果膠酶知識(shí)介紹及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

丁亞娜

酶是具有生物催化功能的高分子物質(zhì)，而果膠酶是一類分解果膠物質(zhì)的酶的總稱，它可以分解果膠質(zhì)，在高等植物和微生物中都廣泛存在。根據(jù)其作用底物的不同。果膠酶可分為三類。其中，果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶存在于高等植物和微生物中，而另外一類——果膠裂解酶存在于微生物中，尤其是某些感染植物的致病微生物中。果膠酶在現(xiàn)代食品工業(yè)中一種重要的新興酶類，人們將果膠酶應(yīng)用于生活中已有一定的時(shí)期了，果膠酶是世界四大酶制劑之一，在全球食品酶類的銷售中處于領(lǐng)先地位。如今也廣泛的在食品、制藥、紡織、造紙等領(lǐng)域應(yīng)用。

在果汁的加工過程中，果膠酶在果汁的提取、清凈以及提高出汁率等方面有重要的作用。如果再將果膠酶與其他酶共同使用，效果會(huì)更加明顯，關(guān)于這方面的研究各學(xué)術(shù)期刊也多有報(bào)導(dǎo)。本文主要論述果膠酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

果膠酶知識(shí)介紹

果膠物質(zhì)可分為原果膠、果膠和果膠酸三大類，這主要是依據(jù)果蔬的成熟過程來劃分的。在所有的高等植物中幾乎都存在果膠物質(zhì)。果膠酶在高等植物和微生物中廣泛存在，在一些原生動(dòng)物和昆蟲中也時(shí)有發(fā)現(xiàn)。有很多種類的微生物均可代謝合成果膠酶，例如細(xì)菌、放線菌、酵母菌和霉菌等。原果膠釋放出可溶性的果膠物質(zhì)即是由于原果膠酶的作用。果膠酶的分類，一般可以分為原果膠酶、果膠水解酶、果膠裂解酶和果膠酯酶四大類。

據(jù)研究，細(xì)菌和霉菌所產(chǎn)生的果膠酶在植物的抗病性方面起到非常關(guān)鍵的作用。尤其是霉菌產(chǎn)生的果膠酶，目前在全球的研究都非常關(guān)注，而其中可產(chǎn)生豐富的胞外酶系的黑曲霉是最受關(guān)注的，應(yīng)用于食品加工的果膠酶，最適的pH范圍一般是在酸性范圍。另外，黑曲霉是全世界都公認(rèn)的安全菌株，除了黑曲霉外，能夠產(chǎn)生果膠酶的真菌還有很多，米曲霉、黃曲霉、日本曲霉、醬油曲霉以及青霉菌、鐮孢菌等。能夠產(chǎn)生果膠酶的細(xì)菌有瓊氏不動(dòng)桿菌、歐文氏菌屬、枯草芽孢桿菌屬和梭狀芽胞桿菌屬等。

對(duì)能夠產(chǎn)生果膠酶的微生物的分子生物學(xué)研究目前國(guó)內(nèi)外已取得了許多成功的研究成果，包括通過克隆和測(cè)序微生物的基因，復(fù)制了很多的果膠酶基因，例如，已從真菌中復(fù)制了50多個(gè)果膠酶基因，并完成了序列同源性檢測(cè)，而真菌中最成功的黑曲霉，目前已完成了6個(gè)果膠酶基因的克隆，其中的典型代表歐文氏菌已經(jīng)達(dá)到了8個(gè)。

果膠酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用

應(yīng)用于果實(shí)脫皮。果蔬行業(yè)大規(guī)模加工至今，存在一個(gè)大的瓶頸即是果實(shí)脫皮難。即使在生活中，柑橘中的甜橙類果實(shí)外果皮包裹非常緊實(shí)，食用時(shí)也會(huì)出現(xiàn)因剝皮不便而造成不必要的尷尬。在果實(shí)脫皮方面，果膠酶可以發(fā)揮非常大的作用，將粗果膠酶制劑作用于果實(shí)皮層，是皮層與皮肉細(xì)胞分離，破壞掉最終結(jié)構(gòu)而達(dá)到去皮效果。例如應(yīng)用于桔囊衣、蓮子的肉衣和大蒜的膜層的脫皮，再利用粗果膠酶處理后，膜層都可以很快地脫落，為大規(guī)模的加工做好準(zhǔn)備工作，同時(shí)還能避免傳統(tǒng)脫皮工藝，對(duì)資源的浪費(fèi)及對(duì)環(huán)境的污染，符號(hào)清潔加工的要求，也可降低生產(chǎn)的成本。

應(yīng)用于果蔬汁澄清。果蔬汁的加工過程中，澄清和過濾是非常關(guān)鍵的工序，如果澄清工序處理不當(dāng)，除了會(huì)影響產(chǎn)品的外觀外，還會(huì)對(duì)果汁的質(zhì)量和穩(wěn)定性有較大的影響。

應(yīng)用果膠酶對(duì)果蔬汁加工進(jìn)行澄清的研究，最早可追溯至上世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)的研究認(rèn)為，果蔬汁渾濁的一個(gè)主要原因即是果膠質(zhì)引起的，而利用果膠酶對(duì)果蔬汁處理后，即可大幅降低果蔬汁中的膠體含量，降低果蔬汁的粘稠度，從而達(dá)到果汁澄清的效果。關(guān)于這方面原理的研究是從上世紀(jì)60年代開始的。當(dāng)時(shí)的研究認(rèn)為，果膠酶水解了果蔬汁中的部分果膠，令包裹在內(nèi)的部分帶正電荷的蛋白質(zhì)顆粒暴露出來，在與其他帶負(fù)電荷的粒子相撞和聚集過程中，導(dǎo)致了絮凝現(xiàn)象的發(fā)生。

目前在果汁生產(chǎn)中常用的澄清方法有：自然澄清法、熱處理法、冷凍法、酶法、加澄清劑法、離心分離法和超濾法。對(duì)于大多數(shù)的中小型企業(yè)而言，資金有限，若引進(jìn)設(shè)備則投資較大，花費(fèi)較高，綜合利潤(rùn)就會(huì)減少，而加澄清劑的澄清工藝則投資少，見效快。

應(yīng)用于果酒釀造。在果酒釀造行業(yè)中，利用果膠酶可用于改善果酒的色澤、增加酒香。在釀酒的不同階段，利用果膠酶制劑能消除果膠質(zhì)引起的果酒渾濁，還可以降低在發(fā)酵過程中的揮發(fā)性酸的生成量，保證了果酒的透光率與穩(wěn)定性。使用果膠酶還可以增加天然色素的提取量，進(jìn)而改善酒的色澤和風(fēng)味，使酒香更加濃醇。特別是現(xiàn)在起泡酒非常流行，利用果膠酶還可產(chǎn)生起泡酒。

果膠酶可使果酒的香味更濃醇，口感更多層次和飽滿，這方面在葡萄酒的釀造過程中就被充分利用了，果膠酶可大幅提高釀酒的出汁率，并通過提高果汁中花青素的釋放速率，能去除果汁中的懸浮物料，有利于提高澄清過濾工藝效率，從而大大提高了酒的質(zhì)量。

2011年，全球的工業(yè)酶制劑市場(chǎng)已達(dá)到39億美元的銷售額，銷售量可說是十分驚人，并且還將以9.1%的復(fù)合年增長(zhǎng)率繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2016年將會(huì)達(dá)61億美元。隨著酶制劑市場(chǎng)的不斷壯大，果膠酶的銷售也會(huì)日趨火爆，其產(chǎn)量業(yè)已躋身世界四大酶制劑行列。但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的果膠酶存在一些問題：酶活力偏低、產(chǎn)量低、質(zhì)量差、使用效果不佳等。因此以后會(huì)朝著篩選高產(chǎn)菌株，優(yōu)化發(fā)酵條件的方向發(fā)展。相信在不久的將來，中國(guó)果膠酶的技術(shù)會(huì)領(lǐng)超全世界。

（作者單位：漯河食品職業(yè)學(xué)院）