劉麗平??張淑華+及雪敏

摘要：本文主要從果膠性質(zhì)，果膠提取方法，原果膠酶產(chǎn)生菌的選育，果膠的應(yīng)用及前景等方面進(jìn)行綜述，為相關(guān)果膠的研究工作提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：果膠；果膠酶；誘變；提取方法；應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)： TS202.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2016）08-0030-04

隨著生活質(zhì)量的提高，果膠行業(yè)蓬勃發(fā)展，果膠相關(guān)產(chǎn)品深受消費(fèi)者的歡迎。果膠的性質(zhì)和功能使其在食品、紡織、環(huán)境、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，大有供不應(yīng)求之勢。果膠的提取方法很多，如酸提法、超聲波輔助提取法、微生物酶解法等，其中酶解法具有低消耗、低污染、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。

1果膠

果膠是廣泛存在于植物組織胞壁之間的天然糖類高分子聚合物，主要由多種糖組合形成的雜多糖，屬于親水性植物膠，如植物秸稈、葵花果盤、水果果皮等。人們常用酯化度（羥基酯化的百分?jǐn)?shù)）將果膠分為高甲氧基果膠和低甲氧基果膠，認(rèn)為酯化度大于50%的為高甲氧基果膠，即高酯果膠（HMP）；酯化度小于50%的果膠為低甲氧基果膠，即低酯果膠（LMP）。果膠由C、H、O等3種元素組成，分子式為C5H10O5。果膠的性質(zhì)主要有溶解性、穩(wěn)定性、凝膠性、乳化性、增稠性等，能穩(wěn)定存在于酸性環(huán)境中，而在堿性環(huán)境中容易分解[1]。

1.1果膠的性質(zhì)

1.1.1溶解性

果膠水溶液為乳白色黏稠液體，易溶于熱水，微溶于冷水，不溶于甘油、乙醇等有機(jī)溶劑。除溫度、離子強(qiáng)度和pH值外，果膠酯化度和甲氧基含量與分布對(duì)果膠的溶解性也有一定的影響。在溶解過程中，果膠與其他親水溶膠一樣，先溶脹再溶解，如果水中Ca2+等含量較高，pH值較大，就會(huì)造成溶脹的果膠顆粒因不能很好地分離而聚合成大塊，難于溶解。因此，在試驗(yàn)或應(yīng)用過程中，一般選用去離子水來溶解果膠。

1.1.2穩(wěn)定性

果膠的穩(wěn)定性與pH值有關(guān)，高酯果膠能穩(wěn)定存在的pH值范圍是2.5～4.5，而低酯果膠卻只能在酸性較低的溶液中穩(wěn)定存在。在強(qiáng)酸的條件下，高酯果膠可以連續(xù)脫脂形成低酯果膠；在堿性條件或有氨存在的環(huán)境中發(fā)生脫脂反應(yīng)，獲得具有較好物理特性的果膠。

1.1.3凝膠性

果膠的凝膠性與酯化度有關(guān)，低酯果膠的凝膠條件為：pH值2.6～2.8，固形物含量10%～80%，在凝膠過程中Ca2+是不可或缺的條件，此外，相對(duì)分子質(zhì)量、pH值、冷卻速度等也對(duì)低酯果膠的凝膠有一定的影響。低酯果膠的凝膠溫度隨酯化度的升高而降低，成反比趨勢。高酯果膠恰與低酯果膠相反，高酯果膠的凝膠條件為：pH值3.6、含糖量>50%。高酯果膠的凝膠過程比低酯果膠凝膠過程復(fù)雜，受很多因素的影響，除果膠的濃度、酯化度、相對(duì)分子量外，還有乙酰化度、pH值、離子強(qiáng)度、水分活度、糖的類型以及膠凝介質(zhì)的冷卻速度等，當(dāng)糖含量、pH值一定時(shí)，適宜的條件下使介質(zhì)溫度降低，即可發(fā)生凝膠。

基于果膠的性質(zhì)，學(xué)者們也在逐漸深入研究果膠的提取方法，希望能用高效、快速的方法獲得性能穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的果膠。

1.2果膠的提取方法

果膠的提取方法主要有酸提法、超聲波輔助提取法、酶解法、微波法、螯合劑法等。

1.2.1酸提法

酸提取法的作用機(jī)制是：將植物細(xì)胞中不溶的原果膠在熱酸性的條件下轉(zhuǎn)變成可溶性果膠，并將其提取出來。雖然酸提取法會(huì)對(duì)果膠的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，但由于提取工藝較為成熟，國內(nèi)外均在采用此方法生產(chǎn)果膠。因此，酸提取法的研究也更加深入，不再局限于單一的酸提法，對(duì)混合酸提法有了更多的研究，趙惠之等以磷酸和鹽酸為萃取酸從向日葵花盤中提取果膠，用含F(xiàn)e3+做沉淀劑，果膠的產(chǎn)率為16.1%[2]。顏文斌等分別用無機(jī)酸和有機(jī)酸進(jìn)行萃取試驗(yàn)，經(jīng)反復(fù)優(yōu)化試驗(yàn)得出結(jié)論：無機(jī)酸鹽酸的萃取效果最好，硫酸、硝酸、磷酸、蘋果酸、檸檬酸效果次之，而有機(jī)酸乙酸的萃取效果最差[3-4]。徐金瑞研究發(fā)現(xiàn)，磷酸和亞硫酸的混合酸比單獨(dú)一種酸的效果要好很多，提取的果膠的色澤好，得率高[5]。由此證明，混合酸的酸解效果要比單獨(dú)使用一種酸好。所以，單獨(dú)的酸提取法會(huì)逐步被混合酸提取法取代。酸提法雖工藝較成熟，但反應(yīng)條件復(fù)雜，提取的果膠品質(zhì)較差。

1.2.2超聲波提取法

超聲波提取法別稱超聲波輔助提取法，利用超聲波的頻率>20 kHz使細(xì)胞破碎或崩解，加速果膠溶出。在提取工藝中超聲波輔助提取法一般與其他方法一起使用，提高果膠的產(chǎn)量和質(zhì)量，不影響果膠的成分，對(duì)果膠品質(zhì)的破壞也較小。萬國福等利用超聲波提取法提取新鮮檸檬皮中的果膠，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)研究確定最佳工藝條件：超聲波最適輸出功率為500 W，最適溫度為50 ℃，料液比為 1 g ∶[KG-*3]3 mL，時(shí)間為42 min，其中超聲時(shí)間為4 s，間歇時(shí)間為 3 s[6]。李濤采用超聲波輔助酸解法提取蘋果渣中的果膠物質(zhì)，以果膠產(chǎn)率為評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)定試驗(yàn)，最終確定最佳工藝條件：在果膠提取過程中，超聲波頻率為65 kHz，溫度為80 ℃，pH值為18，時(shí)間為 120 min，此條件下果膠產(chǎn)率可達(dá)1312%[7]。陳莉華等采用酸提醇沉超聲波輔助法提取紅果參果膠，并對(duì)其進(jìn)行抗氧化性研究[8]，結(jié)果表明用維生素C作對(duì)照，當(dāng)質(zhì)量濃度為06 g/L時(shí)，紅果參果膠提取物對(duì) ·OH、 O-2[KG-*2]· [KG-*3]的清除率分別為40.53%、26.02%，還原Fe3+產(chǎn)生的吸光度為0.51，對(duì)植物油和動(dòng)物油的保護(hù)率分別為9683%、39.22%，其抗氧化性均在一定濃度范圍呈劑量正相關(guān)效應(yīng)。超聲波輔助提取法受設(shè)備的影響，提高了果膠的生產(chǎn)成本，限制了果膠的規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

1.2.3微生物提取法

微生物提取法別稱酶分離法，利用酶或微生物降解果膠中的大分子物質(zhì)或?qū)⒉蝗苄怨z轉(zhuǎn)化成水溶性，進(jìn)而將果膠提取出來。最初是由日本學(xué)者坂井研究發(fā)現(xiàn)的，他用果膠作為唯一碳源來培養(yǎng)菌種，該菌在生長過程中由于果膠的誘導(dǎo)作用產(chǎn)生一種酶，該酶能使果膠分離從而提取果膠。Alexander等研究發(fā)現(xiàn)，采用細(xì)菌酶法提取的果膠黏度為0.9 dL/g，酸法提取的果膠黏度為 3.3 dL/g，這是由于在發(fā)酵過程中長的分子鏈被一些內(nèi)源酶切斷，因而果膠黏度較低[9]。劉義武等利用木瓜蛋白酶提取檸檬皮果膠，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定最佳工藝條件：木瓜蛋白酶酶濃度為0.1%，pH值為7.0，提取時(shí)間為2 h，提取溫度為55 ℃，液固比為25 mL ∶[KG-*3]1 g，果膠得率達(dá)到32.3%[10]。石海燕等利用纖維素酶、半纖維素酶和木瓜蛋白酶組成的復(fù)合酶法提取向日葵盤低酯果膠，最佳工藝條件：加酶量分別為纖維素酶10%、半纖維素酶1.0%、木瓜蛋白酶0.5%，時(shí)間為2 h，溫度為 60 ℃，pH值為5.0，果膠得率為11.45%[11]。臺(tái)建祥等利用酶法提取菠蘿蜜果皮果膠（含腱）并對(duì)其條件進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳工藝條件：最適溫度為42 ℃，時(shí)間為 15 h，加酶量為 450 μg，料液比為1 g ∶[KG-*3]14 mL，果膠提取率為 13.69%，總半乳糖醛酸為87.6%，比國家標(biāo)準(zhǔn)高226%[12]。酶法提取的果膠保留了原有的多種營養(yǎng)成分，可用于飼料。

微生物酶解法提取果膠，具有低消耗、無污染、反應(yīng)條件易于控制等優(yōu)點(diǎn)，因此學(xué)者們希望能找到高效的優(yōu)質(zhì)菌株來提取果膠酶，進(jìn)一步制取果膠。因而，首要任務(wù)就是選育果膠酶產(chǎn)生菌。

2生物法提取果膠酶

利用微生物產(chǎn)生的果膠酶酶解植物法提取的果膠相比于其他方法制得的果膠品質(zhì)高、灰分含量低、色澤好、中性糖含量高等優(yōu)點(diǎn)。減少能源消耗，降低環(huán)境污染，是生產(chǎn)果膠較為理想的方法。但市場上果膠酶的價(jià)格昂貴，若用此方法提取果膠無疑提高了生產(chǎn)成本。利用微生物生長周期短、性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，高產(chǎn)出果膠酶，再用酶解法提取果膠是行之有效的方法。因此，選育出高產(chǎn)菌株生產(chǎn)果膠酶，再利用酶解法制備果膠一直是學(xué)者們研究的目標(biāo)。

2.1自然菌株篩選

有很多微生物在生長過程中可以分泌果膠酶，因此，果膠酶產(chǎn)生菌的來源極其廣泛，目前已知的果膠酶產(chǎn)生菌有芽孢桿菌屬（Bacillus）、歐文氏菌屬（Erwinia）、假單孢菌屬（Pseudomonas）、梭菌屬（Clostridium）、黃單孢菌屬（Xanthomonas），青霉屬（Penicillum）、根霉屬（Rhizopus）、酵母屬（Saccharomyces）、毛霉屬（Mucor）等。其中，研究和應(yīng)用較多的是真菌，尤以曲霉屬較為突出，如黑曲霉（Aspergiluts niger）、米曲霉（A. oryzae）、[JP3]黃曲霉（A. flavus）等。目前，工業(yè)生產(chǎn)中大都采用黑曲霉來生產(chǎn)果膠酶。實(shí)驗(yàn)室研究中除黑曲霉外，大都是有目的地從果皮、土壤、向日葵等中篩選獲得需要的果膠酶產(chǎn)生菌。

2.2人工誘變篩選

2.2.1紫外線誘變

紫外線誘變技術(shù)所用的誘變設(shè)備操作簡單快捷、誘變效率高，是廣泛采用的一種獲取優(yōu)良菌株的誘變手段。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶在260 nm處紫外吸收峰最大，特別是鏈上堿基的改變能夠引起DNA的變化。此外，紫外誘變對(duì)核酸的損傷是比較單一的，所以在生物研究上，紫外誘變對(duì)DNA的損傷和修復(fù)也有重要的意義[13]。杜國軍等以黑曲霉HY為出發(fā)菌株，進(jìn)行紫外誘變處理，最后選育出一株高產(chǎn)果膠酶的突變株HY-D3，其產(chǎn)酶遺傳特性穩(wěn)定，產(chǎn)酶量[JP3]比原始菌株提高了1倍，酶活力可達(dá) 2 000 U/g[14]。楊天波等通過紫外誘變對(duì)果膠酶產(chǎn)生菌ASP.3.396進(jìn)行了誘變處理，篩選了孢子色澤及產(chǎn)果膠酶性能等有利于水果加工業(yè)的優(yōu)良菌株[15]。

2.2.2激光誘變

激光別稱光微粒，是一種光量子流。激光具有能量密度高、靶點(diǎn)小、單色性和方向性好等優(yōu)點(diǎn)。激光對(duì)生物體的誘變是一種（光、熱、壓力和電磁場）綜合的誘變效應(yīng)，直接或間接地影響生物有機(jī)體，導(dǎo)致細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，酶被激活或者鈍化，改變細(xì)胞代謝活動(dòng)，使基因發(fā)生定向突變，積累某種代謝產(chǎn)物，并且激光誘變具有無毒的特性，不會(huì)造成環(huán)境污染。激光小劑量輻射可以刺激某些菌類的生長和繁殖。王愛峰等利用功率為11.5 mW的He-Ne激光對(duì)黑曲霉進(jìn)行誘變，照射時(shí)間為30 min，經(jīng)反復(fù)優(yōu)化，最終獲得1株果膠酶高產(chǎn)菌株[16]。產(chǎn)酶能力比原始菌株提高100倍，最終酶活力為1 618.4個(gè)酶活單位，且產(chǎn)酶性能穩(wěn)定。朱宏莉等用波長為632.8 nm，功率為15 mW的He-Ne激光誘變果膠酶產(chǎn)生菌的細(xì)胞，獲得突變菌株ZH-g，酶活力為 301 U/mL，比出發(fā)菌株提高1.3倍[17]。在用He-Ne激光照射突變株ZH-g的原生質(zhì)體，進(jìn)一步獲得高產(chǎn)突變株ZH-gA，酶活力為 357 U/mL，比ZH-g提高18%，是原始菌株的1.6倍，經(jīng)傳代培養(yǎng)，產(chǎn)酶性能穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用中，激光誘變對(duì)篩選果膠酶高產(chǎn)菌株也是一種行之有效的方法。

2.2.3微波誘變

微波輻射屬于一種低能電磁輻射，是一種高頻電磁波，在300 MHz至300 GHz內(nèi)對(duì)生物有熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。其中，熱效應(yīng)可以使生物體的局部溫度上升，引起一系列的生理生化反應(yīng)，使微生物DNA發(fā)生變異，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變造成突變。微波的非熱效應(yīng)會(huì)使生物體產(chǎn)生與溫度非相關(guān)的生理生化反應(yīng)。2種效應(yīng)的綜合作用改變了生物體的遺傳物質(zhì)，發(fā)生突變。何海燕等利用果膠作為唯一碳源的培養(yǎng)基從蠶沙堆放地篩選出1株果膠酶產(chǎn)生菌D80，經(jīng)表型分析及ITS rDNA序列分子鑒定為棘孢曲霉（A. aculeatus），經(jīng)微波誘變獲得1株酶活提高的正突變株DW75，其酶活力為 10.166 U/mL，是初始菌株的2.47倍，且能穩(wěn)定遺傳[18]。目前為止，微波對(duì)果膠酶產(chǎn)生菌誘變，提高其產(chǎn)酶量，單獨(dú)用于果膠酶產(chǎn)生菌的研究較少，還有待進(jìn)一步研究。

2.2.4烷化劑誘變

烷化劑是一類化學(xué)誘變劑的總稱，能強(qiáng)烈誘變微生物，這類誘變劑含有的活性烷基能取代DNA分子中活潑的氫原子，使DNA在復(fù)制過程中由于堿基和磷酸的部分被烷化而發(fā)生錯(cuò)配，導(dǎo)致突變。亞硝基胍（NTG）、硫酸二乙酯（DES）、亞硝酸等是選育微生物時(shí)常用的烷化劑，這些誘變劑能夠使GC-AT相互轉(zhuǎn)化，誘變作用強(qiáng)烈，改變原有堿基的性質(zhì)，引起突變。Hadj等采用亞硝酸對(duì)青霉菌（Penicillium occitanis）進(jìn)行誘變，得到1株組成突變型菌株CT1，突變菌株CT1的酶活力比原始菌株提高50倍，在選育過程中突變株無需果膠或其類似物的誘導(dǎo)，有效減少生產(chǎn)成本[19]。杜國軍等用化學(xué)劑甲基磺酸乙酯對(duì)黑曲霉HY-D3進(jìn)行誘變，經(jīng)反復(fù)培養(yǎng)后獲得1株高產(chǎn)果膠酶突變株HY-M27，酶活力為 2 290 U/g，比原始菌株提高2.91倍，且產(chǎn)酶性能穩(wěn)定[20]。

2.2.5堿基類似物誘變

堿基類似物既能誘發(fā)正向突變，又能誘發(fā)回復(fù)突變，其分子結(jié)構(gòu)與天然的嘧啶等4種堿基的分子結(jié)構(gòu)基本相似。堿基類似物在微生物細(xì)胞代謝旺盛時(shí)期，在DNA復(fù)制過程中使其本身的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起變異。對(duì)處于靜止或休眠狀態(tài)的細(xì)胞來說，堿基類似物則不起作用。

除上述化學(xué)誘變劑外，還有金屬鹽類、抗生素、甲基磺酸乙酯（EMS）等，這些化學(xué)誘變劑均能引起微生物遺傳物質(zhì)發(fā)生突變，但是大多對(duì)人體有害，且易對(duì)環(huán)境造成污染，所以相比之下物理誘變更易于接受和應(yīng)用。

2.2.6復(fù)合誘變

復(fù)合誘變是結(jié)合物理和化學(xué)誘變共同作用微生物的方法，按照人們的意愿，營造特殊的環(huán)境條件，選育有益微生物。殷志鵬利用物理誘變劑——紫外線和化學(xué)誘變劑——硫酸二乙酯對(duì)菌株F22進(jìn)行復(fù)合誘變，最終得到突變菌株F14，其在24 h時(shí)的酶活力為 111.27 μmol/mL，是出發(fā)菌株產(chǎn)量（34.39 μmol/mL）的3.2倍[21]。杜國軍等以黑曲霉HY-D3為出發(fā)菌株，采用化學(xué)試劑-亞硝酸及物理誘變劑-紫外線進(jìn)行誘變處理果膠酶產(chǎn)生菌，最終篩選出1株產(chǎn)果膠酶性能穩(wěn)定且酶活力明顯增強(qiáng)的突變株HY-LL3，其酶活力達(dá)到了3 124 U/g，比出發(fā)菌株提高3.59倍[22]。由田等用紫外線及硫酸二乙酯對(duì)HDYM-02進(jìn)行誘變，獲得2株產(chǎn)酶性能穩(wěn)定且酶活力提高的突變株UV-21和DES-1，產(chǎn)酶期有所提前，UV-21在24 h時(shí)的酶活力是原始菌株的1.6倍，HDYM-02在16 h時(shí)的酶活力是原始菌株的1.44倍[23]。

2.2.7其他誘變方法

離子注入技術(shù)是利用離子注入設(shè)備生產(chǎn)高能離子束（40～60 keV）并注入生物體引起的遺傳物質(zhì)的永久性改變。從碰撞和能量交換的角度來看，離子注入法是由于注入的離子與生物體內(nèi)的靶分子和原子發(fā)生碰撞而使能量和質(zhì)量沉積，從而引起染色體突變，遺傳物質(zhì)變異，阻止損傷修復(fù)造成突變。因此，利用離子注入法來誘變微生物，不但同時(shí)具備物理誘變和化學(xué)誘變的特點(diǎn)，還對(duì)選育微生物具有高突變頻率的特性。空間誘變育種主要是在太空中進(jìn)行，因此別稱為航天育種。自從人類探索太空以來，人們一直致力于研究在太空這樣特殊的環(huán)境條件下，如微重力、高真空、輻射等對(duì)微生物的影響。這種新的誘變手段已經(jīng)被很多科學(xué)家重視和研究，太空中的特殊環(huán)境條件會(huì)引起生物體的染色體畸形，進(jìn)而導(dǎo)致生物體遺傳變異。

3果膠的應(yīng)用

3.1食品行業(yè)

在食品行業(yè)中，果膠被認(rèn)為是最安全的食品添加劑，通常被用來作凝膠劑、穩(wěn)定劑、懸乳劑、乳化劑等，對(duì)食品的色、香、味等發(fā)揮著不可或缺的作用。彭曉燕等經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，甜菜果膠分子量低，乙?；潭雀?，具有良好的乳化性能[24]，可以作為牛奶等的乳化劑。梁瑞紅等利用酸提法和水提法提取南酸棗中的果膠，得到酯化度和半乳糖醛酸含量不同的果膠，對(duì)其凝膠性研究表明，在pH值2.8時(shí)，酸提果膠的凝膠強(qiáng)度和咀嚼性最大；在pH值2.6時(shí)，水提果膠凝膠強(qiáng)度和咀嚼性最大，為制備南酸棗糕提供了理論參考[25]。梅新等以甘薯渣為原料采用酸法提取甘薯果膠，分析結(jié)果表明，甘薯果膠含有豐富的膳食纖維，主要有葡萄糖和半乳糖醛酸等，具有較強(qiáng)的乳化能力和乳化穩(wěn)定性[26]。

3.2醫(yī)療領(lǐng)域

果膠是一種能被人體消化吸收的可溶性膳食纖維，對(duì)人體有益無害，因此被廣泛地用于醫(yī)療保健產(chǎn)品中。治療中用的軟膏、栓劑和微囊類藥物中的果膠扮演著重要的角色，起著抗菌、止血、解毒以及防輻射的作用，被稱為“人體健康的平衡素”[27-29]。靳桂艷分別用膠體果膠鉍膠囊和維酶素對(duì)120名胃癌前病變患者進(jìn)行治療，觀察病變黏膜組織中[WTBX][STBX]Bcl-2、P53[WTBZ][STBZ]基因蛋白水平的影響。結(jié)果接受膠體果膠鉍膠囊治療的患者能明顯阻斷化學(xué)致癌物對(duì)黏膜的炎癥損傷，改善癌前病變組織黏膜不典型增生程度。治療后[WTBX][STBX]Bcl-2、P53[WTBZ][STBZ]基因蛋白陽性指數(shù)顯著低于維酶素治療患者（P<0.05）。說明膠體果膠鉍膠囊通過降低PLGC患者病變組織增殖水平，誘導(dǎo)細(xì)胞正常凋亡，從而對(duì)胃癌前病變細(xì)胞的增殖有良好的阻斷作用[30]。在保健品中，果膠作為膳食纖維的重要成分，具有降低膽固醇水平、抑制心臟病、預(yù)防高血壓、抑制腸內(nèi)致病菌的繁殖等功能[31-33]。范玉瑩對(duì)人參果膠研究結(jié)果表明，人參果膠能特異性抑制L-929細(xì)胞的遷移，遷移速度的最大抑制可達(dá)到60%[34]。人參果膠主要含有半乳糖醛酸、半乳糖、阿拉伯糖和鼠李糖，除能抑制細(xì)胞遷移外，還能調(diào)節(jié)免疫、抑制腫瘤、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、防輻射等功能，并具有藥用價(jià)值。張燕燕等通過pH值改性法和熱改性法對(duì)甘薯果膠進(jìn)行改性，研究改性果膠對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29、乳腺癌細(xì)胞Bcap-37和肝癌細(xì)胞SMMC-7721增殖的影響。結(jié)果表明，改性甘薯果膠能有效的抑制HT-29和Bcap-37細(xì)胞的增殖，具有潛在的抗結(jié)腸癌和乳腺癌作用[35]。

3.3環(huán)境治理

環(huán)境的治理問題一直困擾著人類，其中尤以重金屬污染的治理最為困難。針對(duì)重金屬離子引起的環(huán)境污染問題，可以用果膠為吸附劑來治理、改善環(huán)境的同時(shí)還不會(huì)給環(huán)境造成二次污染，具有一定的研究價(jià)值。Li等證明MCP（柑橘果膠）對(duì)Pb2+、Cu2+、Zn2+有吸附作用，室溫下最大吸附量分別為1.82、1.794、0.964 mmol/g[36]。郭晶晶分別用水合肼的化學(xué)方法和先皂化后交聯(lián)的方法對(duì)果膠進(jìn)行改性，得到了相應(yīng)的改性果膠，這些改性果膠對(duì)水中的汞離子均具有較好的吸附能力，其中水合肼改性果膠對(duì)汞離子的去除率70%，比原果膠高40%多；皂化交聯(lián)改性果膠對(duì)汞離子的去除率為50%以上，比原果膠高20%[37]。王春香等利用醚化改性法對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢料紅橘皮中提取的果膠進(jìn)行改性，得到的改性果膠具有去除廢水中的高濃度油脂和Cr（Ⅵ）的功能，優(yōu)化試驗(yàn)后，油脂的去除率為93.8%，Cr（Ⅵ）的去除率為 91.4%[38]。果膠能夠改善由環(huán)境污染造成的水質(zhì)問題，是天然、無害的重金屬離子吸附劑、絮凝劑，具有潛在的生態(tài)效應(yīng)。

3.4生物領(lǐng)域

果膠在生物技術(shù)和微生物發(fā)酵等領(lǐng)域同樣有著積極的貢獻(xiàn)。Mielenz等采用菌株Saccharomy cescerevisiae D5A以豆皮為原料經(jīng)同步糖化發(fā)酵工藝生產(chǎn)燃料乙醇，在生產(chǎn)過程中添加果膠酶、纖維素酶和β-葡萄糖苷酶，這些物質(zhì)的添加量均為15%，無需進(jìn)行預(yù)處理，乙醇的產(chǎn)率也較高，濃度可達(dá)到 25～30 g/L，比原始豆皮的蛋白質(zhì)含量提高10%，蛋白質(zhì)的最終含量為25%[39]。這是由于堿性果膠酶和纖維素酶從植物的組織中分離出病毒，并對(duì)病毒進(jìn)一步純化，因而制備相對(duì)較純的植物病毒。彭霞薇等由草酸青霉菌果膠酶發(fā)酵液分離出不同組分的半乳糖醛酸酶P-1、P-2、P-3，并稀釋成不同濃度后分別噴霧供試黃瓜。結(jié)果顯示，3個(gè)組分均能不同程度地提高誘導(dǎo)黃瓜對(duì)黑星病的抗性，酶活力為200 U/mL時(shí)，誘導(dǎo)效果分別為35.18%、57.11%、38.83%，且在該濃度下3個(gè)組分對(duì)病菌孢子的萌發(fā)和芽管生長沒有影響[40]。這些結(jié)果在果膠生物學(xué)特性的研究中有著非常重要的意義。

3.5其他領(lǐng)域

隨著研究的深入，果膠已拓展到了環(huán)保材料的制備、輔助醫(yī)療的檢測等領(lǐng)域。王紅霞等采用果膠和魔芋膠混合制備不同質(zhì)量比的果膠/魔芋膠復(fù)合膜，并對(duì)其力學(xué)性能、透光率、吸濕性能、溶脹性能、體外降解和抗菌性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，當(dāng)魔芋膠質(zhì)量占總質(zhì)量的30%時(shí)，各項(xiàng)性能最好，該復(fù)合膜可以代替明膠作為藥用膠囊膜和可食性包裝膜材料[41]。張晶瑩等利用橙皮果膠為原料制備保鮮薄膜，其透光率為87.8%，厚度為0.127 mm，抗拉強(qiáng)度為3.983 MPa，斷裂伸長率為24.883%，其保鮮效果優(yōu)于PE塑料保鮮膜，安全、可食用，具有實(shí)用價(jià)值[42]。關(guān)于果膠與果膠酶的研究的不斷深入，對(duì)造福人類有著巨大的貢獻(xiàn)。

4前景展望

全世界對(duì)果膠的需求量約為2萬t/年，并且每年都以15%的速度持續(xù)增長。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國消耗果膠約為 1 500 t/年，但大都依靠國外進(jìn)口（約為80%），同世界平均水平相比仍呈高速度增長趨勢。日常生活中向日葵花盤和梗作為廢棄物丟掉，果皮也是生活垃圾，然而這些物質(zhì)中的果膠含量相當(dāng)豐富，如均作為垃圾而丟棄著實(shí)可惜，若能有效地利用這些資源，不但可以廢物再利用，同時(shí)更為果膠的生產(chǎn)原料緊缺提供解決之路。另外，市場上果膠酶價(jià)格昂貴，在一定程度上限制了果膠的規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)，如果能以向日葵、果皮為原料選育出果膠酶高產(chǎn)菌株，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)中，不僅能夠降低果膠的生產(chǎn)成本，減少我國果膠的進(jìn)口量，同時(shí)也減少了環(huán)境污染，具有潛在的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)。另外，利用果膠在食品、醫(yī)療、生物工藝、環(huán)保治理等領(lǐng)域的優(yōu)勢將會(huì)帶來新的革命性的發(fā)展勢頭，因此果膠具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉文，董賽麗，梁金亞. 果膠的性質(zhì)、功能及其應(yīng)用[J]. 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，7（2）：118-121.

[2]趙惠芝，崔鳳芝，趙永光，等. 從向日葵花盤中提取果膠的研究[J]. 河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，10（3）：42-44.

[3]顏文斌，姚茂君，賈事棟，等. 薜荔果膠提取工藝條件研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2000，26（6）：71-72.

[4]繆祥平，陸偉東，楊成喬. 蠶沙提取果膠水解環(huán)境研究[J]. 曲靖師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，21（3）：54-56.

[5]徐金瑞. 蘋果渣中果膠的提取及純化技術(shù)研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2003.

[6]萬國福，谷絨，唐會(huì)英，等. 超聲波處理在果膠提取工藝中的應(yīng)用[J]. 食品研究與開發(fā)，2006，（7）：122-125.

[7]李濤. 蘋果渣中果膠提取工藝研究[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，21（1）：18-21，25.

[8]陳莉華，王曉靜，肖琴，等. 紅果參果膠提取物的抗氧化性研究[J]. 食品工業(yè)科技，2015（4）：143-145，150.

[9]Matora A V，Korshunoua V E，Shkodina O G，et al. The application of bacterial enzymes for extraction of pectin from pumpkin and suger beet[J]. Food Hydrocolloids，1995，9（1）：43-46.[ZK）]

[10]劉義武，劉 瑩，王碧，等. 采用木瓜蛋白酶提取檸檬皮果膠[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2014，40（3）：227-230.

[11]石海燕，周婭靜，曹志欽，等. 復(fù)合酶法提取向日葵盤果膠的工藝研究[J]. 食品安全導(dǎo)刊，2014（23）：56-58.

[12]臺(tái)建祥，范鴻雁，薛慧，等. 菠蘿蜜果皮果膠提取工藝的優(yōu)化[J]. 食品科技，2014，39（1）：236-239.

[13]Wang F Z，Liang Q X.Applications of mutation and screening in microbiology breeding[J]. Transaction of Luoyang Normal College，2002（2）：95-99.[HJ1.7mm]

[14]杜國軍，劉曉蘭，鄭喜群. 產(chǎn)果膠酶黑曲霉的篩選及誘變育種[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2008，28（2）：68-70.

[15]楊天波，屈龍慶，詹高越，等. 果膠酶產(chǎn)生菌白色孢子突變株的誘變育種[J]. 微生物學(xué)通報(bào)，1985（4）：162-164.

[16]王愛峰，張智維，曹忙選. 果膠酶高產(chǎn)菌株的激光誘變選育研究[J]. 西北農(nóng)林學(xué)報(bào)，2009，18（2）：256-268.

[17]朱宏莉，郭愛蓮，宋紀(jì)榮，等. 氦-氖激光誘變細(xì)菌細(xì)胞及原生質(zhì)體選育果膠酶高產(chǎn)菌株[J]. 光子學(xué)報(bào)，2005，34（11）：1693-1696.

[18]何海燕，覃擁靈，陸世則，等. 產(chǎn)果膠酶棘孢曲霉的篩選鑒定及微波誘變育種[J]. 中國飼料，2015（2）：20-22.

[19][JP3]Hadj-Taieb N，Ayadi M，Trigui S，et al. Hyperproduction of pectinase activities by a fully constitutive mutant （CY1） of Penicillium occitanis[J]. Enzyme and Microbial Teehnology，2002，30（5）：662-666.

[20]杜國軍，程紅，彭凱，等. 高產(chǎn)果膠酶的黑曲霉化學(xué)誘變選育[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：348-350.

[21]殷志鵬. 果膠酶產(chǎn)生菌HDYM-02的誘變育種[D]. 哈爾濱：黑龍江大學(xué)，2008.

[22]杜國軍，王殿友，劉曉蘭，等. 高產(chǎn)果膠酶黑曲霉的復(fù)合誘變選育[J]. 食品工業(yè)，2014，35（12）：1-3.

[23]由田，宋剛，凌紅志，等. 果膠酶高產(chǎn)菌株的紫外線及硫酸二乙酯的誘變育種[J]. 微生物學(xué)雜志，2011，31（5）：69-72.

[24]彭小燕，木泰華，孫紅男，等. 甜菜果膠的結(jié)構(gòu)、提取及乳化特性研究進(jìn)展[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào)，2014，28（6）：1070-1075.

[25]梁瑞紅，郭文麗，陳軍，等. 南酸棗果膠性質(zhì)研究[J]. 食品工業(yè)科技，2015（4）：301-304.

[26]梅新，木泰華，郭慶. 甘薯果膠的乳化特性研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（13）：2759-2766.

[27]Bergman M，Djaldetti M，Salman H，et al. Effect of citruspectin on malignant cell proliferation[J]. Biomedicine and Pharmacotherapy，[ZK）][HJ]

[28]Salman H，Bergman M，Djaldetti M，et al. Citrus pectin affects cytokine production by human peripheral blood mononuclear cells[J]. Biomedicine and Pharmacotherapy，2008，62（9）：579-582.

[29]Hexeberg B S，Hexeberg E，Willumsen N，et al. A study on lipid metabolism in heart and liver of cholesterol and pectin-fed rat[J]. British Journal of Nutrition，1994，71（2）：181-192.

[30]靳桂艷. 膠體果膠鉍膠囊對(duì)胃癌前病變[WTBX][STBX]Bcl-2、P53[WTBZ][STBZ]基因蛋白影響的研究[J]. 中國醫(yī)療前沿，2007，1（2）：52-54.

[31]Terpstra A H M，Lapre J A，Vries H T，et al. Dietary pectin with high viscosity lowers plasma and liver cholesterol concentration and plasma cholesteryl ester transfer protein activity in hamsters[J]. Journal of Nutrition，1998，128（11）：1944-1949.

[32]Salman H，Bergman M，Djaldetti M，et al. Citrus pectin affects cytokine production by human peripheral blood mononuclear cells[J]. Biomedicine and Pharmacotherapy，2008，62（9）：579-582.

[33]Craig W J.Phytochemical：guardians of our health[J]. Journal of American Dietetic Association，1997，97（10）：199-204.

[34]范玉瑩. 人參果膠對(duì)細(xì)胞遷移的影響及其機(jī)理研究[D]. 長春：東北師范大學(xué)，2010.

[35]張燕燕，木泰華，張苗. 改性甘薯果膠對(duì)癌細(xì)胞增值的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（9）：1798-1806.

[36]Li F T，Yang H，Zhao Y，et al. Novel modified pectin for heavy metal adsorption[J]. Chinese Chemical Letters，2007，18（3）：325-328.

[37]郭晶晶. 改性果膠的制備及其對(duì)水溶液中的汞離子的去除研究[D]. 蘭州：蘭州理工大學(xué)，2014.

[38]王春香，楊鯤，李玉靜，等. 改性果膠絮凝劑對(duì)廢水中油脂和Cr（Ⅵ）的去除[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，39（1）：20-27.

[39]Mielenz J R，Bardsley J S，Wyman C E.Fermentation of soy-bean hulls to ethanol while preserving protein value[J]. Bioresource Technology，2009，100（14）：3532-3539.

[40]彭霞微，謝響明，白志輝，等. 草酸青霉BZH-2002果膠酶系的純化及其誘導(dǎo)抗病作用[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2006，12（6）：750-753.

[41]王虹霞，胡詩保，張瑜，等. 果膠/魔芋膠復(fù)合膜結(jié)構(gòu)及應(yīng)用性能研究[J]. 西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，41（1）：60-65.

[42]張晶瑩，王朝瑾，沈宗霖，等. 橙皮果膠可食性保鮮膜的應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2012，32（3）：128-131.