Grzyby jadalne mają pyszny smak i są nie tylko bogate w białko, mają niską zawartość tłuszczu i mało kalorii, ale nazywane są także „mięsem warzyw”. Są bogate w różne substancje funkcjonalne, takie jak polisacharydy i błonnik pokarmowy, i mają znaczące działanie przeciwnowotworowe, wzmacniające odporność, obniżające ciśnienie krwi i lipidy oraz przeciwdziałające starzeniu.
Chiny są głównym producentem i eksporterem grzybów jadalnych, stanowiącym ponad 60% światowej produkcji grzybów. Obecnie przetwórstwo grzybów jadalnych w Chinach dzieli się głównie na przetwarzanie wstępne (suszenie, zasolenie, przechowywanie w puszkach itp.) oraz przetwarzanie głębokie. Według obliczeń przedsiębiorstw przetwórczych na każdy 1 kg przetworzonych grzybów wartość wyjściowa może wzrosnąć 2-3 razy po wstępnym przetworzeniu i 10-20 razy po głębokim przetworzeniu. Biorąc pod uwagę zarówno korzyści ekonomiczne, jak i zapotrzebowanie rynku, głównym kierunkiem rozwoju w przyszłości stanie się technologia głębokiego przetwórstwa i produkty z grzybów jadalnych.
Biologiczna technologia enzymatyczna opiera się na selektywnym niszczeniu ścian komórkowych roślin poprzez hydrolizę enzymatyczną, dzięki czemu składniki znajdujące się wewnątrz komórek roślinnych są łatwiejsze do rozpuszczenia i dyfuzji. Ma zalety, takie jak wysoka szybkość wymywania składników, zmniejszona strata składników termoczułych, zmniejszone zużycie energii, zmniejszone zanieczyszczenie i uproszczone procesy. Znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym, paszowym, tekstylnym i pralniczym.
Zastosowanie technologii enzymów biologicznych do głębokiego przetwarzania grzybów jadalnych może nie tylko skutecznie zniszczyć gęstą strukturę ściany komórkowej grzybów, poprawić rozpuszczanie substancji funkcjonalnych, takich jak polisacharydy i białka, ale także hydrolizować duże cząsteczki do małych cząsteczek w celu dyfuzji i usuwania zanieczyszczeń i lepszy smak produktu. Dlatego też podsumowanie postępu badawczego nad zastosowaniem technologii enzymów biologicznych w głębokim przetwarzaniu grzybów jadalnych w kraju i za granicą będzie pomocne w niniejszej pracy badawczej.
I, Biologiczna technologia enzymatyczna
Enzymy to rodzaj białka o specjalnej aktywności katalitycznej wytwarzany przez żywe komórki, które może uczestniczyć i promować różne reakcje metaboliczne w żywych komórkach. Charakteryzują się wysoką wydajnością katalityczną, wysoką specyficznością i łagodnymi warunkami katalitycznymi.
Obecnie preparaty enzymatyczne, takie jak proteaza, pektynaza, celulaza i amylaza, zostały uprzemysłowione i szeroko stosowane w różnych dziedzinach, takich jak żywność, medycyna, tekstylia, codzienny przemysł chemiczny, papiernictwo, oczyszczanie ścieków przemysłowych i pasza, z szerokimi perspektywami zastosowania .
Chociaż komórki grzybów jadalnych same zawierają enzymy, sama autoliza nie może zapewnić idealnych wyników przygotowania, a wysokie szybkości ekstrakcji można osiągnąć jedynie poprzez dodanie enzymów. Kiedy Tian Long badał wpływ dodania enzymów na ekstrakcję składników odżywczych z grzybów o długich korzeniach, odkrył, że opierając się wyłącznie na działaniu enzymatycznym samego grzyba, współczynnik ekstrakcji rozpuszczalnych substancji stałych, białka i hydrolizy białek osiągnął jedynie 55%, 40% i 15%, co wskazuje, że najskuteczniejszych składników nie można wyekstrahować.
Z jednej strony ściany komórkowe roślin są gęstymi strukturami złożonymi z substancji takich jak celuloza, hemiceluloza, pektyna i lignina. W oparciu o tradycyjną ekstrakcję gorącą wodą, w zależności od składu ściany komórkowej, dobierane są odpowiednie enzymy zewnętrzne, które hydrolizują składniki ściany komórkowej, takie jak celuloza, hemiceluloza i pektyna, oraz niszczą zwartą strukturę, ułatwiając skuteczne składniki w komórkach roślinnych rozpuszczają się i dyfundują.
Z drugiej strony białka, kwasy nukleinowe i inne substancje w komórkach są często rozkładane w razie potrzeby na małe peptydy, aminokwasy, nukleotydy itp. Konieczne jest także dodanie proteaz, fosfodiesterazy i innych enzymów. Ponadto podczas ekstrakcji i przygotowania niektórych substancji, takich jak nierozpuszczalny błonnik pokarmowy, usunięcie zanieczyszczeń, takich jak skrobia, pektyna, białko itp., które są uważane za nieskuteczne, wymaga dodania odpowiednich enzymów w celu degradacji.
II, Zastosowanie technologii enzymów biologicznych w przetwórstwie grzybów jadalnych
1. Zastosowanie celulazy
Celulaza to zbiorcze określenie grupy enzymów biorących udział w biodegradacji celulozy w celu wytworzenia glukozy. Jest to wieloskładnikowy układ enzymatyczny pełniący rolę synergistyczną, zwany także układem celulazowym, w skład którego wchodzą głównie endonukleazy – Glukozydaza, egzonukleaza – Glukozydaza i – Glukozydaza. Celuloza to jeden z głównych składników ściany komórkowej grzybów jadalnych, składający się głównie z - D-glukozy - 1,4 wiązania glikozydowego, odciętego w wyniku synergistycznego działania trzech enzymów - 1,4 glikozydowego wiązania generują oligosacharydy o krótkich łańcuchach, takie jak disacharydy błonnika, oligosacharydy błonnika i glukoza, zakłócając w ten sposób gęstą strukturę ściany komórkowej i sprzyjając rozpuszczaniu skutecznych składników w komórce.
Zastosowanie celulazy nie tylko poprawia szybkość rozpuszczania składników funkcjonalnych grzybów jadalnych, ale także zwiększa wartość ekonomiczną produktów ubocznych ich przetwarzania. Kiedy Fan Junmin i inni użyli celulazy do ekstrakcji polisacharydów z Pleurotus eryngii, stopień ekstrakcji wyniósł aż 18,57%, czyli 1,24 razy więcej niż tradycyjna metoda ekstrakcji wodą, przy współczynniku ekstrakcji polisacharydu wynoszącym 8,29%. Tymczasem ekstrakcja enzymatyczna skraca również czas pracy, zmniejsza stosunek cieczy materiału i obniża temperaturę ekstrakcji, oszczędzając w ten sposób energię i unikając uszkodzenia składników polisacharydowych pod wpływem wysokiej temperatury.
Wang Anjian i in. wykorzystano celulazę do zmiękczania łodyg grzybów shiitake, produktu ubocznego grzybów shiitake. Badanie wykazało, że celulaza może skutecznie poprawiać smak, przeżuwalność i morfologię tkanki łodyg grzybów shiitake bogatych w błonnik surowy. Xiao Lingling i inni używają celulazy do rozkładu dużej ilości celulozy w wyrzuconych łodygach grzybów i wykorzystują cukry redukujące zawarte w hydrolizacie enzymatycznym do fermentacji drożdży w celu wytworzenia nowego rodzaju octu grzybowego.
Ponadto celulaza ma również działanie wzmacniające zapach. Li Pingping will - Do owocnika i bulionu głębokiej fermentacji Delicious Boletus dodano glukozydazę i stwierdzono, że główne składniki pozostały niezmienione po hydrolizie enzymatycznej. Jednakże do owocnika dodano 17 nowych związków, co spowodowało wzrost zawartości acetofenonu o 124,78%. Natomiast do brzeczki fermentacyjnej dodano 19 nowych związków, takich jak furfural, cisjasmonian, kapsaicyna, (Z, E) – farnezol, (Z, Z) – farnezol itp., co znacząco wpłynęło na aromat. w ten sposób - Glukozydaza może skutecznie poprawić lotne składniki owocnika i bulionu głębokiej fermentacji Delicious Boletus i ma wpływ na wzmocnienie smaku.
2. Zastosowanie proteaz
Proteazy to grupa enzymów, które mogą hydrolizować wiązania peptydowe białek. W przetwarzaniu grzybów jadalnych powszechnie stosowane proteazy obejmują papainę, proteazę obojętną, proteazę smakową itp. Z jednej strony ściana komórkowa i błona grzybów jadalnych zawierają białka, więc proteazy mogą degradować białka, niszcząc ścianę komórkową i błonę, poprawiając w ten sposób wydajność substancji docelowych. Z drugiej strony białka w komórkach mogą być rozkładane przez enzymy na aktywne oligopeptydy, aminokwasy itp. o mniejszej masie cząsteczkowej, które ułatwiają dyfuzję na zewnątrz komórki i ułatwiają późniejszą ekstrakcję i usuwanie zanieczyszczeń.
Papaina to rodzaj proteazy tiolowej, która ma silną zdolność hydrolizy białek zwierzęcych i roślinnych, peptydów itp. Może hydrolizować białka wielkocząsteczkowe na peptydy lub aminokwasy o małych cząsteczkach, co sprzyja uwalnianiu składników funkcjonalnych, takich jak polisacharydy z grzybów jadalnych i potrafią także rekombinować hydrolizaty białkowe w substancje peptydowe posiadające aktywne funkcje.
Kiedy Liu Qing'e badała metodę ekstrakcji enzymatycznej polisacharydów z grzybów shiitake, odkryła, że szybkość ekstrakcji polisacharydów metodą hydrolizy enzymatycznej papainy wzrosła o 95% w porównaniu z bezpośrednią ekstrakcją wodą, znacznie więcej niż 79% pektynazy i 42% celulazy i dwukrotnie więcej niż w przypadku tradycyjnego ekstrakcji gorącą wodą. Dlatego papaina jest bardziej odpowiednia do ekstrakcji polisacharydów z grzybów shiitake. Tymczasem hydrolizat enzymatyczny pełni także funkcję immunologiczną polisacharydów z grzybów jadalnych.
Proteaza neutralna to rodzaj proteazy, która działa na wiązania peptydowe białek w warunkach obojętnych (pH 6,{1}},5). Może hydrolizować białka do aminokwasów, peptydów i wolnych aminokwasów. Ekstrakcja nierozpuszczalnego błonnika pokarmowego z grzybów jadalnych może skutecznie usunąć białka i poprawić plony.
Proteaza smakowa to mieszany enzym endonukleaz i egzonukleaz, który może skutecznie usuwać hydrofobowe aminokwasy z końców białek, uwalniać hydrofobowe aminokwasy na końcach i redukować nieprzyjemne smaki, takie jak gorycz. Często stosuje się go w połączeniu z innymi proteazami do wytwarzania peptydów.
3. Zastosowanie pektynazy
Pektynaza to złożony układ wielu enzymów składający się z hydrolazy pektynowej, liazy pektynowej, esterazy pektynowej i protopektynazy, który można rozszczepić. Jest to rodzaj enzymu, który rozszczepia wiązania glikozydowe w pektynie i rozkłada je na kwas poligalakturonowy. Pektyna nie tylko tworzy twardą strukturę ścian komórkowych grzybów jadalnych z celulozą, hemicelulozą, ligniną itp., ale także osadza się w macierzy międzykomórkowej. Dlatego pektynaza może nie tylko zniszczyć ścianę komórkową, ale także zmniejszyć lepkość roztworu, ułatwiając w ten sposób rozpuszczanie i ekstrakcję skutecznych składników w komórce.
Kiedy Tao Jing i in. badali hydrolizę enzymatyczną Hericium erinaceus i odkryli, że po potraktowaniu pektynazą zawartość substancji stałych w roztworze wzrosła z 36 mg/g do 88 mg/g, co było skuteczniejsze niż pozostałe trzy enzymy rozbijające ściany komórkowe (celulaza, ksylanaza – glukozydaza Ponadto badania wykazały, że hydrolizat pektynazy z grzyba bambusowego o długiej spódnicy ma również pewne działanie przeciwbakteryjne.
4. Zastosowanie innych enzymów
5'-fosfodiesteraza może rozkładać RNA w komórkach grzybów do 5'-nukleotydów, co nie tylko zwiększa pewne działanie farmakologiczne, ale także ważne świeże substancje smakowe, takie jak kwas 5'-guanozynowy i 5'-kwas inozynowy, zwiększając w ten sposób smak. Wang Xiaohong otrzymał kwas cytydynowy 11,31, stosując 5'-fosfodiesterazę do hydrolizy kwasu nukleinowego w Agaricus bisporus μ G/ml, monofosforan adenozyny 6,78 μ G/ml, guanozyna 8,37 μ G/ml, kwas moczowy 6,40 μ G/ml, z nukleinem szybkość hydrolizy enzymatycznej kwasowej 68,1%.
- Glukozydaza może rozkładać pektynę na fragmenty cukrów redukujących i oligosacharydów o niskiej masie cząsteczkowej i często jest używana do rozkładu głównie fragmentów liniowych. - Poria cocos składa się z 1,3-D-glukanu, z łatwiej rozpuszczalnym w wodzie związkiem niskocząsteczkowym rozpuszczalny wagowo polisacharyd Poria Cocos. Podczas ekstrakcji błonnika pokarmowego z grzybów jadalnych często stosuje się amylazę w celu usunięcia zanieczyszczeń ze skrobi.
5. Zastosowanie enzymów złożonych
Do głębokiego przetwarzania grzybów jadalnych często wprowadza się technologię złożonej hydrolizy enzymatycznej. Badając wpływ hydrolizy enzymatycznej na skład odżywczy i substancje lotne zupy Agaricus bisporus, Li Qin i in. odkryli, że zawartość substancji stałych w hydrolizacie grzybów jadalnych wzrosła o 42,6% po obróbce enzymami hydrolitycznymi (enzymem złożonym składającym się z celulazy, proteazy i enzymów smakowo-zapachowych), podczas gdy tylko 15% wzrosła podczas stopniowej obróbki enzymatycznej. Jednocześnie najwyższy był także stopień odzysku białka i całkowita zawartość wolnych aminokwasów w hydrolizacie grzybów jadalnych, co wskazuje, że synergistyczne działanie enzymów złożonych sprawia, że ściana komórkowa Agaricus bisporus jest łatwiejsza do rozerwania, a białko wewnątrz komórki łatwiej się rozpuścić.
Zhu i in. metodologia połączonej powierzchni odpowiedzi w celu optymalizacji złożonego enzymu (celulaza: pektynaza: trypsyna=2:2:1) wspomaganej ekstrakcji polisacharydów z Hericium erinaceus. Stwierdzili, że wydajność polisacharydów z Hericium erinaceus po hydrolizie enzymatycznej przy pH 5,71 i 52,03 stopnia przez 33,79 minuty osiągnęła 13,46%, co było nie tylko takie samo, jak w przypadku grup funkcyjnych otrzymanych tradycyjną metodą ekstrakcji gorącą wodą, ale także o 8,03% wyższe niż w przypadku ten ostatni. Yin i in. zastosowali złożony enzym (papaina: pektynaza: celulaza=1:1) do ekstrakcji polisacharydów z Tricholoma matsutake z wydajnością 7,53%.
6. Połączenie technologii enzymów biologicznych i innych technologii
W celu dalszej poprawy wydajności produktów głębokiego przetwarzania grzybów jadalnych, biologiczną technologię enzymatyczną często łączy się z ultradźwiękami, metodami chemicznymi, separacją membranową i innymi technologiami. Zang Jina i in. poddano grzyby shiitake działaniu ultradźwięków o mocy 200 W przez 30 minut, wykorzystując ich silne wibracje do wywołania przepływu cytoplazmy, oscylacji, rotacji i tarcia komórek, przyspieszając rozpuszczanie skutecznych składników, zmieniając przepuszczalność ścian komórkowych i przyspieszenie dyfuzji i uwalniania substancji wewnątrzkomórkowych. Następnie dodano kwaśną proteazę w celu hydrolizy enzymatycznej grzybów shiitake i zawartość aminokwasów w sosie z grzybów shiitake przetworzonym tym hydrolizatem osiągnęła 0,88%.
Technologia separacji membranowej to nowa technologia separacji, która łączy separację, zatężanie i oczyszczanie. Ogólnie dzieli się go na cztery typy w zależności od wielkości porów: mikrofiltracja, ultrafiltracja, nanofiltracja i odwrócona osmoza. Charakteryzuje się wysoką wydajnością separacji, niskim zużyciem energii, pracą w normalnej temperaturze i dobrą ciągłością i jest szeroko stosowany w żywności, uzdatnianiu wody, medycynie i innych dziedzinach. W głębokim przetwarzaniu grzybów jadalnych technologię separacji membranowej można wykorzystać nie tylko do wzbogacenia i zatężenia skutecznych składników w roztworze do hydrolizy enzymatycznej, ale także do usunięcia niekorzystnych czynników powstających w procesie hydrolizy enzymatycznej.
III, Perspektywa
Grzyby jadalne zostały uznane przez Światową Organizację Zdrowia za zdrową żywność typu czynnika funkcjonalnego. Znany ekspert od grzybów jadalnych i profesor Zhang Shuting z Chińskiego Uniwersytetu w Hongkongu bardzo podsumował ich wartość jako „jadalną, odżywczą i leczniczą”.
Obecnie głębokie przetwarzanie grzybów jadalnych, rozwój skutecznych składników aktywnych w grzybach jadalnych i poprawa ich wartości dodanej stały się przedmiotem rywalizacji rynkowej zarówno w kraju, jak i za granicą. Ze względu na zalety takie jak wysoka wydajność, łagodne warunki, niskie zużycie energii, niskie zanieczyszczenie i uproszczone procesy, technologia enzymów biologicznych została szybko rozwinięta w głębokim przetwarzaniu niektórych grzybów jadalnych. Nie stworzono jednak stosunkowo systematycznego systemu stosowania, a większość z nich nadal znajduje się na poziomie laboratoryjnym.
Powiązane badania wykazały, że przemysłowe preparaty enzymatyczne mają podobne działanie jak enzymy analityczne w produkcji komercyjnego błonnika pokarmowego z grzybów jadalnych. Dlatego technologia enzymów biologicznych ma ogromny potencjał komercyjny w głębokim przetwarzaniu grzybów jadalnych.
Jednakże technologia enzymów biologicznych ma również pewne wady.
Z jednej strony warunki reakcji mają duże ograniczenia w zakresie wydajności hydrolizy enzymatycznej, a stopień ponownego wykorzystania unieruchomionych enzymów na ogół nie jest wysoki, co prowadzi do wysokich kosztów enzymów.
Z drugiej strony badania nad zastosowaniem technologii enzymów biologicznych w głębokim przetwarzaniu grzybów jadalnych nie są doskonałe, a proces nie jest dojrzały. Dlatego dalszy rozwój technologii enzymów biologicznych w głębokim przetwarzaniu grzybów jadalnych musi osiągnąć następujące aspekty:
① Zwiększyć badania przesiewowe i hodowlę mikroorganizmów wytwarzających enzymy, zmniejszyć koszty produkcji i opracować preparaty enzymatyczne o wysokiej aktywności enzymatycznej i szerokich możliwościach adaptacji.
② Opracować wydajne, niedrogie, przepuszczalne, stabilne, bezpieczne i nietoksyczne nośniki, a także proste i wykonalne metody immobilizacji, w celu poprawy właściwości, stabilności i zakresu zastosowań unieruchomionych enzymów.
③ Wzmocnić badania nad zastosowaniem technologii enzymów biologicznych w procesie ekstrakcji składników funkcjonalnych grzybów jadalnych i ustalić wskaźniki wykrywania pozostałości enzymów w hydrolizatach enzymatycznych, aby zapewnić stabilność i jakość roztworu ekstrakcyjnego.
Podsumowując, biologiczna technologia enzymatyczna ma szerokie perspektywy zastosowania i potencjał rynkowy w głębokim przetwarzaniu grzybów jadalnych w Chinach.
Informacje zawarte w tym artykule pochodzą z Internetu i nie są wykorzystywane jako porada dotycząca leczenia ani porada inwestycyjna. Jeśli ten artykuł ma wpływ na Twoje prawa i interesy lub jesteś zainteresowany tym produktem, skontaktuj się z nami w odpowiednim czasie, abyśmy mogli zapewnić Ci dalszą pomoc