＊吳 婕

（淮北師范大學(xué)信息學(xué)院 安徽 235000）

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，果品成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊环N營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。我國(guó)的果品資源極為豐富，每年的果品產(chǎn)量排名世界第一。雖然果品本身的營(yíng)養(yǎng)種類非常豐富，含水量較高，但是也很容易受到微生物的腐蝕，所以無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間的保存。為了將我國(guó)果品資源極為豐富的優(yōu)勢(shì)充分利用起來(lái)，增強(qiáng)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，非常有必要加大果品加工業(yè)的發(fā)展力度。但是，在果品加工領(lǐng)域的發(fā)展過程中，還存在著很多問題。例如，果汁的澄清、果實(shí)的脫皮以及果品加工中香氣成分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗等。要想解決這些問題，除了要對(duì)現(xiàn)有的果品加工工藝進(jìn)行改善之外，還需要對(duì)果膠酶進(jìn)行有效的應(yīng)用。

1.果膠酶的相關(guān)概述

(1)果膠酶的定義

果膠酶，指的是能夠分解果膠物質(zhì)的多種酶的總稱[1]。是現(xiàn)階段果汁生產(chǎn)過程中必不可少的一種酶制劑，在果汁的提取與澄清、果汁通量的優(yōu)化等方面有著廣泛的應(yīng)用。目前，果膠酶一般以灰白色或者微黃色粉末狀態(tài)存在，也有少量呈棕黃色液體狀態(tài)。果膠酶的來(lái)源渠道非常廣泛，從微生物、植物以及動(dòng)物中，都可以提取出果膠酶。目前，市場(chǎng)上流通的食品級(jí)果膠酶，主要來(lái)源于黑曲霉的代謝產(chǎn)物。

(2)果膠酶的分類

①原果膠酶（PG）。這種果膠酶可以將原本不溶性的原果膠進(jìn)行分解，使其轉(zhuǎn)化為水溶性的果膠。按照原果膠酶的作用方式，又可以將原果膠酶細(xì)分為兩種，即外切酶和內(nèi)切酶。利用苯酚-硫酸法將溶液中原果膠所釋放出的果膠物質(zhì)含量測(cè)定出來(lái)，最終測(cè)定值就是原果膠酶的活力。

②果膠酯酶（PE）。這種果膠酶的主要作用就是促進(jìn)脫脂化作用。即將半乳糖醛酸主鏈上的甲基進(jìn)行脫除，并釋放出甲醇和果膠酸酯。

③果膠水解酶（PH）。這種果膠酶又可以細(xì)分為以下六種：聚半乳糖醛酸酶、聚半乳糖醛酸甲酯水解酶、聚鼠李半乳糖醛酸酶、阿拉伯聚糖酶、半乳聚糖酶、木糖基半乳糖醛酸酶[2]。

④果膠裂解酶（PL）。這種果膠酶是在反式消去作用下，對(duì)果膠聚合體進(jìn)行裂解而成的一種果膠酶。按照作用機(jī)理與底物的差異，又可以將其細(xì)分為以下幾種：內(nèi)切聚半乳糖醛酸裂解酶、外切聚半乳糖醛酸裂解酶、內(nèi)切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶、外切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶[3]。

(3)果膠酶的作用方式

果膠酶是一種復(fù)合酶，主要作用就是裂解果膠質(zhì)中的糖苷鍵，或者以β消除作用將果膠質(zhì)中的糖苷鍵進(jìn)行切斷，使果膠質(zhì)轉(zhuǎn)換成多聚半乳糖醛酸[4]。其作用方式，如圖1所示。

圖1 果膠酶的作用方式

2.果膠酶的生產(chǎn)研究

(1)產(chǎn)酶菌株

從動(dòng)物或者植物中提取果膠酶，最終的提取量非常少，所以從微生物中提取是最主要的果膠酶生產(chǎn)方式。目前，針對(duì)從微生物中提取果膠酶的研究，主要集中在菌株培育條件和發(fā)酵底物的選擇方面。要想保證果膠酶的順利生產(chǎn)，第一步就是要成功培育出合適的微生物。果膠酶產(chǎn)生菌主要以真菌和細(xì)菌為主。其中，真菌中的曲霉屬，和細(xì)菌中的假單胞菌屬、黃單胞菌屬、芽孢桿菌屬等，都能夠產(chǎn)生出大量的果膠酶[5]。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在果膠酶的研究當(dāng)中，還是關(guān)注菌株的培育。也就是說，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者開始研究采取何種措施才能夠提高菌株的產(chǎn)酶量。但是，這些學(xué)者將主要精力都集中到了菌種的選育方面，并最終決定使用紫外線、亞硝基胍、亞硝酸等理化誘變育種[6]。這些菌種在誘變后，酶活力得到了明顯的提高。另外，黑曲霉是一種安全性較強(qiáng)的真菌，所以國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者針對(duì)黑曲霉的研究也比較深入，并同時(shí)研究得出溫度為30℃，起始pH值為6.5的環(huán)境是最佳的果膠酶生產(chǎn)環(huán)境。

(2)微生物發(fā)酵產(chǎn)果膠酶

將果膠質(zhì)添加到微生物培養(yǎng)基中，可以對(duì)微生物產(chǎn)生誘導(dǎo)作用，使其成功合成果膠酶。但是，在應(yīng)用這種方法生產(chǎn)果膠酶的過程中，為了控制生產(chǎn)成本，會(huì)將果膠制劑替換成植物組織，例如果渣、果皮、麩皮以及豆粕等。

目前，果膠酶的發(fā)酵生產(chǎn)工藝主要有兩種，一種是固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工藝，另一種是液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工藝。首先，固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工藝，是我國(guó)最主要的果膠酶生產(chǎn)方式。這種生產(chǎn)工藝的發(fā)酵底物以農(nóng)業(yè)廢棄物或者農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物為主，原料成本很低。另外，采購(gòu)生產(chǎn)設(shè)備的成本也比較低。其次，液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工藝，是一種自動(dòng)化、連續(xù)化的生產(chǎn)工藝。但是其最終生產(chǎn)出來(lái)的果膠酶活力卻偏低。

3.果膠酶的應(yīng)用研究

（1）果膠酶在果汁加工中的應(yīng)用。果膠酶在果汁加工領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛。首先，果膠酶的應(yīng)用，可以對(duì)水果中的膠狀物質(zhì)和可溶性果膠進(jìn)行水解，降低果汁的黏度，提高出汁率。其次，在對(duì)水果進(jìn)行沉淀、過濾或者離心處理的時(shí)候，果膠酶的應(yīng)用，可以對(duì)果汁中懸浮物的穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞，使其進(jìn)行凝聚沉淀，進(jìn)而達(dá)到果汁澄清的效果。再次，在超濾膜處理過程中，果膠酶的應(yīng)用還可以明顯減少超濾時(shí)間，提高果汁的超濾通量，增強(qiáng)果汁的穩(wěn)定性。這樣一來(lái)，即便是果汁經(jīng)過濃縮，也不會(huì)再次出現(xiàn)渾濁問題。而且，濃縮后的果汁中的營(yíng)養(yǎng)成分更高。目前，果膠酶已經(jīng)在蘋果汁生產(chǎn)、柑橘汁生產(chǎn)以及枇杷汁生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

（2）果膠酶在食品行業(yè)中的應(yīng)用。果膠酶在食品行業(yè)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下三方面。首先，將堿性果膠酶微生物應(yīng)用到咖啡發(fā)酵過程中，不僅可以將咖啡豆的黏表皮進(jìn)行有效的去除，還可去除果膠質(zhì)含量較多的果肉狀表層。另外，對(duì)纖維素酶與半纖維素酶之間的協(xié)同作用加以利用，還可以明顯加快咖啡豆黏表皮的降解速度。其次，將堿性果膠酶應(yīng)用到茶葉加工中，也可以明顯加快茶葉的發(fā)酵速度。但是，在應(yīng)用堿性果膠酶的時(shí)候，必須要對(duì)酶劑量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免對(duì)茶葉產(chǎn)生破壞。最后，以堿性果膠酶為代表的細(xì)胞壁降解酶，還可以應(yīng)用到榨取植物油的過程當(dāng)中。例如，將堿性果膠酶添加到橄欖油榨取過程中，就可以通過破壞其乳化作用的果膠來(lái)實(shí)現(xiàn)植物油收率的提高。

（3）果膠酶在紡織行業(yè)中的應(yīng)用。果膠酶在紡織行業(yè)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下兩方面。首先，在棉纖維精煉中，堿性果膠酶的應(yīng)用可以有效水解棉纖維上的果膠物質(zhì)，并釋放出非纖維素類的雜質(zhì)，進(jìn)而提高棉纖維的濕潤(rùn)度，保證棉纖維的強(qiáng)度。與傳統(tǒng)的棉纖維精煉技術(shù)相比，在保證棉纖維濕潤(rùn)度相同的情況下，應(yīng)用了果膠酶的精煉技術(shù)，成本更加低廉，且顏色與移染性差異也不明顯。而且，堿性果膠酶在棉纖維精煉中的應(yīng)用，還表現(xiàn)出了明顯的環(huán)境友好性，即不僅具有相對(duì)安全的作業(yè)環(huán)境，整個(gè)作業(yè)過程產(chǎn)生的能耗也較低。其次，堿性果膠酶在植物韌皮纖維脫膠中的應(yīng)用，可以在不損害麻類纖維的情況下，將與纖維黏著的膠類物質(zhì)進(jìn)行快速的去除，且表現(xiàn)出了以下三方面的優(yōu)勢(shì)：第一不會(huì)對(duì)植物纖維產(chǎn)生破壞；第二不會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染；第三可以對(duì)各種能源資源進(jìn)行有效的節(jié)約。

（4）果膠酶在造紙行業(yè)中的應(yīng)用。在熱磨機(jī)械紙漿過程中，真葉木原料中的溶解性膠體物質(zhì)會(huì)被釋放出來(lái)。這些膠體物質(zhì)的成分以果膠或聚半乳糖醛酸為主，如果不對(duì)其進(jìn)行去除，整個(gè)造紙過程的過濾環(huán)節(jié)將會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題。而堿性果膠酶的應(yīng)用，就可以利用其特點(diǎn)對(duì)果膠或者聚半乳糖醛酸進(jìn)行徹底的降解，進(jìn)而為紙漿質(zhì)量的提升提供保證。

（5）果膠酶在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用。在柑橘、蔬菜等物質(zhì)的加工制作過程中，必然會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。而這些廢水中，就存在著大量的果膠。如果使用傳統(tǒng)的處理方法，需要經(jīng)過一系列復(fù)雜流程，不僅處理成本較高、處理時(shí)間較長(zhǎng)，還有可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。如果將堿性果膠酶或者堿性果膠酶微生物直接添加到廢水當(dāng)中，就可以對(duì)廢水中的果膠進(jìn)行直接分解，不僅處理效果好、處理成本低，還不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。

（6）果膠酶在飼料添加劑中的應(yīng)用。在飼料生產(chǎn)過程中，堿性果膠酶可以與纖維素酶、半纖維素酶混合在一起，對(duì)植物細(xì)胞壁中的果膠和纖維進(jìn)行降解，并成功釋放出蛋白質(zhì)、維生素、淀粉等物質(zhì)，使飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到提升。另外，將堿性果膠酶添加到飼料中，還可以對(duì)飼料的黏度進(jìn)行調(diào)整，提升動(dòng)物對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效果。

（7）果膠酶在洗滌劑中的應(yīng)用。在洗滌領(lǐng)域中，如果底物被食品污垢所污染，要想將這些食品污垢徹底去除，具有一定的難度。尤其是水果與蔬菜汁形成的干涸污漬，去除難度非常大。如果將堿性果膠酶添加到洗滌劑中，則可以有效增強(qiáng)洗滌劑的去污能力，將食品污垢從底物上徹底的去除。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，果膠酶是一種有著廣闊應(yīng)用前景的酶制劑。但是，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在果膠酶的生產(chǎn)與應(yīng)用方面的研究還有很大的提升空間。對(duì)此，我們要進(jìn)一步加強(qiáng)果膠酶的研究，不斷的提高果膠酶的生產(chǎn)產(chǎn)量，不斷的拓展果膠酶的應(yīng)用范圍。