果胶酶的作用及用途

2023/3/6 10:48:09 作者:小满

果胶酶是由黑曲霉经发酵精制而得,外观呈浅黄色粉末状,被称为四大酶制剂之一。其实果胶酶并不特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶脂酶等。通过它们的联合作用使果胶质得以完全分解。天然的果胶质在原果胶酶作用下,转化成水可溶性的果胶;果胶被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团,生成果胶酸;果胶酸经果胶酸水解酶类和果胶酸裂合酶类降解生成半乳糖醛酸。果胶酶能够分解果胶,瓦解植物细胞壁及胞间层,使榨取果汁变得容易,而且果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸,也会让浑浊的果汁变得变得澄清。

_果胶酶的性状图.jpg

果胶酶主要存在于高等植物和微生物中,另外在某些原生动物和昆虫中也有发现。主要用于果蔬汁饮料及果酒的榨汁及澄清,对分解果胶具有良好的作用。它是一种生物酶,作用是促进果胶水解,常用于高中生物中植物体细胞杂交的去除细胞壁的过程。目前市售食品级果胶酶的主要来源是黑曲霉的代谢产物。

果胶酶的作用及用途

果胶酶来源广泛,其中动植物及天然来源的果胶酶提取成本高、产量低,在实际的工业生产中采用较少。而微生物分布广、生长速度快、成本低廉,因此,微生物来源成为果胶酶的重要来源。果胶酶用途广泛,除了我们熟悉的葡萄酒用到果胶酶之外,在果蔬、纺织、造纸加工业中都可以看到果胶酶的身影。它的应用领域非常广泛,给人们的生活带来了便利。

破除植物细胞的细胞壁

一般情况下,水果经破碎后的果汁中含有果胶、纤维素等固体物,根据分子大小,果胶起到植物纤维的作用,它会阻止甚至使液体流动停止,使固体粒子保持悬浮、汁液处于均匀的浑浊状态。果胶酶作用于果胶中D-半乳糖醛酸残基之间的糖苷键,可以打破果胶分子,软化果肉组织中的果质胶,使高分子的半乳糖醛酸降解半乳糖醛酸和果胶酸小分子物质。此外,果胶的多糖链也会被降解,果胶分子的这种连续降解会使果汁中的固形物失去依托而沉降下来,从而增强果汁澄清效果,提高和加快果汁的可滤性和过滤速度,增加了出汁率。除了可以应用在果蔬汁的生产、果酒的澄清方面,还可以提取天然产物,利用果胶酶生产的提取物有银杏叶提取物、大蒜油浓缩液、人参浆等。除此之外,果胶酶在造纸业也起着非常重要的作用,造纸工业会通过果胶酶等酶来处理降解植物纤维原料中的果胶、半纤维素及木质素,使其分散成满足造纸工业不同要求的束纤维或单纤维,以生产柔软、均一、有弹性的高品质材料。

植物的天然物提取

果胶物质的存在不同程度的影响或阻碍着天然产物的释放。在适宜条件下,植物细胞会发生自溶也可产生包括果胶酶在内的分解酶类,但这会使待分离产物发生结构改变,甚至产生一些大多数情况下不利于分离的小分子副产物。因此,依靠植物细胞的自身酶系并不利于天然产物的提取。而利用果胶酶,不仅可提高萃取率,还可提高纯度。天然生物活性物质提取物是目前中药进入国际市场的一种理想方式,出口比例已超过中药,并呈上升趋势。可利用果胶酶生产的提取物有:银杏叶提取物、大蒜油浓缩液、蘑菇浓缩液、人参浆、当归浸膏、甘草液等。另外,在金耳多糖,香菇多糖,金针菇多糖,山楂叶总黄酮等的提取中也使用了果胶酶。传统生产工艺的油料萃取,棕榈油、菜籽油、葵花籽油、橄榄油等一般是由正己烷等脂溶性溶剂萃取制得。而正己烷是一种致癌物质。将果胶酶和纤维素酶,半纤维素酶协同使用,可破坏油料作物的细胞壁,便于油料的释放,从而提高萃取率。且酶法提取条件温和,油料中多酚物质和VE都有所增加,从而提高油料的稳定性。

造纸业制浆

植物纤维是一种不能被消化的物质,它包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶质、树胶质和一些非纤维素糖。通过果胶酶等多种酶系处理降解植物纤维原料中的果胶、半纤维素及木质素,使其分散成满足造纸工业不同要求的束纤维或单纤维。以生产柔软、均一、有弹性的高品质材料。

纺织品脱胶

传统纺织品采用热碱脱胶工艺,污染严重、能耗大,增加企业排污成本。使用果胶酶代替碱对棉、麻等织物进行煮练加工和整理工艺,以去除初生胞壁中的果胶物质,相比热碱脱胶工艺,酶法反应条件温和,在比较温和的PH值及温度条件下使处理后的织物手感柔软,强度高,提高了纺织品的附加值,同时节省能量和减少环境污染。

小结

目前有关果胶酶的研究主要集中于产酶菌种的筛选、酶的提取分离以及提高果汁出汁率和澄清方面。果胶酶在自然界中分布广泛,但目前有关果胶酶的应用大多是将其作为单一酶应用,这使得果胶酶在食品工业中的应用难以有更大的拓展。未来有关果胶酶的研究应致力于分子水平上酶调节机制的研究以及不同的果胶酶作用于果胶物质的作用机理方面。相信随着对果胶酶研究的不断深入,果胶酶对食品工业的发展将起到更大的推动作用。

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