果膠酶在果蔬汁加工中的應(yīng)用

□ 劉世永 威海海洋職業(yè)學(xué)院；威海市特色果蔬高值加工工程技術(shù)研發(fā)中心

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提高，果蔬已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚娜粘ＯM(fèi)食品之一。果蔬的食用方式是多種多樣的，其中果蔬汁就是一種很好的選擇。在將果蔬變?yōu)楣咧募庸み^程中，果膠酶發(fā)揮著重要的作用，果蔬汁的加工過程離不開果膠酶的參與，同時(shí)果膠酶在工業(yè)生產(chǎn)中也是一種重要的新型酶類，在果蔬汁加工中的應(yīng)用非常廣泛。

1 果膠酶概述

1.1 果膠酶的分類

果膠酶的研究始于20世紀(jì)30年代，到20世紀(jì)50年代的時(shí)候已用于工業(yè)生產(chǎn)，而中國(guó)對(duì)于果膠酶的研究始于1967年，于20世紀(jì)80年代才開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。果膠酶主要分為三大類：原果膠酶、果膠酯酶及解聚酶。解聚酶又可以細(xì)分為果膠裂解酶和果膠水解酶這兩大類。原果膠酶將具有不溶特性的原果膠水解成為水溶性果膠，根據(jù)原果膠酶作用的不同方式又可分為內(nèi)切酶以及外切酶；果膠酯酶水解果膠中的甲酯，生成相應(yīng)的果膠酸，如若需要果膠完全分解，一定離不開果膠酯酶的作用；解聚酶中果膠裂解酶又可稱為聚半乳糖醛酸，是在研究中發(fā)現(xiàn)較早的一種酶，研究相對(duì)來說也比較廣泛，聚半乳糖醛酸廣泛存在于細(xì)菌、真菌及許多微生物當(dāng)中，高等植物中也可能有聚半乳糖醛酸的存在。表1為果膠酶的詳細(xì)分類，圖1為果膠結(jié)構(gòu)式。

1.2 果膠酶的來源

果膠酶廣泛存在于自然界動(dòng)物、植物以及微生物當(dāng)中，但自然界中動(dòng)物、植物果膠酶的產(chǎn)量較低且提取困難，并不能滿足工業(yè)生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)研究的需要，而微生物具有分布廣、繁殖速度快以及生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，成為果膠酶產(chǎn)生的重要來源。同時(shí)，許多霉菌和某些細(xì)菌、酵母菌都可以產(chǎn)生果膠酶，主要以桿菌和曲霉為主。其中真菌中的黑曲霉被認(rèn)定公認(rèn)安全級(jí)別，所以目前市場(chǎng)銷售的食用級(jí)別果膠酶主要來源于黑曲霉。目前，一些細(xì)菌中的堿性果膠酶也日益受到重視，相信隨著生物分子技術(shù)研究的不斷發(fā)展，也可通過基因克隆技術(shù)實(shí)現(xiàn)果膠酶在微生物宿主中的真正作用。

1.3 果膠酶的生產(chǎn)

當(dāng)前，果膠酶的生產(chǎn)主要通過微生物的不斷發(fā)酵制成，而果膠酶的發(fā)酵生產(chǎn)又主要分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵這兩種形式。液體發(fā)酵主要使用果膠質(zhì)作為誘導(dǎo)物產(chǎn)生果膠酶；固態(tài)發(fā)酵則使用香蕉皮、橘皮、麩皮、稻草這些日常生產(chǎn)的廢棄物作為主要原料發(fā)酵產(chǎn)生果膠酶。相對(duì)來說，固態(tài)發(fā)酵要比液態(tài)發(fā)酵穩(wěn)定很多。固態(tài)發(fā)酵的熱穩(wěn)定性比較好，而且受分解代謝的阻遏影響也會(huì)更小，且固態(tài)發(fā)酵的原料是日常生活中比較常見的原料，成本較低，能夠使物料發(fā)揮最大的作用，果膠酶的提取也比液態(tài)發(fā)酵的過程簡(jiǎn)易許多，目前果膠酶的提取主要還是來自固態(tài)發(fā)酵這種方法。

表1 果膠酶分類

圖1 果膠結(jié)構(gòu)式

2 果膠酶在果蔬汁加工中的運(yùn)用

2.1 有利于果蔬汁澄清及過濾

早在20世紀(jì)30年代就有在果蔬汁中添加果膠酶來澄清果蔬汁的應(yīng)用，通常果蔬汁產(chǎn)品可能都會(huì)存在果蔬汁渾濁有沉淀的現(xiàn)象。渾濁有沉淀的果蔬汁不僅直接影響產(chǎn)品的外觀，也會(huì)影響果蔬汁的質(zhì)量及口感，更會(huì)直接影響果蔬汁的穩(wěn)定性。因此，在果蔬汁的加工過程中基本都會(huì)有澄清以及過濾的處理，這時(shí)果膠酶就起了很大的作用。果膠酶澄清果蔬汁主要包括果膠中的酶促進(jìn)水解以及非酶進(jìn)行靜電絮凝這兩部分，在果膠酶的作用下果蔬汁中的果膠水解，原本被包裹在內(nèi)部帶正電荷的蛋白質(zhì)顆粒充分暴露，與帶負(fù)電荷的顆粒相撞發(fā)生絮凝。而果蔬汁中的絮凝物在逐步沉淀下降的過程中，果膠酶又產(chǎn)生吸附作用吸附纏繞果蔬汁當(dāng)中的其他懸浮粒子，隨后通過過濾或者離心的方法可以將果蔬汁中的絮凝物去除，從而達(dá)到果蔬汁澄清的目的。

2.2 提高果酒品質(zhì)

果膠酶在果酒釀造過程中也起著很重要的作用，果酒釀造中添加果膠酶可以降低果酒液體的黏稠度，提高果酒中香氣物質(zhì)和色素的顯現(xiàn)程度，從而提高果酒在呈色、酒香、澄清度方面的品質(zhì)，全面提高果酒品質(zhì)。用葡萄酒來舉例，在葡萄酒的釀造過程中添加果膠酶，果膠酶降解葡萄果實(shí)的細(xì)胞壁，釋放到葡萄酒中的多糖分子質(zhì)量被改變，一方面果膠酶提高了葡萄酒中半乳糖醛酸聚糖的含量，另一方面果膠酶又改善了葡萄酒中多酚類物質(zhì)的組成，改善了葡萄酒呈色強(qiáng)度。同時(shí)，通過多方對(duì)果膠酶在果酒釀造方面的研究，確定了果膠酶在釀造過程中的最佳條件，也證實(shí)了果膠酶在果酒釀造過程中功不可沒，如方便果酒中天然色素的提取、提高果酒的色澤通透程度、改善果酒風(fēng)味以及增加酒香等。

2.3 提高果蔬出汁率

目前，讓果蔬產(chǎn)品成為果蔬汁的方法主要是壓榨和過濾，通過壓榨破壞果蔬植物細(xì)胞的細(xì)胞壁獲取果蔬汁。但目前大多數(shù)植物的細(xì)胞壁由纖維素、果膠物質(zhì)及其他的物質(zhì)組成，單單通過壓榨過濾等機(jī)械方法難以破壞結(jié)構(gòu)緊密的細(xì)胞壁。這時(shí)利用果膠酶催化果膠聚解，改變果蔬汁壓榨性能、有效降低果蔬汁黏度，在去除果膠的同時(shí)提高果蔬出汁率。利用果膠酶更能夠增強(qiáng)果蔬汁中果蔬原有的芳香，與提高果酒當(dāng)中的香氣物質(zhì)是一樣的原理，并且果膠酶添加到果蔬汁當(dāng)中也能有效減少果渣的產(chǎn)生，利于后續(xù)果蔬汁的制作。目前，市場(chǎng)上提高果蔬出汁率主要運(yùn)用兩種酶技術(shù)，一種是果漿浸漬技術(shù)，一種是完全液化技術(shù)。果漿浸漬技術(shù)是在已經(jīng)經(jīng)過初步加工的破碎果蔬漿中添加一定比例的果膠酶，果膠酶發(fā)揮作用充分降解，過一段時(shí)間后再進(jìn)行榨汁；完全液化技術(shù)就是在果蔬漿中添加一定比例的果膠酶及纖維素酶，利用這兩種酶之間的協(xié)同作用，促進(jìn)果蔬植物細(xì)胞壁降解。但是，在某種程度上來說，完全液化技術(shù)容易使果蔬汁原有的風(fēng)味遭到破壞，而且完全液化技術(shù)也需要較大量的酶添加劑，增加果蔬汁生產(chǎn)成本?？傊?，利用果膠酶提高果蔬出汁率是目前市場(chǎng)上應(yīng)用較為廣泛的方法。不論是用哪種技術(shù)，提高果蔬出汁率都離不開果膠酶的參與。

2.4 生物活性成分的提取

大多數(shù)果蔬植物中天然活性成分細(xì)胞內(nèi)的含量都大于細(xì)胞間隙的含量，因此破壞細(xì)胞壁是獲取植物細(xì)胞中活性成分的關(guān)鍵。在果蔬汁中添加一定比例的果膠酶能降解植物材料，讓植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)松散，更有甚者能最大程度完全水解植物材料，將植物細(xì)胞中的活性成分充分釋放，使得果蔬汁中有天然活性成分的存在，促進(jìn)人體腸胃吸收，實(shí)現(xiàn)果蔬汁的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。不僅僅是果膠酶，其他酶在提取天然活性成分方面也比傳統(tǒng)的活性成分提取方法更加科學(xué)有效，使生成產(chǎn)物具有更高的生物活性。舉例來說，山楂汁中類黃酮這一活性成分的提取，利用果膠酶與超聲波共同作用提取出的類黃酮活性成分相比傳統(tǒng)的乙醇浸提方法生物活性更高，且利用果膠酶能有效增加山楂汁中類黃酮這一活性成分的含量，提高山楂汁品質(zhì)。

3 結(jié)語(yǔ)

果膠酶在果蔬汁加工中的應(yīng)用豐富多樣，除開文中提及的有利于果蔬汁澄清過濾、提高果酒品質(zhì)以及提高果蔬出汁率等方面，果膠酶在食品工業(yè)的運(yùn)用也同樣廣泛且豐富，例如促進(jìn)茶葉和咖啡充分發(fā)酵、榨油、作為動(dòng)物飼料的補(bǔ)充劑等等。如今，果膠酶的廣泛運(yùn)用對(duì)食品工業(yè)產(chǎn)生了重要的影響，相信未來在食品工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展中，不僅僅果膠酶的運(yùn)用，其他酶類的運(yùn)用也會(huì)越來越廣泛。