果胶酶在果蔬饮料中的应用摘要:果胶酶普遍存在于细菌、真菌和植物中,是分解果胶类物质的多种酶的总称,在果蔬加工、饲料、纺织和造纸工业中应用非常广泛。果胶酶在果蔬饮料中的应用非常广泛,本文介绍了果胶的组成和结构,论述了果胶酶的分类、作用机制及酶活测定方法, 讨论了果胶酶在果蔬汁的出汁率、澄清、超滤等方面的应用,并对果胶酶在果蔬饮料加工中的应用等方面进行综述。 关键词:果胶酶 果蔬汁 出汁率 澄清 超滤 营养成分 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,果品成了人类健康不可缺少的营养物质。我国有着丰富的果品资源,然而因果品本身营养丰富,含水量高,很容易受微生物侵染和腐蚀,保存期较短。为了充分利用资源优势,提高我国农产品在国际市场上的竞争能力,必须大力发展果品加工业【1】。但是目前果品加工中存在着不少难题,例如果汁和果酒的澄清,果实的脱皮、加工过程中香气成分和营养物质的损耗等。解决这些难题仅仅靠改进加工工艺或增加设备投资是很难实现的。而目前有许多难题已经通过酶工程的应用得到了很好的解决。酶工程就是为了使酶催化各种物质转化的能力实现可控制操作,把游离的酶固定化,或者把经过培养发酵所得到的目的酶活力高峰时的整个微生物细胞进行固定化,再应用于生产实践中的过程【2】。近年来,酶工程在果品加工中的应用非常广泛,所用的酶种类越来越多,数量也越来越大,人类已开发出应用于果蔬汁中的多种酶类,如果胶酶、果胶酯酶、纤维素酶、鼠李糖苷酶、中性蛋白酶、半乳甘露聚糖酶、液化葡萄糖苷酶等,其中使用最多的是果胶酶。 1 果胶酶 国外对果胶酶的研究始于20世纪30年代至50年代已工业化生产。而国内的研究则始于1967 年,80年代末才开始工业化生产。随着我国水果种植和水果加工业的发展,对果胶酶的开发和应用也迅速发展。在果汁生产过程中,果胶酶可以快速彻底地脱除果胶,降低果汁黏度,利于果汁过滤,澄清滤液且澄清度稳定;减少化学澄清剂的用量,改善果汁质量;果胶酶利于压榨,可以有效地提高水果的出汁率,在沉降、过滤、离心分离过程中,改善果汁的过滤效率,利于沉淀分离,加速和增强果汁的澄清作用。经果胶酶处理的果汁稳定性好,可防止存放过程中产生浑浊。 果胶酶的定义 果胶酶(pectolytic enzyme or pectinase)是指能够分解果胶物质的多种酶的总称【1】。是果汁生产中最重要的酶制剂之一,已被广泛应用于果汁的提取和澄清、改善果汁的通量以及植物组织的浸渍和提取。 果胶酶的分类及作用机制 果胶酶可以分为3类:原果胶酶、解聚酶和果胶酯酶(PE)。各种酶作用方式如图1所示。原果胶酶将不溶性的原果胶水解为水溶性果胶,根据其作用方式不同又可分为外切酶和内切酶。一般用苯酚-硫酸法测定溶液中由原果胶释放出果胶物质的量来确定原果胶酶的活力。聚半乳糖醛酸酶(PG)分为外切酶和内切酶。PG内切酶广泛存在于真菌、细菌和很多酵母中,高等植物中也发现有内切酶的存在。内切酶作用于聚半乳糖醛酸时,随机水解其中的半乳糖醛酸单位,可使其溶液的粘度下降,但还原力增加不大。聚半乳糖醛酸酶的活力可以通过测定反应中还原能力的增加或者底物溶液粘度的降低来确定。聚半乳糖醛酸裂解酶(PGL)和聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(PMGL)分别通过反式消去作用切断果胶酸分子和果胶分子的α-1,4糖苷键,生成β-4,5不饱和半乳糖醛酸。这两种裂解酶都分为外切酶和内切酶两种一些植物软腐病菌、食品腐败菌以及霉菌均能产生外切聚半乳糖醛酸酶。裂解酶的活力可以通过测定其释放的不饱和糖醛酸数量来计算。 2 果胶酶在果蔬饮料生产中的应用 果胶酶作为果蔬汁生产中最重要的酶制剂之一,已被广泛应用于果蔬汁的提取和澄清、改善果蔬汁的可过滤性以及植物组织的浸渍和提取。目前,大部分原果汁、浓缩果汁的生产过程中,都在使用果胶酶,但由于各种水果中果胶含量差别较大, 而且果胶质的成分也有差异,因此,应根据水果的不同品种、不同加工目的来确定合适组成的果胶酶。 果汁的提取 目前果汁的提取方法主要是加压榨出和过滤,果汁加工时首先将植物细胞壁破坏。大多数植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶物质等组成,细胞壁的结构较紧密,单纯依靠机械或化学方法难以将其充分破碎。另外,果胶随成熟度的增加,酯化程度较高,也是影响出汁率的主要因素之一。用果胶酶处理可以破坏果实细胞的网状结构,提高果实的破碎程度,有效降低其黏度,改善压榨性能,提高出汁率和可溶性固形物含量,从而就能在压榨时达到提高出汁效率并缩短压榨时间的目的,同时把大分子的果胶物质降解后,有利于后续的澄清、过滤和浓缩工序[19]。例如在苹果汁生产中,苹果要先经机械压榨,然后离心获得果汁,但果汁中仍然含有较多的不溶性果胶而呈浑浊状。直接将果胶酶加到苹果汁中,处理后经加热杀菌、灭酶、过滤得到澄清的果汁。 果胶酶能提高果蔬汁的出汁率 果胶酶是应用于果蔬饮料生产中最主要的酶类,它能较大幅度地提高果蔬饮料的出汁率,改善其过滤速度和保证产品贮存稳定性等。若添加果胶酶制剂,则可降低葡萄汁液的黏稠度,提高出汁率,减轻强度,缩短加工时间,获得色泽清亮、汁液清澈的葡萄汁[6]。例如,在苹果浓缩汁生产中,为了避免液化技术的缺点,很多厂商采用两阶段液化技术,或者称为果渣液化技术:首先在果浆中添加果胶酶,浸渍后压榨,或者不加果胶酶直接压榨; 接着将压榨后的果渣加水,之后加入果胶酶和纤维素酶进行酶解,然后压榨,从而大大提高苹果的出汁率。 果胶酶能使果蔬饮料澄清 果胶酶作用于果蔬汁时,除降低粘度外,还可产生絮凝作用,使果蔬汁澄清。澄清机理的实质包括果胶的酶促水解和非酶的静电絮凝两部分。果汁中有很多物质如纤维素、蛋白质、淀粉、果胶物质等影响澄清,且果胶物质是造成果汁混浊的主要因素。在樱桃汁的加工过程中,添加果胶酶使果胶水解,从而使樱桃汁黏度降低,过滤阻力减小,过滤速度加快;同时,由于樱桃汁中的悬浮果粒失去高分子果胶的保护,很容易发生沉降而使上层汁液清亮,在以后的澄清过程中,明胶澄清剂的加入量便可大大减少,甚至免加澄清剂。果胶酶还可以用于苹果汁、甘蔗汁[5]、蟠桃汁、桃杏李果汁等的澄清。添加果胶酶时,应使酶与果浆混合均匀,根据原料品种控制酶制剂的用量,并控制作用的温度和时间。若果胶酶与明胶结合使用,效果更佳。有时采用复合酶法澄清,如在澄清枣汁时,使用果胶酶和α-淀粉酶[4]。 果胶酶能提高超滤时的膜通量 利用超滤技术生产清汁及浓缩清汁在果蔬汁加工业中越来越流行。超滤比传统的过滤速度快、效果好,但它的主要缺点是由于果蔬汁中大量糖的存在,在超滤过程中会使超滤系统产生次生覆膜,降低了超滤通量。加入分解多糖物质的商品果胶酶,可减少次生覆膜的产生,提高超滤通量,增加了产量。因此,脱胶对于获得较高的膜通量和浓缩比非常关键。除了可以提高膜通量,果胶酶还可用于超滤膜的清洗。与化学方法相比,利用果胶酶清洗超滤膜能100%地进行生物降解,而且可以在最佳pH、温度下作用,从而可以缩短清洗时间、增加超滤膜的通透量和使用寿命、增加产量、节省能源[12]。因此,将超滤技术与酶技术联用对发挥超滤作用至关重要。 果胶酶能改善果蔬饮料的营养成分 利用果胶酶生产果蔬汁不仅提高了出汁率,而且保留了果蔬汁中的营养成分。首先果蔬汁的可溶性固形物含量明显提高,而这些可溶性固形物由可溶性蛋白质和多糖类物质等营养成分组成,果蔬汁中的胡萝卜素的保存率也明显提高。Chang Tungsun 等对果胶酶处理果汁的研究表明,酶处理后的果汁的葡萄糖、山梨糖和果糖含量显著提高,蔗糖含量略有下降,总糖含量上升[13,14]。甜玉米、胡萝卜的试验有相似的结果[15]。此外,由于果胶的脱酯化和半乳糖醛酸的大量生成, 造成果汁的可滴定酸度上升,pH下降[13,14]。芳香物质含量也有明显提高,经果胶酶处理后的葡萄汁,各种酯类、萜类、醇类和挥发性酚类含量提高,葡萄汁的风味更佳[16]。由于细胞壁的崩溃,类胡萝卜素、花色苷等大量色素溶出,大大提高了果蔬汁的外观品质。K、Na、Ca、Zn 等矿物质元素含量也有较大提高[17]。 果胶酶能改善浓缩果汁品质 果汁浓缩后,不仅流动性差,而且稳定性也差,因此果汁的浓缩也需先澄清和脱果胶,以避免浓缩时产生胶凝。果汁经酶处理去除果胶后再浓缩,所得浓缩汁有较好的流动性,并且重新稀释后仍是稳定的。尤其适用于柑橘类浓缩汁的生产。目前,果胶酶在果品加工中的应用还有果品软化、脱苦和去除异味等,不同活性比例的果胶酶制剂已在许多国家成为标准加工作业。随着酶技术本身的发展,果胶酶在食品工业尤其在果品加工业中的应用前景会更加广阔。 果胶酶还可用于果实脱皮——脱除及净化果皮 含有纤维素和半纤维素的粗果胶酶制剂能够作用于果实皮层,使之细胞分离、结构破坏而脱落。如柑桔囊衣、莲子肉皮和大蒜膜层经粗果胶酶处理后,可以很快地脱落。此外,果胶酶对杏仁也有一定的脱皮作用[18]。目前,不同活性比例的果胶酶制剂已是降解果蔬细胞壁,改善压榨性能、降低粘度、增加出汁率,和提高营养成分不可省略的部分。在许多国家,添加果胶酶已是制造澄清或者浓缩的草莓汁、葡萄汁、苹果汁及梨汁的标准加工作业。随着酶技术本身的发展,果胶酶在果蔬汁中的应用前景会更加光明。 其他方面的应用 在葡萄酒生产中应用果胶酶,可以提高葡萄汁和葡萄酒的得率,增强葡萄酒的澄清效果,大大提高葡萄酒的过滤速度。果胶酶还可以提高超滤时的膜通量, 还可用于超滤膜的清洗。利用果胶酶清洗超滤膜能100%地进行生物降解,而且可以在最佳pH 值、温度下作用。缩短清洗时间、增加超滤膜的通透量和使用寿命、增加产量、节省能源。果胶酶是应用于果蔬饮料生产中主要的酶类,它可以较大幅度地提高果蔬品种的出汁率,改善其过滤速度和保证产品贮存稳定性。随着果汁和果酒行业的快速发展,果胶酶的需求和应用前景将极为广泛。 3 结论 目前,在果蔬汁加工业中已广泛采用果胶酶降解果蔬细胞壁以改善压榨性能、降低粘度、增加出汁率和提高营养成分。在食品加工比,酶的一个重要用途是使原科更易于处理,增加产品的得率,使用果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶可促进细胞分离,细胞壁变软,这特别适于水果和蔬菜[9]。果胶酶作用于果胶质中D-半乳糖醛酸残基之间的糖苷键,使高分子的聚半乳糖醛酸降为小分子物质。因此,它在食品工业有重要的应用价值。果胶酶是应用于果蔬汁生产中且主要的酶类,它可以较大幅度地提高果蔬品种的出汁率,改善其过滤速度和保证产品贮存稳定性。随着软饮料行业的快速发展,果胶酶的需求和应用前景将极为广泛。目前我国对果胶酶的工业化应用还处于相对滞后的状态,为提高果胶酶的使用率,简化产品提纯工艺并达到连续化生产的目的,将果胶酶固定于廉价载体上已成为国际上研究的一项重要课题[8]。参考文献 [1]乔勇进, 王太明. 浅论我国果品贮藏加工业的发展策略[J] . 山东林业科技, 2005 ( 1) : 64- 66. 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21世纪,人类面临着更为严峻的人口剧增、资源匾乏及环境污染的压力和挑战,开辟新资源、走可持续发展道路是我国农业产业化发展的必由之路。昆虫作为地球上最大的未被充分利用的资源宝库而倍受关注。昆虫蛋白质资源的开发及其产业化,必将进入以高科技、高收益为特点的多层次、综合利用阶段。昆虫富含蛋白质、不饱和脂肪酸、微量元素,是人类的高级营养源。黄粉虫的蛋白质中含有18种氨基酸,且包含人体所必需的8种氨基酸,含量占氨基酸总量的40%,其配比接近于人体氨基酸需要量的模式,还含有多种矿物质、维生素和微量元素,被称为“动物营养宝库”。国外有研究表明黄粉虫蛋白具有提高人体免疫力、抗疲劳、延缓衰老、降低血脂和促进胆固醇代谢功能。本文主要对超临界CO2萃取技术提取黄粉虫油制备黄粉虫脱脂粉的最佳工艺条件进行了研究,以得到的黄粉虫蛋白粉为原料,使用碱提法和酶提法对黄粉虫进行蛋白的提取研究,并对这两种提取工艺进行比较研究。首先对黄粉虫进行脱脂制备粗蛋白粉,采用超临界CO2萃取技术对黄粉虫进行脱脂处理,以黄粉虫油提取率为指标,采用三因素三水平正交试验设计确定超临界CO2萃取黄粉虫油的最佳工艺条件为:萃取温度45℃,压力25MPa,时间180min。黄粉虫油提取率为。碱法提取具有提取率高,成本低的特点,采用单因素试验和正交试验结果表明,碱提法的最佳条件为:碱液浓度为,在70℃,液固比为12:1的条件提取黄粉虫蛋白90min,在该提取工艺条件下,黄粉虫蛋白提取率可达到,纯度为。The 21st century, mankind is faced with a more severe population growth, lack of important resources and environmental pollution pressures and challenges, and open up new resources, the path of sustainable development is the development of agricultural industrialization in China the only way. Insects as the largest on earth has not been fully utilized the resources of the treasure-house and has drawn greater attention. Insect protein resource development and industrialization, will enter the high-tech, high-yield characterized by multi-level, comprehensive utilization stage. Insect-rich protein, unsaturated fatty acids, trace elements, is a senior human nutrition molitor protein contains 18 kinds of amino acids, and essential to the human body contains eight kinds of amino acids, amino acid content accounted for 40% of the total, the ratio closer to the model of the human amino acid requirements, but also contains a variety of minerals, vitamins and trace elements, known as the "treasure house of animal nutrition." Tenebrio study abroad to improve the human immune system protein, anti-fatigue, anti-aging, reducing blood lipids and promote cholesterol metabolism. In this paper, supercritical CO2 extraction technology of oil extraction Preparation of Tenebrio molitor Tenebrio molitor powder skim the optimum conditions were studied in order to get the Tenebrio molitor protein powder as raw material, the use of base formulation and enzyme formulations for proteins of Tenebrio molitor Extraction of the extraction process of these two comparative first preparation of crude protein to Defatted powder, supercritical CO2 extraction technology to skim handling of Tenebrio molitor, Tenebrio molitor in the oil extraction rate as an index, a three-factor three-level orthogonal experimental design to determine Tenebrio supercritical CO2 extraction of oil The optimum conditions are as follows: extraction temperature 45 ℃, the pressure of 25MPa, the time 180min. Tenebrio oil extraction rate of extraction with high extraction rate, the characteristics of low-cost, single-factor experiments and orthogonal test results show that the best conditions for alkali formulation as follows: alkali concentration of mol / L, at 70 ℃, liquid-solid ratio 12:1 Tenebrio protein extraction conditions for 90min, in the extraction conditions, Tenebrio molitor protein extraction rate can reach , purity.酶法提取具有反应条件温和和底物特异性好等特点。不同的蛋白酶提取黄粉虫蛋白有不同的作用方式,以蛋白提取率和蛋白提取液的品质为指标,比较各种蛋白酶提取黄粉虫蛋白的效果,认为复合蛋白酶和复合风味蛋白酶提取效率高和最终蛋白提取液的品质佳。为提高原料利用率和黄粉虫蛋白提取率,选择这两种酶为提取用酶。采用两种酶单独提取、分步作提取及复合作提取的结果进行比较,以蛋白提取率为指标,水解度为参考指标,采用正交实验和单因素实验,确定黄粉虫蛋白酶法提取的最佳工艺为复合蛋白酶和复合风味蛋白酶双酶复合进行酶法提取:加酶量6%复合蛋白酶与复合风味蛋白酶加量比1:3、液固比9:1、提取时间8小时,pH6. 5,温度为55℃。在该最佳工艺条件下提取黄粉虫蛋白,提取率可以达到64. 83%,纯度为。黄粉虫体内含有各种色素和多酚类物质,其中多酚类物质在反应中易产生美拉德反应,在酶提过程中或多或少会产生苦味肽,而且为了保持其在最适pH值范围内,需加入酸、碱,产生了大量的盐,而且得到的黄粉虫蛋白提取液颜色较深,黄粉虫蛋白需精制处理。通过添加3%活性碳进行脱色、脱苦,可获得色清、味好的蛋白提取液。通过阴阳离子交换树脂可除去的盐分,最后通过喷雾干燥得到浅黄色的蛋白质粉末。碱提法获得的蛋白产品的安全毒理学评价结果表明:碱提法所得蛋白产品是基本安全无毒的(其小鼠LD50大于120g/Kg),因此,可以作为人和其他动物的高蛋白资源。总之,本论文通过两种蛋白质提取方法的比较研究,初步确立了黄粉虫中蛋白质的最佳提取方法和工艺,为以后开发黄粉虫蛋白质资源提供了理论基础。关键词:黄粉虫;蛋白质;超临界萃取;碱法;酶法;提取工艺;氨基酸Enzymatic extraction with mild reaction conditions and substrate specificity of the characteristics of a good. Tenebrio different protease extract the role of protein have different approaches to protein extraction rate and the quality of protein extract as an index to compare the protease protein of Tenebrio molitor extract the effect of protease and that the complex compound extracted flavourzyme efficient and the final protein good quality extract. To enhance the utilization of raw materials and Tenebrio molitor protein extraction rate, selection of these two enzymes for the enzyme extraction. Using two separate enzyme extraction, step-by-step for the extraction and re-extract the results of cooperation in comparison to the rate of protein extraction as an index for the reference degree of hydrolysis, the use of single factor experiments and orthogonal experiment to determine the Tenebrio protease extracted the most good process for the composite and complex protease flavourzyme to conduct two-enzyme complex extraction: 6% the amount of enzyme protease complex and composite plus flavourzyme than 1:3, liquid-solid ratio 9:1, extraction time 8 hours, pH6. 5 temperature of 55 ℃. Optimum conditions in the extraction of Tenebrio molitor protein, extraction rate can reach , body contains a variety of pigments and polyphenols, of which polyphenols easily in response to Maillard reaction, in the course of enzyme to produce more or less bitter peptide, and in order to maintain its optimum pH value range, the need to join the acid, alkali, resulting in a lot of salt, and the protein extract of Tenebrio molitor darker color, to be refined to deal with Tenebrio molitor protein. 3% by adding activated carbon for decolorization, debittering available color clear extract protein taste good. Through the cation-anion exchange resin can remove of the salt, and finally through the spray-drying the protein to be light yellow formulation obtained toxicology protein product safety evaluation results show that: protein products derived from the reference base is the basic security of the non-toxic (LD50 in mice is greater than its 120g/Kg), therefore, can be used as high-protein and other animals short, this paper two methods of protein extraction studies, the initial establishment of the Tenebrio molitor protein extraction methods and the best technology, the development of Tenebrio molitor for the future of protein resources to provide a theoretical : Tenebrio molitor; protein; supercritical fluid extraction; alkali; Enzyme; extraction process; amino acid
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真是无语,这好事会轮到你吗???
同学,这种东西在课本里头有,你去借好了。
蛋白质是保证机体健康最重要的营养素,它是维持和修复机体以及细胞生长所必需的,它不仅影响机体组织如肌肉的生长,还参与激素的产生、免疫功能的维持、其它营养物质和氧的转运以及血红蛋白的生成、血液凝结等多方面。蛋白质的蛋白质食物来源可分为植物性蛋白质和动物性蛋白质两大类。虽然动物蛋白质和植物蛋白质的营养价值都是人体所必需的,但随着现代生活水平的提高,人们日常摄入动物蛋白质含量越来越多,植物蛋白质的摄入量却越来越少。营养学研究发现,食用过多的动物蛋白质有害于肾脏健康。植物蛋白质中,豆类、谷物含有丰富的蛋白质,特别是大豆含蛋白质高达36%~40%,氨基酸组成也比较合理,在体内的利用率较高,是植物蛋白质中非常好的蛋白质来源。麦弗逊植物蛋白粉天然的植物原料,优质可靠。
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