果胶酶在果汁加工中的应用
摘 要：随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,果品成了人类健康不可缺少的营养物质。为了充分利用我国丰富的果品资源优势,提高我国农产品在国际市场上的竞争能力,必须大力发展果品加工业。但是目前果品加工中存在着不少难题,例如果汁和果酒的澄清,果实的脱皮、加工过程中香气成分和营养物质的损耗等。解决这些难题仅仅靠改进加工工艺或增加设备投资是很难实现的。而目前有许多难题已经通过酶的应用得到了很好的解决。在果汁加工技术中，酶起着十分重要的作用。实际上，在苹果汁和浆果汁的生产中使用果胶酶和淀粉酶已经60多年的历史了。上世纪三十年代初，国外己开始将果胶酶用于澄清工艺制备果汁。我国在上世纪七十年代初在实验室范围内曾研究生产过微生物果胶酶用于罐头加工和果酒澄清，取得一些进展。上世纪八十年代以来在改革开放的形势下我国的水果种植和水果加工工业发展迅速，为果胶酶的开发和应用，提供了广阔的前景。 关键词：果胶酶；果汁；果胶
1果胶酶概述 1.1果胶酶
果胶是由半乳糖醛酸、乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等组成的高分子聚合物，在植物中作为一种细胞间隙填充物质而存在，广泛地分布于植物的果实、叶、茎、种子和根中，其基本结构是半乳糖醛酸以a-l，4糖昔键聚合形成的聚半乳糖醛酸。
果胶酶是指能分解果胶物质的多种酶的总称，其颜色为灰白色或微黄色粉末，也可以棕黄色液体存在。果胶酶分布很广，可来源于动物、植物和微生物。果胶酶在工业生产领域中是一种重要的新兴酶类，在果蔬加工、饲料、纺织和造纸工业中应用非常广泛。
1.2果胶酶的组成与作用机理
果胶酶可以分为3类:原果胶酶、解聚酶和果胶酯酶(PE)。解聚酶又可细分为果胶水解酶(PMG、PMGL)和果胶裂解酶(PG、PGL)。原果胶酶将不溶性的原果胶水解为水溶性果胶,根据其作用方式不同又可分为外切酶和内切酶。聚半乳糖醛酸酶(PG)是发现较早、研究最为广泛的一种果胶酶,它水解D-半乳糖酸的α-1,4糖苷键,也分为外切酶和内切酶。内切酶作用于聚半乳糖醛酸时,随机水解其中的半乳糖醛酸单位,可使其溶液的粘度下降,但还原力增加不大。外切酶的研究和存在比较少,它水解聚半乳糖醛酸时逐个释放出半乳糖醛酸单位。聚半乳糖醛酸裂
解酶(PGL)和聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(PMGL)分别通过反式消去作用切断果胶酸分子和果胶分子的α-1,4糖苷键,生成β-4,5不饱和半乳糖醛酸。这两种裂解酶都分为外切酶和内切酶两种,一些植物软腐病菌、食品腐败菌以及霉菌均能产生外切聚半乳糖醛酸酶。果胶酯酶(PE)水解果胶中的甲酯,生成果胶酸。一些霉菌、细菌和植物在产生PG的同时,也能产生PE。为使果胶完全分解,需先用PE作用,再加入解聚酶作用。
2果胶酶在果汁加工中的应用
果胶酶作为果蔬汁生产中最重要的酶制剂之一.果胶酶在水果加工业中的应用主要有:水果中的胶状及可溶性果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨并提高出汁率:在进行沉淀、过滤和离心时，果胶酶能破坏果汁中悬浮的稳定性，使其凝聚沉淀，得到澄清果汁;用果胶酶处理超滤膜能提高果汁超滤的通量，缩短超滤时间;经果胶酶处理的果汁比较稳定，’浓缩后不再发生混浊，而且可溶性固形物含量及其它营养成分如胡萝卜素含量均比非酶处理的有显著提高等等，目前正广泛应用在苹果汁、柑橘汁、批把汁等果汁的生产中。但由于各种水果中果胶含量差别较大,而且果胶质的成分也有差异,因此,应根据水果的不同品种、不同加工目的来确定合适组成的果胶酶。
2.1果胶酶澄清果汁
对于澄清果汁来说，果汁中含有的果胶类物质的存在会引起果汁的后混浊，并且还起着保护其他物质的作用，阻碍果汁澄清，从而影响果汁品质。果汁中含有大量的果胶、勒质、纤维素、淀粉等大分子以及单宁、蛋白质的络合物等，这些物质在汁液中进行缓慢的物理和化学反应，导致果汁在加工和贮藏、销售期间变色、变浑。因此，果汁澄清的效果直接影响到制品的透光率、粘度和沉淀等主要理化指标。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:当果蔬汁中的果胶在果胶酶作用下部分水解后,原来被包裹在内部的带正电荷的蛋白质颗粒就暴露出来,与其它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、缠绕果汁中的其它悬浮粒子,通过离心、过滤可将其除去从而达到澄清目的。由于果胶质在果汁中并不单独存在,它通常与纤维素互相结合、缠杂,互为依托,而纤维素及半纤维素含量虽少,但它们是葡萄糖通过β-1,4葡萄糖苷键连接而成的链状聚合体,分子量极大,性质非常稳定,因而被纤维素夹裹的果胶质和半纤维素难以被水解,因此,商业果胶酶制剂中一般都含有较为广泛的
副酶活性,如纤维素酶活、半纤维素酶活等。倘若水果中含有较多的阿拉伯糖,那么所选用的果胶酶制剂就需要包含有分解阿拉伯糖的酶活力,或者外加阿拉伯糖酶。
2.2果胶酶提高果汁的出汁率
无论是在苹果、梨等核果类水果,还是香蕉等热带水果,或是胡萝卜、南瓜等蔬菜的深加工中,酶法液化工艺都得到了越来越广泛的应用。这是由于上述果蔬的细胞壁中含有大量果胶、纤维素、淀粉、蛋白质等物质,破碎后的果浆十分粘稠,压榨取汁非常困难且出汁率很低。在这些果蔬汁的加工中,应用酶解技术则可以克服以上缺点。果胶酶可以软化果肉组织中的果胶质，使不溶性的果胶物质分解为可溶性的果胶物质，帮助果胶水解以降低果肉的粘度，明显提高果汁产率。果胶甲醋酶和多聚半乳糖醛酸酶都是果胶酶，在酶处理过程中会释放梭酸和半乳糖醛酸以降低果肉的PH。阿拉伯聚糖酶和纤维素酶将阿拉伯树胶和纤维素转变成可溶性的糖，这可以增加果汁的可溶性固形物。浆果类一般果胶较多，果实破碎后所得的果浆粘稠，自流汁少，榨汁困难。通过浆汁酶化法可获得更多的透明度高、色泽鲜艳的果汁。经过酶法处理后浆果出汁率高，出渣少，可提高果汁的可溶性固形物含量，且工艺设备简单，制汁效果优于其它制汁方法。杨辉等对果胶酶提高苹果出汁率工艺条件进行优化。
2.3果胶酶提高超滤时的膜通量
目前,利用超滤技术生产清汁、浓缩清汁在果蔬汁加工业中越来越普遍与传统的过滤相比，超滤速度快、效果好，国外己采用超滤反渗透技术在菠萝汁、柑桔汁、葡萄汁、蕃茄汁、梨汁等果汁中澄清与浓缩，产品质量及经济效益较好，,但是由于果蔬汁中大量胶体,主要是果胶质的存在,在超滤过程中会污染超滤膜从而降低膜通量。加入分解多糖物质的商品果胶酶，可减少次生覆膜的产生，提高超滤通量。如果果胶的残留物和一些中性聚糖分解不彻底，则在超滤时极易堵塞超滤膜，使超滤速度下降，而且超滤膜难以清洗。与化学方法相比，用果胶酶对超滤膜清洗的优点是能完全被生物分解，可以在最佳的pH值和温度下作用，缩短清洗时间，增加超滤膜的通透量和使用寿命，节省能源，增加产量。因此超滤技术与酶技术配合对超滤作用的发挥至关重要。
2.4果胶酶用于脱囊衣
在柑桔罐头的生产过程中，桔肉外的一层囊衣需要剥除，否则会影响产品的
外观和一口味。传统的方法是采用手工撒离或用酸碱水解处理，但劳动强度较大、影响口味而且剥离不净。如果用果胶酶处理，由于条件温和，水解迅速，不仅大大改善了劳动环境而且使产品风味独特。在翻糖工j!中果胶酶还可用于消除糖中杂质，使其尔质更优。
2.5果胶酶对果蔬汁营养成分的影响
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。研究表明,酶处理后的果汁葡萄糖、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。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值下降。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。
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