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1041101班
食品学院
陈家晟
2013/6/25
果胶酶的制备与应用综述
摘要：果胶酶是分解果胶质酶类的总称。通常包括聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)等主要组分。本文主要叙述了果胶酶的制备方法和主要的应用。
关键词：果胶；果胶酶；黑曲霉；制备；应用；
前言：50年前国外就将果胶酶应用于果汁的加工，现有商品果胶酶制剂生产。近年来，为了 满足国内市场对果胶酶的需求，一些研究单位对果胶酶的生产菌种及研制[1]展开了积极的研究。
此外，随着中国三大产业的发展，特别是第一和第二产业的高速发展，果胶酶的应用也越来越广泛。现在果胶酶主要应用于果汁加工和果酒酿造。除此之外，果胶酶在茶和咖啡的发酵、桔子脱囊衣、麻料脱胶、废水处理、造纸、榨油等领域也有应用。 1.果胶酶及其简述
飘舞的碎布
1.1果胶酶的定义
果胶酶，英文别名:Pectase; Polygalacturonase，是个多酶复合物，通常包括原果胶酶、果胶甲酯水解酶、果胶酸酶。果胶酶由黑曲霉经发酵精制而得。外观呈浅黄粉末状。主要用于果蔬汁饮料及果酒的榨汁及澄清，对分解果胶具有良好的作用。
1.2果胶酶的特性
特性：作用pH:3.0-6.0，最适作用pH:3.0
温度特性：作用温度为15-55℃左右。最适作用温度为 50℃。
1.3果胶酶的作用原理
果胶酶是从根霉中提取的,可以分解细胞间的果胶物质，可以澄清果汁和分离细胞。
武汉时代职业学院2.果胶酶的制备
2.1高产酶菌株的选育
哈尔滨铁路局局长 激光诱变育种:由成熟的黑曲霉斜面孢子制成一定浓度的孢子悬液，在搅拌条件下，采用810nm多模连续输出的半导体激光进行辐照.将辐照过的抱子悬液进行分离培养，挑单菌落接种于装有含1%果胶的麦芽汁试管中，置30℃恒温培养5-6d，观测并选出透明层较对照为最长的试管，将其孢子接种于斜面培养，在发酵培养基进行复筛，选出产酶最高者[2].
2.2果胶酶的生产工艺
固体发酵生产果胶酶工艺流程:
培养料拌料
↓
灭菌
↓
斜面菌种→麸皮菌种→接种曲盘发酵培养
↓
出曲浸提
↓
离心甩滤→去渣
↓
填充剂 脱
↓ ↓
成品包装←喷雾干燥←超滤浓缩
2.3产果胶酶
经过实验，发现黑曲霉固体发酵生产果胶、甜菜渣或山渣粉时产酶最佳[3]，所以，用果胶作为发酵介质，另外，经过实验，发现氮源以2%（NH4）2SO4效果最佳[4]，料水一比控制在1:1.2-1.15为为最适，接种量在0.2%-1%之间，对酶活影响不大.血清白蛋白在上述条件下，按照果胶酶生产工艺，可以最高效率的生产果胶酶。
2.4果胶酶的提取
通过对不同提取液的比较，得到结果；
不同溶剂的浸提效果[6]
溶剂 | 1%NaCl溶液 | 自来水 | 磷酸缓冲液 |
料层厚度(mm) | 30 | 30 | 30 |
酶活力(u/g) | 10710 | 8110 | 10340 |
| | | |
根据实验结果发现用1%NaCl溶液为浸提液效果最佳。
浸提溶剂体积对酶提取的影响:取一定量麸曲分别加入3、5、8、12、15倍的l%NaCl浸提液，30℃浸提1h，分别取滤液测酶活，结果发现，浸提液体积对果胶酶的提取影响甚大，是提取工艺中的关键，以8倍于麸曲的浸提液体积为最适。
此外，更进一步的实验发现，30℃浸提lh为提取的最适条件，在45℃真空度96kPa条件下浓缩其回收率在90%以上.
综上，在上述条件下，可以对黑曲霉产生的果胶酶进行提取，能最大效率的得到果胶酶。
3.果胶酶的应用
果胶酶主要应用于食品工业特别是果汁果酒的加工业，近年来也不断开拓了新的用途。我国学者对果胶酶的应用开展了较广泛而深入的研究。
3.1果汁果酒澄清
果胶酶可以降低果汁粘度，使果汁易于被处理而透明澄清。用于果酒处理，可避免失光和
出现混浊，从而保持果酒的稳定性。果胶酶还可保持果粒的完整性。据Novo Nordisk公司报道，该公司生产的注册商标为NovoShape的PE产品可以使果粒在加工中受到的组织结构损失减到最小，保持果粒原有形状和硬度，增加成品的果粒数量。果胶裂解酶(PL)对苹果汁有较好的澄清作用，但对葡萄汁效果不明显。对于柑橘汁，因要求雾样混浊，应当使用不含果胶酯酶(PE)的聚半乳糖醛酸内切酶(endo-PG)进行处理。由于果胶裂解酶可避免甲醇的产生，也可避免部分脱酯的果胶同钙离子形成沉淀，还可避免构成各种水果芳香性成分的酯类物质的损失。所以有研究表明果胶酶制剂若用于果蔬汁和果酒加工，最好含有较多量果胶裂解酶(PL)。
3.2果蔬汁提取
有些果蔬榨汁较费力，若用果胶酶处理果蔬破碎后的果浆，由于粘度下降，有利于过滤和浓缩，提高出汁率，改善其成分。据Acar(1996)、siliha(1994)报道Novo Nordisk公司1999年度推出的果胶酶复合酶制剂Peetinex Ultra SP-L除含有果胶酶的主要组分外，还具有蛋白酶、纤维素酶和半纤维素酶活，用于萝卜、香蕉的处理，可使汁液得率分别提高20%和80%。
3.3水果和蔬菜的浸解、液化，生产单细胞果汁和菜汁。
所谓单细胞果汁和菜汁是指果蔬细胞间质发生降解但细胞仍保持完整。果胶酶可专性作用于果蔬细胞间质，导致组织结构松散而液化。国外用于生产儿童食品的专用酶制剂“软化酶”(macerases)兼有果胶酶活、纤维素酶活和半纤维素酶活。
3.4果实脱皮
含有纤维素酶和半纤维素酶的粗果胶酶制剂能作用于果实皮层，使细胞分解而脱落。橘子囊衣、莲子内皮和大蒜膜层经果胶酶处理后可以很快脱落。据报道A.Niger产生的
endo-PG具很强的脱橘子囊衣作用。
3.5木材防腐
刚砍伐的木材经常对防腐剂如杂酚油或铜-铬-硼的处理有抗性。经果胶酶制剂或产果胶酶细菌处理，木材的通透性增加，从而加强了防腐剂的使用效果。
3.6麻类脱胶
麻类植物中含有纤维素、果胶半纤维素、木质素等。其中非纤维部分称为胶，占麻类成分的20-30%，纺织时须去除。化学脱胶法操作条件艰苦，且产生大量废水。我国土法脱胶就是将麻浸入池塘或河沟，利用存在于麻类植物本身或浸泡水中的细菌等微生物产生的果胶酶分解果胶质。细菌脱胶的主体果胶酶是聚半乳糖醛酸裂解酶浙江大学图书馆(PGL)。
3.7棉织物精练加工
T.Sakai[5](1988)等人发现碱性果胶酶可使原果胶水解成为可溶于水的高聚合度的果胶分子，从而开发了一种针对棉织物精练的生物化学工艺，并称之为生物精练(BioScouring)。1999年，Novo Nordisk公司将碱性果胶酶产酶基因克隆至芽抱杆菌中，经发酵生产，推出品牌为“BioPrep”碱性果胶酶，该酶在pH7-9，温度50℃-60O℃的条件下使用，能有效改善棉织物后续处理工艺。我国从二十世纪九十年代初开始也对碱性果胶酶进行了研究，2001年国家“zo0sko0icom性863”高技术发展计划中设定了“利用生物技术实现纺织产品的高档化和生产的清洁化”项目。
4.展望
随着生物技术的发展，化学的方法、包括化学合成、化学水解等工艺正在被酶催化合成和水解所代替。果胶酶的应用也不断扩大，从食品加工到纺织、造纸等轻工业，不仅可以充分利用资源，同时减少环境污染和节省能量，起到一石二鸟的作用。
参考文献
[1]王璋.食品酶学.北京:轻工业出版社，1990，164-175
[2]杨天波.果胶酶产生菌突变株的诱变选育.微生物通报，1985，4:160-165
[3]Deman J M. The Avi Pup.Co.Inc.Principles of food chemisty，1976(3):162-163
[4]胡学智.酶制剂生产技术.北京:科学工业出版社，1994.371-386
[5]solis-Pereira，S.Effect of different carbon sources on the synthesis of Pectinase by Aspergillus niger in submerged fermentation and solid state fermentation Appl.Microbiol.Technol，1993，39:36-4l
[6]陈荣,谢树森.黑曲霉发酵生产果胶酶的研究.微生物工程所,1995,(4):68-73
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