以廣西大宗特色水果菠蘿、柚子、火龍果、芒果的皮，新增羅漢果和刺梨為原料製備酵素，以超氧化物歧化酶（SOD）和感官評分為響應指標，在單因素試驗的基礎上，利用Box-Behnken響應面設計試驗最佳化果皮酵素髮酵工藝，並對其抗氧化能力進行測定。結果表明，果皮酵素的最佳工藝為：發酵時間15d，發酵溫度40℃，紅糖新增量17%。該工藝下發酵得到的果皮酵素色澤均勻，果香味明顯，SOD活性達300U/mL，對DPPH·的清除率達75。3%。
廣西是一個農業比重較大的省份，其獨特的資源優勢和氣候條件，十分適宜亞熱帶水果的生長。廣西水果產量位居全國第五，其中有不少地理標誌保護產品，如永福羅漢果、容縣沙田柚、百色芒果等。但是這些水果不易貯存，除少部分用於直接銷售鮮食外，大部分用於加工，在加工的過程中產生了大量的加工副產物及廢棄物，比如菠蘿皮芯、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於果肉，其中還含有糖類和膳食纖維等，富含有益健康的營養成分和較多的生理活性物質，能在發酵中提供碳源，抑制雜菌生長，有利於發酵。這些副產物及廢棄物如若處理不當，不僅汙染環境，同時浪費了大量的生物資源。
本研究結合本地區農業經濟特色，聯合廣西果蔬加工企業，高效綜合利用果蔬加工廢棄物，變廢為寶，透過校企聯合，使水果加工產物創造更高的經濟價值。
探究水果酵素的製備，透過Box-Behnken響應面設計試驗進行工藝最佳化，並對其進行抗氧化能力的測定，以期為促進廣西大宗特色水果加工及副產物產業鏈發展提供理論基礎。
材料與方法
材料與試劑
菠蘿、柚子、火龍果、芒果、羅漢果、刺梨、紅糖；安琪酵母酸奶發酵劑8菌型；低聚半乳糖；乙二胺四乙酸二鈉（分析純）、三羥甲基氨基甲烷（分析純）；鹽酸（分析純）；鄰苯三酚（分析純）；2，2-聯苯基-1-苦基肼基（DPPH）（含10%～20%苯）；抗壞血酸（分析純）。
工藝流程
原料預處理→稱重→加入羅漢果→打漿→煮沸→加入刺梨、紅糖、低聚半乳糖→裝壇→冷卻→接種→密封→發酵→離心、過濾→裝瓶→成品。
果皮酵素單因素試驗設計
利用超氧化物歧化酶活性和感官評分這兩個指標，選擇發酵溫度、發酵時間和紅糖新增量這3個因素設計單因素試驗。
果皮酵素髮酵工藝最佳化響應面試驗
在單因素試驗結果的基礎上，結合SOD活性和感官評分分析，進行響應面試驗，因素水平如表1所示。
表1 果皮酵素髮酵響應面試驗因素水平表
測定專案
感官評定、超氧化物歧化酶活性、抗氧化活性。
表2 果皮酵素感官評分標準表
資料處理
採用Origin 2018 64Bit軟體製表格及作圖，Design Expert V8。0。6軟體製圖分析。
結果與分析
發酵時間對果皮酵素品質的影響
由圖1可知，隨著發酵時間的延長，果皮酵素的SOD活性及感官評分均先上升後下降，當發酵時間為15 d時，感官評分及SOD活性出現最大值，分別為91。3分、239U/m L，酵素品質較好。發酵時間小於15d時，SOD活性和感官評分偏低，主要是因為發酵時間過短導致菌種產酸量較低、風味物質不足；發酵時間大於15d時，過度繁殖的微生物會消耗酵素裡的營養物質，次級代謝產物增多，導致酵素口感由醇厚變得稀薄，偏酸，營養成分下降。因此，發酵時間選取15d為宜。
圖1 發酵時間對果皮酵素SOD活性及感官評分的影響
發酵溫度對果皮酵素品質的影響
由圖2可知，隨著發酵溫度的增加，果皮酵素的SOD活性呈先上升後平緩的趨勢，感官評分呈先上升後下降的趨勢。發酵溫度影響益生菌的生長進而影響發酵的速度和乳酸的積累，當發酵溫度為40℃時，感官評分達到最大，果皮酵素口感順滑，風味較佳，SOD活性處於上升趨勢，達到較高值（165U/mL）；當發酵溫度為42℃時，微生物對糖的利用降低，產酸變少，SOD活性達到最大值（180U/mL），但感官評分降低，果香味較淡，區域性帶有少許雜色，帶有苦味；繼續升高發酵溫度，發酵速度過快，加速了菌種老化，活性物質無明顯變化或減少，產品口感較為粗糙，苦味較重；溫度降低影響益生菌的發酵速率，產活性物質少。
綜合考慮，確定單因素最佳發酵溫度為40℃。
圖2 發酵溫度對果皮酵素SOD活性及感官評分的影響
紅糖新增量對果皮酵素品質的影響
如圖3所示，當紅糖新增量由5%升至15%時，隨著碳源的增加，產品中的活性物質含量升高，果皮酵素口感得到提升；在紅糖新增量為20%時，SOD活性達到最高值（270U/mL），感官評分較高，說明此糖度對發酵酵素較為適宜；當紅糖新增量高於20%時，對產品的口感有消極影響，同時糖新增量過多形成高滲狀態，菌體利用糖源轉化成乳酸的能力下降，活力和生長速率被抑制。因此，選取紅糖新增量為20%時較為適宜。
圖3 紅糖新增量對果皮酵素SOD活性及感官評分的影響
SOD活性分析
為進一步探討發酵時間、溫度、紅糖新增量兩兩的互動作用對果皮酵素SOD活性的影響，繪製響應面圖，如圖4、5、6所示。
圖4 紅糖新增量及發酵時間的互動作用對SOD活性的影響
圖5 紅糖新增量及發酵溫度的互動作用對SOD活性的影響
圖6 發酵溫度及發酵時間的互動作用對SOD活性的影響
由圖4～6可以看出，紅糖新增量和發酵溫度互動作用的響應曲面圖最陡，二者的相互影響作用最明顯。隨著紅糖新增量和發酵溫度的增大，SOD活性呈先增大後基本保持不變的趨勢，說明酵素中的SOD活性已趨於最大值。
抗氧化活性分析
檢測最優工藝條件下製備果皮酵素的抗氧化活性，由表5可知，發酵後酵素液的SOD活性從247。5U/mL提高到300U/mL，高出了52。5U/mL，表明透過發酵果皮酵素中的SOD活性明顯提高，與單一的菠蘿（6。39U/mL）、芒果（11。56U/mL）、火龍果（4。71U/mL）、柚子（2。51U/mL）酵素相比，混合果皮酵素SOD活性明顯升高；取濃度100%果皮酵素，發酵後對DPPH自由基清除率從64。6%增加到75。3%，但均低於4mg/mLVC的DPPH自由基清除率。
表3 發酵前後功能活性物質比較
結論
本研究結合廣西地區農業經濟特色，聯合廣西果蔬加工企業，透過對廣西大宗特色水果的果皮酵素的發酵工藝最佳化及其抗氧化活性研究，結果表明，
果皮酵素最佳工藝為：發酵時間15d，發酵溫度40℃，紅糖新增量17%。該工藝下發酵得到的酵素產品呈紅棕褐色，富有果香味，口感細膩，SOD活性為300U/mL，對DPPH自由基的清除率達75.3%。
