果膠酶在果蔬汁加工中的應(yīng)用研究

趙紅巖

（陜西學(xué)前師范學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，陜西 西安 710061）

果膠是一種高分子多糖化合物，作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一部分，存在于幾乎所有的植物細(xì)胞中。其主要由半乳糖醛酸及其甲酯縮合而成，此外還含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果膠的基本結(jié)構(gòu)是α-1，4-D半乳糖醛酸主鏈，鼠李糖單元以（1-2）連接于還原端或以（1-4）連接于非還原端。果膠酶（pectinase）是指能夠催化果膠質(zhì)分解的多種酶的總稱[1]。自20世紀(jì)30年代起，果膠酶就已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，經(jīng)過60余年的發(fā)展，果膠酶已成為工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的酶之一，尤其是食品工業(yè)的果蔬汁加工領(lǐng)域[2]。本為針對果膠酶的性能及其在食品工業(yè)中應(yīng)用的現(xiàn)狀和前景加以綜述。

1 果膠酶的分類及來源

果膠酶是一類復(fù)合酶，主要包括兩類：一類能催化果膠解聚，另一類能催化果膠分子中的酯鍵水解，見附圖。果膠酶廣泛存在于動植物和微生物體內(nèi)，微生物因具有易培養(yǎng)、生長快、分布廣等特點(diǎn)成為果膠酶的主要來源[3-6]。許多霉菌及少量的細(xì)菌和酵母菌都可以產(chǎn)生果膠酶，如芽孢桿菌屬、青霉菌屬、歐文式菌、根霉屬、曲霉屬、克魯維酵母屬、側(cè)孢霉屬、多子菌屬、密螺旋體菌屬、酵母屬、刺盤孢屬、螺孢菌屬、假單胞菌屬、毛霉屬、畢赤氏酵母屬，其中主要以曲霉和桿菌為主。黑曲霉（Aspergillus niger）代謝產(chǎn)物安全性高，是目前市售食品級果膠酶的主要來源[7-8]。

2 果膠酶在果蔬汁加工中的應(yīng)用

2.1 果膠酶有助于果蔬汁的澄清和過濾

果汁的渾濁粒子是蛋白質(zhì)-碳水化合物的復(fù)合物。果汁在正常的pH值條件下（一般為3.5左右），粒子表面帶負(fù)電荷，顯然這些負(fù)電荷是由果膠和其他多糖提供的。在果膠等構(gòu)成的保護(hù)層里面則是帶正電的蛋白質(zhì)。果膠部分水解后帶正電的蛋白質(zhì)暴露出來，當(dāng)其和其他帶負(fù)電的粒子相撞時，就能導(dǎo)致絮凝作用。也就是說，果汁的澄清包括酶催化果膠解聚和非酶的靜電相互作用兩個階段。果膠酶的作用主要是減輕提取果汁的困難和促使果汁中懸浮的粒子產(chǎn)生沉降，通過過濾或離心的方法分離沉淀物質(zhì)得到穩(wěn)定的澄清果汁。姜守軍[9]等利用果膠酶對葡萄汁澄清效果的影響進(jìn)行了研究，效果良好，并確定了果膠酶對葡萄汁澄清的最佳工藝條件。近年來還研究了用果膠酶對獼猴桃汁[10]、香蕉汁[11]、布朗李汁[12]、蘆薈汁[13]、雪蓮果汁[14]、木瓜汁[15]、百香果醋[16]等果蔬汁飲料的澄清處理。

果膠酶的分類：

2.2 果膠酶可有效降低果蔬汁的黏度提高出汁率

在果蔬汁的榨取過程中，由于果蔬的細(xì)胞壁中含有大量的果膠質(zhì)、纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素等物質(zhì)，使得破碎后的果漿比較黏稠，壓榨取汁非常困難且出汁率很低。果膠酶不但能催化果膠降解為半乳糖醛酸，破壞了果膠的黏著性及穩(wěn)定懸浮微粒的特性，有效降低黏度、改善壓榨性能，提高出汁率和可溶性固形物含量，而且能增加果汁中的芳香成分，減少果渣生產(chǎn)，同時有利于后續(xù)的澄清、過濾和濃縮工序。利用酶解技術(shù)可使果蔬的出汁率提高10%～35%，具體數(shù)值因果蔬中果膠含量和壓榨方法的不同而不同。付莉[17]等通過正交試驗(yàn)確定果膠酶提高番茄出汁率的最佳工藝條件：果膠酶的添加量為0.18%，酶解時間為90min，酶解溫度為50℃時番茄的出汁率最高，為75.5%，與未經(jīng)果膠酶處理的番茄相比，出汁率可以提高19.7%。

2.3 果膠酶有助于提高葡萄酒的品質(zhì)

在葡萄酒生產(chǎn)過程中，葡萄經(jīng)壓榨出汁后加入果膠酶，目的是促進(jìn)葡萄酒本身在發(fā)酵后更快地澄清，加酶的時間最好是在剛開始階段，因?yàn)榘l(fā)酵后乙醇含量很高（＞12%vol），會抑制酶的活性。果膠酶在葡萄酒生產(chǎn)中的另一個應(yīng)用則是促進(jìn)葡萄中可溶性物質(zhì)尤其是花色苷、多酚類等活性物質(zhì)的溶出。目前，這一應(yīng)用與葡萄酒加熱釀造法的新技術(shù)聯(lián)系在一起，這種方法廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)紅葡萄酒生產(chǎn)中。首先將葡萄汁加熱到50℃保持幾小時，以溶解葡萄表皮中的花色苷，但是不會過濾出能產(chǎn)生葡萄酒澀味的多余的花青素配基多酚。通過這個方法的應(yīng)用可以生產(chǎn)出顏色美觀、果香濃郁的葡萄酒，而且不需要通過陳釀來降低澀味。

2.4 新型果膠酶Pectniex SMASH XXL 在果蔬汁加工中的應(yīng)用

新型果膠酶最大的特點(diǎn)在于水解的專一性強(qiáng)，不會發(fā)生傳統(tǒng)果膠酶對果膠結(jié)構(gòu)的完全降解，因此不會降解過多的細(xì)胞壁物質(zhì)，如Pectniex SMASH XXL是一種純凈的果膠裂解酶，通過將細(xì)胞壁降解到最佳程度，使之能獲得果汁與固形物分離的良好效果，并使得自流汁量增加，出汁率高，果渣少，廢料處理成本降低。

3 小結(jié)

果膠酶作為一種復(fù)合酶，作用有很強(qiáng)的協(xié)同性，深入研究協(xié)同作用機(jī)理，將進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。未來，還應(yīng)致力于基因水平果膠酶結(jié)構(gòu)和活性的調(diào)節(jié)，人工改造果膠酶的性能[18-19]，另外，果膠酶的固定化將有助于提高酶的利用率，同時還可減少外源物質(zhì)對果制品的污染。到目前為止也只有十幾種固定化酶應(yīng)用于生產(chǎn)中。因此，尋求具有親和性高、反應(yīng)功能基團(tuán)多樣化、生物相容性好、制備簡單和價廉易得的載體材料[20-22]，在該領(lǐng)域中顯得尤為重要。

[1]ZHANG CH LI ZM Peng XW,et al Separation，purification and characterization of there endopolygalacturonases from a newly isolated Penicillin exalicum[J].The Chinese Joumal of Process Engineering.2009.9.2.

[2]薛長湖，張永勤，李兆杰，等.果膠及果膠酶研究進(jìn)展[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2005（6）：94-99.

[3]張浩森，等.幾種因素對黑曲霉產(chǎn)果膠酶不同酶系的影響[J].食品工業(yè)科技，2008（1）：57-60.

[4]楊欣偉，林偉鈴，田寶玉，等.果膠酶高產(chǎn)菌株EM-6 的篩選鑒定及其液體發(fā)酵產(chǎn)酶條件優(yōu)化[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，25（2）：68-74.

[5]潘任瑞，吳 克，蔡敬民.微生物酶資源的開發(fā)和利用[J].合肥學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，15（1）：7-18.

[6]譚秀華，閆苗苗.環(huán)境微生物果膠酶活性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（30）：14564-14565.

[7]李明祖，何立千，李鴻玉，等.堿性果膠酶的應(yīng)用進(jìn)展[J].食品科技，2007（8）.

[8]LI ZM,JIN B,ZHANG HX,et al Purification and characterization of there alkaline endopolyalacturonses from a newly isolatedBacillus gjbsonii[J].The Chinese Jonmal of Pincers Engineering.2008（8）.

[9]姜守軍，周廣麟.果膠酶澄清葡萄汁的工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（4）：1109-1111.

[10]任 俊，曹 飛.果膠酶澄清獼猴桃汁最佳工藝條件研究[J].中國食物與營養(yǎng)，2008（8）：44-45.

[11]閆 瑩，梁艷暉.果膠酶對香蕉汁澄清的工藝研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2007（1）：59-63.

[12]雷昌貴，孟宇竹，蔡花真,等.果膠酶對布朗李汁澄清效果研究[J].食品與藥品，2009，11（5）：37-38.

[13]勵建榮，周李婷.果膠酶對蘆薈凝膠汁澄清效果的研究[J].果蔬加工，2007（7）：5-8.

[14]蒲海燕，張 斌，張國良,等.果膠酶對雪蓮果汁澄清效果的影響研究[J].現(xiàn)代食品科技，2009，25（7）：780-782.

[15]安玉紅，任廷遠(yuǎn),等.果膠酶酶解木瓜榨汁工藝的研究[J].食品與發(fā)酵科技，2010（1）：73-76.

[16]孟陸麗,程謙偉，易 戈，等.果膠酶對百香果醋澄清作用的研究[J].中國釀造，2009（12）：98-100.

[17]付 莉，顧 英，王麗穎.果膠酶提高番茄出汁率的工藝研究[J].中國釀造，2009（6）：131-133.

[18]Kashyap DR,Vohrak,Chopra S Applications of pectinases in the commercial sector a review.Bioresouree Technologs.2001.7.2.

[19]李 琦，戴曉陽，劉正初.歐文氏菌T85-166 果膠酶基因克隆與序列分析[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009.7.8.

[20]邵衛(wèi)祥，莫曉燕，李 黎.磁性交聯(lián)核酸酶P1 聚集體的制備及性質(zhì)研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（8）.

[21]LORENA W,LORENA B,GLORIA F,et al.Cross-linked aggregates of multimeric enzymes:a simple andefficient methodology to stabilize their quaternarystructure.Biomacromolecules.2004.

[22]高振紅，岳田利，張志偉，等.果膠酶固定化的載體—磁性殼聚糖復(fù)合微球的制備與性能表征[J].食品工業(yè)，2007（2）.