果膠酶知識介紹及其在食品工業中的應用

丁亞娜

酶是具有生物催化功能的高分子物質，而果膠酶是一類分解果膠物質的酶的總稱，它可以分解果膠質，在高等植物和微生物中都廣泛存在。根據其作用底物的不同。果膠酶可分為三類。其中，果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶存在于高等植物和微生物中，而另外一類——果膠裂解酶存在于微生物中，尤其是某些感染植物的致病微生物中。果膠酶在現代食品工業中一種重要的新興酶類，人們將果膠酶應用于生活中已有一定的時期了，果膠酶是世界四大酶制劑之一，在全球食品酶類的銷售中處于領先地位。如今也廣泛的在食品、制藥、紡織、造紙等領域應用。

在果汁的加工過程中，果膠酶在果汁的提取、清凈以及提高出汁率等方面有重要的作用。如果再將果膠酶與其他酶共同使用，效果會更加明顯，關于這方面的研究各學術期刊也多有報導。本文主要論述果膠酶在食品工業中的應用以及未來的發展趨勢。

果膠酶知識介紹

果膠物質可分為原果膠、果膠和果膠酸三大類，這主要是依據果蔬的成熟過程來劃分的。在所有的高等植物中幾乎都存在果膠物質。果膠酶在高等植物和微生物中廣泛存在，在一些原生動物和昆蟲中也時有發現。有很多種類的微生物均可代謝合成果膠酶，例如細菌、放線菌、酵母菌和霉菌等。原果膠釋放出可溶性的果膠物質即是由于原果膠酶的作用。果膠酶的分類，一般可以分為原果膠酶、果膠水解酶、果膠裂解酶和果膠酯酶四大類。

據研究，細菌和霉菌所產生的果膠酶在植物的抗病性方面起到非常關鍵的作用。尤其是霉菌產生的果膠酶，目前在全球的研究都非常關注，而其中可產生豐富的胞外酶系的黑曲霉是最受關注的，應用于食品加工的果膠酶，最適的pH范圍一般是在酸性范圍。另外，黑曲霉是全世界都公認的安全菌株，除了黑曲霉外，能夠產生果膠酶的真菌還有很多，米曲霉、黃曲霉、日本曲霉、醬油曲霉以及青霉菌、鐮孢菌等。能夠產生果膠酶的細菌有瓊氏不動桿菌、歐文氏菌屬、枯草芽孢桿菌屬和梭狀芽胞桿菌屬等。

對能夠產生果膠酶的微生物的分子生物學研究目前國內外已取得了許多成功的研究成果，包括通過克隆和測序微生物的基因，復制了很多的果膠酶基因，例如，已從真菌中復制了50多個果膠酶基因，并完成了序列同源性檢測，而真菌中最成功的黑曲霉，目前已完成了6個果膠酶基因的克隆，其中的典型代表歐文氏菌已經達到了8個。

果膠酶在食品工業中的應用

應用于果實脫皮。果蔬行業大規模加工至今，存在一個大的瓶頸即是果實脫皮難。即使在生活中，柑橘中的甜橙類果實外果皮包裹非常緊實，食用時也會出現因剝皮不便而造成不必要的尷尬。在果實脫皮方面，果膠酶可以發揮非常大的作用，將粗果膠酶制劑作用于果實皮層，是皮層與皮肉細胞分離，破壞掉最終結構而達到去皮效果。例如應用于桔囊衣、蓮子的肉衣和大蒜的膜層的脫皮，再利用粗果膠酶處理后，膜層都可以很快地脫落，為大規模的加工做好準備工作，同時還能避免傳統脫皮工藝，對資源的浪費及對環境的污染，符號清潔加工的要求，也可降低生產的成本。

應用于果蔬汁澄清。果蔬汁的加工過程中，澄清和過濾是非常關鍵的工序，如果澄清工序處理不當，除了會影響產品的外觀外，還會對果汁的質量和穩定性有較大的影響。

應用果膠酶對果蔬汁加工進行澄清的研究，最早可追溯至上世紀30年代，當時的研究認為，果蔬汁渾濁的一個主要原因即是果膠質引起的，而利用果膠酶對果蔬汁處理后，即可大幅降低果蔬汁中的膠體含量，降低果蔬汁的粘稠度，從而達到果汁澄清的效果。關于這方面原理的研究是從上世紀60年代開始的。當時的研究認為，果膠酶水解了果蔬汁中的部分果膠，令包裹在內的部分帶正電荷的蛋白質顆粒暴露出來，在與其他帶負電荷的粒子相撞和聚集過程中，導致了絮凝現象的發生。

目前在果汁生產中常用的澄清方法有：自然澄清法、熱處理法、冷凍法、酶法、加澄清劑法、離心分離法和超濾法。對于大多數的中小型企業而言，資金有限，若引進設備則投資較大，花費較高，綜合利潤就會減少，而加澄清劑的澄清工藝則投資少，見效快。

應用于果酒釀造。在果酒釀造行業中，利用果膠酶可用于改善果酒的色澤、增加酒香。在釀酒的不同階段，利用果膠酶制劑能消除果膠質引起的果酒渾濁，還可以降低在發酵過程中的揮發性酸的生成量，保證了果酒的透光率與穩定性。使用果膠酶還可以增加天然色素的提取量，進而改善酒的色澤和風味，使酒香更加濃醇。特別是現在起泡酒非常流行，利用果膠酶還可產生起泡酒。

果膠酶可使果酒的香味更濃醇，口感更多層次和飽滿，這方面在葡萄酒的釀造過程中就被充分利用了，果膠酶可大幅提高釀酒的出汁率，并通過提高果汁中花青素的釋放速率，能去除果汁中的懸浮物料，有利于提高澄清過濾工藝效率，從而大大提高了酒的質量。

2011年，全球的工業酶制劑市場已達到39億美元的銷售額，銷售量可說是十分驚人，并且還將以9.1%的復合年增長率繼續增長，預計到2016年將會達61億美元。隨著酶制劑市場的不斷壯大，果膠酶的銷售也會日趨火爆，其產量業已躋身世界四大酶制劑行列。但目前國內生產的果膠酶存在一些問題：酶活力偏低、產量低、質量差、使用效果不佳等。因此以后會朝著篩選高產菌株，優化發酵條件的方向發展。相信在不久的將來，中國果膠酶的技術會領超全世界。

（作者單位：漯河食品職業學院）