果胶酶在果汁加工中的应用

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。