Es wird geschätzt, dass 25 % bis 80 % der geernteten Früchte und Gemüse während des Transports und der Lagerung aufgrund ihrer hohen Verderblichkeit verloren gehen. Daher benötigen sie besondere Sorgfalt sowohl bei der Nachernte-Lagerung als auch bei der Verarbeitung. Die Verarbeitung von Früchten und Gemüse hat sich mit der Herstellung von Säften, Pulpen, Pürees, Gelees, Trockenfrüchten, Süßwaren und Marmeladen verbessert, was einen ununterbrochenen Verzehr, eine Abfallreduzierung und einen erhöhten Konsum von verarbeiteten Produkten ermöglicht.

Enzyme sind während des gesamten Lebenszyklus von Früchten und Gemüse von Bedeutung. Enzyme bleiben auch nach der Ernte aktiv und können unerwünschte Auswirkungen auf Farbe, Textur, Geschmack, Geruch und Nährwert haben. Der Einsatz von Enzymen unterstützt die Verarbeitung von Früchten und Gemüse, indem sie hauptsächlich bei der Hydrolyse von Polysacchariden wirken und die Extraktion von intrazellulären Verbindungen erleichtern. Da der Gehalt dieser Biomoleküle in jeder Pflanze in Zusammensetzung und Menge unterschiedlich ist, werden für jeden Prozess verschiedene Enzyme benötigt. Das enzymatische Verfahren bietet Vorteile gegenüber dem Einsatz von Chemikalien, wie höhere Spezifität, milde Reaktionsbedingungen und geringere Abfallproduktion. Zu den wichtigsten Enzymen, die bei der Verarbeitung von Früchten und Gemüse eingesetzt werden, gehören Pektinesterase, Pektinase, Protopektinase, Hemicellulase, α-Amylase, Glucoamylase usw.

Pektinasen

Pektine umfassen Protopektine, Pektinsäuren und Pektin und machen etwa 0,5 % bis 4,0 % des Gesamtgewichts frischer Früchte sowie 2 % bis 35 % der Mittellamelle aus, die benachbarte Zellen verbindet. Das Pektin kann durch pektinabbauende Enzyme, die pflanzlichen oder mikrobiellen Ursprungs sein können, abgebaut werden. Diese Enzyme werden aus Früchten und sogar aus der Fermentation von Nebenprodukten der Saftextraktion gewonnen. Die Pektinesterase (Polymethylgalacturonat-Esterase, PMGE, EC. 3.1.1.11) katalysiert die Hydrolyse von Methylestergruppen aus Pektin, wobei Methanol freigesetzt und Pektin in Pektan umgewandelt wird. Die Zugabe von Pektinase erleichtert die Hydrolyse von Kohlenhydraten, was ein besseres Auspressen der Früchte ermöglicht, die Extraktionsausbeute erhöht und die Konzentration von Säuren, Aromastoffen und Farbstoffen steigert. Folglich spielen Pektinasen eine entscheidende Rolle in der Lebensmittelverarbeitungsindustrie, insbesondere bei der Herstellung von Getränken, und werden häufig zur Extraktion von Ölen, Sirupen und Stärken eingesetzt. Diese Enzyme werden verwendet, um die Textur von Gemüse zu reduzieren und so die Verarbeitung zu erleichtern. Häufig werden Kombinationen aus Pektinasen, Cellulasen und Hemicellulasen, bekannt als Mazerationsenzyme, bei der Saftproduktion eingesetzt, um die Mazeration, Verflüssigung und Klärung zu erleichtern.

Cellulasen

Cellulasen fördern die Hydrolyse von Cellulose, einem Polysaccharid, das aus mehreren Glukoseeinheiten besteht. Diese Enzyme sind hochspezifische Biokatalysatoren, die synergistisch wirken, um Zucker freizusetzen, wobei Glukose aufgrund der Möglichkeit ihrer Umwandlung in Ethanol, Süßstoffe, Phytohormone und organische Säuren von großer industrieller Bedeutung ist. Die wichtigsten kommerziellen Cellulase-Präparate werden aus Schimmelpilzen gewonnen. Cellulasen werden in der Getränkeindustrie zur Herstellung von Fruchtsäften und bei der Weinverarbeitung eingesetzt. Sie erleichtern die Extraktion von Säften und die Mazeration zur Herstellung von Fruchtnektaren, indem sie die Celluloseketten aufbrechen, die die Flüssigkeit in den Pflanzenzellen halten. Darüber hinaus bauen sie unangenehm schmeckende Verbindungen ab, setzen Aromastoffe frei und verbessern das Aroma und den Geschmack von Getränken.

Xylanasen (Hemicellulasen)

Das Hemicellulose-Xylan ist das weltweit am häufigsten vorkommende Biopolymer und macht etwa 30 % des erneuerbaren und organischen Kohlenstoffs aus. Hemicellulasen (Xylanasen) sind eine Gruppe von Enzymen, die Hemicellulose-Polymere abbauen. Diese Enzyme werden von Bakterien, Pilzen, Algen, Protozoen, Nematoden, Krebstieren, Insekten und Pflanzen produziert. Xylanasen werden zusammen mit Cellulasen und Pektinasen zur Klärung und Verflüssigung in der Frucht- und Saftindustrie eingesetzt.

α-Amylasen

α-Amylase kommt in Pflanzen, Säugetiergeweben und Mikroorganismen vor. Pilz-α-Amylase ist thermosensitiv und wird bei Temperaturen über 70 °C inaktiviert. α-Amylasen machen etwa 30 % der Enzyme auf dem Weltmarkt aus und werden in vielen industriellen Prozessen eingesetzt, wie z. B. Stärkezuckerung, Textilindustrie, Papier, Brauerei, Bäckerei, Waschmittel, Kuchen, Fruchtsäfte, Stärkesirupe, Brennereien, Herstellung von Medikamenten gegen Magenprobleme und andere pharmazeutische Produkte.

Der Einsatz von Enzymen in der Lebensmittelindustrie hat deutlich zugenommen, was dem Endprodukt einen höheren Mehrwert verleiht und die Produktion steigert, während die Kosten gesenkt werden. Die enzymunterstützte Extraktion ist zudem eine umweltfreundliche Extraktionsmethode zur Herstellung einer Vielzahl bioaktiver Moleküle, spart Verarbeitungszeit und Energie und ermöglicht potenziell einen reproduzierbareren Extraktionsprozess im industriellen Maßstab, was ihre Bedeutung für zukünftige Märkte unterstreicht.

Referenz

Verwandte Dienstleistungen

Industrielle Enzymproduktion

Verwandte Produkte
Lebensmittel- und Getränkeanwendungen
Gesundheit, Ernährung und Diät

Um weitere Details zu unseren Dienstleistungen zu besprechen, kontaktieren Sie uns bitte.

1. Chandrasekaran M. Enzyme in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung [J]. Food Australia, 1977, 46(4):179.