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果胶酶在食品工业中应用的研究进展

发布日期:2019-11-28阅读(次) 评论条) 我要举报

果胶酶是指能够分解果胶物质的多种酶的总称。果胶物质广泛存在于高等植物中,是细胞壁的一种组织成分,能将细胞彼此粘合在一起。果胶物质是碳水化合物的衍生物,是一种高分子聚合物。主要由D-半乳糖醛酸以a-1,4糖苷键连接形成,是非淀粉多糖的成分之一。果胶酶在工业生产中作为重要的酶之一 ,早已为人们广泛认识。20世纪30年代,美国和德国就将果胶酶应用于工业生产中,经过半个多世纪的发展,果胶酶已经实现商品化,大量应用于食品工业。本文针对果胶酶的特性对其在食品工业中的应用加以综述。

 

果胶酶及其来源

果胶酶广泛分布于高等植物和微生物中,在某些原生动物和昆虫中也有发现。在微生物中,细菌、放线菌酵母和霉菌都能代谢合成果胶酶闸。果胶酶-般分为原果胶酶、果胶水解酶、果胶裂解酶和果胶酯酶等。许多微生物都能产生使果胶溶解的原果胶酶,其能从植物组织中使原果胶释放出可溶性的果胶物质。一般根据原果胶酶的作用机理,将其分为2种类型:A型原果胶酶和B型原果胶酶。

 

A型原果胶酶主要作用于原果胶的光滑区,也就是多聚半乳糖醛酸的区域;B型原果胶酶主要作用于须状区,也就是连接聚半乳糖醛酸链和细胞壁组分的多糖链。果胶水解酶可分为聚半乳糖醛酸酶、聚半乳糖醛酸甲酯水解酶聚鼠李半乳糖醛酸酶、阿拉伯聚糖酶、半乳聚糖酶、木糖基半乳糖醛酸酶等。其中聚半乳糖醛酸酶是在有水参加反应的情况下促进聚半乳糖醛酸链水解的一种果胶水解酶,其应用最为广泛用。果胶裂解酶催化果胶分子链的β~消除裂解,对提高果汁产量方面有重要意义。果胶酯酶是细胞壁胞内酶,对聚半乳糖醛酸甲酯具有高度的专一性,也能水解聚半乳糖醛酸乙酯、丙酯和烯丙酯,但水解速率低于甲酯,对聚甘露糖醛酸甲酯不起作用圈。

 

果胶酶在食品工业中的应用

果汁澄清

除了柑橘汁以外,大多数基于饮料使用的水果汁,为了避免在最终产品中出现浑浊、沉积等现象,一般都要在加工过程中进行澄清处理。工业上果汁的澄清一般包括酶催化脱果胶作用和澄清剂加果胶酶、明胶、硅溶胶和膨润土来分别完成果胶的降解及非溶物质的物理化学沉淀凹。果胶酶澄清的实质包括果胶的酶促水解和非酶的静电絮凝两部分;当果汁中的果胶在果胶酶作用下部分水解后,原来被包裹在内的部分带正电荷的蛋白质颗粒就暴露出来,与其他带负电荷的粒子相撞,从而导致絮凝的发生,絮凝物在沉降过程中,吸附、缠绕果汁中的其他悬浮粒子,通过离心、过滤可将其除去,从而达到澄清目的啊。

 

提高果蔬汁的出汁率

果蔬的细胞壁中含有大量的果胶质、纤维素、淀粉、蛋白质、木质素等物质,使得破碎后的果浆比较黏稠,压榨取汁非常困难且出汁率很低。果胶酶不但能催化果胶降解为半乳糖醛酸,破坏了果胶的黏着性及稳定悬浮微粒的特性,有效降低黏度、改善压榨性能,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,减少果渣产生,同时有利于后续的澄清、过滤和浓缩工序。

 

提取生物活性功能成分

目前提取水溶性活性成分的方法比较多,如水浸提法、渗透法、回流法、超声波法、微波法和酶法等。水浸提法是传统的提取方法,操作繁琐而且提取率低,超声波法和微波法则成本相对较高,有一定的设备要求,而酶法作用条件温和,操作相对简单又能保证较高的提取率。由于果胶物质主要存在于植物初生壁和细胞中间,而复合果胶酶能够除去细胞壁中的果胶质,从而可以有效地破除细胞壁,使细胞中的活性成分溶解出来。

 

改善酒的品质

果胶酶可以改善酒的色泽、增加酒香,并提高葡萄酒出汁率等,对提高红葡萄酒的品质有重要作用。可以使较多的单花色素,多酚物质溶出,使葡萄酒的呈色强度提高,葡萄酒的果香物质增加,酒体丰满度增强。

 

其他方面

果胶酶处理还能加速茶发酵过程,而且也能通过消除果胶物质而降低速溶茶的起泡性。在咖啡发酵过程中人们还应用果胶酶来消除咖啡豆的胶黏性外膜。果胶酶也可应用在柑橘属果实果皮中油的提取方面,利用其能破坏胶质的乳化性质,提高柑橘属果实果皮中油的提取率明。

 

小结及展望

目前有关果胶酶的研究主要集中于产酶菌种的筛选、酶的提取分离以及提高果汁出汁率和澄清方面。果胶酶在自然界中分布广泛,但目前有关果胶酶的应用大多是将其作为单一酶应用,这使得果胶酶在食品工业中的应用难以有更大的拓展。未来有关果胶酶的研究应致力于分子水平上酶调节机制的研究以及不同的果胶酶作用于果胶物质的作用机理方面。相信随着对果胶酶研究的不断深入,果胶酶对食品工业的发展将起到更大的推动作用。

 

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