淺談酶在果蔬加工與保鮮中的應用

□ 張浩鈺 山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院

近年來，隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，酶工程作為一種新型的、綠色、安全無害的果蔬加工與保鮮技術(shù)被廣泛應用，優(yōu)化了傳統(tǒng)果蔬加工工藝，提高了果蔬產(chǎn)品品質(zhì)，促進了行業(yè)發(fā)展。本文介紹了酶在果蔬加工與保鮮中的一些應用和進展，為酶技術(shù)在果蔬行業(yè)推廣提供參考。

1 果蔬加工與保鮮中常用的酶

根據(jù)果蔬種類的不同，所使用的酶種類也有差別。果蔬加工中經(jīng)常用到的酶包括果膠酶、粥化酶、纖維素酶和淀粉酶等[1]，利用它們進行原料處理可將細胞中內(nèi)容物充分釋放，從而提高產(chǎn)品感官特性，增加產(chǎn)量。在果蔬保鮮工藝中，酶可以去除或減輕食品中的氧對果蔬品質(zhì)的損害，延長保質(zhì)期，且部分生物酶可殺滅或抑制細菌繁殖，達到保鮮效果。常見的保鮮酶主要有葡萄糖氧化酶、溶菌酶等[2]。

2 酶在果蔬加工中的應用

酶的作用條件溫和，催化功能強，專一性良好，反應易控制，可避免劇烈反應，保持食物本身的色澤、香味和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不影響果蔬外觀、質(zhì)地和口味，不會導致腐敗、破壞等問題[3]。果蔬加工是一項非常復雜的工藝，在加工過程中通過用酶去除果蔬中影響品質(zhì)的物質(zhì)，如淀粉、果膠和纖維素等，同時還要注意保留果蔬材料當中的膳食纖維、維生素和糖分等營養(yǎng)成分，保證加工產(chǎn)品的色香味品質(zhì)。下面就果蔬加工中常用的幾種酶的作用和機制作簡要論述。

2.1 果膠酶

果膠酶是一種能使果膠質(zhì)解聚的復合蛋白酶，目前已廣泛應用于橙汁、蘋果汁等果汁的加工，可降低果蔬汁中的膠體含量，使果汁易于澄清，增加果汁香氣，減少果渣產(chǎn)生，提高果汁的品質(zhì)[4]。任博等[5]用果膠酶對桑葚果汁加工工藝進行改進，桑葚果汁出汁率顯著提高；賈鴻冰等[6]用復合果膠酶對藍莓進行處理，使藍莓出汁率提高了大約40%；MARYAM等[7]用固定化果膠酶處理菠蘿汁，得到了更好的澄清效果，并為酸性果汁的澄清提供了新可能。果酒釀造中的果膠酶利用其絮凝作用使多聚物沉降，讓果酒原料充分浸漬，提高果酒的色、香及澄清度，豐富果酒的口感[8]；周倩等[9]研究果膠酶對木瓜果酒釀造的影響時發(fā)現(xiàn)，果膠酶能夠浸提番木瓜中的糖，可有效提升酒精發(fā)酵的質(zhì)量；趙紅巖等[10]發(fā)現(xiàn)在葡萄酒生產(chǎn)發(fā)酵初期加入果膠酶可使葡萄酒中的多酚類、花色苷溶出，使葡萄酒澄清速度加快；SONG等[11]發(fā)現(xiàn)在110 ℃用果膠酶輔助乙醇水溶液處理按標準煮熟的牡丹籽，可獲得高出油率。

2.2 纖維素酶

纖維素聚合度高，結(jié)構(gòu)堅硬，能鎖住細胞內(nèi)容物，防止胞內(nèi)汁液流出。纖維素酶通過斷裂β—1，4糖苷鍵及其他低分子纖維糊精降解纖維素和去除果實的細胞壁，細胞內(nèi)容物在沒有細胞壁的支持保護后變得易于提取[12]。呂一舟等[13]研究發(fā)現(xiàn)，用酶法去除板栗皮，去皮率能達到90%左右，而且能較好保持果肉的完整度，避免果肉的營養(yǎng)成分及口感被破壞。研究表明，如果植物纖維素酶被廣泛應用白酒的釀造中，可以直接提高5%左右的產(chǎn)量，淀粉和植物纖維的綜合利用率幾乎可以直接達到90%[14]。黃帥等[15]研究發(fā)現(xiàn)，將0.2%纖維素酶和0.5%果膠酶用于橄欖油的提取時，ABTS抗氧化活性顯著高于未經(jīng)酶處理的橄欖油樣品，儲藏時間也得到延長。

2.3 粥化酶

粥化酶（Macerating enzymes）是一種由果膠酶、淀粉酶和纖維素酶等組成的混合物，是果蔬加工中的常用酶。粥化酶在果蔬加工中軟化植物細胞使其破碎，便于原料的加工處理，提高出汁率。王志偉[16]研究粥化酶對蘋果汁最佳出汁率中發(fā)現(xiàn)，當出酶率達到15 U/g時果汁的出汁率最高；Novo Nordisk公司研究發(fā)現(xiàn)，用粥化酶處理的原料，如南瓜、山楂和胡蘿卜等出汁率大大提升，產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性明顯提升。

2.4 淀粉酶

果實成熟后，若不及時加工處理，果蔬中的淀粉長期在低溫下不斷累積，在加工過程中易造成原料汁渾濁，穩(wěn)定性下降，影響整體感官。淀粉酶通過降解多糖物質(zhì)，降低果蔬汁中的淀粉含量，使果汁易于澄清，提高出汁率，降低生產(chǎn)成本，取得良好的經(jīng)濟效益。陳杰華等[17]研究提高紫馬鈴薯出汁率的辦法時發(fā)現(xiàn)，用0.05%果膠酶和0.03%淀粉酶水解得到的馬鈴薯汁，澄清度好、出汁率高，同時還有豐富的花色苷。夏慧玲等[18]研究發(fā)現(xiàn)，用α—淀粉酶處理的紅薯漿漿液粘度低，出汁率高。

3 酶在食品保鮮中的應用

食品在保存過程中，由于受到氧氣、微生物和溫度等影響，破壞食品穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使食品品質(zhì)改變，降低食品的價值。傳統(tǒng)化學保鮮方法造成食品營養(yǎng)流失較多，不利于食品保鮮加工。酶工程作為一種新型的健康保鮮技術(shù)已逐漸進入人們視野。生物酶保鮮主要是通過某些具有特定結(jié)合功能的酶與食品中的酶在特異性結(jié)合位點結(jié)合，從而降低食品中酶的活性，抑制或降低其反應速度，為食品提供一種有利的環(huán)境，延長食品的保質(zhì)期[19]。

3.1 葡萄糖氧化酶技術(shù)

果蔬在儲存運輸過程中，由于氧的作用易發(fā)生一系列化學反應，引起色、香、味的改變，且大部分細菌因氧的存在而繁殖生長，加快食品腐敗變質(zhì)。葡 萄 糖 氧 化 酶（Glucose Oxidase，GOD）作為一種天然安全、快速高效的食品保鮮劑，能有效延緩或阻止果蔬氧化變質(zhì)，遏制褐變，延長果汁保質(zhì)期，是一種新型保鮮劑[20]。酒精含量高易引起酒體的沉淀老化，R?CKER 等[21]在葡萄酒中加入葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶能有效去除酒中的溶解氧產(chǎn)生特殊酒香，延長保質(zhì)期；周晶晶等[22]對百香果渾濁果汁褐變抑制研究發(fā)現(xiàn)，

葡萄糖氧化酶能有效減緩果汁褐變，延緩了花青素的降解。

3.2 溶菌酶技術(shù)

溶菌酶（Lysozyme），是一種化學性質(zhì)較穩(wěn)定的糖苷水解酶，通過水解細菌細胞壁肽聚糖的β—1，4糖苷鍵，增加細菌內(nèi)部滲透壓致細胞脹裂死亡，而又不影響食品的其他成分[23]。溶菌酶對生活中常見的微生物、病毒等均有抑制作用，向果蔬中適量噴灑溶菌酶，可有效殺滅表面殘留的細菌，延長果蔬貨架期。馮敘橋等[24]研究發(fā)現(xiàn)，用0.08%溶菌酶對鮮切蘋果進行涂膜保鮮效果最好，能有效抑制多酚氧化酶和過氧化氫酶的活性，控制菌落含量保持在較低水平，從而較長時間保持蘋果的爽脆口感。邱朝坤等[25]研究溶菌酶、殼聚糖和氯化鈣的復配溶液適合于草莓保鮮的最佳復配濃度。通過正交復配實驗，在低溫下對草莓進行涂膜處理發(fā)現(xiàn)保鮮效果最好的是0.05%溶菌酶、1%殼聚糖和0.5%氯化鈣復配保鮮液。通過與實驗組進行對比，在貯藏相同時間后草莓新鮮程度依舊較高。吳汶飛等[26]研究鮮切荔枝果肉的保鮮發(fā)現(xiàn)，低溫下0.025%溶菌酶和0.025%乳酸鏈球菌素復配保鮮液效果顯著，不僅可抑制果肉中微生物的生長繁殖，還可減輕果肉褐變，使果肉保持較好的色澤與口感。

3.3 利用酶促褐變機制來制造酶抑制劑實現(xiàn)果蔬保鮮

利用酶促褐變機制實現(xiàn)果蔬保鮮主要是通過抑制多酚氧化酶的活性，減少褐變的發(fā)生。多酚氧化酶（PPO）在新鮮的活組織中進行快速而又激烈的催化，導致果蔬褐變物的生成，對果蔬的外觀及成品的營養(yǎng)價值造成極大影響，降低了消費者的接受度。鄭曉燕等[27]在抑制酶促褐變的研究中發(fā)現(xiàn)，借助基因工程技術(shù)手段能對馬鈴薯多酚氧化酶基因的表達進行干擾，有效減輕馬鈴薯褐變，為果蔬抗褐變提供新的參考；郭宇歡等[28]用0.1%生姜提取液和1%海藻酸鈉制備的復配液，能有效抑制多酚氧化酶的活性和丙二醛（MDA）的積累，減少紅富士蘋果的水分蒸發(fā)，保持脆性，降低褐變程度；鄧維良等[29]研究發(fā)現(xiàn)，利巴韋林可與PPO結(jié)合并與周圍氨基酸殘基形成氫鍵，對貢梨具有很好的保鮮效果，能夠有效降低鮮切梨塊的失重率和梨汁的褐變程度。

4 前景展望

近年來，隨著對酶特性的研究深入，更多的酶制劑被研發(fā)出來并應用到食品加工保鮮中，為改善果蔬品質(zhì)，延長果蔬保鮮期提供了可靠的技術(shù)支撐?？赏ㄟ^基因工程等手段，對酶基因進行定向的切割或修飾，提高酶在果蔬加工保鮮中的適用性，擴大酶的來源，降低生產(chǎn)成本。此外，還可通過對酶促褐變的機理進行研究，將氧化酶及時從細胞內(nèi)分離，使其不再損害果蔬的品質(zhì)，有效改善加工保鮮工藝。總而言之，隨著消費者對果蔬產(chǎn)品的種類、品質(zhì)等要求越來越高，果蔬產(chǎn)業(yè)對酶的市場需求也會越來越大，在未來酶工程會向更高水平、更高質(zhì)量和更廣泛的領(lǐng)域發(fā)展。