果胶酶在果蔬汁加工中的应用

□ 刘世永 威海海洋职业学院；威海市特色果蔬高值加工工程技术研发中心

随着社会经济不断发展，人们生活水平不断提高，果蔬已成为人们日常生活中必不可少的日常消费食品之一。果蔬的食用方式是多种多样的，其中果蔬汁就是一种很好的选择。在将果蔬变为果蔬汁的加工过程中，果胶酶发挥着重要的作用，果蔬汁的加工过程离不开果胶酶的参与，同时果胶酶在工业生产中也是一种重要的新型酶类，在果蔬汁加工中的应用非常广泛。

1 果胶酶概述

1.1 果胶酶的分类

果胶酶的研究始于20世纪30年代，到20世纪50年代的时候已用于工业生产，而中国对于果胶酶的研究始于1967年，于20世纪80年代才开始应用于工业生产。果胶酶主要分为三大类：原果胶酶、果胶酯酶及解聚酶。解聚酶又可以细分为果胶裂解酶和果胶水解酶这两大类。原果胶酶将具有不溶特性的原果胶水解成为水溶性果胶，根据原果胶酶作用的不同方式又可分为内切酶以及外切酶；果胶酯酶水解果胶中的甲酯，生成相应的果胶酸，如若需要果胶完全分解，一定离不开果胶酯酶的作用；解聚酶中果胶裂解酶又可称为聚半乳糖醛酸，是在研究中发现较早的一种酶，研究相对来说也比较广泛，聚半乳糖醛酸广泛存在于细菌、真菌及许多微生物当中，高等植物中也可能有聚半乳糖醛酸的存在。表1为果胶酶的详细分类，图1为果胶结构式。

1.2 果胶酶的来源

果胶酶广泛存在于自然界动物、植物以及微生物当中，但自然界中动物、植物果胶酶的产量较低且提取困难，并不能满足工业生产及实验研究的需要，而微生物具有分布广、繁殖速度快以及生长条件简单的特点，成为果胶酶产生的重要来源。同时，许多霉菌和某些细菌、酵母菌都可以产生果胶酶，主要以杆菌和曲霉为主。其中真菌中的黑曲霉被认定公认安全级别，所以目前市场销售的食用级别果胶酶主要来源于黑曲霉。目前，一些细菌中的碱性果胶酶也日益受到重视，相信随着生物分子技术研究的不断发展，也可通过基因克隆技术实现果胶酶在微生物宿主中的真正作用。

1.3 果胶酶的生产

当前，果胶酶的生产主要通过微生物的不断发酵制成，而果胶酶的发酵生产又主要分为固态发酵和液态发酵这两种形式。液体发酵主要使用果胶质作为诱导物产生果胶酶；固态发酵则使用香蕉皮、橘皮、麸皮、稻草这些日常生产的废弃物作为主要原料发酵产生果胶酶。相对来说，固态发酵要比液态发酵稳定很多。固态发酵的热稳定性比较好，而且受分解代谢的阻遏影响也会更小，且固态发酵的原料是日常生活中比较常见的原料，成本较低，能够使物料发挥最大的作用，果胶酶的提取也比液态发酵的过程简易许多，目前果胶酶的提取主要还是来自固态发酵这种方法。

表1 果胶酶分类

图1 果胶结构式

2 果胶酶在果蔬汁加工中的运用

2.1 有利于果蔬汁澄清及过滤

早在20世纪30年代就有在果蔬汁中添加果胶酶来澄清果蔬汁的应用，通常果蔬汁产品可能都会存在果蔬汁浑浊有沉淀的现象。浑浊有沉淀的果蔬汁不仅直接影响产品的外观，也会影响果蔬汁的质量及口感，更会直接影响果蔬汁的稳定性。因此，在果蔬汁的加工过程中基本都会有澄清以及过滤的处理，这时果胶酶就起了很大的作用。果胶酶澄清果蔬汁主要包括果胶中的酶促进水解以及非酶进行静电絮凝这两部分，在果胶酶的作用下果蔬汁中的果胶水解，原本被包裹在内部带正电荷的蛋白质颗粒充分暴露，与带负电荷的颗粒相撞发生絮凝。而果蔬汁中的絮凝物在逐步沉淀下降的过程中，果胶酶又产生吸附作用吸附缠绕果蔬汁当中的其他悬浮粒子，随后通过过滤或者离心的方法可以将果蔬汁中的絮凝物去除，从而达到果蔬汁澄清的目的。

2.2 提高果酒品质

果胶酶在果酒酿造过程中也起着很重要的作用，果酒酿造中添加果胶酶可以降低果酒液体的黏稠度，提高果酒中香气物质和色素的显现程度，从而提高果酒在呈色、酒香、澄清度方面的品质，全面提高果酒品质。用葡萄酒来举例，在葡萄酒的酿造过程中添加果胶酶，果胶酶降解葡萄果实的细胞壁，释放到葡萄酒中的多糖分子质量被改变，一方面果胶酶提高了葡萄酒中半乳糖醛酸聚糖的含量，另一方面果胶酶又改善了葡萄酒中多酚类物质的组成，改善了葡萄酒呈色强度。同时，通过多方对果胶酶在果酒酿造方面的研究，确定了果胶酶在酿造过程中的最佳条件，也证实了果胶酶在果酒酿造过程中功不可没，如方便果酒中天然色素的提取、提高果酒的色泽通透程度、改善果酒风味以及增加酒香等。

2.3 提高果蔬出汁率

目前，让果蔬产品成为果蔬汁的方法主要是压榨和过滤，通过压榨破坏果蔬植物细胞的细胞壁获取果蔬汁。但目前大多数植物的细胞壁由纤维素、果胶物质及其他的物质组成，单单通过压榨过滤等机械方法难以破坏结构紧密的细胞壁。这时利用果胶酶催化果胶聚解，改变果蔬汁压榨性能、有效降低果蔬汁黏度，在去除果胶的同时提高果蔬出汁率。利用果胶酶更能够增强果蔬汁中果蔬原有的芳香，与提高果酒当中的香气物质是一样的原理，并且果胶酶添加到果蔬汁当中也能有效减少果渣的产生，利于后续果蔬汁的制作。目前，市场上提高果蔬出汁率主要运用两种酶技术，一种是果浆浸渍技术，一种是完全液化技术。果浆浸渍技术是在已经经过初步加工的破碎果蔬浆中添加一定比例的果胶酶，果胶酶发挥作用充分降解，过一段时间后再进行榨汁；完全液化技术就是在果蔬浆中添加一定比例的果胶酶及纤维素酶，利用这两种酶之间的协同作用，促进果蔬植物细胞壁降解。但是，在某种程度上来说，完全液化技术容易使果蔬汁原有的风味遭到破坏，而且完全液化技术也需要较大量的酶添加剂，增加果蔬汁生产成本。总之，利用果胶酶提高果蔬出汁率是目前市场上应用较为广泛的方法。不论是用哪种技术，提高果蔬出汁率都离不开果胶酶的参与。

2.4 生物活性成分的提取

大多数果蔬植物中天然活性成分细胞内的含量都大于细胞间隙的含量，因此破坏细胞壁是获取植物细胞中活性成分的关键。在果蔬汁中添加一定比例的果胶酶能降解植物材料，让植物细胞壁结构松散，更有甚者能最大程度完全水解植物材料，将植物细胞中的活性成分充分释放，使得果蔬汁中有天然活性成分的存在，促进人体肠胃吸收，实现果蔬汁的营养价值。不仅仅是果胶酶，其他酶在提取天然活性成分方面也比传统的活性成分提取方法更加科学有效，使生成产物具有更高的生物活性。举例来说，山楂汁中类黄酮这一活性成分的提取，利用果胶酶与超声波共同作用提取出的类黄酮活性成分相比传统的乙醇浸提方法生物活性更高，且利用果胶酶能有效增加山楂汁中类黄酮这一活性成分的含量，提高山楂汁品质。

3 结语

果胶酶在果蔬汁加工中的应用丰富多样，除开文中提及的有利于果蔬汁澄清过滤、提高果酒品质以及提高果蔬出汁率等方面，果胶酶在食品工业的运用也同样广泛且丰富，例如促进茶叶和咖啡充分发酵、榨油、作为动物饲料的补充剂等等。如今，果胶酶的广泛运用对食品工业产生了重要的影响，相信未来在食品工业领域的发展中，不仅仅果胶酶的运用，其他酶类的运用也会越来越广泛。