浅谈酶在果蔬加工与保鲜中的应用

□ 张浩钰 山东农业大学食品科学与工程学院

近年来，随着我国科学技术的发展，酶工程作为一种新型的、绿色、安全无害的果蔬加工与保鲜技术被广泛应用，优化了传统果蔬加工工艺，提高了果蔬产品品质，促进了行业发展。本文介绍了酶在果蔬加工与保鲜中的一些应用和进展，为酶技术在果蔬行业推广提供参考。

1 果蔬加工与保鲜中常用的酶

根据果蔬种类的不同，所使用的酶种类也有差别。果蔬加工中经常用到的酶包括果胶酶、粥化酶、纤维素酶和淀粉酶等[1]，利用它们进行原料处理可将细胞中内容物充分释放，从而提高产品感官特性，增加产量。在果蔬保鲜工艺中，酶可以去除或减轻食品中的氧对果蔬品质的损害，延长保质期，且部分生物酶可杀灭或抑制细菌繁殖，达到保鲜效果。常见的保鲜酶主要有葡萄糖氧化酶、溶菌酶等[2]。

2 酶在果蔬加工中的应用

酶的作用条件温和，催化功能强，专一性良好，反应易控制，可避免剧烈反应，保持食物本身的色泽、香味和结构稳定，不影响果蔬外观、质地和口味，不会导致腐败、破坏等问题[3]。果蔬加工是一项非常复杂的工艺，在加工过程中通过用酶去除果蔬中影响品质的物质，如淀粉、果胶和纤维素等，同时还要注意保留果蔬材料当中的膳食纤维、维生素和糖分等营养成分，保证加工产品的色香味品质。下面就果蔬加工中常用的几种酶的作用和机制作简要论述。

2.1 果胶酶

果胶酶是一种能使果胶质解聚的复合蛋白酶，目前已广泛应用于橙汁、苹果汁等果汁的加工，可降低果蔬汁中的胶体含量，使果汁易于澄清，增加果汁香气，减少果渣产生，提高果汁的品质[4]。任博等[5]用果胶酶对桑葚果汁加工工艺进行改进，桑葚果汁出汁率显著提高；贾鸿冰等[6]用复合果胶酶对蓝莓进行处理，使蓝莓出汁率提高了大约40%；MARYAM等[7]用固定化果胶酶处理菠萝汁，得到了更好的澄清效果，并为酸性果汁的澄清提供了新可能。果酒酿造中的果胶酶利用其絮凝作用使多聚物沉降，让果酒原料充分浸渍，提高果酒的色、香及澄清度，丰富果酒的口感[8]；周倩等[9]研究果胶酶对木瓜果酒酿造的影响时发现，果胶酶能够浸提番木瓜中的糖，可有效提升酒精发酵的质量；赵红岩等[10]发现在葡萄酒生产发酵初期加入果胶酶可使葡萄酒中的多酚类、花色苷溶出，使葡萄酒澄清速度加快；SONG等[11]发现在110 ℃用果胶酶辅助乙醇水溶液处理按标准煮熟的牡丹籽，可获得高出油率。

2.2 纤维素酶

纤维素聚合度高，结构坚硬，能锁住细胞内容物，防止胞内汁液流出。纤维素酶通过断裂β—1，4糖苷键及其他低分子纤维糊精降解纤维素和去除果实的细胞壁，细胞内容物在没有细胞壁的支持保护后变得易于提取[12]。吕一舟等[13]研究发现，用酶法去除板栗皮，去皮率能达到90%左右，而且能较好保持果肉的完整度，避免果肉的营养成分及口感被破坏。研究表明，如果植物纤维素酶被广泛应用白酒的酿造中，可以直接提高5%左右的产量，淀粉和植物纤维的综合利用率几乎可以直接达到90%[14]。黄帅等[15]研究发现，将0.2%纤维素酶和0.5%果胶酶用于橄榄油的提取时，ABTS抗氧化活性显著高于未经酶处理的橄榄油样品，储藏时间也得到延长。

2.3 粥化酶

粥化酶（Macerating enzymes）是一种由果胶酶、淀粉酶和纤维素酶等组成的混合物，是果蔬加工中的常用酶。粥化酶在果蔬加工中软化植物细胞使其破碎，便于原料的加工处理，提高出汁率。王志伟[16]研究粥化酶对苹果汁最佳出汁率中发现，当出酶率达到15 U/g时果汁的出汁率最高；Novo Nordisk公司研究发现，用粥化酶处理的原料，如南瓜、山楂和胡萝卜等出汁率大大提升，产品的质量及稳定性明显提升。

2.4 淀粉酶

果实成熟后，若不及时加工处理，果蔬中的淀粉长期在低温下不断累积，在加工过程中易造成原料汁浑浊，稳定性下降，影响整体感官。淀粉酶通过降解多糖物质，降低果蔬汁中的淀粉含量，使果汁易于澄清，提高出汁率，降低生产成本，取得良好的经济效益。陈杰华等[17]研究提高紫马铃薯出汁率的办法时发现，用0.05%果胶酶和0.03%淀粉酶水解得到的马铃薯汁，澄清度好、出汁率高，同时还有丰富的花色苷。夏慧玲等[18]研究发现，用α—淀粉酶处理的红薯浆浆液粘度低，出汁率高。

3 酶在食品保鲜中的应用

食品在保存过程中，由于受到氧气、微生物和温度等影响，破坏食品稳定结构，使食品品质改变，降低食品的价值。传统化学保鲜方法造成食品营养流失较多，不利于食品保鲜加工。酶工程作为一种新型的健康保鲜技术已逐渐进入人们视野。生物酶保鲜主要是通过某些具有特定结合功能的酶与食品中的酶在特异性结合位点结合，从而降低食品中酶的活性，抑制或降低其反应速度，为食品提供一种有利的环境，延长食品的保质期[19]。

3.1 葡萄糖氧化酶技术

果蔬在储存运输过程中，由于氧的作用易发生一系列化学反应，引起色、香、味的改变，且大部分细菌因氧的存在而繁殖生长，加快食品腐败变质。葡 萄 糖 氧 化 酶（Glucose Oxidase，GOD）作为一种天然安全、快速高效的食品保鲜剂，能有效延缓或阻止果蔬氧化变质，遏制褐变，延长果汁保质期，是一种新型保鲜剂[20]。酒精含量高易引起酒体的沉淀老化，RÖCKER 等[21]在葡萄酒中加入葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶能有效去除酒中的溶解氧产生特殊酒香，延长保质期；周晶晶等[22]对百香果浑浊果汁褐变抑制研究发现，

葡萄糖氧化酶能有效减缓果汁褐变，延缓了花青素的降解。

3.2 溶菌酶技术

溶菌酶（Lysozyme），是一种化学性质较稳定的糖苷水解酶，通过水解细菌细胞壁肽聚糖的β—1，4糖苷键，增加细菌内部渗透压致细胞胀裂死亡，而又不影响食品的其他成分[23]。溶菌酶对生活中常见的微生物、病毒等均有抑制作用，向果蔬中适量喷洒溶菌酶，可有效杀灭表面残留的细菌，延长果蔬货架期。冯叙桥等[24]研究发现，用0.08%溶菌酶对鲜切苹果进行涂膜保鲜效果最好，能有效抑制多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性，控制菌落含量保持在较低水平，从而较长时间保持苹果的爽脆口感。邱朝坤等[25]研究溶菌酶、壳聚糖和氯化钙的复配溶液适合于草莓保鲜的最佳复配浓度。通过正交复配实验，在低温下对草莓进行涂膜处理发现保鲜效果最好的是0.05%溶菌酶、1%壳聚糖和0.5%氯化钙复配保鲜液。通过与实验组进行对比，在贮藏相同时间后草莓新鲜程度依旧较高。吴汶飞等[26]研究鲜切荔枝果肉的保鲜发现，低温下0.025%溶菌酶和0.025%乳酸链球菌素复配保鲜液效果显著，不仅可抑制果肉中微生物的生长繁殖，还可减轻果肉褐变，使果肉保持较好的色泽与口感。

3.3 利用酶促褐变机制来制造酶抑制剂实现果蔬保鲜

利用酶促褐变机制实现果蔬保鲜主要是通过抑制多酚氧化酶的活性，减少褐变的发生。多酚氧化酶（PPO）在新鲜的活组织中进行快速而又激烈的催化，导致果蔬褐变物的生成，对果蔬的外观及成品的营养价值造成极大影响，降低了消费者的接受度。郑晓燕等[27]在抑制酶促褐变的研究中发现，借助基因工程技术手段能对马铃薯多酚氧化酶基因的表达进行干扰，有效减轻马铃薯褐变，为果蔬抗褐变提供新的参考；郭宇欢等[28]用0.1%生姜提取液和1%海藻酸钠制备的复配液，能有效抑制多酚氧化酶的活性和丙二醛（MDA）的积累，减少红富士苹果的水分蒸发，保持脆性，降低褐变程度；邓维良等[29]研究发现，利巴韦林可与PPO结合并与周围氨基酸残基形成氢键，对贡梨具有很好的保鲜效果，能够有效降低鲜切梨块的失重率和梨汁的褐变程度。

4 前景展望

近年来，随着对酶特性的研究深入，更多的酶制剂被研发出来并应用到食品加工保鲜中，为改善果蔬品质，延长果蔬保鲜期提供了可靠的技术支撑。可通过基因工程等手段，对酶基因进行定向的切割或修饰，提高酶在果蔬加工保鲜中的适用性，扩大酶的来源，降低生产成本。此外，还可通过对酶促褐变的机理进行研究，将氧化酶及时从细胞内分离，使其不再损害果蔬的品质，有效改善加工保鲜工艺。总而言之，随着消费者对果蔬产品的种类、品质等要求越来越高，果蔬产业对酶的市场需求也会越来越大，在未来酶工程会向更高水平、更高质量和更广泛的领域发展。