH值为4.0，在
45℃处理4h，野木瓜出汁率为76.0%，野木瓜汁含糖量达到7.77%，均高于空白样。
关 键 词：响应面；满意度函数；野木瓜；复合酶
中图分类号：TS275.5 文献标识码：A 文章编号：0254-5071（2011）09-0088-05
Optimizing complex enzymatic extraction of Chaenomeles cathayensis juice by response surface methodology
combined with desirability function analysis
WANG Yachen1，2, WANG Mingli1，2*, WANG Lijuan2, YUAN Zhi2
(1.Guizhou Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biological Pharmacy, Guiyang 550003, China;
2.College of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550003, China)
Abstract: In order to increase the yield and sugar content of Chaenomeles cathayensis juice, C. cathayensis juice was extracted by complex enzymoly-
sis. The extraction technology was optimized by response surface methodology combined with desirability function analysis.The results showed that
the optimum conditions for enzymatic extraction of C. cathayensis juice were as follows: 80ml water per 100g pulp, 0.170% complex enzyme (cellu-
lose∶pectinase=4∶1), pH value 4.0, enzymolysis temperature 45℃ and enzymolysis time 4h. The juice yield of C. cathayensis could reach 76.0%, and
the sugar content of C. cathayensis juice could reach 7.77%. Both the juice yield and sugar content were much higher than control.
Key words: response surface; desirability function; Chaenomeles cathayensis; complex enzyme
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2011年 第 9期
总第 234期
表1 Box-Behnken试验因素水平编码
Table 1. Factors and levels of Box-Behnken design
水平 A纤维素酶与果胶酶的添加比例 B加酶量/% C酶解时间/h
-1 3:1 0.150 3.5
0 4:1 0.175 4.0
1 5:1 0.200 4.5
理可以破坏野木瓜果肉中的果胶、纤维素、淀粉等大分子
物质形成的网络结构，提高出汁率和榨得野木瓜汁的含糖
量，同时也可以最大限度地保留营养成分[5]，便于进一步
加工。笔者采用纤维素酶与果胶酶组成的复合酶处理野木
瓜鲜果，在单因素试验基础上以出汁率、榨得野木瓜汁的
含糖量为考核指标，应用响应面设计及满意度函数法分析
试验数据，研究复合酶法提取野木瓜汁的最佳工艺条件。
1 材料与仪器
野木瓜鲜果：贵州省遵义正安县天然资源野木瓜，8～
9月成熟采收。
果胶酶：酶活力20000U/g（上海蓝季科技发展有限公
司），纤维素酶：酶活力30000U/g（上海蓝季科技发展有
限公司）。
所用化学试剂均为分析纯。
WY080ST手持折光仪（成都万辰光学仪器厂），JM-W65
小型胶体磨（温州市七星乳品设备厂），FA1604电子精密天
平（苏州江东精密仪器有限公司），JYL-C051九阳料理机
（九阳股份有限公司）等。
2 试验方法
2.1 酶法制备野木瓜汁工艺流程
野木瓜鲜果→清洗→削皮、去籽→切丁→热烫→打浆→酶
处理→过滤→野木瓜汁→杀菌→冷却、冷藏备用
2.2 工艺要点说明
2.2.1 原料处理
挑选8～9成熟的野木瓜，去皮、去籽、去瓤，切成1cm3
大小，投入95℃的热水中热烫2min，使破碎后的野木瓜不
易发生酶促褐变，保证野木瓜汁的品质。
2.2.2 果浆的制备
处理后的野木瓜果肉加入适量的水进行打浆，得到野
木瓜果浆。
2.2.3 果汁的制备
经酶处理的野木瓜果浆，用120目双层滤布进行抽滤，
再用手挤压，以不出汁为准。
2.3 野木瓜果浆最佳酶解工艺条件的确定
2.3.1 测定方法及出汁率的计算
野木瓜果肉经加水打浆后，分别加入各种单一酶和
复合酶，在一定条件下进行酶解处理后取汁，出汁率计
算公式：
出汁率（%）=[（总汁液重 -加水量）/果肉重]×100%
还原糖（以葡萄糖计）含量测定：采用GBT 5009.7-2008
中的直接滴定法。
2.3.2 单因素试验
分别考察了纤维素酶与果胶酶的添加比例、复合酶添
加量、酶解温度、酶解时间、pH值对野木瓜果肉出汁率和
野木瓜汁含糖量的影响程度，及各因素的适用条件。
100g野木瓜果肉加水80mL打浆后添加0.1%的复合
酶，在pH值为4.0、45℃保温4h，分别考察纤维素酶与果胶
酶添加比例1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1对野木瓜果肉出汁率和野
木瓜汁含糖量的影响。同时做空白试验：不添加酶、单独
添加纤维素酶、单独添加果胶酶进行对照。
100g野木瓜果肉加水80mL打浆后，按纤维素酶与果
胶酶比例4∶1添加复合酶，在pH值为4.0、45℃保温4h，分别
考察不同复合酶添加量0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%
对野木瓜果肉出汁率和野木瓜汁含糖量的影响。
100g野木瓜果肉加水80mL打浆后，按纤维素酶与果胶
酶比例4∶1添加0.1%复合酶，调整为pH值为4.0，在一定温度
保温4h，分别考察不同酶解温度30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、
55℃、60℃对野木瓜果肉出汁率和野木瓜汁含糖量的影响。
100g野木瓜果肉加水80mL打浆后，按纤维素酶与果
胶酶比例4∶1添加0.1%复合酶，在45℃保温一定时间，分别
考察不同酶解时间1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h
对野木瓜果肉出汁率和野木瓜汁含糖量的影响。
100g野木瓜果肉加水80mL打浆后，按纤维素酶与果
胶酶比例4∶1添加0.1%复合酶，在一定温度保温4h，分别考
察pH值为3.0、pH值为3.5、pH值为4.0、pH值为4.5、pH值为
5.0对野木瓜果肉出汁率和野木瓜汁含糖量的影响。
2.3.3 响应面优化试验
以纤维素酶与果胶酶的添加比例、复合酶添加量、酶
解时间3个对野木瓜果肉出汁率和野木瓜汁含糖量影响
比较大的因素，采用Box-Behnken试验设计优化复合酶法
提取野木瓜汁的工艺，试验因素水平见表1。
2.3.4 数据处理
由于试验为多因素多相应的优化试验，所以采用满意
度函数法将每个响应转换成满意度函数[6]，出汁率和果汁
含糖量都属于望大特性，其满意度函数定义：
di（Yi（X））=
0 Yi（X）≦Li，
Yi（X）-Li
Yi，max（X）-Li
Li≦Yi（X）≦Yi，max（X），
1 Yi（X）≧Yi，max（X）
!
#
#
##

#
#
##
$ 。
（1）
其中，di是第i个响应的满意度函数，Yi（X）为第i个响应
值，Li为第i个响应值的规格下限，Yi，max（X）为第i个响应值
所不能超过的特定值（目前技术条件所允许达到或者达到
该点后增加响应值不能明显的改进产品质量）。之后求出
各响应对应的满意度值：
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di=（di1，di2，…，dik）T （2）
其中，k为试验序号。再计算出满意度的协方差矩阵S
和相关系数矩阵R。
根据响应相关性的不同，采用不同的优化模型。如果相
关性不强，可以用各个响应的满意度函数的几何平均定义
为多响应问题的总体满意度函数；如果相关性强，可以求
出协方差矩阵S的特征值l与主成分z，用加权主成分分析[7]：
Mk=z1[l1 /（l1+l2）]+z2[l2 /（l1+l2）]。 （3）
利用Minitab15.0软件求得Mk的拟合方程，从而得出
最佳工艺参数[8]。
3 结果与分析
3.1 单因素试验分析
3.1.1 纤维素酶与果胶酶的添加比例的影响
纤维素酶与果胶酶酶活力与作用存在差异，由图1可
以看出，其添加比例不同，对野木瓜果肉出汁率和野木瓜
汁含糖量都有较大影响，在比例为4∶1的时候，出汁率达
到72.84%，木瓜汁含糖量也相对较高，有7.25%。选择比
例3∶1～5∶1进行优化试验。
在同等条件下与不加酶的空白样进行对照，空白样出
汁率为51.4%，木瓜汁含糖量为2.67%。由此充分说明酶的
添加，有助于提高野木瓜果肉出汁率和果汁含糖量。
在同等条件下与单独添加纤维素酶和单独添加果胶
酶的样品进行对照。添加纤维素酶时，出汁率为65.5%，木
瓜汁含糖量为5.45%，添加果胶酶时，出汁率为63.4%，木瓜
汁含糖量为4.67%；由此充分说明果胶酶与纤维素酶组成复
合酶对提高野木瓜果肉出汁率和果汁含糖量有明显作用。
3.1.2 复合酶添加量的影响
由图2可以看出，复合酶添加量对酶解效果有很大的
影响。当复合酶添加量＞0.15%时，出汁率＞73%，复合酶
添加量达到0.20%时，木瓜汁含糖量达到7.5%，继续增大
复合酶添加量，出汁率和果汁含糖量都趋于稳定。为了节约
酶用量进而节约成本，选择复合酶添加量在0.15%～0.20%
进行优化试验。
3.1.3 酶解温度的影响
由图3可以看出，在45℃时，出汁率和果汁含糖量都达到
最大值。纤维素酶与果胶酶最适温度都为45℃，温度过高，
酶活力会下降，影响酶解效果，且温度过高，野木瓜汁颜色
由鲜亮变暗。所以将酶解温度定为45℃，不再进行优化。
3.1.4 酶解时间的影响
由图4可以看出，酶解时间对酶解效果有很大的影响。
酶解时间达到4h，出汁率和果汁含糖量增加趋于平缓，处
于节省工艺时间考虑，在3.5h～4.5h进行优化。
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表2 Box-Behnken试验设计结果
Table 2. Results of Box-Behnken design
试验号 A B C Y1出汁率/% Y2含糖量/%
1 1 0 -1 75.8 7.69
2 -1 -1 0 75.3 7.55
3 0 0 0 71.5 7.17
4 0 -1 1 73.7 7.45
5 -1 0 1 74.1 7.27
6 0 0 0 75.6 7.82
7 0 1 1 75.1 7.63
8 1 1 0 74.3 7.38
9 -1 1 0 73.1 7.37
10 1 0 1 76.1 7.65
11 0 0 0 75.7 7.71
12 0 1 -1 75.1 7.62
13 -1 0 -1 73.2 7.33
14 1 -1 0 74.9 7.59
15 0 -1 -1 75.8 7.76
3.1.5 pH值的影响
由图5可以看出，复合酶处理野木瓜浆的最适pH值为
4.0。pH值过低、过高，都会影响酶的活性，且影响较明显，
故选择pH4.0为酶解pH值，不再进行优化。
3.2 响应面优化试验结果分析
以纤维素酶与果胶酶的添加比例（A）、复合酶添加量
（B）、酶解时间（C）3因素为自变量，出汁率（Y1）、木瓜汁含
糖量（Y2）为响应值，应用Minitab 15.0软件进行Box-Behnken
试验设计，试验见表2。
3.2.1 满意度函数的计算
将表3中Y1、Y2的试验数据代入公式（1）中。根据试验
数据，令其中L1=70.0，Y1，max（X）=80.0，L2=7.00，Y2，max（X）=
8.00，计算结果代入公式（2）得到Y1、Y2对应的满意度：
d1=（0.58，0.53，0.15，0.37，0.41，0.56，0.51，0.43，0.31，0.61，
0.57，0.51，0.32，0.49，0.58）T。
d2=（0.69，0.55，0.17，0.45，0.27，0.82，0.63，0.38，0.37，0.65，
0.71，0.62，0.33，0.59，0.76）T。
计算d1与d2的协方差矩阵S及相关系数矩阵R：
S=
0.0167721 0.0225271
0.0225271 0.037363! 8 .R= 1 0.9000.900! 1
由此可见，d1与d2之间的相关性较强，所以应该进行
主成分分析。
3.2.2 加权主成分的计算
l 1=0.051836，l 2=0.0023.
u1=（0.540516，0.841334）′，u2=（0.841334，-0.540516）′.
得到的主成分为：
z1=0.540516×d1＋0.841334×d2，
z2=0.841334×d1－0.540516×d2。
将上述所求代入公式（3），即可得到对应的Mk值。
Mk=（0.861，0.724，0.216，0.557，0.438，0.952，0.775，0.535，0.461，
0.847，0.871，0.767，0.435，0.733，0.917）T
3.2.3 加权主成分二次回归模型的建立
以Mk为响应值，利用Minitab15.0软件对其与A、B、C进
行二次多项式拟合，并获得二元回归方程：
M=0.905253+0.118901A+0.099217B+0.117686C-0.087273AB+
0.001957AC+0.025873BC-0.043483A2-0.194987B2-0.197653C2
表3 回归模型系数显著性检验
Table 3. Significance test of coefficients in regression model
项 系数 系数标准误 T值 p
常量 0.905253 0.06554 13.813 0.000
A 0.118901 0.04013 2.963 0.031
B 0.099217 0.04013 2.472 0.056
C 0.117686 0.04013 2.932 0.033
A*A -0.043483 0.05907 -0.736 0.495
B*B -0.194987 0.05907 -3.301 0.021
C*C -0.197653 0.05907 -3.346 0.020
A*B -0.087273 0.05676 -1.538 0.185
A*C 0.001957 0.05676 0.034 0.974
B*C 0.025873 0.05676 0.456 0.668
表4 回归方程的方差分析
Table 4.Variance analysis of regression equation
来源 自由度 连续平方和 校正平方和 均方 F p
回归 9 0.600997 0.600997 0.066777 5.18 0.042
线性 3 0.302650 0.302650 0.100883 7.83 0.025
平方 3 0.265188 0.265188 0.088396 6.86 0.032
交互作用 3 0.033159 0.033159 0.011053 0.86 0.520
残差误差 5 0.064428 0.064428 0.012886
失拟 3 0.058674 0.058674 0.019558 6.80 0.131
纯误差 2 0.005754 0.005754 0.002877
合计 14 0.665425
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2011年8月7日，在成都举行的发酵面食产业大会上，安琪酵母董事长俞学锋先生对酵母抽提物如何提升食品档次做
了介绍：
酵母抽提物是“九五国家科技攻关项目”和“国家火炬计划项目”。其源于特制的食用酵母，通过现代生物工程技术加工而
成，是一种新型的天然食品原料，已在欧、美、日本和韩国等发达地区的食品行业中普遍使用。
主要特点：
一是强化食品风味性能。某些食品需要制作成特别的风味，则可以使用具有特定风味的YE（如牛肉味、鸡肉味、猪肉味等），
食品的风味将更加浓郁、饱满，容易令人对这种食品产生记忆。
二是增加食品的营养，YE本身是一种营养物质，富含氨基酸、B族维生素及矿物质元素，使食品更加富有营养。
随着国际上普遍对健康饮食的需求，正逐步倡导限盐、降盐的饮食概念。酵母抽提物能在减少钠盐的同时，保证食品原有的
鲜美。减轻食品中的某些重味，如降低咸味或竦味等。YE符合了人们对食品安全、营养、口味等多种需要，在食品行业中的运用
成为一种必然的趋势。
行
业
信
息
安琪酵母，YE行业领先者
对模型（表3、表4）进行分析，由表3可知，各因素对酶
解效果的影响大小顺序为A＞C＞B。A、B间交互作用相
对显著。其决定系数R2=90.32%，说明二次多项式回归效果
比较好。由表4可知，失拟项p=0.131＞0.05，说明二次多项
式回归模型正确。
3.2.4 最优工艺的确定
对回归方程取一阶偏导为零，求解为（0.00，-0.80，-0.80）T，
即纤维素酶与果胶酶添加比例为4 ∶1，复合酶添加量为
0.170%，酶解时间3.9h。在优化条件下再重复试验3次，野木
瓜果肉出汁率达到76.0%，野木瓜汁含糖量达到7.77%，与预
测值较符合。
4 结论
4.1 以野木瓜果肉出汁率、榨得野木瓜汁的含糖量，在单因
素分析基础上，建立了纤维素酶与果胶酶添加比例、复合
酶添加量、酶解时间3个因素的回归方程，此模型在试验范
围内能较准确地预测酶解效果。
4.2 3个因素对酶解效果的影响大小顺序为纤维素酶与
果胶酶添加比＞酶解时间＞复合酶添加量。
4.3 复合酶（纤维素酶与果胶酶比例为4∶1）最佳酶解工艺
参数为每100g果肉打浆加水80mL，调整pH值为4.0，添加
复合酶0.170%，酶解温度45℃，酶解时间3.9h。在此最佳条
件下，野木瓜出汁率为76.0%，比空白样的51.4%多22.6%，
野木瓜汁含糖量达到7.77%，比空白样的2.67%多5.10%，极
大地提高了野木瓜果肉出汁率和野木瓜汁含糖量，说明复
合酶法辅助提取野木瓜汁是切实可行的。
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