Avec l'amélioration continue du niveau de vie de la population, les boissons naturelles à forte teneur en jus sont devenues une nouvelle tendance dans le développement de l'industrie.

Les fruits sont riches en cellulose et ne sont pas faciles à hydrolyser, et leur structure cristalline et rigide accroît la difficulté du traitement des jus. La cellulose est facile à hydrolyser par une cellulase spécifique, de sorte que l'étude de la cellulase est devenue un point chaud dans la production de boissons.

Cellulase d'Aspergillus niger (hémicellulase) et cellobiase ; cellulase d'Aspergillus niger, Trichoderma reesei (Trichoderma reesei), Trichoderma viride (Trichoderma viride), etc. L'utilisation de la cellulase est autorisée par la norme GB 2760-2014. Les attentes de la population en matière de sécurité alimentaire étant de plus en plus élevées, la cellulase présente de grands avantages pour la transformation des aliments dans des conditions de sécurité élevées.

Structure de la cellulase

La cellulase est un système enzymatique complexe composé d'une variété d'enzymes hydrolytiques, comprenant principalement la glucose endonucléase, la glucose exonucléase et la β-glucosidase, trois types d'enzymes (voir tableau 1). La dégradation des molécules de cellulose en glucose nécessite l'action conjointe des trois enzymes.

Cellulase dans l'application des boissons à base de jus de fruits

2.1 Application à la production de jus d'agrumes
En raison du goût aigre-doux des agrumes, riches en vitamine C, en acide folique et en potassium, ils jouent un rôle important dans la santé humaine. Cependant, les vésicules d'agrumes sont riches en cellulose et en glycosides amers, la simple technologie du jus direct ne peut pas répondre aux exigences de qualité du jus d'agrumes, l'utilisation de la cellulase hydrolyse des vésicules d'agrumes dans la cellulose permet d'obtenir des vésicules d'agrumes complètes, la production de pollution est beaucoup moins importante que le processus de production traditionnel.

L'étude de Baker a montré que l'adhésion entre l'écorce et la pulpe d'agrumes est liée à la pectine, à la cellulose et à l'hémicellulose.

Ben-Shalom utilise la cellulase pour hydrolyser l'endocarpe de l'agrume dans la partie de l'enveloppe du jus d'agrume, le rendement du jus d'agrume est élevé et maintient le goût et la qualité d'origine de l'agrume.

2.2 Application à la production de jus de fraise
Les fraises sont riches en nutriments naturels de toutes sortes et ont un goût aigre-doux, ce qui les rend très populaires. Cependant, la structure de la fraise est molle, la viscosité de la pulpe de fraise après le broyage est trop importante et le résidu de pulpe n'est pas facile à séparer, ce qui entraîne un rendement très faible du jus de fraise.

Généralement, la pectinase est utilisée pour prétraiter la matière première, mais la pectinase nationale est une enzyme unique, qui est principalement utilisée pour la démucilagination et la clarification du jus de fruit, et ne peut pas libérer complètement une grande quantité de substances solubles nutritives dans la pulpe, ce qui affecte grandement la valeur nutritionnelle du jus de fraise.

Par rapport au processus de production traditionnel, l'enzyme cellulase produite par la souche YV95os de Green Xylinum par Wan Riyu et al. a augmenté le rendement en jus de 9,2%, réduit le temps de pressage de 15 minutes et amélioré l'efficacité de la production de jus de fraise.

Afin de réduire la polymérisation et la cristallinité de la cellulose dans le jus de fraise, d'augmenter l'accessibilité de la cellulose et d'améliorer la réactivité de la cellulose, le jus peut être prétraité par ultrasons ou estérification.

2.3 Application à la production de jus de mangue
La mangue est riche en nutriments, sucrée et délicieuse. C'est l'un des cinq meilleurs fruits du monde, connu comme le roi des fruits tropicaux. Cependant, la période de récolte des mangues est courte, leur teneur en eau est élevée, les fruits frais sont très faciles à pourrir et à détériorer. Le jus de mangue est le principal produit issu de la transformation profonde de la mangue. La mangue étant riche en fibres comestibles et en pectine, la viscosité de la pulpe est telle que le rendement en jus n'est pas élevé. L'hydrolyse de la cellulose et de la pectine dans la pulpe par la cellulase et la pectinase permet de réduire la viscosité de la pulpe et d'améliorer le rendement en jus.

Sreenath et al. ont étudié l'effet de la cellulase et de la pectinase sur la réduction de la viscosité de la pulpe de mangue et ont constaté que l'Ultrazym100 danois a le meilleur effet sur la réduction de la viscosité de la pulpe de mangue, qui peut réduire la viscosité de 82%, et que la pectinase et la cellulase peuvent augmenter le rendement en jus de 8% à 10% lorsqu'elles sont utilisées simultanément.

Li Changbao, etc. La mangue "Ivoire" comme matière première, la cellulase et la pectinase comme traitement de la pulpe, lorsque la pectinase est ajoutée à 0,01%, la cellulase à 0,007%, le rendement en jus de mangue le plus élevé peut atteindre 71,15%.

2.4 Application de la production de jus d'ananas
L'ananas est juteux, sucré et acide, riche en divers éléments nutritifs appréciés des consommateurs. Cependant, la production d'ananas est saisonnière, la période de récolte est plus concentrée, la teneur en eau est élevée, la force respiratoire est importante, et il est facile de pourrir et de se détériorer pendant le stockage et le transport.

Le traitement du jus d'ananas est une méthode de production importante du traitement en profondeur de l'ananas. Toutefois, le traitement actuel du jus d'ananas ne permet pas d'obtenir un jus d'ananas clarifié. Les principales substances responsables de la turbidité du jus d'ananas sont la cellulose et la pectine. Chen Yu et al. ont étudié l'effet de la pectinase et de la cellulase sur la clarification du jus d'ananas, le jus d'ananas non traité à 20 ℃ lorsque la transmittance lumineuse est de 40%, à 30 ℃ dans les conditions d'utilisation de 8,84 U/100 mL de pectinase, 42,13 U/100 mL de cellulase, le traitement du jus d'ananas pendant 40 min peut être obtenu avec une transmittance lumineuse de 87% du jus.

2.5 Application à la production de jus de kaki à cœur de bœuf
Le fruit du kaki de Niushin est riche en polysaccharides, en cellulose, en acides organiques, en minéraux et en acides aminés essentiels ; il a une valeur alimentaire et médicinale élevée.

Mais le fruit du kaki est riche en cellulose et en polysaccharides, ce qui explique la viscosité de la pulpe. Le taux de jus de la pulpe extrudée par les machines à jus industrielles est faible, la qualité du produit est médiocre. L'utilisation de la cellulase pour le traitement de la pulpe de kaki permet de réduire considérablement la teneur en cellulose de la pulpe, ce qui permet de réduire la viscosité de la pulpe.

Wang Jun et al. ont utilisé le kaki à cœur de vache de Shaanxi comme matière première à 50 ℃ dans des conditions de 0,20% de pectinase et 0,03% de cellulase sur le traitement de la pulpe de kaki à cœur de vache, avec un taux de jus de 74,9% pendant 5 heures.

Perspectives d'avenir

Dans la transformation alimentaire, l'utilisation du prétraitement à la cellulase des matières premières fruitières pour produire des boissons à base de jus de fruits par rapport au traitement traditionnel des boissons fruitières permet non seulement de réduire la perte de nutriments des fruits, d'améliorer le goût, de favoriser la digestion et l'absorption, d'économiser le temps et le coût de traitement, et de réduire la pollution de l'environnement, etc. Parallèlement, le prétraitement à la cellulase de la pulpe de fruits avec 0,03% de cellulase et 0,20% de pectinase à 50 ℃ a permis d'obtenir 74,9% de jus.

Parallèlement, la cellulase n'est pas seulement utilisée dans le traitement en profondeur des fruits, mais aussi dans la fermentation, la brasserie et la recherche sur le développement des énergies nouvelles. L'utilisation de la cellulase pour recycler les déchets de cellulose en trésors est l'un des axes de développement futurs pour ouvrir la source de matières premières pour l'industrie alimentaire.

À l'heure actuelle, la cellulase est largement utilisée dans diverses industries, y compris l'industrie alimentaire. Le principal obstacle à la production de cellulase est l'optimisation des conditions de production enzymatique des souches, ainsi que la faible activité enzymatique et la mauvaise résistance à l'acide et à l'alcali dans la production industrielle.

L'utilisation de la sélection par mutation combinée au génie génétique et à d'autres moyens devrait permettre de résoudre progressivement ces problèmes. L'exploration d'une variété de synergies microbiennes pour dégrader la cellulose, la sélection ciblée d'espèces enzymatiques et d'enzymes composées pour améliorer la qualité des produits est également une tendance dans le développement d'agents bactériens dégradant la cellulose.