CN107974437A - 一种芒果深加工专用复合酶、制备及其应用 - Google Patents

一种芒果深加工专用复合酶、制备及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深加工专用复合酶、制备及其应用，该复合酶包括：纤维素酶4‑8份、果胶酶1‑3份，木聚糖酶4‑12份，β‑葡聚糖酶2‑8份、糖化酶3‑10份、蛋白酶1‑5份、植酸酶1‑3份和包被剂3‑7份。本专用复合酶能比较完整地降解植物细胞壁的成分，充分释放营养物质，减少外在的营养素的添加，抑制杂菌的生长，并解决了芒果的出汁率过低，耗时长，降解不够彻底，果汁混浊、黏度高，澄清度和透明度低，容易发生沉淀等的技术问题，可以高效地生产果汁、果酒，同时能保留水果的原有营养和风味，减少辅助原料的消耗水、电、人工等动力消耗，发酵时间缩短，提高了原料的利用率，降低废渣的排放及其对环境的污染，增加农民的经济收入，具有较好的经济效益和社会效益。

Description

一种芒果深加工专用复合酶、制备及其应用
技术领域
本发明属于酶制剂技术领域，涉及一种芒果深加工专用复合酶、制备及其应用。
背景技术
广西是农业大省，水果、蔬菜的规模化种植是我区重要的农业支柱产业。广西的芒果、葡萄、荔枝、脐橙、西瓜、西红柿等经济作物的种植面积很广。农业的规模化经营使得农产品种植的经济效益逐步体现，但也带来了比较严重的问题，那就是：农产品上市的时间短，短时间内大量产品集中上市，一方面导致价格大幅波动，另一方面造成产品积压，大量收获的产品造成价格下跌，如果不收获又容易使农产品腐烂在地头。造成该现象的主要原因是区内配套的农产品加工体系尚未健全，使得农产品腐烂损失严重，为了解决农产品这方面存在的问题，将借鉴国内外的成功的经验，将集中上市的水果、蔬菜通过酿制成果汁、果酒、蔬菜汁等深加工成饮料、果汁。目前，国内的饮料市场中，果汁、果酒类饮料的市场份额已超过了20％，市场前景扩大在逐步上升。植物细胞壁通常由纤维素、半纤维素(木聚糖、葡聚糖)、果胶等物质组成，这些物质一方面形成交叉立体结构包裹着营养成分，另一方面由于含有半乳糖醛酸等不溶性物质，影响了果汁、果酒、蔬菜汁等饮料的澄清度和透明度，对商品上市不利。酶制剂在果蔬发酵中扮演着十分重要的角色，提高果汁、果酒、蔬菜汁等饮料的澄清度和透明度。
芒果是广西特色水果之一，肉多多汁、香气浓郁、色素含量高，也是一种极富营养价值和保健功能水果；但是芒果采收季节短，储藏保鲜难度很大。所以将芒果加工生产成芒果果汁、果酒，可解决这些弊端，同时能保留水果的原有营养和风味，提高了农民的经济收入。现市场使用单一果胶酶处理水果原液，存在两个问题，一是出汁率过低，耗时长；二是对水果的降解不够彻底，榨取的果汁混浊、黏度高，容易发生沉淀。主要原因是水果等植物细胞壁是由纤维素、半纤维素(木聚糖、葡聚糖)、果胶等物质组成的，靠单一的果胶酶难以完全打开细胞壁结构，使胞内物质释放。芒果细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶还有一些蛋白质、木质素组成，芒果中则富含葡聚糖19％和木聚糖24％，这两种成分在维持细胞壁结构中发挥了重要的作用，两者交错组成了复杂的网状结构，需要将这两者降解后才能打开整个细胞壁结构；发明研究表明，在芒果果汁的生产过程中，使用果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等的复合酶，比单一使用果胶酶能达到更好的效果。复合酶的使用，可以比较完整地降解植物细胞壁的成分，充分释放营养物质。针对广西本地的特色水果品种：芒果，通过分析它的细胞壁结构和各组分含量，确定复合酶的单酶组分及活性组合，一种复合酶只针对一种水果品种，这样就能最大化地发挥酶制剂的降解效果，产品性能优于同类产品，市场竞争力更强；研究生产一种芒果深加工专用复合酶及其制备及其应用。
发明内容
本发明的目的是针对芒果的出汁率过低，耗时长；降解不够彻底，榨取的果汁混浊、黏度高，澄清度和透明度低，容易发生沉淀等的技术问题，提供一种芒果深加工专用复合酶，其作用于芒果中的非溶解性物质组分，将出汁率提高，降低发酵时间，同时改善果汁的浑浊、黏度，使芒果的澄清度和透明度提高，解决沉淀的问题，提高果汁得率等目的。同时提供该芒果复合酶的制备方法。
本发明的技术方案是：
一种芒果深加工专用复合酶，按照重量份比计，该复合酶包括：纤维素酶4-8份、果胶酶1-3份，木聚糖酶4-12份，β-葡聚糖酶2-8份、糖化酶3-10份、蛋白酶1-5份、植酸酶1-3份和包被剂3-7份。
以上所述复合酶由纤维素酶6份、果胶酶2份，木聚糖酶12份，β-葡聚糖酶8份、糖化酶6份、蛋白酶5份、植酸酶2.5份和包被剂3份制成。
其中对于各种酶的优化：纤维素酶活力不低于450000u/g，果胶酶活力不低于350000u/g，木聚糖酶活力不低于2200000u/g，β-葡聚糖酶不低于1700000u/g，糖化酶活力不低于3000u/g，蛋白酶酶活力不低于50000u/g，植酸酶酶活力不低于5000u/g，海澡糖酶活力不低于5000u/g。
以上所述的纤维素酶为中性纤维素酶。
以上所述的蛋白酶为酸性蛋白酶。
以上所述的包被剂是海藻糖。
以上所述的木聚糖酶、β-葡聚糖酶的培养方法：以木质层孔菌为发酵菌种，以诱变育种技术，采用15w的紫外灯，将光谱集中在253.7nm处，该波长与DNA的吸收波长一致，可引起DNA分子结构发生变化，特别是嘧啶间形成胸腺嘧啶二聚体，从而引起菌种的遗传特性发生变异；采用不同的紫外照射时间梯度，设置为60s，观察紫外诱变效果，并测试诱变后菌种产酶活力最高；另用硫酸二乙酯(DES)诱变处理，观察诱变浓度为1.5％时，诱变时间30mi的诱变效果最佳，以上所述筛选出产酶活力最佳的一组进行培养；优选出高产木聚糖酶、β-葡聚糖酶的菌株；木聚糖酶、β-葡聚糖酶发酵工艺条件：以木糖、棉籽糖、乳糖、麸皮、淀粉、玉米粉等作为培养，发酵温度为25-28℃，发酵时间195-230小时后达到产酶高峰期，得率大于85％时，利用三相分离技术从乳化体系中分离出木聚糖酶和β-葡聚糖酶。
以上所述的芒果深加工专用复合酶的制备方法，将原料酶进行灭菌处理，然后按配比混合，包括如下步骤：
(1)备料：按照重量份比计，纤维素酶4-8份、果胶酶1-3份，木聚糖酶4-12份，β-葡聚糖酶2-8份、糖化酶3-10份、蛋白酶1-5份、植酸酶1-3份和包被剂3-7份；
(2)混合：将步骤(1)的各组份混合，再通过均匀泵制备混合料；
(3)干燥：以喷雾干燥方式将步骤(2)的混合料干燥，干燥的工艺条件为：进风温度160-170℃，排风温度80-85℃，雾化器转速15000r/min；
(4)包装：将干燥得到的颗粒进行真空包装，得到芒果深加工专用复合酶产品。
以上所述的芒果深加工专用复合酶应用于芒果加工果酒和果汁。
本发明的优点和积极效果：
(1)本芒果深加工专用复合酶，选用纤维素酶、果胶酶，木聚糖酶，β-葡聚糖酶、糖化酶、蛋白酶、植酸酶，可以比较完整地降解植物细胞壁的成分，充分释放营养物质；并解决榨取芒果的出汁率过低，耗时长；降解不够彻底，果汁混浊、黏度高，澄清度和透明度低，容易发生沉淀等的技术问题，为芒果深加工提供技术保障。可以高效地将芒果加工生产成芒果果汁、果酒芒果原料的利用率，芒果汁清澈度达到95％，同时能保留水果的原有营养，具有保鲜作用，海藻糖更能保持水果原有的风味，提高了农民的经济收入，具有较好的经济效益和社会效益。
(2)本产品应用于芒果果酒的的生产，加入复合酶操作简单，稳定性好，可以使芒果的木聚糖酶，β-葡聚糖酶降解到94％以上。
(3)本发明的复合酶可以把芒果酒中一些不能直接降解的组分降解，同时也改善果酒的营养组成，减少外在的营养素的添加，抑制杂菌的生长，降低酸度，减少辅助原料的消耗水、电、人工等动力消耗，发酵时间缩短10％，从而提高了原料的利用率，降低废渣的排放及其对环境的污染，本发明不改变芒果酒的发酵工艺，操作简单易行。
(4)不增加成本，提高产品质量，果酒产量提高5％以上，每吨果酒生产降低排放废渣量10％。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明作进一步详细说明。市售发酵用的纤维素酶、蛋白酶、植酸酶等同类产品都可以直接用于本发明。
实施例1
按照重量份比计，原料配方为：
纤维素酶4份、果胶酶1份，木聚糖酶3份，β-葡聚糖酶2份、糖化酶3份、蛋白酶1份、植酸酶1份和海澡糖3份组成。
制备方法：将上述纤维素酶4份、果胶酶1份，木聚糖酶3份，β-葡聚糖酶2份、糖化酶3份、蛋白酶1份、植酸酶1份和海澡糖3份原料混合，然后加入均匀泵制备混合料，然后以喷雾干燥方式将混合料干燥，干燥的工艺条件为：进风温度160℃，排风温度85℃，雾化器转速15000r/min；再将干燥颗粒进行真空包装得到芒果深加工专用复合酶产品。
实施例2
按照重量份比计，原料配方为：
纤维素酶8份、果胶酶3份，木聚糖酶8份，β-葡聚糖酶5份、糖化酶6份、蛋白酶3份、植酸酶3份和海澡糖4份组成。
制备方法：
将上纤维素酶8份、果胶酶3份，木聚糖酶8份，β-葡聚糖酶5份、糖化酶8份、蛋白酶5份、植酸酶3份和海澡糖4份原料混合，然后加入均匀泵制备混合料，然后以喷雾干燥方式将混合料干燥，干燥的工艺条件为：进风温度170℃，排风温度80℃，雾化器转速15000r/min；再将干燥颗粒进行真空包装得到芒果深加工专用复合酶产品。
实施例3
按照重量份比计，原料配方为：
纤维素酶6份、果胶酶2份，木聚糖酶12份，β-葡聚糖酶8份、糖化酶6份、蛋白酶5份、植酸酶2.5份和海澡糖3份组成。
制备方法：
将上述纤维素酶6份、果胶酶2份，木聚糖酶12份，β-葡聚糖酶8份、糖化酶6份、蛋白酶5份、植酸酶2.5份和海澡糖3份原料混合，然后加入均匀泵制备混合料，然后以喷雾干燥方式将混合料干燥，干燥的工艺条件为：进风温度165℃，排风温度83℃，雾化器转速15000r/min；再将干燥颗粒进行真空包装得到芒果深加工专用复合酶产品。
实施例4
木聚糖酶、β-葡聚糖酶培养：
以木质层孔菌为发酵菌种，以诱变育种为技术，采用15w的紫外灯，将光谱集中在253.7nm处，该波长与DNA的吸收波长一致，可引起DNA分子结构发生变化，特别是嘧啶间形成胸腺嘧啶二聚体，从而引起菌种的遗传特性发生变异。采用不同的紫外照射时间梯度，设置为60s，观察紫外诱变效果，并测试诱变后菌种产酶活力最高。另用硫酸二乙酯(DES)诱变处理，观察诱变浓度为1.5％时，诱变时间30mi的诱变效果最佳，以上所述筛选出产酶活力最佳的一组进行培养。优选出高产木聚糖酶、β-葡聚糖酶的菌株，木聚糖酶、β-葡聚糖酶最佳发酵工艺条件：以木糖、棉籽糖、乳糖、麸皮、淀粉、玉米粉等作为培养，两种酶发酵最适温度为25-28℃，发酵时间195-230小时后达到产酶高峰期，得率超过85％。利用三相分离技术从乳化体系中分离出木聚糖酶和β-葡聚糖酶，回收率可达到88％。对纯化后的酶进行性能评估：木聚糖酶的酶活可达到180万u/g，ph范围为最适ph为6.0；最适温度55℃；Ag2+和Hg2+对其有较强的抑制作用。葡聚糖酶的酶活可达到150万u/g，最适ph为5.0；最适温度50℃；Cu2+和Fe2+对活性有抑制作用。将培养好的木聚糖酶、β-葡聚糖酶的菌株取出25-35％作为发酵酶。
实施例5
一种复合酶在芒果发酵果酒的应用，按常规将芒果选取→芒果处理→压榨→灭菌，在温度50℃时添加实施例1复合酶20g/T和实施例4制备的木聚糖酶、β-葡聚糖酶12g/T一同放入主发酵罐中，调整pH为5.5，压常规添加酵母，在温度为50℃发酵，发酵完后压滤，得到的液体加入用量为芒果果汁的总量0.25g/1000ml的硫酸盐灭菌，静置48h，其他条件按常规方法，其他条件按常规方法，得到淡黄色清亮香甜的芒果酒。
实施例6
一种深加工专用复合酶在芒果果汁的应用，按常规将芒果选取→芒果处理→压榨→灭菌，在温度45℃时，添加实施例2复合酶30g/T和实施例4制备的木聚糖酶、β-葡聚糖酶10g/T一同放入主发酵罐中，调整pH为5.5，温度为45℃发酵，发酵完后压滤，得到的液体加入用量为芒果果汁的总量0.25g/1000ml的硫酸盐灭菌，静置40h，其他条件按常规方法，最后得到淡黄色清亮香甜的芒果果汁。
实施例7
一种深加工专用复合酶在芒果果汁的应用，按常规将芒果选取→芒果处理→压榨→灭菌，在温度45℃时，添加实施例3复合酶25g/T和实施例4制备的木聚糖酶、β-葡聚糖酶15g/T一同放入主发酵罐中，调整pH为5.5，温度为45℃发酵，发酵完后压滤，得到的液体加入用量为芒果果汁的总量0.25g/1000ml的硫酸盐灭菌，静置30h，其他条件按常规方法，最后得到淡黄色清亮香甜的芒果果汁。
以上实施例5-7说明：木聚糖酶、β-葡聚糖酶用量越多而复合酶解的等级越高，能更加快速的降解芒果的组分，不影响复合酶的整体发酵，整体提高芒果果汁的品质，改善原有发酵存在的问题。3组实验数据如表1所示。
表1：实施例5-7的复合酶降解情况表
带皮果实含水73.1-78.1％，总糖11.4-12.4％，还原糖2.67-4.52％，蛋白质0.4-0.9％，粗纤维0.90-1.24％，灰分0.63-1.03％，维生素C56.4-98.6毫克％。尚有报道果汁中含蔗糖、葡萄糖、果糖等。未成熟的果实中含葡聚糖、阿聚糖、聚半乳糖醛酸。果实尚含硫胺素57-63毫克％，核黄素37-73毫克％，叶酸7.26微克％。

Claims (8)

1.一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：按照以下原料重量份比制成，复合酶包括：纤维素酶4-8份、果胶酶1-3份，木聚糖酶4-12份，β-葡聚糖酶2-8份、糖化酶3-10份、蛋白酶1-5份、植酸酶1-3份和包被剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：所述复合酶由纤维素酶6份、果胶酶2份，木聚糖酶12份，β-葡聚糖酶8份、糖化酶6份、蛋白酶5份、植酸酶2.5份和包被剂3份制成；
其中对于各种酶的优化：纤维素酶活力不低于450000u/g，果胶酶活力不低于350000u/g，木聚糖酶活力不低于2200000u/g，β-葡聚糖酶不低于1700000u/g，糖化酶活力不低于3000u/g，蛋白酶酶活力不低于50000u/g，植酸酶酶活力不低于5000u/g，海澡糖酶活力不低于5000u/g。
3.根据权利要求1或2所述的一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：所述的纤维素酶为中性纤维素酶。
4.根据权利要求1或2所述的一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：所述的蛋白酶为酸性蛋白酶。
5.根据权利要求1或2所述的一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：所述的包被剂是海藻糖。
6.根据权利要求1或2所述的一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：所述的木聚糖酶、β-葡聚糖酶的培养方法：以木质层孔菌为发酵菌种，以诱变育种技术，采用15w的紫外灯，将光谱集中在253.7nm处，该波长与DNA的吸收波长一致，可引起DNA分子结构发生变化，特别是嘧啶间形成胸腺嘧啶二聚体，从而引起菌种的遗传特性发生变异；采用不同的紫外照射时间梯度，设置为60s，观察紫外诱变效果，并测试诱变后菌种产酶活力最高；另用硫酸二乙酯(DES)诱变处理，观察诱变浓度为1.5％时，诱变时间30mi的诱变效果最佳，以上所述筛选出产酶活力最佳的一组进行培养；优选出高产木聚糖酶、β-葡聚糖酶的菌株；木聚糖酶、β-葡聚糖酶发酵工艺条件：以木糖、棉籽糖、乳糖、麸皮、淀粉、玉米粉等作为培养，发酵温度为25-28℃，发酵时间195-230小时后达到产酶高峰期，得率大于85％时，利用三相分离技术从乳化体系中分离出木聚糖酶和β-葡聚糖酶。
7.根据权利要求1或2所述的一种芒果深加工专用复合酶的制备方法，其特征是：将原料酶进行灭菌处理，然后按配比混合，包括如下步骤：
(1)备料：按照重量份比计，纤维素酶4-8份、果胶酶1-3份，木聚糖酶4-12份，β-葡聚糖酶2-8份、糖化酶3-10份、蛋白酶1-5份、植酸酶1-3份和包被剂3-7份；
(2)混合：将步骤(1)的各组份混合，再通过均匀泵制备混合料；
(3)干燥：以喷雾干燥方式将步骤(2)的混合料干燥，干燥的工艺条件为：进风温度160-170℃，排风温度80-85℃，雾化器转速15000r/min；
(4)包装：将干燥得到的颗粒进行真空包装，得到芒果深加工专用复合酶产品。
8.根据权利要求1或2所述的一种芒果深加工专用复合酶，其特征是：所述的芒果深加工专用复合酶应用于芒果加工果酒和果汁。
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