第六章

酶在果蔬加工中的應(yīng)用

表6-1應(yīng)用在果蔬汁及飲料生產(chǎn)中的酶酶的名稱所應(yīng)用的商品主要作用淀粉酶（E.C.3.2.1.1）啤酒、酒精（E/A）淀粉的降解淀粉酶（E.C.3.2.1.2）啤酒、酒精（E/A）淀粉的降解纖維素酶（E.C.3.2.1.4）蘋果汁（A）水果的液化酯酶蘋果汁（E）果汁產(chǎn)香β-葡聚糖酶啤酒、酒精、葡萄酒（A）提高過(guò)濾性能葡萄糖氧化酶（E.C.1.1.3.4）多數(shù)商品瓶裝飲料的除氧脂肪氧合酶（E.C.1.13.11.12）蘋果汁、茶（E）產(chǎn)香柚皮苷酶柑橘汁（A）降低苦味過(guò)氧化物酶（E.C.1.11.1.7）茶（E）顏色和風(fēng)味多酚氧化酶（E.C.1.10.3.1）茶、可可（E）顏色和風(fēng)味萜烯糖苷酶葡萄酒（A）改良風(fēng)味注：E表示內(nèi)源酶；A表示外加酶

§1在果蔬食品、飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用§2酶在果酒生產(chǎn)中的應(yīng)用§3酶法在果蔬汁免疫檢測(cè)方面的應(yīng)用主要內(nèi)容§1在果蔬食品、飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用

一、在果蔬汁加工中的應(yīng)用二、柑橘制品的苦味去除三、酶在果蔬防腐和保鮮中的應(yīng)用四、酶法促進(jìn)果蔬汁的香氣與風(fēng)味在果蔬汁加工中的應(yīng)用

果膠類物質(zhì)？

從化學(xué)結(jié)構(gòu)看,果膠類物質(zhì)被認(rèn)為是存在于高等植物初生壁和細(xì)胞間隙中的一組多糖,是與纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)等結(jié)合的不溶于水的一類物質(zhì)。1825年法國(guó)人Bracennot首次從胡蘿卜肉質(zhì)根中提取到果膠類物質(zhì)，將其命名為“Pectin”，意思為容易成膠的物質(zhì)。果膠酶？果膠酶是分解果膠質(zhì)的多種酶的總稱

果膠酶分類按照作用底物的不同按照作用方式的不同果膠酯酶(Pectinestersase)果膠酶(Pectinase)原果膠酶(Protopectinase)酯酶(Pectinesterase)解聚酶(Depolymerizingenzymes)水解酶裂解酶

貯藏過(guò)程中起作用的果膠酶主要是聚半乳糖醛酸酶(PG)，所以，在實(shí)際應(yīng)用中多用PG的活力表示果膠酶的活力。生產(chǎn)果膠酶常用的菌種，細(xì)菌有枯草桿菌，霉菌以曲霉屬的黑曲霉為主。

果膠酶是應(yīng)用于果汁生產(chǎn)的最重要酶制劑之一，可以快速?gòu)氐椎孛摮z，降低水果等榨汁的黏度，減少化學(xué)澄清劑的用量，改善果汁質(zhì)量。檢驗(yàn)果蔬汁澄清效果的常用指標(biāo)1.果蔬汁的光澤2.果蔬汁的可過(guò)濾性3.果蔬汁的澄清度4.濾出的渾濁物的體積5.果蔬汁聚酚物質(zhì)含量降低多少6.果蔬汁含氮量降低多少（1）作用機(jī)理果膠大分子有很高的黏度。水果經(jīng)破碎后的果汁中含有果膠、纖維素等固形物，根據(jù)分子大小，果膠起到植物纖維的作用，它阻止甚至使液體流動(dòng)停止，使固體粒子保持懸浮、汁液處于均勻的渾濁狀態(tài)，很難沉淀，又不易濾清，影響果汁的澄清。果膠酶作用于果膠中D-半乳糖醛酸殘基之間的糖苷鍵,可以打破果膠分子，使高分子的半乳糖醛酸降解為半乳糖醛酸和果膠酸小分子物質(zhì)，并且果膠的多糖鏈也被降解，這種降解使果汁的黏性下降，原來(lái)存在果汁中的固形物失去依托而沉降下來(lái)，增強(qiáng)澄清效果。1.果膠酶在蘋果汁澄清中的應(yīng)用

（2）蘋果汁澄清的工藝

①前處理：選擇八九成熟、新鮮、無(wú)蟲(chóng)害的蘋果，去皮，去心備用。②取汁：將洗凈的蘋果置于0.02％亞硫酸鈉和0.2％檸檬酸組成的護(hù)色液中，浸泡1h，取出預(yù)煮然后榨汁，榨出的汁用0.1％果膠酶在45℃以下澄清3h，再過(guò)濾可得澄清蘋果汁。

蘋果→清洗→去皮、去心→護(hù)色→預(yù)煮→壓榨→澄清→精濾→蘋果汁在實(shí)際生產(chǎn)中注意的問(wèn)題:

A作用溫度果膠酶的作用溫度一般為20-55℃，在此范圍內(nèi)每增高10℃，其活性增加一倍。當(dāng)溫度在55℃以上時(shí)，酶會(huì)很快失活。

B果膠酶溶液的配制果膠酶為固體粉狀，一般配成1%-2%溶液，溫度不得超過(guò)50℃，溶解后立即使用，以不超過(guò)4h為宜。通常為0.5%-0.8%范圍。2.果膠酶在葡萄汁加工中的應(yīng)用葡萄汁加工一般先將采收的葡萄洗凈和整理，然后加入果膠酶制劑混合均勻，將其加熱至60-65℃，在連續(xù)攪拌的情況下保持30min左右，最后壓榨制汁。當(dāng)一體積濾液和兩體積乙醇混合不再產(chǎn)生粘稠狀的沉淀時(shí)，就可以認(rèn)為葡萄汁的質(zhì)量達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。葡萄汁酶處理后各種香味物質(zhì)如：酯類、萜類、醇類和揮發(fā)性酚類含量都得到提高，色素大量溶出，葡萄汁的風(fēng)味更佳。4.果膠酶對(duì)渾濁橘汁穩(wěn)定性的影響

天然橘汁的色澤和風(fēng)味主要依賴于果汁中的渾濁成分，因此澄清的橘汁是不能被消費(fèi)者所接受的。柑桔含有果膠和果膠酯酶，果膠主要存在于橘皮和囊衣中，而果膠酯酶主要存在于囊衣中。新鮮制備的柑橘汁中含有各種不溶解的微小的粒子，他們導(dǎo)致果汁處于渾濁的狀態(tài)。這些不溶解的顆粒主要由果膠、蛋白質(zhì)和脂肪所構(gòu)成，也可能含有橙皮苷。果膠酯酶的存在導(dǎo)致渾濁粒子沉降。5.酶在果汁超濾工藝中的作用

超濾比傳統(tǒng)的過(guò)濾速度快、效果好，但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(shí)極易堵塞超濾膜，使超濾速度下降，超濾膜難以清洗。如果用酶制劑清洗超濾膜片，就能解決該問(wèn)題。用于超濾和清洗的酶有鼠李糖苷酶、半乳聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、半乳甘露聚糖酶、淀粉酶、果膠酶等。6.酶技術(shù)對(duì)果蔬汁營(yíng)養(yǎng)成分的影響

利用酶技術(shù)生產(chǎn)果蔬汁不僅能提高果蔬汁的出汁率、提高產(chǎn)量、簡(jiǎn)化生產(chǎn)加工工藝，而且保留了果蔬汁中的營(yíng)養(yǎng)成分。

研究表明：用酶液化工藝生產(chǎn)的南瓜汁含固形物8.5%-10%，類胡蘿卜素含量21.2mg/kg；而用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的南瓜汁含固形物為5%-6%，類胡蘿卜素含量?jī)H為8.4mg/kg。

7.新型果膠酶PectinexSMASHXXL在果蔬汁加工中的應(yīng)用傳統(tǒng)的果膠酶是將果膠結(jié)構(gòu)完全降解，但是新的果膠酶會(huì)控制反應(yīng)，具有專一性。新一代的果蔬加工用酶以XXL做后綴來(lái)表示，其中，蘋果汁加工廠最感興趣的酶是PectinexSMASHXXL，它用于蘋果漿的處理，PectinexXXL用于蘋果汁脫果膠的澄清處理。PectinexSMASHXXL是純凈的果膠裂解酶，基本上沒(méi)有負(fù)作用。它能將細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)降解到最佳的程度，從而獲得果汁與固形物分離的良好效果，并使得自流汁量增加。PectinexSMASHXXL適用于不同地區(qū)、不同成熟度的多品種原料，還適用于不同的溫度。目前，果汁生產(chǎn)行業(yè)普遍認(rèn)為蘋果汁中的半乳糖醛酸和纖維二糖含量低，表示其質(zhì)量好，而PectinexSMASHXXL與傳統(tǒng)酶相比，它的優(yōu)點(diǎn)之一就是不會(huì)產(chǎn)生半乳糖醛酸和纖維二糖。（1）果汁的澄清和脫膠PectinexSMASHXXL是傳統(tǒng)果膠酶和阿拉伯聚糖酶的混合物，可完全除掉果汁中的果膠，且效果極好，能使成品果汁易于過(guò)濾并能滿足全部果汁相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)，特別是低含量的半乳糖醛酸和纖維二糖。（3）漿果類水果和葡萄汁的加工

XXL系列酶建立了新的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，新產(chǎn)品在高溫、低溫情況下仍然保持穩(wěn)定。因而，特別適用于各種漿果類水果和葡萄的加工，如Concrrd葡萄等。新產(chǎn)品PectinexBEXXL酶含有果膠裂解酶和多種酶的副活性。該酶可在相對(duì)高溫55-60℃條件下工作，能夠使被加工的水果很好的釋放色澤，這是漿果汁和葡萄汁最重要的指標(biāo)之一。8.新型酶制劑-粥化酶在果蔬汁加工中的應(yīng)用

粥化酶？又稱軟化酶，是由黑曲霉固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)生的專用于果蔬加工的復(fù)合酶制劑，它包含有果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶、淀粉酶等水解酶類。作用軟化酶能夠提高果蔬的出汁率，果汁的澄清度以及加快超濾濃縮的速度。

該流程需要添加五種Novonordizk公司的酶。在蘋果破碎時(shí)加入PectinexSuperpress；在壓榨汁處理時(shí)添加Pectinex，PectinexAR，AmylaseAG；在果汁超濾時(shí)還需添加Novoferm。在這五種酶的處理下，蘋果汁的得率可以從70%-75%增加至80%-85%，擠壓速度加快，濃縮汁澄清而穩(wěn)定，但是明顯成本也大大提高了。而用粥化酶生產(chǎn)蘋果汁則大大降低了生產(chǎn)成本。粥化酶生產(chǎn)蘋果汁的加工過(guò)程如下：蘋果破碎酶解壓榨果汁酶解過(guò)濾粥化酶I粥化酶II超濾濃縮濃縮果汁超濾濃縮濃縮果汁無(wú)菌精濾粥化酶I：以果膠酶、纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶為主。粥化酶II：以果膠酶、阿拉伯聚糖酶、淀粉酶、蛋白酶為主。添加粥化酶I的目的主要在于提高果蔬的出汁率。由于果蔬植物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜是由果膠質(zhì)、纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)構(gòu)成，難以破碎，細(xì)胞內(nèi)汁液難以釋放，壓榨難度大、出汁率低。加入該酶后，果膠物質(zhì)被解聚成可溶性果膠，纖維素、半纖維素降解，在各種酶的協(xié)同作用下，植物細(xì)胞壁容易破碎，細(xì)胞汁液釋放率大大增加。使用粥化酶II的目的在于果汁的澄清及易于過(guò)濾、超濾。粥化酶的酶系組成：

黑曲霉在發(fā)酵過(guò)程中各種酶的產(chǎn)酶高峰期是不同的，果膠酶的產(chǎn)酶高峰出現(xiàn)在60h，纖維素酶高峰出現(xiàn)在84h，木聚糖酶的產(chǎn)酶高峰在72h，糖化酶和蛋白酶的最佳培養(yǎng)時(shí)間分別為108h和112h。另外，還可以通過(guò)加入誘導(dǎo)物的方式來(lái)改變酶系組成比例，果膠酶可以通過(guò)加入低酯果膠、蘋果渣、甜菜渣等富含果膠質(zhì)的物質(zhì)誘導(dǎo)產(chǎn)生；纖維素酶可以加稻草粉；木聚糖酶可以通過(guò)加入玉米芯粉誘導(dǎo)。柑橘制品的苦味去除原料選擇清洗瀝干去除果皮囊瓣分離去囊衣砂囊打漿壓濾取汁汁液調(diào)配高壓均質(zhì)裝瓶封口殺菌冷卻檢驗(yàn)貼標(biāo)成品柑橘類果汁加工的工藝流程

柑橘類苦味物質(zhì)主要由兩類物質(zhì)組成：一類為三萜系化合物的衍生物，代表物為檸檬苦素類、諾米林等；另一類為黃烷酮糖苷類化合物，代表物有柚皮苷、新橙皮苷、枸杞苷等。

酶法脫苦主要是利用不同的酶分別作用于檸檬苦素和柚皮苷，生成不含苦味的物質(zhì)。

工業(yè)生產(chǎn)中常用固定化柚皮苷酶減少柑橘類果汁中的柚皮苷含量以去除苦味物質(zhì)。

柚皮苷酶是由鼠李糖苷酶和葡萄糖苷酶組成的酶系，它能水解柚苷最終得到鼠李糖、葡萄糖和柚皮素，具有良好的脫苦效果。1.最適pH和溫度對(duì)酶活性的影響固定化酶作用的最適溫度受固定化方法和固定化載體的影響。從青霉中得到柚皮苷酶的最適pH為3.5，若將柚皮苷酶固定，其最適pH會(huì)發(fā)生向上或向下的偏移，這主要是由載體的帶電性質(zhì)和產(chǎn)物性質(zhì)決定的。Manio‘n等報(bào)道了固定在多孔玻璃上的柚皮苷酶，因?yàn)榛罨艿慕档投懈叩拇呋钚?。生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)，將2%的柚皮苷酶加入柑橘類果汁，在最適pH3.5，溫度30-40度時(shí)，脫苦時(shí)間60min可脫除苦味物質(zhì)85%-90%，口感嘗不出苦味。2.酶在不同濃度果汁中受到的抑制作用

不同濃度果汁在同樣的比值（載體表面積/果汁體積）、作用時(shí)間及溫度下，水解的柚皮苷比例并不相同，這主要是在不同濃度果汁中有不同的糖濃度。研究指出鼠李糖和檸檬酸是柚皮苷酶的抑制劑。因此適當(dāng)稀釋使反應(yīng)產(chǎn)物鼠李糖和葡萄糖濃度降低將有助于柚皮苷酶脫苦。三、酶在果蔬防腐和保鮮中的應(yīng)用

酶法保鮮原理：

是利用酶的催化作用，防止或消除外界因素對(duì)食品的不良影響，從而保持食品原有的優(yōu)良品質(zhì)。

目前應(yīng)用較多的是葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化物酶和溶菌酶保鮮技術(shù)。

1、葡萄糖氧化酶

來(lái)源：葡萄糖氧化酶最初從黑曲霉和灰綠曲霉中發(fā)現(xiàn)，米曲霉、青霉等多種霉菌都能產(chǎn)生葡萄糖氧化酶。但在高等動(dòng)物和植物中，目前還沒(méi)發(fā)現(xiàn)。

在食品保鮮與包裝中表現(xiàn)突出的作用是除氧，延長(zhǎng)食品保質(zhì)期。有研究表明，在果汁加工生產(chǎn)過(guò)程中添加葡萄糖氧化酶能將溶解氧迅速降低到10-6以下，從而顯著地保護(hù)柑橘果汁中的L-抗壞血酸。2、過(guò)氧化物酶

存在：所有高等植物中，也存在牛奶中。特點(diǎn)：過(guò)氧化物酶通常含有一個(gè)血紅素作為輔基，催化以下反應(yīng)：ROOH＋AH2H2O＋ROH＋A當(dāng)ROOH被還原時(shí)，AH2即被氧化。AH2可以是抗壞血酸鹽、酚、胺類或其他還原性強(qiáng)的有機(jī)物。這些還原劑被氧化后大多能產(chǎn)生顏色，因此可以用比色法來(lái)測(cè)定過(guò)氧化物酶的活性。

由于過(guò)氧化物酶具有很高的耐熱性，可以作為考查熱燙處理是否充分的指示酶。從營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味方面來(lái)看，過(guò)氧化物酶也是很重要的，如過(guò)氧化物酶能催化VC氧化而破壞其生理功能；能催化不飽和脂肪酸的過(guò)氧化物裂解，產(chǎn)生不良?xì)馕兜聂驶衔?，同時(shí)破壞食品中的許多其他成分；還能催化類胡蘿卜素漂白和花青色脫色。3.溶菌酶（Lysozyme）

又稱胞壁質(zhì)酶或N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶，可以水解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的β-1，4糖苷鍵，導(dǎo)致細(xì)菌自溶死亡，并且溶菌酶在含食鹽、糖等的溶液中較穩(wěn)定，耐酸性耐熱性強(qiáng)，故非常適用各種食品的防腐保鮮。溶菌酶對(duì)革蘭氏陰性菌、好氣性孢子形成菌、枯草桿菌、地衣型芽孢桿菌等均具有抗菌作用。既能殺死腸道腐敗球菌，增加抗感染力，同時(shí)又能促進(jìn)嬰兒腸道雙歧乳酸桿菌增殖，促進(jìn)乳酪蛋白凝乳利于消化，實(shí)屬嬰兒食品、飲料的優(yōu)良添加劑。溶菌酶現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于香腸、魚片、火腿、新鮮果蔬、豆腐、嬰幼兒奶粉、酸奶、低度酒、奶油、糕點(diǎn)、面條、飲料及乳制品的防腐保鮮。四、酶法促進(jìn)果蔬汁的香氣與風(fēng)味

在果蔬汁中添加酶制劑可使風(fēng)味前體物水解產(chǎn)生香味物質(zhì)。

風(fēng)味前體物通常是與糖形成糖苷以鍵合態(tài)形式存在的風(fēng)味物質(zhì)。

風(fēng)味酶——對(duì)風(fēng)味物前體轉(zhuǎn)化為風(fēng)味物產(chǎn)生關(guān)鍵催化作用的專一性酶。

單萜類化合物是嗅覺(jué)最為敏感的芳香物質(zhì)，而果蔬中大多數(shù)單萜類物質(zhì)均與吡喃、呋喃糖以鍵合態(tài)形式存在，果蔬成熟過(guò)程中內(nèi)在β-葡萄糖苷酶游離釋放出部分單萜類物質(zhì)，但仍有大量鍵合態(tài)的萜類未被水解，因此可通過(guò)外加β-葡萄糖苷酶促進(jìn)果蔬汁的香氣與風(fēng)味。

§1在果蔬食品、飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用§2酶在果酒生產(chǎn)中的應(yīng)用§3酶法在果蔬汁免疫檢測(cè)方面的應(yīng)用主要內(nèi)容酶在果酒生產(chǎn)中的應(yīng)用

果酒——是以各種人工種植的果品或野生的果實(shí)為原料，如蘋果、葡萄、石榴、山楂、獼猴桃等，經(jīng)過(guò)破碎、榨汁、發(fā)酵或浸泡等工藝流程釀制而成的低度飲料酒。

在果酒生產(chǎn)中使用的酶制劑主要有果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶和風(fēng)味酶等。

一、在果酒的生產(chǎn)過(guò)程中酶的作用

1.酶可以提高出汁率和縮短壓榨時(shí)間。2.有利于汁液的澄清。在果酒的生產(chǎn)中有兩種澄清作業(yè)，一是果汁的澄清，一是原酒的澄清。果汁澄清的目的是在發(fā)酵前將果汁中的雜質(zhì)盡量減少到最低限度，以避免不良成分給酒帶來(lái)異味。原酒澄清的目的是為了避免果汁在貯存過(guò)程中酒石結(jié)晶沉淀或無(wú)定型的色素微粒自行沉淀以及出現(xiàn)蛋白質(zhì)混濁、微生物混濁等不良現(xiàn)象。兩種澄清作用中，酶制劑主要用于果汁的澄清。3.酶可以提高過(guò)濾能力。果酒的透明度是果酒質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，要獲得清亮透明的果酒，過(guò)濾則是一項(xiàng)必不可少的技術(shù)手段。過(guò)濾是用多孔隔膜進(jìn)行固相物質(zhì)與液相物質(zhì)分離的操作，與果汁過(guò)濾相同。4.酶應(yīng)用于浸漬芳香物資，改善果酒風(fēng)味。5.酶應(yīng)用于提取色素物質(zhì)，改善果酒的色澤。二、葡萄酒

在葡萄酒生產(chǎn)中，葡萄經(jīng)壓汁后加入果膠分解酶，目的是促進(jìn)葡萄酒本身在發(fā)酵后更快地澄清，加酶的時(shí)間最好是在剛開(kāi)始階段添加，因?yàn)榘l(fā)酵后乙醇含量很高（達(dá)12%），會(huì)抑制酶的活性。葡萄中香氣成分不是揮發(fā)性物質(zhì)，而是與糖以糖苷鍵的形式結(jié)合起來(lái)。葡萄中內(nèi)源酶對(duì)這些化合物的作用非常弱，許多鍵合態(tài)的芳香物質(zhì)仍然保存在果汁中，但是添加外源的糖苷酶如β-葡萄糖苷酶，它們就可以從糖苷中水解出單萜類化合物，大大提高了價(jià)值。

三、蘋果酒

控制酶的活力是生產(chǎn)高質(zhì)量蘋果酒的一部分。新鮮壓榨的蘋果汁顏色會(huì)變成深褐色，靜置時(shí)產(chǎn)生渾濁，這是由于胞內(nèi)多酚氧化酶的作用，使果膠發(fā)生部分脫甲基作用，然后與果