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果胶酶的作用及用途都有那些?

果胶酶是由多聚半乳糖醛酸酶、原果胶酶、果胶酯酶及裂解酶组成的多种酶的总称。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。我们从以下几点简单概述果胶酶的作用及用途。

一、破除植物细胞的细胞壁

1、葡萄酒、果汁的澄清

果胶酶广泛应用于果酒生产中的澄清,其主要原理为: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胶质,使高分子的半乳糖醛酸降解为半乳糖醛酸和果胶酸小分子物质,并且果胶的多糖链也被降解,果胶分子的这种连续降解使果酒的黏性下降,原来存在果酒中的固形物失去依托而沉降下来,增强澄清效果,提高和加快了果酒的可滤性和过滤速度。因此果胶酶是果酒生产的重要酶制剂之一。

新鲜的芦荟凝胶是一种高黏度的汁液,须经过适当的处理才能进行稳定化的后续工艺。导致芦荟凝胶汁粘度高的果胶分子,是引起芦荟汁浑浊的原因之一。芦荟汁稳定化工艺的关键技术之一是澄清工艺。采用果胶酶处理芦荟汁.其原理是利用果胶酶水解芦荟汁中能够引起浑浊的果胶物质,使芦荟汁变得清澈透亮。解决了芦荟汁在加工过程中极易产生变色及浑浊的现象。

果汁澄清

果胶酶可打破果胶分子,软化果肉组织中的果胶质,达到果汁的澄清

2、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。

3、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。

4、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。

银杏叶提取物

利用果胶酶生产的银杏叶提取物

二、利用果胶酶生产果胶低聚糖

1、生产低聚果胶,

果胶聚半乳糖醛酸酶在植物致病、抗病中具有双重作用。其作用原理为:果胶聚半乳糖醛酸酶可水解细胞壁中的果胶成分产生聚合度为10左右的寡聚半乳糖醛酸,后者是植物防御反应的诱导因子,防御作用包括产生有抗真菌活性的抗毒素,抑制蛋白合成的抑制剂。一些中草药中的药用成分也与果胶成分有关,如艾草叶中的果胶成分是一种生物活性成分,柴胡根中的抗溃疡糖类与果胶分子中的RG-II有关,柴胡根中的RG-I能够促进鼠T细胞产生IL-6,增进机体免疫力,苍术根中的果胶片段具有肠道免疫活性,而人参叶中的RG-II也具有抗溃疡作用。此外,果胶酶解产物还具有抑菌活性!可,可作为功能性食品的配料,显著抑制乳酸菌的生长。

2、生产低分子寡糖

果胶聚半乳糖醛酸酶可水解几丁质、几丁聚糖的β-(1,4)-糖苷键,得到水溶性寡糖。低分子寡糖具有多方面的生理功能,如抗抗菌、肿瘤、增强免疫机能,改善肠道微生物区系的分布,刺激有益菌的生长等。另外,几丁寡糖可作为保水剂、抗菌剂、植物生长调节剂等应用于化妆品行业、农业及食品业。

带果肉果冻

果胶酶可用于带果肉食品的生产,保持了果肉原有的形状和硬度

三、细胞间质中的果胶物质的分解

1、单细胞产品生产

单细胞产品是将生物组织进行转化而形成的完整的单细胞悬液。这种单细胞内各种营养成分保存完好,表面及内部的张力较小,易稳定存在,而且易被酶类消化。可用于婴儿、老人及病人食品中,还可作为美容品中的活性成分,用于保湿、抗氧化、抑制黑色素生成等。

果胶酶在酶解过程中,一方面设法使内源性果胶酯酶灭活,避免细胞软化;另一方面,用外源果胶酶适度降解胞外果胶及其它成分,避免胞内物质泄漏,降低品质。该工艺常用于,芦荟、人参、越橘叶、红花等美容保健品的配料。以及生产带肉果蔬汁饮料、乳制品的配料、即食的干燥土豆泥、胡萝卜泥等食品。

2、带果肉食品的生产

带果肉食品常规加工所得到的果肉在必要的高温处理或机械泵出后,成型颗粒量明显减少,硬度降低,直接影响了产品品质。果胶质在果胶酯酶作用下脱去甲氧基,在钙离子存在下形成凝胶,从而保持了果肉原有的形状和硬度。以此为基料的产品有果冻、果汁、果肉冰淇淋、果肉酸奶等。

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