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 Pflege sowohl bei der Nachernte-Lagerung als auch bei der Verarbeitung. Die Verarbeitung von Früchten und Gemüse hat sich mit der Produktion von Säften, Pulpen, Pürees, Gelee, Trockenfrüchten, Süßigkeiten und Marmeladen verbessert, was einen ununterbrochenen Konsum, eine Abfallreduzierung und einen erhöhten Konsum von verarbeiteten Produkten ermöglicht.

Enzyme sind im gesamten Lebenszyklus von Früchten und Gemüse wichtig. 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, sind für jeden Prozess unterschiedliche Enzyme erforderlich. Der enzymatische Prozess hat Vorteile im Vergleich zur Verwendung von Chemikalien, wie höhere Spezifität, milde Reaktionsbedingungen und weniger Abfallproduktion. Die Hauptenzyme, die in der Verarbeitung von Obst und Gemüse verwendet werden, sind Pektinesterase, Pektinase, Protopektinase, Hemicellulase, α-Amylase, Glucoamylase usw.

Pektinasen

Pektine umfassen Protopektine, Pektinsäuren und pektische Substanzen und machen etwa 0,5% bis 4,0% des Gesamtgewichts frischer Früchte sowie Bestandteile von 2% bis 35% der mittleren Lamellen aus, die benachbarte Zellen verbinden. Das Pektin kann durch pektinlytische Enzyme abgebaut werden, die pflanzlichen oder mikrobiellen Ursprungs sein können. Diese Enzyme werden aus Früchten und sogar aus der Fermentation von Nebenprodukten der Saftgewinnung gewonnen. Die Pektinesterase (Polymethylgalakturonat-Esterase, PMGE, EC. 3.1.1.11) katalysiert die Hydrolyse von Methylestergruppen aus Pektin, wobei Methanol freigesetzt wird und Pektin in Pektan umgewandelt wird. Die Zugabe von Pektinase erleichtert die Hydrolyse von Kohlenhydraten, die ein besseres Auspressen von Früchten ermöglicht, was zu einer höheren Ausbeute bei der Extraktion und einer erhöhten Konzentration von Säuren, Aromastoffen und Farbstoffen führt. Folglich spielen Pektinasen eine entscheidende Rolle in der Lebensmittelverarbeitungsindustrie, insbesondere bei der Produktion von Getränken, die weit verbreitet zur Extraktion von Ölen, Sirupen und Stärken verwendet werden. Diese Enzyme werden verwendet, um die Textur von Gemüse zu reduzieren, um die Verarbeitung zu erleichtern. Häufig werden Kombinationen von Pektinasen, Cellulasen und Hemicellulasen, die als macerating enzymes bekannt sind, in der Saftproduktion eingesetzt, um die Mazeration, Liquefaktion und Klärung zu erleichtern.

Cellulasen

Cellulasen fördern die Hydrolyse von Cellulose, die ein Polysaccharid ist, das aus mehreren Glucoseeinheiten besteht. Diese Enzyme sind hochspezifische Biokatalysatoren, die synergistisch wirken, um Zucker freizusetzen, von denen Glucose aufgrund der Möglichkeit ihrer Umwandlung in Ethanol, Süßstoffe, Phytohormone und organische Säuren von großer industrieller Bedeutung ist. Die Hauptkommerziellen Präparate von Cellulasen werden aus filamentösen Pilzen gewonnen. Cellulasen werden in der Getränkeindustrie für die Produktion von Fruchtsäften und die Weinverarbeitung eingesetzt. Sie erleichtern die Saftgewinnung und die Mazeration zur Herstellung von Fruchtnectaren, indem sie die Celluloseketten aufbrechen, die die Flüssigkeit in den Pflanzenzellen halten. Darüber hinaus brechen sie unangenehm schmeckende Verbindungen auf, setzen Aromastoffe frei und verbessern das Aroma und den Geschmack von Getränken.

Xylanasen (Hemicellulasen)

Die Hemicellulose Xylan ist das häufigste Biopolymer der Welt 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 Liquefaktion in der Obst- und Saftindustrie eingesetzt.

α-Amylasen

α-Amylase kommt in Pflanzen, tierischen Geweben 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 angewendet, wie z.B. der Stärkesaccharifizierung, der Textilindustrie, Papier, Brauerei, Backen, Waschmittel, Kuchen, Fruchtsäfte, Stärkesirupen, Brennereien, der Herstellung von Medikamenten gegen Magenprobleme und anderen Arzneimitteln.

Der Einsatz von Enzymen in der Lebensmittelindustrie hat erheblich zugenommen, was zu einem höheren Mehrwert für das Endprodukt und einer Steigerung der Produktion bei gleichzeitiger Kostenreduzierung führt. Die enzymatische Unterstützung bei der Extraktion ist auch eine umweltfreundliche Extraktionsmethode zur Herstellung einer Vielzahl von bioaktiven Molekülen, die die Verarbeitungszeit und den Energieverbrauch spart und potenziell einen reproduzierbareren Extraktionsprozess im kommerziellen Maßstab bietet, was ihre Bedeutung für die zukünftigen Märkte demonstriert.

Referenz

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1. Chandrasekaran M . Enzymes in Food and Beverage Processing [J]. Food Australia, 1977, 46(4):179.