1、目 錄摘要1前言21果膠酶21.1酶的分類2果膠脂酶3解聚酶3原果膠酶31.2果膠酶的生產31.3果膠酶的作用機制42果膠酶在果汁加工中的應用42.1果膠酶在果汁澄清中的作用52.2果膠酶提高果汁的出汁率52.3果膠酶在果汁超濾時提高膜通量62.4降低非酶褐變62.5果膠酶用于果實脫皮62.6果膠酶知趣渾濁果汁73果膠酶的應用性研究及分析83.1利用果膠酶瓦解植物細胞的細胞壁8天然產物的提取83.2部分分解細胞質中的果膠物質8帶果肉食品的生產8單細胞產品的生產83.3利用果膠生產果膠低聚糖8以果膠為底物生產低聚糖果膠8以幾丁質、幾丁聚糖為底物生產低分子寡糖84結論9參考文獻10致謝11摘 要果

2、汁加工，提高了水果的附加值，滿足了人們不同層次的需要。在果汁加工技術中，酶起著十分重要的作用，果膠酶在其中充當著重要的角色。果膠分子是由HGA、RG-I和RG-3個結構區域構成。逐漸延伸了果膠酶概念的內涵。果膠酶是指分解果膠物質的多種酶的總稱。果膠酶分布很廣，可來源于動物、植物和微生物。果膠酶在工業生產領域中是一種重要的新興酶類，隨著分析手段的不斷提高，人們進一步了解到果膠的分子結構并開發出相應酶類，從而使果膠酶的應用進入一個新的蓬勃發展時期，其應用已不再停留在最初的飲料加工上，而是在糧油加工、紡織、造紙、化妝品等行業都有所發展，在與天然產物提取相關的精細化工、醫藥等領域也有了階段性的進展，果

3、膠酶的固定化研究也正在逐步深入。本文介紹了果膠的組成和結構，論述了果膠酶的分類、生產和作用，并對果膠酶及其在果汁生產中的應用性研究。關鍵詞：果膠酶 果汁 應用AbstractWill be made of fruit juice, fruit not only help resolve the harvest season for production, sales, transportation and storage, and many other issues, but also raise the added value of the fruit to meet the needs o

4、f people of different levels. In juice processing technology, enzyme plays a very important .Pectin molecules by the HGA, RG-I and RG- three regional structure consisting of, and gradually extended . Pectinase is widely distributed, can be derived from animals, plants and micro-organisms. Pectinase

5、in industrial production in the area is an important emerging enzymes, with the continuous improvement of analytical tools, pectin people further understand the molecular structure and the development of the corresponding enzymes, so that pectinase enter a new application The vigorous development of

6、 the period, the application is no longer stay in the original beverage processing, but in grain and oil processing, textiles, paper, cosmetics and other sectors have developed in the extraction of natural products and related chemical industry, medicine and other fields also in a stage of the progr

7、ess of the fixed pectinase study is also gradually deepened. In this paper, the composition and structure of pectin, pectinase discusses the classification, production and effect and pectinase and in the production of fruit juice to be reviewed.Key word : application ；juice ；pectinase前 言我國水果資源豐富，產量近

8、7000萬噸，居世界第一位。近20年是我國果蔬產業發展最快的20年。中國果蔬產業已成為僅次于糧食作物的第二大農業產業。預計到2010年，中國的水果總產量將達到1億噸。豐富的果蔬資源為果蔬加工業的發展提供了充足的原料。 隨著生活水平的提高和消費結構的轉變，飲料等果蔬加工產品已日益成為人們日常生活必須的消費品。將水果制成果汁，不僅有利于解決水果豐收季節的產、銷、運輸和保存等多方面的問題，而且提高了水果的附加值，滿足了人們不同層次的需要。在果汁加工技術中，酶起著十分重要的作用1。實際上，在蘋果汁和漿果汁的生產中使用果膠酶和淀粉酶已經60多年的歷史了。上世紀三十年代初，國外已開始將果膠酶用于澄清工藝制

9、備果汁。我國在上世紀七十年代初在實驗室范圍內曾研究生產過微生物果膠酶用于罐頭加工和果酒澄清，取得一些進展。上世紀八十年代以來，在改革開放的形勢下，我國的水果種植和水果加工工業發展迅速，為果膠酶的開發和應用，提供了廣闊的前景。本文針對果膠酶及其在果汁生產中的應用加以綜述2。1果膠酶果膠物質是由半乳糖醛酸、乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等組成的高分子聚合物，在植物中作為一種細胞間隙填充物質而存在，廣泛地分布于植物的果實、葉、莖、種子和根中，其基本結構是半乳糖醛酸以a-1,4糖苷鍵聚合形成的聚半乳糖醛酸。果膠物質根據甲氧基含量或酯化程度不同分為原果膠、果膠酯酸、果膠酸3。原果膠是與纖維素、半纖維素結合在

10、一起的高度甲酯化的聚半乳糖醛酸，存在于細胞壁中，不溶于水，在原果膠酶或酸的作用下可水解為果膠酯酸。果膠酯酸是羧基不同程度甲酯化和中和的聚半乳糖醛酸，存在于植物細胞汁液中，可溶于水，溶解度與酯化程度有關，在果膠酶或酸、堿的作用下可水解為果膠酸。果膠酸是指甲氧基含量1的果膠物質,它可溶于水,在細胞汁中可與Ca2+、Mg2+、K+、Na+等離子形成不溶于水或微溶于水的果膠酸鹽。果膠物質是一種植物膠，果膠在酸性和有高濃度糖存在下可形成凝膠的性質，正是制造果凍、果醬及高級糖果等食品的基礎。但是在果汁加工中，果膠影響出汁率，并使汁液渾濁，不易過濾和難于澄清。在這里果膠成了多余的物質，采用果膠酶即可解決了這

11、個問題。果膠酶是指分解果膠物質的多種酶的總稱，其顏色為灰白色或微黃色粉末，也可以棕黃色液體存在。果膠酶分布很廣，可來源于動物、植物和微生物。果膠酶在工業生產領域中是一種重要的新興酶類，在果蔬加工、飼料、紡織和造紙工業中應用非常廣泛。1.1果膠酶的分類通常情況下，可根據以下標準對果膠酶進行分類4：1）果膠、果膠酸、原果膠是否為其優先底物；2）底物是被反式消去作用還是水解；3）切割方式是隨意的（內切酶）還是發生在末端方向的（外切酶）。 1.1.1果膠酯酶隨機切割甲酯化果膠分子中的甲氧基，產生甲醇和游離羧基。解聚酶一類解聚酶專一水解底物的糖苷鍵，稱水解酶，可分為：1)聚甲基半乳糖醛酸酶(Polyme

12、thylgalacturonase,PMG)：可分為內切酶（endo-PMG）與外切酶 (exo-PMG)。聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase,PG）：也可分為內切酶（endo-PG)與外切酶(exo-PG)。另一類解聚酶則通過反式消去作用切割底物的a-1，4-糖苷鍵，降解產物帶有還原基團和雙鍵，雙鍵位于產物非還原末端C4、C5 之間，并在235nm處產生最大紫外吸收。稱為裂解酶，可分為：1)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（Polymethylgalacturonatelv-ase,PMGL）：俗稱果膠裂解酶 (PNL)，可分為內切酶 (endo-PMGL) 與外切酶 (既0-PMGL

13、)。 2)聚半乳糖醛酸裂解酶 (Polygalacturonaselvase，PGL)：又稱果膠酸裂解酶(PL)，也可分為內切酶 (endo-PGL) 與外切酶 (exo-PGL)。原果膠酶 Briton等人把能夠促使原果膠溶解的酶命名為原果膠酶。將原果膠分解為水溶性的高聚合度果膠5?？煞譃椋?）A-型原果膠酶(A-PPase)：作用于原果膠內部區域的聚半乳糖醛酸部位。 2）B-型原果膠酶(B-PPase)：作用于與聚半乳糖醛酸鏈和細胞壁組份(如纖維素等)相連的多糖鏈。1.2果膠酶的生產果膠酶為灰白色或微黃色粉末，也可以棕黃色液體存在，其分布很廣，可來源于動物、植物和微生物。但動植物天然來源的

14、果膠酶產量低且提取困難，不能滿足需要，而微生物因具有生長快，生長條件簡單，代謝過程特殊和分布廣等特點而成為果膠酶的重要來源。聚半乳糖醛酸酶(PG)，它分為外切酶和內切酶，PG內切酶廣泛存在于真菌、細菌和很多酵母中，高等植物中也發現有內切酶的存在。聚半乳糖醛酸裂解酶(PGL)和聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(PMGL)都分為外切酶和內切酶兩種，一些植物軟腐病菌、食品腐敗菌以及霉菌均能產生外切聚半乳糖醛酸酶。一些霉菌、細菌和植物在產生PG的同時，也能產生果膠酯酶（PE）。許多霉菌及少量細菌、酵母菌都可產生果膠酶，但主要以曲霉和桿菌為主。由于真菌中的黑曲霉（Aspergillus niger）屬于公認安全級

15、（GRAS，General Regarded As Safe），且其代謝產物也是安全的，因此目前市售的食品級果膠酶主要來源于黑曲霉，隨著分子生物學技術的不斷提高，也可利用基因克隆技術實現果膠酶在其它微生物宿主中的表達5。目前，有許多研究者對果膠酶的固定化也有所研究。1.3果膠酶的作用機制表2-1果膠酶制劑對果汁中的果膠物質的作用機制可用下表表示：果 膠聚甲基半乳糖醛酸裂解酶可溶性短鏈果膠PE 果膠酯酶PMGL低酯果膠聚半乳糖醛酸酶（PG）可溶性短鏈果膠酸 CA 二價金屬離子 聚半乳糖醛酸裂解酶不溶性果膠酸鹽（PGL） 混濁物果汁中的果膠在聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）的作用下，裂解成可溶性

16、的短鏈果膠，使果汁的粘度迅速下降。果膠也可以在果膠酯酶（PE）的催化下，水解脫去甲基形成低酯果膠。低酯果膠在聚半乳糖醛酸酶（PG）的催化下，水解成可溶性短鏈果膠酸。當低酯果膠的酯化度（DE植）低于14.8時，與二價陽離子（如鈣離子、鎂離子等）形成不溶性的果膠酸鹽，并和果汁中的混濁物一起沉淀、析出。綜上所述6，果膠酶在澄清果汁和混濁果汁生產應用中，關鍵在于如何控制各種酶的活性，抑制或加強某些酶的活性，即可使果汁澄清或保持混濁狀態。2果膠酶在果汁加工中的應用果膠酶主要應用于水果加工業和飼料工業。在飼料工業中，它與纖維素酶、半纖維素酶等配合使用，可降解植物細胞壁中果膠和纖維素等抗營養因子，促使淀粉、

17、脂類、維生素和蛋白質等釋放出來，從而提高了飼料的營養價值。果膠酶還能促進飼料在動物消化道內的消化吸收7。果膠酶在水果加工業中的應用主要有：水果中的膠狀及可溶性果膠經果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨并提高出汁率；在進行沉淀、過濾和離心時，果膠酶能破壞果汁中懸浮的穩定性，使其凝聚沉淀，得到澄清果汁；用果膠酶處理超濾膜能提高果汁超濾的通量，縮短超濾時間；經果膠酶處理的果汁比較穩定，濃縮后不再發生混濁，而且可溶性固形物含量及其它營養成分如胡蘿卜素含量均比非酶處理的有顯著提高等等，目前正廣泛應用在蘋果汁、柑橘汁、枇杷汁等果汁的生產中。2.1果膠酶在果汁澄清中的作用對于澄清果汁來說，果汁中含有的

18、果膠類物質的存在會引起果汁的后混濁，并且還起者保護其他物質的作用，阻礙果汁澄清，從而影響果汁品質。果汁中含有大量的果膠、鞣質、纖維素、淀粉等大分子以及單寧、蛋白質的絡合物等，這些物質在汁液中進行緩慢的物理和化學反應，導致果汁在加工和貯藏、銷售期間變色、變渾。因此，果汁澄清的效果直接影響到制品的透光率、粘度和沉淀等主要理化指標。果汁澄清常采用酶處理和砂濾棒過濾等，由于過濾精度不夠，使果汁難以達到理想的澄清效果。澄清型果汁的透光率是衡量產品質量的重要指標之一。果膠酶處理澄清果汁是利用果膠酶水解果汁中能夠引起混濁的果膠物質以及多糖，使果汁中其他膠體失去果膠的保護作用而共同沉淀，達到澄清的目的，從而提

19、高了生產效率和出汁率，使得果汁變成清澈透亮的清果汁，具有快速、簡便、效果好等特點，對保持營養成分十分有利。果膠酶水解果汁中的果膠物質，生成聚半乳糖醛酸及其降解產物。當果膠失去膠凝化作用后，果汁中的非可溶性懸浮顆粒聚集在一起，導致果汁形成一種可見的絮狀物。澄清后的果汁進行過濾操作，使果汁澄清透明。2.2果膠酶提高果汁的出汁率果膠酶可以軟化果肉組織中的果膠質，使不溶性的果膠物質分解為可溶性的果膠物質，幫助果膠水解以降低果肉的粘度，明顯提高果汁產率。果膠甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶都是果膠酶，在酶處理過程中會釋放羧酸和半乳糖醛酸以降低果肉的PH。阿拉伯聚糖酶和纖維素酶將阿拉伯樹膠和纖維素轉變成可溶性的糖

20、，這可以增加果汁的可溶性固形物。漿果類一般果膠較多，果實破碎后所得的果漿粘稠，自流汁少，榨汁困難。通過漿汁酶化法可獲得更多的透明度高、色澤鮮艷的果汁。試驗結果表明酶法處理后漿果出汁率高，出渣少，可提高果汁的可溶性固形物含量，且工藝設備簡單，制汁效果優于其它制汁方法。楊輝、陳永康、張智鋒、魏偉對果膠酶提高蘋果出汁率工藝條件進行優化，他們做了大量的研究工作，其結果表明：pH4.2、溫度50、果膠酶的用量為0.25gL處理時間60min可明顯提高蘋果出汁率。但是試驗發現此工藝條件在進行大工業生產時存在一定的不足：首先，溫度較高對蘋果中的營養物質破壞較大，還使許多芳香類物質揮發，同時也增加了生產中的能

21、耗；其次，pH4.2蘋果汁的自然pH值高，在大生產中要對大批量物料進行均一的pH調節不太方便。同時在其中引人了一定量的化學物質，對其的質量控制不利。用活力單位為2萬Ug的粉狀果膠酶對蘋果漿進行處理，其最佳的工藝參數為：pH4.0、溫度40、果膠酶的用量為0.3gL，處理時間90min。本研究所得最佳工藝條件與從前研究結果pH42溫度50、果膠酶用量為025gL、處理時間60min的工藝條件相比較，果膠酶的用量略有增加，處理時間有所延長，但是處理溫度卻降低了10、pH更接近于果漿的自然pH值，且出汁率提高了大約2個百分點，因此，本研究的結果更有利于蘋果汁工業化生產中的成本降低和質量的改善。果膠酶

22、在提高果汁出汁率上起到了很好的效果，并廣泛應用于果汁生產中。 2.3果膠酶在果汁超濾時提高膜通量超濾是一種新型的過濾技術，近年來被廣泛應用在生產清汁及濃縮清汁的果品加工業中。與傳統的過濾相比，超濾速度快、效果好，國外已采用超濾反滲透技術在菠蘿汁、柑桔汁、葡萄汁、蕃茄汁、梨汁等果汁中澄清與濃縮,產品質量及經濟效益較好，但其主要缺點是會引起果汁及濃縮果汁的后混濁；同時由于果汁中大量糖的存在，在超濾過程中，不僅會使超濾系統產生次生覆膜，而且會降低超濾通量。加人分解多糖物質的商品果膠酶，可減少次生覆膜的產生，提高超濾通量。如果果膠的殘留物和一些中性聚糖分解不徹底，則在超濾時極易堵塞超濾膜，使超濾速度下

23、降，而且超濾膜難以清洗。與化學方法相比，用果膠酶對超濾膜清洗的優點是能完全被生物分解，可以在最佳的pH值和溫度下作用，縮短清洗時間，增加超濾膜的通透量和使用壽命，節省能源，增加產量。因此超濾技術與酶技術配合對超濾作用的發揮至關重要。2.4降低非酶褐變果汁非酶褐變反應物參與非酶褐變反應較少，因而果汁褐變程度較低。一些果汁加工過程中會發生非酶褐變反應。非酶褐變不僅會使果汁的香味和顏色發生不良變化，還能改變果汁的成分，降低果汁的營養價值，從而影響果汁的貯藏壽命，因此，研究非酶褐變在果汁加工中具有十分重要的意義。抑制非酶褐變反應多采用隔絕氧氣、降低加工溫度和利用亞硫酸鈉、抗壞血酸等抑制劑等方法，蔡志寧

24、等通過對用果膠酶處理與未用果膠酶來榨取葡萄汁，兩者非酶褐變反應物含量與褐變度出汁率比較，結果表明果膠酶處理較大地提高了葡萄汁的出汁率，降低了褐變度。從非酶褐變的主要反應物總糖、氨基酸、VC和酚類物質的含量來看，果膠酶處理提高了這些非酶褐變反應物的含量，說明經果膠酶處理后，2.5果膠酶用于果實脫皮柑橘中的甜橙類果實外果皮包裹緊密，在食用時經常因為剝皮引起很多不必要的尷尬。Adams和 Kirk(1991年)報道了采用真空滲透果膠酶的方法得到了去囊衣的柑桔全果；Eviott，Tinibel等人 (1993年)也報道了類似的研究。藍航蓮、吳厚玖、孫志高對甜橙全果去皮技術進行研究，試驗得出，該技術包括

25、兩個部分：首先用注水的方法去除鮮果的外果皮；然后再用果膠酶處理的方法脫除全果的外露囊衣，得到色澤鮮艷、風味良好、營養豐富的去皮全果。短時間漂燙處理后的甜橙全果，通過注水法可以容易地去除外果皮。試驗結果表明，將鮮果漂燙約1min后，再用壓力為 的流動水注射約1-1.5min之后，即可方便地去除果實包裹緊密的外果皮。此后，將果實投入到濃度為 0.4g100mL的果膠酶稀溶液中,用果量為150-170g2OOmL，溶液的pH為4.0，在0. 5下作用約1h之后，得到的果實無論從色澤、風味等各方面來看都與鮮果相近，對鮮果營養成分的保持也較好。根據試驗結果，對Vc的保持率大于99，因此可以較好的滿足消費

26、者的需求 。 2.6果膠酶制取渾濁果汁對于一些水果例如甜柿，用它們來加工制取果汁時，由于打漿后的漿液粘度大，直接榨汁困難且出汁率低（30）。采用果膠酶和纖維素酶液化果漿，用它們作用于果漿，分解果漿細胞之間的粘接成分和鍵合組織（薄壁組織），并大量分解原果膠，釋放高酯化度和高聚合度的天然果膠，使果汁具有一定的粘度和穩定的懸浮狀態。果膠酶能催化果膠解聚，使大分子長鏈的原果膠降解為低分子的果膠、低聚半乳糖醛酸和半乳糖醛酸，底物粘度迅速下降，增加可溶性果膠的含量。纖維素酶和半纖維素酶能催化纖維素水解，使纖維素增溶和糖化。在果膠酶和纖維素酶等酶的共同作用下，植物細胞壁降解、液化，使細胞內的液體比較容易釋放

27、出來，增加果蔬的出汁率。對于制作渾濁果蔬汁飲料，果蔬汁必須保持一定的粘度，所以要避免果膠酶對果膠分子的過度降解，否則會導致果汁粘度過低，影響其混濁穩定性。萬楚筠、周堅對酶法制取甜柿渾濁果汁的工藝進行研究，酶法取汁與直接榨汁相比，甜柿的出汁率有很大提高，最高可達到直接榨汁出汁率的1.9倍,可溶性固形物得率也增加了67。經過單因素實驗和正交實驗，得出酶解制取甜柿果汁的最佳工藝參數：纖維素酶用量6500U200g(果肉)。果膠酶用量2500U200g(果肉)，酶解溫度45，酶解時間2.5h。按此最佳工藝參數制得的甜柿果汁出汁率達到了79。 利用果膠酶生產果汁不僅能澄清果汁，提高果汁出汁率，提高超濾時

28、膜的通透性，降低非酶褐變，制取渾濁果汁，而且保留了果汁中的營養成分。其中果汁的可溶性固形物含量明顯提高，這些可溶性固形物由可溶性蛋白質和多糖類物質等營養成分所組成，果汁中胡蘿卜素的保存率也明顯提高。由于維生素C（Vc）是水果中最不穩定的營養素，凡是能把 Vc保存下來的加工技術，同樣也能保存水果中的其他營養素。在大棗提汁加工中，應用果膠酶處理果汁,實驗結果表明，當酶用量在O.3，pH值為3.5，浸提溫度為50，浸提時間4h，棗汁中的維生素C保存率最高。產品棗香濃郁，顏色紅亮，營養豐富。果膠酶酶解法提汁比一般的熱水法提汁可以減少Ve的損失，提高Ve的含量。大棗提汁采用酶解法較熱水浸提法效果好，Vc

29、的保存率高。大棗汁中Vc的保存的研究對于提高大棗汁的產品質量有著非常重要的意義。應用果膠酶生產的果汁，其營養損失量少，色澤純正，果香味濃郁，果膠酶在果汁生產中得到了廣泛的應用。3果膠酶的應用性研究及分析3.1利用果膠酶瓦解植物細胞的細胞壁天然產物的提取 果膠物質的存在不同程度的 或阻礙著天然產物的釋放。在適宜條件下，植物 會發生自溶也可產生包括果膠酶在內的分解酶類，但這會使待分離物發生結構改變，甚至產生一些大多數情況下不利于分離的小分子副產物，因此，靠植物細胞的自身酶系并不利于天然產物的提取，一般應先熱失活鈍化胞內酶系，在有選擇地進行酶處理。紡織品的生物脫膠用堿性果膠酶處理，代替堿對棉、麻等織

30、物進行煮練加工和整理工藝，以去除初生細胞壁中的果膠物質，在比較緩和的pH值和溫度條件下使處理后的織物手感柔軟，度高，取代了耗能大、污染嚴重的傳統熱堿脫膠工藝，另外，可避免因微生物處理造成的纖維素的降解。3.2部分分解細胞質中的果膠物質3.2.1帶果肉食品的生產一般常規加工所得到的偶在必要的高溫處理或機械泵出后，成型顆粒量明顯減少，硬度降低，直接影響了產品品質，果膠質在PE作用下脫去甲氧基，在鈣離子存在下形成凝膠，從而保持了果肉原有的形狀和硬度，以此為基料的產品有果汁、果凍、果肉酸奶等。單細胞產品的生產 所謂單細胞產品是指將生物組織 轉化而形成的完整的單細胞懸液。隨著制備技術的不斷完善，這種單細

31、胞產品可用于嬰兒、老人及病人食品中。外源果膠酶適度降解胞外國腳及其它成分，避免胞內物質泄漏，降低品質。3.3利用果膠生產果膠低聚糖以果膠為底物生產低聚糖果膠PG可水解細胞壁中的果膠成分產生聚合度為10左右的寡聚半乳糖醛酸，后者是植物防御反應的誘導因子，此外，果膠酶解產物還具有抑菌活性，可顯著抑制乳酸菌的生長，還可作為功能性食品的配料。以幾丁質、幾丁聚糖為底物生產低分子寡糖 PG可水解幾丁質、幾丁聚糖的糖苷鍵，得到水溶性寡糖，這類低分子寡糖具有多方面的生理功能，如抗腫瘤、抗菌、增強免疫機能，改善腸道微生物區系的分布。另外幾丁寡糖可作為保水劑、抗菌劑、植物生長調節劑等應用于農業，食品和化妝品行業。4結論目前，果膠酶在果品加工中的應用主要是降低果汁的黏度，有助于壓榨并提高出汁率；在進行沉淀、過濾和離心