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Palabras clave: pectinasa, rendimiento de zumos de frutas y verduras, clarificación y ultrafiltración de nutrientes
Con el desarrollo de la economía social y la mejora del nivel de vida de las personas, las frutas se han convertido en un importante parte de la salud humana. Nuestro país es rico en recursos frutícolas, pero los productos frutales son ricos en nutrientes, tienen un alto contenido de agua, los microorganismos los infectan y corroen fácilmente y tienen una vida útil corta. Para aprovechar plenamente las ventajas de los recursos y mejorar la competitividad de los productos agrícolas de mi país en el mercado internacional, debemos desarrollar vigorosamente la industria procesadora de frutas. Sin embargo, actualmente existen muchas dificultades en el procesamiento de frutas, como la clarificación del jugo y del vino de frutas, el pelado de las frutas y la pérdida de componentes aromáticos y nutrientes durante el procesamiento. Es difícil resolver estos problemas sólo mejorando la tecnología de procesamiento o aumentando la inversión en equipos. Actualmente, la aplicación de la ingeniería enzimática ha resuelto muchos problemas. La ingeniería enzimática es el proceso de controlar la capacidad de las enzimas para catalizar la transformación de diversas sustancias, inmovilizar enzimas libres o inmovilizar células microbianas enteras para lograr el pico de actividad enzimática objetivo obtenido mediante cultivo y fermentación, y luego aplicarlo a la práctica de producción. En los últimos años, la ingeniería enzimática se ha utilizado cada vez más en el procesamiento de frutas, y los tipos y cantidades de enzimas utilizadas también están aumentando. El ser humano ha desarrollado una variedad de enzimas para jugos de frutas y verduras, como pectinasa, pectineesterasa, celulasa, ramnosidasa, proteasa neutra, galactomanano, glucosidasa licuadora, etc., entre las cuales la más utilizada es la pectinasa.
1 Pectinasa
La investigación en el extranjero sobre la pectinasa comenzó en las décadas de 1930 y 1950 y se ha industrializado. Pero la investigación nacional comenzó en 1967 y la producción industrial comenzó a finales de los años 1980. Con el desarrollo de la industria de plantación y procesamiento de frutas en mi país, el desarrollo y la aplicación de la pectinasa también se han desarrollado rápidamente. En el proceso de producción de jugo, la pectinasa puede eliminar rápida y completamente la pectina, reducir la viscosidad del jugo, lo que es beneficioso para la filtración del jugo, clarificar el filtrado y estabilizar la claridad, reducir la cantidad de clarificadores químicos y mejorar la calidad; la calidad del jugo; la pectinasa es beneficiosa para Exprimir puede aumentar efectivamente la producción de jugo de las frutas. Durante los procesos de sedimentación, filtración y centrifugación, puede mejorar la eficiencia de filtración del jugo, facilitar la sedimentación y separación y acelerar y mejorar la clarificación del jugo. El jugo tratado con pectinasa tiene buena estabilidad y puede evitar la turbidez durante el almacenamiento.
1.1 Definición de pectinasa
La pectinasa (pectinasa o pectinasa) se refiere a una variedad de enzimas que pueden descomponer la pectina. Es una de las preparaciones enzimáticas más importantes en la producción de jugo y se ha utilizado ampliamente en la extracción y clarificación de jugo, la mejora del rendimiento del jugo y la maceración y extracción de tejidos vegetales.
Clasificación y mecanismo de acción de la pectinasa 1.2
La pectinasa se puede dividir en tres categorías: protopectinasa, depolimerasa y pectinesterasa (PE). El modo de acción de varias enzimas se muestra en la Figura 1. La protopectinasa hidroliza la protopectina insoluble en pectina soluble en agua y se puede dividir en exonucleasa y endonucleasa según sus diferentes modos de acción. Generalmente, el método del ácido fenol-sulfúrico se utiliza para medir la cantidad de pectina liberada de la protopectina en la solución para determinar la actividad de la protopectinasa. La poligalacturonasa (PG) se puede dividir en exonucleasa y endonucleasa. Las endonucleasas PG se encuentran ampliamente en hongos, bacterias y muchas levaduras, y también se encuentran en plantas superiores. Cuando la endonucleasa actúa sobre el ácido poligalacturónico, la hidrólisis aleatoria de las unidades de ácido galacturónico puede reducir la viscosidad de su solución, pero el poder reductor aumenta muy poco. La actividad de la poligalacturonasa se puede determinar midiendo el aumento del poder reductor o la disminución de la viscosidad de la solución del sustrato durante la reacción. La poligalacturonato liasa (PGL) y la polimetilgalacturonato liasa (PMGL) escinden las moléculas de pectina y los enlaces glicosídicos α-1,4 de las moléculas de pectina mediante transeliminación, respectivamente, para generar ácido galacturónico β-4,5 insaturado.
Estos dos tipos de enzimas líticas se dividen en exonucleasas y endonucleasas. Algunos hongos de pudrición blanda de plantas, hongos que deterioran los alimentos y mohos pueden producir exogalacturonasa. La actividad de la enzima lítica se puede calcular midiendo la cantidad de ácido urónico insaturado liberado.
Aplicación de la pectinasa en la producción de bebidas hortofrutícolas
Como uno de los preparados enzimáticos más importantes en la producción de zumos de frutas y hortalizas, la pectinasa se utiliza ampliamente en la extracción y Clarificación de zumos de frutas y verduras. Mejora la filtración de zumos de frutas y verduras y la maceración y extracción de tejidos vegetales. Las pectinasas se utilizan actualmente en la producción de la mayoría de jugos y concentrados crudos. Sin embargo, dado que el contenido de pectina y la composición de pectina de diversas frutas varían mucho, la composición de pectinasa apropiada debe determinarse según las diferentes variedades de frutas y los diferentes propósitos de procesamiento.
2.1 Extracción del jugo
En la actualidad, los principales métodos para extraer el jugo son el exprimido y la filtración. Durante el procesamiento del jugo, primero se destruye la pared celular de la planta. La mayoría de las paredes celulares de las plantas están compuestas principalmente de celulosa, hemicelulosa y pectina. La estructura de la pared celular es relativamente estrecha y es difícil romperla por completo mediante métodos mecánicos o químicos. Además, el grado de esterificación de la pectina aumenta con la madurez, lo que también es uno de los principales factores que influyen en el rendimiento del zumo. El tratamiento con pectinasa puede destruir la estructura de la red de las células de la fruta, aumentar el grado de trituración de la fruta, reducir efectivamente su viscosidad, mejorar el rendimiento del prensado, aumentar el rendimiento del jugo y el contenido de sólidos solubles, logrando así los objetivos de aumentar el rendimiento del jugo y acortar el tiempo de prensado durante el proceso. proceso de prensado Propósito, después de degradar simultáneamente las sustancias pectínicas macromoleculares, es beneficioso para los procesos posteriores de clarificación, filtración y concentración [19]. Por ejemplo, en la producción de jugo de manzana, las manzanas deben prensarse mecánicamente y luego centrifugarse para obtener jugo, pero el jugo todavía contiene mucha pectina insoluble y es relativamente turbio. La pectinasa se agrega directamente al jugo de manzana y, después del tratamiento, se esteriliza con calor, se esteriliza con enzimas y se filtra para obtener jugo clarificado.
2.2 La pectinasa puede mejorar el rendimiento de zumo de frutas y verduras.
La pectinasa es la enzima más importante utilizada en la producción de bebidas de frutas y verduras. Puede mejorar en gran medida el rendimiento de jugo de las bebidas de frutas y verduras, aumentar su velocidad de filtración y garantizar la estabilidad de almacenamiento del producto. Si se agrega una preparación de pectinasa, se puede reducir la viscosidad del jugo de uva, se puede aumentar la tasa de rendimiento del jugo, se puede reducir la fuerza, se puede acortar el tiempo de procesamiento y se puede obtener jugo de uva con color claro y jugo claro [6 ]. Por ejemplo, en la producción de concentrado de jugo de manzana, para evitar las deficiencias de la tecnología de licuefacción, muchos fabricantes utilizan tecnología de licuefacción de dos etapas o tecnología de licuefacción de orujo: primero agregue pectinasa a la pulpa y luego exprimala, o exprímala directamente. sin agregar pectinasa; luego agregue agua al orujo de manzana prensado, luego agregue pectinasa y celulasa para la hidrólisis enzimática y luego presione, aumentando así considerablemente el rendimiento del jugo de manzana.
2.3 La pectinasa puede clarificar bebidas de frutas y verduras.
Cuando la pectinasa actúa sobre los zumos de frutas y verduras, no sólo puede reducir la viscosidad, sino también producir floculación para clarificar los zumos de frutas y verduras. La esencia del mecanismo de clarificación incluye la hidrólisis enzimática de pectina y la floculación electrostática no enzimática. Hay muchas sustancias en el jugo que afectan la clarificación, como la celulosa, las proteínas, el almidón y la pectina, y la pectina es el principal factor que causa la turbidez en el jugo. En el procesamiento del jugo de cereza, se agrega pectinasa para hidrolizar la pectina, lo que reduce la viscosidad del jugo de cereza, reduce la resistencia a la filtración y acelera la velocidad de filtración. Al mismo tiempo, debido a que las partículas de fruta suspendidas en el jugo de cereza han perdido la protección de la pectina de alto peso molecular, precipitan fácilmente, aclarando la parte superior del jugo. En el proceso de clarificación posterior, la cantidad de clarificador de gelatina se puede reducir considerablemente o incluso no agregar clarificante. La pectinasa también se puede utilizar para clarificar jugo de manzana, jugo de caña de azúcar [5], jugo de durazno, jugo de durazno, albaricoque y ciruela, etc. Al agregar pectinasa, mezcle la enzima y la pulpa de la fruta de manera uniforme, controle la cantidad de preparación de enzima según la variedad de materias primas y controle la temperatura y el tiempo de acción. Si la pectinasa se combina con gelatina, el efecto es aún mejor. A veces se utiliza un método enzimático complejo para la clarificación, como la pectinasa y la α-amilasa que se utilizan para clarificar el jugo de azufaifa [4].
2.4 La pectinasa puede aumentar el flujo de membrana durante la ultrafiltración.
La tecnología de ultrafiltración para producir zumo claro y zumo claro concentrado se está volviendo cada vez más popular en la industria procesadora de zumos de frutas y verduras. La ultrafiltración es más rápida y efectiva que la filtración tradicional, pero su principal desventaja es que debido a la presencia de una gran cantidad de azúcar en los jugos de frutas y verduras, el sistema de ultrafiltración producirá una membrana secundaria durante la ultrafiltración, lo que reduce el flujo de ultrafiltración. Agregar pectinasa comercial para descomponer los polisacáridos puede reducir la producción de membranas secundarias, aumentar el flujo de ultrafiltración y aumentar la producción.
Por lo tanto, el desgomado es crucial para obtener un mayor flujo de membrana y una mayor relación de concentración. Además de aumentar el flujo de la membrana, la pectinasa también se puede utilizar para limpiar membranas de ultrafiltración. En comparación con los métodos químicos, la limpieza de las membranas de ultrafiltración con pectinasa es 100% biodegradable y funciona a un pH y temperatura óptimos, lo que acorta el tiempo de limpieza, mejora la permeabilidad y la vida útil de las membranas de ultrafiltración y aumenta el rendimiento y ahorra energía[12]. Por lo tanto, es muy importante combinar la tecnología de ultrafiltración con la tecnología enzimática para desempeñar el papel de ultrafiltración.
La pectinasa 2,5 puede mejorar el contenido nutricional de las bebidas de frutas y verduras.
El uso de pectinasa para producir zumo de frutas y verduras no solo mejora el rendimiento del zumo, sino que también retiene los nutrientes del zumo de frutas y verduras. En primer lugar, se ha aumentado significativamente el contenido de sólidos solubles en los zumos de frutas y verduras. Estos sólidos solubles están compuestos de proteínas y polisacáridos solubles, y también se ha mejorado significativamente la tasa de conservación del caroteno en los zumos de frutas y verduras. La investigación de Chang Tungsun et al. sobre jugo tratado con pectinasa mostró que el contenido de glucosa, sorbosa y fructosa en el jugo aumentó significativamente después del tratamiento con enzimas, mientras que el contenido de sacarosa disminuyó ligeramente y el contenido total de azúcar aumentó [13, 14]. Los experimentos con maíz dulce y zanahorias también obtuvieron resultados similares [15]. Además, debido a la desacetilación de la pectina y la producción de ácido galacturónico, la acidez titulable del jugo aumenta y el pH disminuye [13, 14]. También se ha mejorado significativamente el contenido de sustancias aromáticas. Después del tratamiento con pectinasa, el contenido de diversos ésteres, terpenos, alcoholes y fenoles volátiles aumentó y el sabor del jugo de uva mejoró [16]. Debido al colapso de la pared celular, se disuelven una gran cantidad de carotenoides, antocianinas y otros pigmentos, lo que mejora enormemente la apariencia de los jugos de frutas y verduras. También se ha mejorado considerablemente el contenido de elementos minerales como potasio, sodio, calcio y zinc [17].
2.6 La pectinasa puede mejorar la calidad del zumo concentrado.
Una vez concentrado el jugo, no solo tiene poca fluidez sino también poca estabilidad. Por lo tanto, primero es necesario aclarar la concentración del jugo y eliminar la pectina para evitar la gelificación. Después del tratamiento enzimático para eliminar la pectina, el jugo se concentra. El jugo concentrado tiene buena fluidez y aún es estable después de la dilución. Es especialmente adecuado para la producción de zumos de cítricos concentrados. Actualmente, las aplicaciones de la pectinasa en el procesamiento de frutas incluyen ablandamiento de frutas, eliminación de amargor y sabor a pescado, etc. En muchos países, las preparaciones de pectinasa con diferentes proporciones de actividad se han convertido en una práctica de procesamiento estándar. Con el desarrollo de la tecnología enzimática, las perspectivas de aplicación de la pectinasa en la industria alimentaria, especialmente en la industria procesadora de frutas, serán más amplias.
2.7 La pectinasa también se puede utilizar para pelar frutas, eliminando y purificando la cáscara.
Los preparados de pectinasa bruta que contienen celulosa y hemicelulosa pueden actuar sobre la corteza del fruto, provocando separación celular, daño estructural y desprendimiento. Por ejemplo, la capa de los cítricos, la piel de las semillas de loto y la membrana del ajo pueden caerse rápidamente después de ser tratadas con pectinasa cruda. Además, la pectinasa también tiene cierto efecto exfoliante en las almendras [18]. En la actualidad, las preparaciones de pectinasa con diferentes proporciones de actividad se han convertido en una parte indispensable para degradar las paredes celulares de frutas y verduras, mejorar el rendimiento del exprimido, reducir la viscosidad, aumentar el rendimiento del jugo y mejorar los ingredientes nutricionales. En muchos países, la adición de pectinasas se ha convertido en una operación de procesamiento estándar en la fabricación de jugos clarificados o concentrados de fresa, uva, manzana y pera. Con el desarrollo de la propia tecnología enzimática, las perspectivas de aplicación de la pectinasa en zumos de frutas y verduras serán más prometedoras.
2.8 Otras aplicaciones
La aplicación de pectinasa en la producción de vino puede aumentar el rendimiento de mosto y vino, mejorar el efecto clarificador del vino y aumentar en gran medida la velocidad de filtración del vino. La pectinasa también puede aumentar el flujo de la membrana durante la ultrafiltración y también puede usarse para limpiar membranas de ultrafiltración. Las membranas de ultrafiltración limpiadas con pectinasa son 100% biodegradables y funcionan a un pH y temperatura óptimos. Acorte el tiempo de limpieza, mejore la permeabilidad y la vida útil de la membrana de ultrafiltración, aumente el rendimiento y ahorre energía. La pectinasa es la principal enzima utilizada en la producción de bebidas de frutas y verduras. Puede mejorar en gran medida el rendimiento de jugo de las variedades de frutas y verduras, aumentar su velocidad de filtración y garantizar la estabilidad de almacenamiento del producto. Con el rápido desarrollo de la industria de los zumos y vinos de frutas, las perspectivas de demanda y aplicación de la pectinasa serán muy amplias.
3 Conclusión
Actualmente, la pectinasa se ha utilizado ampliamente en la industria procesadora de jugos de frutas y vegetales para degradar las paredes celulares de frutas y vegetales para mejorar el rendimiento de exprimido, reducir la viscosidad, aumentar el rendimiento del jugo, y aumentar el contenido nutricional.
En el procesamiento de alimentos, un uso importante de las enzimas es hacer que la familia nativa sea más fácil de procesar y aumentar el rendimiento del producto. El uso de pectinasa, celulasa y hemicelulasa puede promover la separación celular y suavizar las paredes celulares, lo que es especialmente adecuado para frutas y verduras [9]. La pectinasa actúa sobre los enlaces glicosídicos entre los residuos del ácido D-galacturónico en la pectina para reducir el ácido galacturónico polimérico a moléculas pequeñas. Por tanto, tiene un importante valor de aplicación en la industria alimentaria. La pectinasa es la principal enzima utilizada en la producción de jugos de frutas y verduras. Puede mejorar en gran medida el rendimiento de jugo de las variedades de frutas y verduras, aumentar su velocidad de filtración y garantizar la estabilidad de almacenamiento del producto. Con el rápido desarrollo de la industria de los refrescos, las perspectivas de demanda y aplicación de la pectinasa serán muy amplias. En la actualidad, la aplicación industrial de la pectinasa en mi país todavía está relativamente atrasada. Para mejorar la tasa de utilización de la pectinasa, simplificar el proceso de purificación del producto y lograr el propósito de producción continua, la inmovilización de pectinasa en portadores baratos se ha convertido en un tema importante de investigación internacional [8].
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