Pektinase er en generel betegnelse for en gruppe enzymer, der kan katalysere nedbrydningen af pektinstoffer. Pektinstoffer findes normalt i højere planter som grøntsager, frugt, majs, sojabønner osv. og er en af komponenterne i ikke-stivelsespolysakkarider.

Pektinase-nedbrydning af pektinstoffer spiller en vigtig rolle i den industrielle produktion. Gennem behandling nedbryder pektinase effektivt polygalacturonsyre og rhamnolsyre i pektin og omdanner dem til sukker og andre nyttige forbindelser og løser dermed problemet med ødelæggelse og forringelse af forarbejdede fødevarer.

Som et af verdens fire største enzympræparater anvendes pektinase i vid udstrækning i fødevareindustrien, f.eks. til klaring af juice, saftfremstilling, brygning og olieudvinding. Med den hurtige stigning i Kinas industri stiger markedets efterspørgsel efter pektinase også, og dens anvendelsesværdi er uvurderlig. Dette papir diskuterer hovedsageligt anvendelsen af pektinase i fødevarer og anden industriel produktion for at give en stærk teoretisk vejledning til den dybtgående forskning og udforskning af pektinase.

Oversigt over pektinase

Pektinase er vidt udbredt i højere planter og mikroorganismer. Ifølge statistikkerne står mikrobiel pektinase for 25% af det samlede globale salg af fødevareenzymer.

Oversøisk forskning i pektinase begyndte i 1930'erne, og den industrialiserede produktion begyndte i 1950'erne. Den indenlandske forskning begyndte i 1967, og den industrialiserede produktion begyndte i slutningen af 1980'erne. Med udviklingen af frugtdyrkning og forarbejdningsindustri i Kina går udviklingen og anvendelsen af pektinase dybere og dybere.

I henhold til de forskellige måder, galacturonsyre virker på, kan pektinase opdeles i protopektinase, pektinesterase og pektinspaltningsenzym. Det er velkendt, at mikrobielle enzymer er modtagelige for faktorer som substrat, temperatur, koncentration og pH, når de virker, så pektinaser viser også subtile forskelle i henhold til virkningerne af fysiske og kemiske faktorer.

I henhold til dens optimale pH-værdi kan pektinase opdeles i sur pektinase og alkalisk pektinase. På nuværende tidspunkt bruges forskning og anvendelse af mere sur pektinase, hovedsageligt til frugtsaft og juiceafklaring, enzymets virkning af den optimale pH-værdi i det sure område, undersøgelsen af alkalisk pektinase kan udvide anvendelsesområdet for pektinase.

Anvendelse af pektinase i fødevareindustrien

Med den kontinuerlige udvikling af industrien får pektinase mere og mere opmærksomhed fra markedet, især i fødevareindustrien, det bruges i vid udstrækning, såsom brugt i juiceafklaring, juice, brygning, te- og kaffegæring og forbedring af dyrefoder osv.

Afklaring af juice
Forskning i pektinaseklaring af frugtsaft kan spores tilbage til 1930'erne, hvor man mente, at hovedårsagen til uklarhed i frugt- og grøntsagssaft er pektin; mens forskning i princippet om klaring af frugtsaft begyndte i 1960'erne.

Forskerne opstillede en forenklet model for pektinaseklaring af æblejuice, som i bund og grund involverer enzymatisk hydrolyse af pektin og ikke-enzymatisk elektrostatisk flokkulering.

Når pektin i frugt- og grøntsagsjuice delvis hydrolyseres under påvirkning af pektinase, bliver nogle af de positivt ladede proteinpartikler, der er indkapslet i det, eksponeret og kolliderer med andre negativt ladede partikler og aggregeres derefter, hvilket fører til flokkulering.

I afviklingsprocessen for flokkuleringsmiddel adsorberer og indfiltrerer pektinase andre suspenderede partikler i saften, som kan fjernes ved centrifugering og filtrering og dermed opnå formålet med afklaring.

Forskere om anvendelse af pektinaseafklaring af sukkerrørsaftforskning fandt, at sukkerrørsaft i de pektinlignende stoffer er forårsaget af suspension af sukkerrørsaftkolloide partikler af en af de vigtigste triggere; tilsætning af pektinase kan specifikt hydrolyseres pektinlignende stoffer, så andre kolloide stoffer i systemet på grund af tabet af pektins beskyttende virkning og udfældning udfældning udfældning, for at opnå afklaring af saften.

Forbedre udbyttet af frugt- og grøntsagsjuice
Den generelle cellevæg i frugt og grøntsager indeholder et stort antal pektin, cellulose, stivelse, protein og andre stoffer. Efter knusning er pulpen meget tyktflydende, hvilket resulterer i, at presning af saften er meget vanskelig og lavt juiceudbytte, og enzymatisk teknologi kan overvinde ovenstående mangler.

Pektinase bruges normalt til at fremskynde juice- og smagsekstraktion og til at fjerne pektin. Pektinase katalyserer ikke kun depolymeriseringen af pektin, reducerer effektivt viskositeten, forbedrer presseevnen, øger juiceudbyttet og indholdet af opløselige faste stoffer, men øger også de aromatiske komponenter i juicen, reducerer produktionen af presserester og letter den efterfølgende forarbejdning.

Det er blevet rapporteret, at brugen af enzymatisk teknologi kan øge juiceudbyttet af forskellige frugter og grøntsager med 10% til 35%, hvor de specifikke værdier varierer alt efter pektinindholdet i forskellige frugter og grøntsager og forskellene i pressemetoder. I processen med at lave litchisaftkoncentrat behandlede personalet litchikød med pektinase for at fjerne uopløselige faste stoffer og øge saftudbyttet, og den resulterende vakuumkoncentrerede litchisaft var i stand til at opretholde sine ernæringsmæssige og sensoriske kvaliteter i seks måneder ved -20 °C.

Bruges til at forbedre juiceudbyttet af frugt- og grøntsagssaft enzymteknologi er generelt opdelt i to slags: den ene er pulpimpregnationsteknologien, det vil sige i den ødelagte frugt- og grøntsagspulp tilsættes pektinase, rollen som en periode efter saften; den anden er den komplette flydende teknologi, det vil sige i pulpen for at tilføje pektinase og cellulase, og derefter brug af begge synergistiske virkninger af frugt- og grøntsagscellevæggen så vidt muligt for at nedbryde fuldstændigt.

Men fortætningsteknologien er let at forårsage forringelse af saftens smag, brunfarvning osv. Samtidig kræver denne enzymteknologi en større mængde enzymtilsætningsstoffer, hvilket øger produktionsomkostningerne. I den faktiske produktion bruges de to derfor ofte i kombination for at forbedre udbyttet af frugt- og grøntsagsjuice betydeligt.

Forbedring af vinkvaliteten
Brugen af pektinase i vinindustrien kan øge udvindingen af naturlige pigmenter, forbedre vinens farve og smag, øge vinens aroma og producere mousserende vin, som har en vigtig rolle i forbedringen af vinens kvalitet.

Forskere undersøger effekten af pektinase på hovedkomponenterne i rødvin, og resultaterne viser, at tilsætning af pektinase næsten ikke har nogen effekt på sukker- og syreindholdet i druesaften, men det kan reducere saftens viskositet, hvilket er befordrende for opløsningen af pigmenter; prøver med tilsætning af pektinase gærede kraftigere og hurtigere end prøver uden tilsætning af pektinase, og det kan reducere mængden af flygtig syreproduktion, øge indholdet af tørt perkolat i den oprindelige vin og det samlede phenolindhold og forbedre vinens kvalitet.

Fermentering af te og kaffe
Mikroorganismer, der producerer alkalisk pektinase, bruges til at fjerne det klæbrige skind på kaffebønner under kaffegæringen, og alkalisk pektinase tilsættes nogle gange for at fjerne det pulplignende overfladelag, der indeholder store mængder pektin. Alkaliske pektinaser bruges også i teforarbejdning for at øge mængden af fenoler, forbedre tekvaliteten og fremme tefermentering.

Forskerne påpegede, at pektinase kan forbedre kvaliteten af sort knust te og sort te betydeligt, især kan forbedre dens vandudvaskningshastighed; kan forbedre det øjeblikkelige tepulver i brygningsprocessen er let at danne en skumtilstand ( US Patent 3787582); med pektinase-behandling af teudvaskning kan det nedbryde pektin, reducere øjeblikkelig te til at danne en fast film af kraft.

Derudover kan pektinase øge teens opløselighed i koldt vand, øge aromaen og forbedre suppens farve og klarhed.

Udvinding af olie
I udvindingsprocessen af vegetabilsk olie spiller cellevægsnedbrydende enzymer, herunder alkalisk pektinase, en vigtig rolle. For eksempel kan tilsætning af alkalisk pektinase til olivenolieekstraktion ødelægge pektin, der spiller en rolle i emulgeringen, og forbedre olieudbyttet, og den ekstraherede olie er meget stabil, når den opbevares, og indholdet af polyfenoler og E-vitamin er steget.

Udvinding af naturlige produkter
Frigivelsen af naturlige produkter påvirkes eller hindres i varierende grad af pektinstoffer. Under passende forhold vil planteceller gennemgå autolyse og kan også producere nogle nedbrydningsenzymer (såsom pektinase), men dette vil medføre strukturelle ændringer i de produkter, der skal adskilles, og endda producere nogle små molekyler, der i de fleste tilfælde ikke er befordrende for adskillelsen af biprodukter.

Derfor er det ikke hensigtsmæssigt at forlade sig på plantecellens eget enzymsystem til udvinding af naturprodukter. Generelt skal det intracellulære enzymsystem inaktiveres og passiveres ved høj temperatur før selektiv enzymbehandling. Normalt kan naturlige pigmenter som drueviolet, tomatrød og radiserød udvindes ved hjælp af enzymatiske metoder, men den anvendte pektinase må ikke indeholde anthocyaninase og andre forskellige enzymer for at undgå at påvirke farven på visse produkter.

Desuden er ekstrakter af naturlige bioaktive stoffer meget populære på det internationale marked, og eksportandelen har været større end for traditionel kinesisk medicin og er stigende. Ekstrakter, der kan produceres med pektinase, omfatter: Ginkgo biloba-ekstrakt, hvidløgsoliekoncentrat, svampekoncentrat, ginsengsirup, kvanekstrakt, lakridsvæske og så videre.

Dyrefoder
Pektinase kan også bruges som tilskud til dyrefoder. Dens anvendelse i foderproduktionen til drøvtyggere kan reducere foderets viskositet, øge optagelsen af næringsstoffer og frigive næringsstoffer. Forskere har undersøgt effekten af pektinase på slagtekyllingers vækst og slagteegenskaber og konstateret, at tilsætning af pektinasepræparat til majs-sojabønnemel-diæter kan øge den gennemsnitlige daglige vægtøgning og foderindtag hos 21 dage gamle slagtekyllinger betydeligt og forbedre foderudnyttelsesgraden.

Rensning af spildevand
På nuværende tidspunkt er der stadig behov for at undersøge problemet med spildevandsrensning på fabrikker. For eksempel er det spildevand, der produceres i nogle dåsefrugtproduktioner, vanskeligt at nedbryde på grund af pektin og andre stoffer, hvilket hindrer den efterfølgende behandling af spildevand. At vælge pektinase til at løse problemet med spildevand fra frugtkonserves er uden tvivl et bedre valg, ikke kun for at reducere produktionsomkostningerne, men også for at beskytte miljøet.

Andre aspekter
Produktet fra pektinase-behandling af pektinstoffer kan bruges som en kostfiber, der kan behandle og forebygge nogle kroniske sygdomme. Hvis det udnyttes fornuftigt, forventes det at udvikle en ny type helsekost eller medicin, som vil sende et evangelium til patienter med kroniske sygdomme.

Problemer, der skal noteres

Som nævnt ovenfor anvendes pektinase i vid udstrækning i fødevareindustrien, men indtil videre er dens industrielle anvendelse stadig hovedsageligt koncentreret om forarbejdning af frugt- og grøntsagssaft, selvom andre aspekter er involveret, men den relevante teknologi er stadig ikke moden nok, det vil sige, at pektinase i anvendelsen af visse begrænsninger stadig eksisterer.

Derudover påvirkes pektinase som en slags kompleks protease, dens virkning af temperatur, pH, tid, substrat og andre faktorer, og på grund af producenternes forskellige formål er mængden af pektinase i produktionen af mængden af tilsætningsstoffer og handlingsmåden også forskellig, så i den praktiske anvendelse af behovet for at tage hensyn til de forskellige faktorer, vælge den optimale temperatur, pH og så videre og stræbe efter at få enzymet til at spille den bedste nytte.

Tanker og udsigter

I de senere år har forskningen i pektinase gjort nogle fremskridt, f.eks. er pektinase, der bruges til afklaring af frugtsaft og forarbejdningsteknologi, blevet ret moden, men andre aspekter af anvendelsen har stadig meget plads til udvikling.

Derudover er forskning og anvendelse af sur pektinase mere, uden at vide, at alkalisk pektinase i fødevareindustrien, tekstilindustrien og papirindustrien har potentiel anvendelsesværdi. Mere dybdegående forskning i mekanismen, tekniske egenskaber og molekylærbiologi ved alkalisk pektinase-nedbrydning af substrater vil forbedre dens effekt og udvide anvendelsen af pektinase for at imødekomme behovene i forskellige relaterede industrier.

Med samfundets udvikling og fremskridt, den hurtige stigning i Kinas industri, fortsætter folks levestandard med at forbedre, forfølgelsen af produkter er også mere og mere unik, så markedet for specifik pektinaseefterspørgsel er særlig presserende. Forpligtet til anvendelse af pektinaseforskning, i betragtning af dens synergistiske virkning med andre enzymer, udvidelse af dens anvendelsesområder og vedtagelse af forskellige metoder til forbedring af pektinases enzymaktivitet vil være hotspot for pektinaseforskning og -anvendelse i fremtiden og også dens fremtidige udviklingstendens.