果胶酶及其在食品工业中应用
10化本2班禤金萍 2010364223
摘要：果蔬是我们日常生活中必不可少的食品之一，随着生活水平的提高和消费结构的转变，饮料等果蔬加工产品更加受到大众的青睐。而在加工过程离不开酶的参与，果胶酶在工业生产领域中是一种重要的新型酶类，在果蔬饮料中的应用非常广泛，可用于果汁的提取、澄清、提高出汁率等方面。
关键词：果胶酶；应用；展望
1.果胶酶结构和来源
果胶分子是由不同酯化度的半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键聚合而成的多糖链，常带有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、海藻糖、芹菜糖等组成的侧链，游离的羧基部分或全部与钙、钾、钠离子，特别是与硼化合物结合在一起[1]。果胶分子的结构因植物的种类、组织部位、生长条件等的不同而不同，其大致的结构简图如图1所示，总体可分为光滑区(smooth region)和须状区(hairy region)两部分，主要由HGA、RG-I和RG-II三个结构区域构成，其中RG-II常以二聚体的形式存在。果胶酶(Pectinase)是世界四大酶制剂之一，是分解果胶质酶类的总称，主要包括原果胶酶、果胶酯酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶四大类。[2]果胶酶主要由黑曲霉产生，按作用方式的不同分为两大类，脂酶和解聚酶，后者包括水解酶和裂解酶。
2.果胶酶的应用
果胶酶主要应用于食品工业特别是果汁果酒的加工业，近年来也不断开拓了新的用途。我国学者对果胶酶的应用开展了较广泛而深入的研究。
2.1果蔬汁提取
目前果汁的提取方法主要是加压榨出和过滤,果汁加工时首先将植物细胞壁破坏。大多数植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶物质等组成,细胞壁的结构较紧密,单纯依靠机械或化学方法难以将其充分破碎。另外,果胶随成熟度的增加,酯化程度较高,也是影响出汁率的主要因素之一。用果胶酶处理可以破坏果实细胞的网状结构,提高果实的破碎程度,有效降低其黏度,改善压榨性能,提高出汁率和可溶性固形物含量,从而就能在压榨时达到提高出汁效率并缩短压榨时间的目的,同时把大分子的果胶物质降解后,有利于后续的澄清、过滤和浓缩工序。[3]例如在苹果汁生产中,苹果要先经机械压榨,然后离心获得果汁,但果汁中仍然含有较多的不溶性果胶而呈浑浊状。直接将果胶酶加到苹果汁中,处理后经加热杀菌、灭酶、过滤得到澄清的果汁。
2.2果汁澄清
果胶酶可以降低果汁粘度，使果汁易于被处理而透明澄清。澄清机理的实质包括果胶的酶促水解和非酶的静电絮凝两部分。果汁中有很多物质如纤维素、蛋白质、淀粉、果胶物质等影响澄清，且果胶物质是造成果汁浑浊的主要原因。加入果胶酶澄清处理后，粘性迅速下降，浑浊颗粒迅速凝聚，使果汁迅速澄清、易于过滤。果胶酶能随机水解果胶酸和其他聚半乳糖醛酸分子内部的糖苷键，生成分子质量较小的寡聚半乳糖荃酸，使其粘度迅速下降，容易榨汁过滤，提高果浆出汁率，改善果汁澄清效果。[4]
果胶裂解酶(PL)对苹果汁有较好的澄清作用，但对葡萄汁效果不明显。对于柑橘汁，因要求雾样混浊，应当使用不含果胶酯酶(PE)的聚半乳糖醛酸内切酶(endo-PG)进行处理。由于果胶裂解酶可避免甲醇的产生，也可避免部分脱酯的果胶同钙离子形成沉淀，还可避免构成各种水果芳香性成分的酯类物质的损失。所以有研究表明果胶酶制剂若用于果蔬汁和果酒加工，最好含有较多量果胶裂解酶(PL)。[5]
2.3改善果蔬饮料的营养成分
利用果胶酶生产果蔬汁不仅提高了出汁率,而且保留了果蔬汁中的营养成分。首先果蔬汁的可溶性固形物含量明显提高，而这些可溶性固形物由可溶性蛋白质和多糖类物质等营养成分组成,果蔬汁中的胡萝卜素的保存率也明显提高。酶处理后的果汁的葡萄糖、山梨糖和果糖含量显著提高,蔗糖含量略有下降,总糖含量上升。甜玉米、胡萝卜的试验有相似的结果。此外,由于果胶的脱酯化和半乳糖醛酸的大量生成, 造成果汁的可滴定酸度上升,pH下降[6]。芳香物质含量也有明显提高,经果胶酶处理后的葡萄汁,各种酯类、萜类、醇类和挥发性酚类含量提高,葡萄汁的风味更佳。由于细胞壁的崩溃,类胡萝卜素、花色苷等大量色素溶出,大大提高了果蔬汁的外观品质。K、Na、Ca、Zn 等矿物质元素含量也有较大提高。[7]
3.其他方面的应用
在咖啡发酵过程中利用产碱性果胶酶微生物除去咖啡豆的黏表皮。有时添加碱性果胶酶来去除含大量果胶质的果肉状表层。纤维素酶和半纤维素酶的协同作用可促进咖啡豆黏表皮的降解。碱性果胶酶也可用于茶叶加工。碱性果胶酶处理可促进茶叶发酵，不过要仔细调节用酶剂量以免破坏茶叶。碱性果胶酶还可通过破坏茶叶中的果胶物质来改善速溶茶粉在冲泡过程中形成泡沫的性能。
4.展望
果胶酶是应用于果蔬汁生产中且主要的酶类,它可以较大幅度地提高果蔬品
种的出汁率,改善其过滤速度和保证产品贮存稳定性。随着软饮料行业的快速发展,果胶酶的需求和应用前景将极为广泛。随着生物技术的发展，化学的方法、包括化学合成、化学水解等工艺正在被酶催化合成和水解所代替。果胶酶的应用也不断扩大，从食品加工到纺织、造纸等轻工业，不仅可以充分利用资源，同时减少环境污染和节省能量，起到一石二鸟的作用。目前我国对果胶酶的工业化应用还处于相对滞后的状态,为提高果胶酶的使用率,简化产品提纯工艺并达到连续化生产的目的,将果胶酶固定于廉价载体上已成为国际上研究的一项重要课题。
参考文献
[1]ZHANG HONGXIA，JlANG XIAOLU，MOU HAIJI，et a1．Researchactuality of microbe pectinases[J1．Biotechnology，2005，10(15)：92．95(in Chinese)
[2]薛长湖，果胶及果胶酶研究进展。食品与生物技术学报，2005，94-99
[3]杨军，赵学慧。果胶酶对果蔬制汁作用的研究，食品科技，1998,27-29
[4]王卫东，孙月娥。果胶酶及其在果蔬汁饮料生产中的应用，广西轻工业，
1999,37-38
[5]王璋.食品酶学.北京:轻工业出版社，1990，164-175
[6]CHANG T S,et mercial pectinase and the yield and quality of
Stanley plum juice[J].J of Food Science,1994,59;1065-1069
[7]王成荣，等。果胶酶制剂在澄清苹果汁加工中的应用研究。食品与发酵工业，
1990,29-33
