果膠酶在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、果膠酶在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用許英一,徐雅琴(東北農(nóng)業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱150030摘要:介紹了果膠酶的組成與結(jié)構(gòu),討論了果膠酶在果蔬汁的出汁率、澄清、超濾等方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:果膠酶;果蔬汁;出汁率中圖分類號(hào):TS20112TS27515文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A3333330前言水果和蔬菜是人類重要的食品。自古人類就開始用簡(jiǎn)單的方法如擠壓、浸提等方法獲得果蔬汁,但由于不了解果蔬汁易敗壞的原因,當(dāng)時(shí)也只限于飲用前直接制造。直至二十世紀(jì)三十年代,果蔬汁制造工藝取得重大進(jìn)展,例如,Schmitt henner發(fā)明了無(wú)菌過(guò)濾工藝,即在常溫下分離微生物的工藝;Mehlitz研究了酶法澄清工藝并迅速投入實(shí)際應(yīng)用。二戰(zhàn)

2、以后,無(wú)論是在美國(guó)還是在所有歐洲國(guó)家,果蔬汁飲料工業(yè)都是發(fā)展最為迅速的工業(yè)之一。從二十世紀(jì)六十年代開始,第三世界各國(guó)的果蔬汁飲料的產(chǎn)量也迅速增加。目前,果蔬汁已發(fā)展成為世界食品市場(chǎng)重要的組成部分1。近年來(lái),隨著果蔬汁加工業(yè)的興起,人類已開發(fā)出應(yīng)用于果蔬汁中的多種酶類,如果膠酶、果膠酯酶、纖維素酶、鼠李糖苷酶、中性蛋白酶、半乳甘露聚糖酶、液化葡萄糖苷酶等,其中使用最多的是果膠酶。1果膠酶組成與結(jié)構(gòu)果膠酶(Exogenous Pectic Enzymes主要由黑曲霉(A s pergill us ni ger產(chǎn)生,按作用方式的不同分為兩大類,酯酶(Pectinesterase和解聚酶(Depoly

3、merizing Enzymes,后者包括水解酶(Hydrolases和裂解酶(L yases2。果膠酯酶(PE,EC31111111隨機(jī)切除甲酯化果膠中的甲基,產(chǎn)生甲醇和游離羧基,也可水解乙酯,但其水解速度只有去甲酯的3%13%,屬于水解酶類。PE對(duì)于果膠溶液的粘度幾乎沒有影響。解聚酶(Depolymerizing Enzymes包括聚半乳糖醛酸酶(Polygalact uronase,P G和裂解酶(Pectin Lyases。P G可分為外切型(ExoP G和內(nèi)切型(EndoP G。ExoP G(EC31211167從聚半乳糖醛酸鏈的非還原端切除12個(gè)半乳糖醛酸殘基。EndoP G(EC

4、31211115只能裂開和游離羧基相鄰的糖苷鏈,能迅速降低底物的粘度,51第8卷第4期Vol18No14飲料工業(yè)Beverage Industry2005143 33 333黑龍江省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃攻關(guān)項(xiàng)目:南瓜生物活性物質(zhì)提取及加工技術(shù)研究,項(xiàng)目編號(hào):G B04B40503收稿日期:2004-09-11作者簡(jiǎn)介:許英一,女,在讀碩士,研究方向:食品化學(xué)。其最佳的作用底物是果膠酸。裂解酶由消去反應(yīng)裂解1,4糖苷鍵,在反應(yīng)產(chǎn)物的非還原端殘基C 4與C 5之間產(chǎn)生一個(gè)雙鍵,在235nm 處產(chǎn)生光吸收3。2果膠酶在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用果蔬汁加工時(shí)首先將植物細(xì)胞壁破壞,大多數(shù)植物細(xì)胞壁主要由纖維素、半纖維素

5、和果膠等組成,其中果膠隨成熟度的增加,酯化程度也較高,而且是影響出汁率的主要因素之一。果膠在植物中作為一種細(xì)胞間隙填充物而存在。它是由半乳糖醛酸1,4鍵聯(lián)接而成的聚合物,其羧基大部分與甲醇發(fā)生甲酯化而形成果膠酸,果膠在酸性及高濃度糖存在下形成凝膠的性質(zhì)用于生產(chǎn)果凍、果醬,但在果蔬汁加工中卻導(dǎo)致壓榨與澄清發(fā)生困難,而采用果膠酶則解決了這個(gè)問(wèn)題4,5。果膠酶作為果蔬汁生產(chǎn)中最重要的酶之一,已被廣泛應(yīng)用于果蔬汁的工業(yè)生產(chǎn),以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。211果膠酶能提高果蔬汁的出汁率漿果類水果、胡蘿卜等的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜由果膠、纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)構(gòu)成,破碎后的果泥十分粘稠,壓榨取汁非常困難。加入

6、果膠酶能催化果膠解聚。細(xì)胞壁降解的第一階段,由endo P G 和PL 有限降解中層的可溶性果膠,使組織崩潰,細(xì)胞分離,細(xì)胞壁基本保持完整的細(xì)胞懸浮在粘度較高的介質(zhì)中6。在endo P G +PE 和/或PL 作用下進(jìn)一步降解可溶性果膠和胞壁果膠,有利于壓榨取汁。用果膠分解酶處理果漿可以有效降低粘度,改善壓榨性能,提高出汁率、可溶性固形物含量,同時(shí)有利于后續(xù)的澄清、過(guò)濾和濃縮工序7,8。不同的果蔬出汁率可提高10%35%不等,因不同種類的果膠含量不同而不同,也因壓榨的方法不同而不同9。1986年Steinbuch 等人發(fā)表了用酶法液化工藝處理蔬菜和水果的研究報(bào)告。他們用甜菜、芹菜、和胡蘿卜進(jìn)行

7、了試驗(yàn)。甜菜中含有大量天然色素甜菜紅,用這種工藝既能提高出汁率,又大大地減少了色素的損失。酶法液化工藝制得的胡蘿卜汁的出汁率高達(dá)86%,胡蘿卜素含量為913mg/100g ,而傳統(tǒng)工藝的出汁率為48%,胡蘿卜素含量為516mg/100g 。用此工藝制得的芹菜汁的出汁率高達(dá)79%,而傳統(tǒng)工藝的出汁率為49%。1987年,Nani 等人發(fā)表了酶法制造澄清梨原汁的試驗(yàn)報(bào)告。與傳統(tǒng)澄清梨原汁制造工藝相比,這種方法使出汁率從78%提高到89%,使含酸量(折合成蘋果酸含量從0117g/100g 增加到0.27g/100g 1。大量實(shí)驗(yàn)證明,將果膠酶應(yīng)用于果蔬汁加工中能顯著提高出汁率,增加飲料產(chǎn)量。212果

8、膠酶在果蔬汁澄清中的作用果膠酶作用于果蔬汁時(shí),除降低粘度外,還可產(chǎn)生絮凝作用,使果蔬汁澄清。澄清機(jī)理的實(shí)質(zhì)包括果膠的酶促水解和非酶的靜電絮凝兩部分。新加工的果蔬汁一般是穩(wěn)定的膠體系統(tǒng),其主要穩(wěn)定因素是果膠,果膠的粘性對(duì)膠體起保護(hù)作用,也能阻止果蔬汁蛋白與帶相反電荷的多酚物質(zhì)或懸浮顆粒發(fā)生反應(yīng)而沉降。當(dāng)果蔬汁中的果膠酶作用部分水解,使體系粘度下降,膠體失去了穩(wěn)定性,使原來(lái)被包裹在內(nèi)部的帶正電荷的蛋白質(zhì)顆粒暴露出來(lái),與其它帶負(fù)電荷的粒子相撞,就導(dǎo)致絮凝的發(fā)生。許多商品果膠酶制劑可用于蘋果汁的澄清。研究結(jié)果表明,當(dāng)加入內(nèi)切聚半乳糖醛酸酶和果膠酯酶混合制劑,使果膠中30%的酯鍵和5%的糖苷鍵被水解時(shí),

9、蘋果汁就能達(dá)到充分澄清。實(shí)驗(yàn)證明,在蘋果汁中添加0107%的果膠酶制劑,在45下反應(yīng)2h ,過(guò)濾后可得到透光率達(dá)95%左右、吸光度為0115的透明果汁10,11。213果膠酶在果蔬汁超濾工藝中的作用利用超濾技術(shù)生產(chǎn)清汁及濃縮清汁在果蔬汁加工業(yè)中越來(lái)越流行。超濾比傳統(tǒng)的過(guò)濾速度快、效果好,但它的主要缺點(diǎn)是由于果蔬汁中大量糖的存在,在超濾過(guò)程中會(huì)使超濾系統(tǒng)產(chǎn)生次生覆膜,降低了超濾通量。加入分解多糖物質(zhì)的商品果膠酶,可減少次生覆膜的產(chǎn)生,提高超濾通量,增加了產(chǎn)61飲料工業(yè)Beverage Indust ry200514第8卷第4期Vol 18No 14量。如果果膠的殘留物和一些中性聚糖分解不徹底,則

10、在超濾時(shí)極易堵塞超濾膜,使超濾速度下降,超濾膜難以清洗。用果膠酶對(duì)超濾膜清洗與化學(xué)方法相比,其優(yōu)點(diǎn)是能100%地進(jìn)行生物分解,它們可以在最佳的p H、溫度下作用,縮短清洗時(shí)間,增加超濾膜的通透量和使用壽命,增加產(chǎn)量,節(jié)省能源12。因此,超濾技術(shù)與酶技術(shù)配合對(duì)超濾作用的發(fā)揮至關(guān)重要。214果膠酶對(duì)果蔬汁營(yíng)養(yǎng)成分的影響利用果膠酶生產(chǎn)果蔬汁不僅提高了出汁率,而且保留了果蔬汁中的營(yíng)養(yǎng)成分。首先果蔬汁的可溶性固形物含量明顯提高,而這些可溶性固形物由可溶性蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分組成,果蔬汁中的胡蘿卜素的保存率也明顯提高。Chang Tung sun等對(duì)果膠酶處理果汁的研究表明,酶處理后的果汁的葡萄糖

11、、山梨糖和果糖含量顯著提高,蔗糖含量略有下降,總糖含量上升13,14。甜玉米、胡蘿卜的試驗(yàn)有相似的結(jié)果15。此外,由于果膠的脫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,p H下降13,14。芳香物質(zhì)含量也有明顯提高,經(jīng)果膠酶處理后的葡萄汁,各種酯類、萜類、醇類和揮發(fā)性酚類含量提高,葡萄汁的風(fēng)味更佳16。由于細(xì)胞壁的崩潰,類胡蘿卜素、花色苷等大量色素溶出,大大提高了果蔬汁的外觀品質(zhì)。K、Na、Ca、Zn等礦物質(zhì)元素含量也有較大提高17。215果膠酶還可用于果實(shí)脫皮含有纖維素和半纖維素的粗果膠酶制劑能夠作用于果實(shí)皮層,使之細(xì)胞分離、結(jié)構(gòu)破壞而脫落。如柑桔囊衣、蓮子肉皮和大蒜膜層經(jīng)粗果膠

12、酶處理后,可以很快地脫落。此外,果膠酶對(duì)杏仁也有一定的脫皮作用18目前,不同活性比例的果膠酶制劑已是降解果蔬細(xì)胞壁,改善壓榨性能、降低粘度、增加出汁率,和提高營(yíng)養(yǎng)成分不可省略的部分。在許多國(guó)家,添加果膠酶已是制造澄清或者濃縮的草莓汁、葡萄汁、蘋果汁及梨汁的標(biāo)準(zhǔn)加工作業(yè)。隨著酶技術(shù)本身的發(fā)展,果膠酶在果蔬汁中的應(yīng)用前景會(huì)更加光明。參考文獻(xiàn)1杜鵬.果蔬汁飲料工藝學(xué)M.北京:農(nóng)業(yè)出版社,199212REGINALD H WAL TER.The Chemistry and Technology of PectinM.Academic Press,199113王璋.食品酶學(xué)M.北京:輕工業(yè)出版社,199

13、014張欣,葛毅強(qiáng),吳繼紅,等.酶在果蔬汁加工中的應(yīng)用T.廣州食品工業(yè)科技,1999(3:131515EL MAR J ANSER.水果加工和飲料工業(yè)中酶制劑的現(xiàn)狀和新應(yīng)用M.軟飲料工業(yè),1997(4:61516OPEN UNIV ERSITEIT and T HAMES POL YTECHNIC.Bio2 technological Innovations in Food ProcessingM.Butterwort hHeinemann Ltd,London,199117YAMASA KI M,et al.Pectic enzymes in t he clarification of ap

14、2 ple juice.Part1:Study on t he clarification reaction in a simplified modelJ1Agric Boil Chem,1964(28:77978718楊軍,趙學(xué)慧.果膠酶對(duì)果蔬制汁作用的研究J.食品科技,1998(3:272919李婉濤,等.酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用J.河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 1997(5:3536110YAMASA KI M,et al.Pectic enzymes in t he clarification of apple juice.Part2:The mechanism of clarificationJ1Ag

15、ric Biol Chem,1967(31:552560111PILN IK W1In:Use of enzymes in food technologyM.En2 zymes in t he Beverage Industry,1982112陳歷俊,白云玲,郭亞斌,等.酶在果汁超濾生產(chǎn)中的應(yīng)用J.食品工業(yè)科技,1995(4:3437113CHAN G T S,et al.Plum juice quality affected by enzyme treat ment and finingJ.J of Food Science,1994,59(5:1065 1069114CHAN G T S,

16、et al.Commercial pectinase and t he yield and quality of Stanley plum juiceJ.J of Food Science,1995(19:89 101115ANDERSON D M W.Synergistic effect s of cellulase,pectinase and bemicelluase on cell wall hydrolysisJ.Food Hydrocolloids, 1991,5(1/2:223224116CONXITA LAO,et al.Pectic enzyme treat ment effe

17、ct s on quality of cohite grape must s and winesJ.J of Food Sci,1997,(下轉(zhuǎn)第21頁(yè)71第8卷第4期Vol18No14許英一,徐雅琴:果膠酶在果蔬汁生產(chǎn)中的應(yīng)用Development of whey poly2peptides drinkTON G Hai2tao,Q I Hai2ping(Dalian Nationalities University,Dalian116600,Liaoning,ChinaAbstract:Whey protein was hydrolyzed by NOVO to give a therma

18、l2stable soluble poly2peptides mixture,which was used to make whey poly2peptides drinks.The optimum conditions for the hydrolysis of whey protein by NOVO are p H910and35. The hydrolysis rate reached up to2514%.The whey poly2peptides drinks obtained were f ree of bitters and had good stability. K ey

19、w ords:whey;poly2peptides;hydrolysis by NOVO;formulation of nutritional drink(上接第17頁(yè)62(6:11421144117王成榮,等.果膠酶制劑在澄清蘋果汁加工中的應(yīng)用研究J.食品與發(fā)酵工業(yè),1990(5:2933118王永霞,趙興杰,吳陸敏.生物技術(shù)在飲料工業(yè)中的應(yīng)用J.邯鄲農(nóng)業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2002,19(2:37391Use of pectinase in fruit and vegetable juice processingXU Y ing2yi,XU Ya2qin(Northeast Agricult

20、ural University,Harbin150030,Heilongjiang,ChinaAbstract:The composition and structure of pectinase are described,and the effect of pectinase on juice yield,clarification and ultra2filtration in fruit and vegetable juice processing is discussed.K ey w ords:pectinase;f ruit and vegetable juice;juice y

21、ield四大專區(qū)齊齊亮相,配料盛會(huì)全新打造由歐洲博聞公司舉辦的“2006亞洲食品配料及技術(shù)展覽會(huì)”將于2006年2月1517日在上海浦東新國(guó)際博覽中心舉行。作為食品行業(yè)年度盛會(huì),“亞洲食品配料及技術(shù)展覽會(huì)”已成為食品業(yè)內(nèi)人士必赴的行業(yè)年會(huì),每屆展會(huì)主辦方都會(huì)推陳出新,給出亮點(diǎn)。本屆展會(huì)也不例外,據(jù)主辦方介紹本屆展會(huì)除了從原來(lái)的光大會(huì)展中心遷移至亞洲地區(qū)享有盛名的上海新國(guó)際博覽中心以外更是開辟了四大專區(qū)健康食品配料區(qū)、食品機(jī)械/材料區(qū)、香精香料區(qū)、檢測(cè)儀器區(qū)。配料領(lǐng)域未來(lái)趨勢(shì),健康食品引領(lǐng)風(fēng)騷健康食品配料區(qū)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活的不斷改善,國(guó)際上對(duì)環(huán)境和健康日益關(guān)注,對(duì)食品安全問(wèn)題猶為重視,回歸大

22、自然、崇尚綠色、健康食品成為新的消費(fèi)潮流。世界各國(guó)有機(jī)食品、綠色食品、功能食品、健康食品、保健食品已成為食品工業(yè)發(fā)展的新的增長(zhǎng)點(diǎn)。而食品添加劑的功能化,營(yíng)養(yǎng)化,也成為了國(guó)際食品添加劑的發(fā)展必然趨向,成為業(yè)內(nèi)人士日趨關(guān)注的焦點(diǎn)?！皝喼奘称放淞霞凹夹g(shù)展覽會(huì)”正是基于這一行業(yè)發(fā)展形勢(shì),在2006年的展會(huì)上將開辟健康食品配料區(qū),專區(qū)剛開辟就受到了眾多展商歡迎。2000平方米規(guī)模的健康食品配料展區(qū)在2005年展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)就被預(yù)定一空。山東保齡寶,安琪酵母,山東龍力等眾多家配料龍頭企業(yè)齊齊亮相于健康食品配料專區(qū)。主辦方為了滿足更多展商加入專區(qū)的需求,更是在原來(lái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大了專區(qū)的面積,達(dá)到2500平米規(guī)模。絡(luò)繹不絕的展位預(yù)定合同,熱情高漲的參展熱情,相信明年的健康食品配料專區(qū)必定是展會(huì)上的一大亮點(diǎn)。食品包裝永恒主題,倍受行業(yè)人士關(guān)注食品機(jī)械/材料區(qū)近幾年食品業(yè)的快速發(fā)展,給包括食品包裝機(jī)械在內(nèi)的包裝行業(yè)帶來(lái)了良好的機(jī)遇。未來(lái)幾年食品和包裝機(jī)械的需求量將會(huì)大幅度增加,預(yù)計(jì)2010年國(guó)內(nèi)食品和包裝機(jī)械市場(chǎng)總需求量可達(dá)1100億元。在如此有利的大背景下,相信任何一家從事包裝設(shè)備的企業(yè)都不會(huì)錯(cuò)過(guò)這樣的商機(jī)。為更好的服務(wù)于食品行業(yè)內(nèi)的包裝機(jī)械商,“2006亞洲食品配料及技術(shù)展覽會(huì)”在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)開辟了食品包裝機(jī)械/材料區(qū)。為更多的食品包裝機(jī)械展商尋覓高質(zhì)量的買家