Los hongos comestibles tienen un sabor delicioso y no solo son ricos en proteínas, bajos en grasas y calorías, sino que también se los conoce como la "carne de las verduras". Son ricos en diversas sustancias funcionales, como polisacáridos y fibra dietética, y tienen efectos significativos en la lucha contra los tumores, la mejora del sistema inmunológico, la reducción de la presión arterial y los lípidos y el antienvejecimiento.
China es un importante productor y exportador de hongos comestibles y representa más del 60% del total mundial. En la actualidad, el procesamiento de hongos comestibles en China se divide principalmente en procesamiento inicial (secado, salinización, almacenamiento enlatado, etc.) y procesamiento profundo. Según el cálculo de las empresas procesadoras, por cada kg de champiñones procesados, el valor de producción puede aumentar 2-3 veces después del procesamiento inicial y 10-20 veces después del procesamiento profundo. Teniendo en cuenta tanto los beneficios económicos como la demanda del mercado, la tecnología de procesamiento profundo y los productos de hongos comestibles se convertirán en la principal dirección de desarrollo en el futuro.
La tecnología de enzimas biológicas se basa en la destrucción selectiva de las paredes celulares de las plantas mediante hidrólisis enzimática, lo que hace que los componentes del interior de las células vegetales sean más fáciles de disolver y difundir. Tiene ventajas como una alta tasa de lixiviación de componentes, una pérdida reducida de componentes termosensibles, un consumo de energía reducido, una contaminación reducida y procesos simplificados. Es ampliamente utilizado en la industria alimentaria, la industria de piensos, la industria textil y de lavado.
La aplicación de tecnología de enzimas biológicas al procesamiento profundo de hongos comestibles no solo puede destruir eficazmente la densa estructura de la pared celular del hongo, mejorar la disolución de sustancias funcionales como polisacáridos y proteínas, sino también hidrolizar moléculas grandes en moléculas pequeñas para su difusión y eliminación de impurezas. y sabor mejorado del producto. Por lo tanto, será útil para este trabajo de investigación resumir el progreso de la investigación sobre la aplicación de la tecnología de enzimas biológicas en el procesamiento profundo de hongos comestibles en el país y en el extranjero.
I, tecnología de enzimas biológicas.
Las enzimas son un tipo de proteína con actividad catalítica especial producida por células vivas, que pueden participar y promover diversas reacciones metabólicas dentro de las células vivas. Tienen las características de alta eficiencia catalítica, alta especificidad y condiciones catalíticas suaves.
En la actualidad, las preparaciones enzimáticas como proteasa, pectinasa, celulasa y amilasa se han industrializado y ampliamente utilizado en diversos campos como alimentos, medicina, textiles, industria química diaria, fabricación de papel, tratamiento de aguas residuales de lavado industrial y piensos, con amplias perspectivas de aplicación. .
Aunque las células de hongos comestibles contienen enzimas, la autólisis por sí sola no puede lograr resultados de preparación ideales y solo se pueden lograr altas tasas de extracción agregando enzimas. Cuando Tian Long estudió el efecto de la adición de enzimas en la extracción de nutrientes de hongos de raíces largas, descubrió que, basándose únicamente en la acción enzimática del propio hongo, las tasas de extracción de sólidos solubles, proteínas e hidrólisis de proteínas solo alcanzaban el 55%. 40% y 15%, lo que indica que no se pueden extraer los ingredientes más eficaces.
Por un lado, las paredes celulares vegetales son estructuras densas compuestas por sustancias como celulosa, hemicelulosa, pectina y lignina. Sobre la base de la extracción tradicional con agua caliente, se seleccionan enzimas externas adecuadas según la composición de la pared celular para hidrolizar los componentes de la pared celular, como la celulosa, la hemicelulosa y la pectina, y destruir la estructura densa, lo que facilita la extracción. Los componentes eficaces en las células vegetales se disuelven y difunden.
Por otro lado, las proteínas, los ácidos nucleicos y otras sustancias de las células suelen descomponerse en pequeños péptidos, aminoácidos, nucleótidos, etc., según sea necesario. También es necesario añadir proteasas, fosfodiesterasas y otras enzimas. Además, a la hora de extraer y preparar algunas sustancias como la fibra dietética insoluble, la eliminación de impurezas como almidón, pectina, proteínas, etc. que se consideran ineficaces requiere la adición de las correspondientes enzimas para su degradación.
II, Aplicación de la tecnología de enzimas biológicas en el procesamiento de hongos comestibles
1. Aplicación de celulasa
Celulasa es un término colectivo para un grupo de enzimas involucradas en la biodegradación de la celulosa para producir glucosa. Es un sistema enzimático multicomponente que desempeña un papel sinérgico, también conocido como sistema celulasa, que incluye principalmente endonucleasas - Glucosidasa, exonucleasa - Glucosidasa y - Glucosidasa. La celulosa es uno de los principales componentes de la pared celular de los hongos comestibles, compuesta principalmente por - D-glucosa - 1,4 conexión de enlace glicosídico, cortada por la acción sinérgica de tres enzimas - 1,4 glicosídicas Los enlaces generan oligosacáridos de cadena corta, como disacáridos de fibra, oligosacáridos de fibra y glucosa, alterando así la estructura densa de la pared celular y promoviendo la disolución de componentes eficaces dentro de la célula.
El uso de celulasa no sólo mejora la tasa de disolución de los componentes funcionales en los hongos comestibles, sino que también aumenta el valor económico de sus subproductos de procesamiento. Cuando Fan Junmin y otros utilizaron celulasa para extraer polisacáridos de Pleurotus eryngii, la tasa de extracción llegó al 18,57 %, que fue 1,24 veces mayor que el método tradicional de extracción con agua con una tasa de extracción de polisacáridos del 8,29 %. Mientras tanto, la extracción enzimática también acorta el tiempo de funcionamiento, reduce la proporción material-líquido y reduce la temperatura de extracción, ahorrando así energía y evitando el daño de las altas temperaturas a los componentes polisacáridos.
Wang Anjian et al. utilizó celulasa para ablandar los tallos de los hongos shiitake, un subproducto de los hongos shiitake. El estudio demostró que la celulasa puede mejorar eficazmente el sabor, la masticabilidad y la morfología del tejido de los tallos del hongo shiitake ricos en fibra cruda. Xiao Lingling y otros usan celulasa para degradar una gran cantidad de celulosa en los tallos de hongos desechados y usan los azúcares reductores en el hidrolizado enzimático para la fermentación de la levadura para producir un nuevo tipo de vinagre de hongos.
Además, la celulasa también tiene un efecto potenciador del aroma. Li Pingping will - Se añadió glucosidasa al cuerpo fructífero y al caldo de fermentación profunda de Delicious Boletus, y se descubrió que los componentes principales permanecían sin cambios después de la hidrólisis enzimática. Sin embargo, se agregaron 17 nuevos compuestos al cuerpo fructífero, con un aumento del 124,78% en el contenido de acetofenona. En cambio, al caldo de fermentación se añadieron 19 nuevos compuestos, como furfural, cisjasmonato, capsaicina, (Z, E) - farnesol, (Z, Z) - farnesol, etc., que contribuyeron significativamente al aroma. por lo tanto, la glucosidasa puede mejorar eficazmente los componentes volátiles en el cuerpo fructífero y el caldo de fermentación profunda de Delicious Boletus, y tiene el efecto de mejorar el sabor.
2. Aplicación de proteasas
Las proteasas son un grupo de enzimas que pueden hidrolizar los enlaces peptídicos de proteínas. En el procesamiento de hongos comestibles, las proteasas comúnmente utilizadas incluyen papaína, proteasa neutra, proteasa de sabor, etc. Por un lado, la pared celular y la membrana de los hongos comestibles contienen proteínas, por lo que las proteasas pueden degradar las proteínas para destruir la pared y la membrana celular. mejorando así el rendimiento de las sustancias objetivo. Por otro lado, las proteínas de las células pueden ser degradadas por enzimas en oligopéptidos activos de menor peso molecular, aminoácidos, etc., que facilitan la difusión fuera de la célula y facilitan la posterior extracción y eliminación de impurezas.
La papaína es un tipo de tiol proteasa que tiene una fuerte capacidad de hidrólisis de proteínas, péptidos, etc. de animales y plantas. Puede hidrolizar proteínas de moléculas grandes en péptidos o aminoácidos de moléculas pequeñas, lo que favorece la liberación de componentes funcionales como los polisacáridos de hongos comestibles y También puede recombinar hidrolizados de proteínas en sustancias peptídicas con funciones activas.
Cuando Liu Qing'e estudió el método de extracción enzimática de polisacáridos de los hongos shiitake, descubrió que la tasa de extracción de polisacáridos mediante hidrólisis enzimática de papaína aumentaba en un 95% en comparación con la extracción directa con agua, muy por encima del 79% de la pectinasa y el 42% de la celulasa. , y el doble que la extracción tradicional con agua caliente. Por tanto, la papaína es más adecuada para la extracción de polisacáridos de los hongos shiitake. Mientras tanto, el hidrolizado enzimático también tiene la función inmune de los polisacáridos de hongos comestibles.
La proteasa neutra es un tipo de proteasa que actúa sobre los enlaces peptídicos de proteínas en condiciones neutras (pH 6.0-7.5). Puede hidrolizar proteínas en aminoácidos, péptidos y aminoácidos libres. Al extraer fibra dietética insoluble de hongos comestibles, se pueden eliminar proteínas de manera efectiva y mejorar el rendimiento.
La proteasa de sabor es una enzima mixta de endonucleasas y exonucleasas, que puede eliminar eficazmente los aminoácidos hidrofóbicos del extremo de las proteínas, liberar los aminoácidos hidrofóbicos al final y reducir los malos sabores como el amargor. A menudo se utiliza en combinación con otras proteasas para preparar péptidos.
3. Aplicación de pectinasa
La pectinasa es un sistema complejo multienzimático compuesto de pectina hidrolasa, pectina liasa, pectina esterasa y protopectinasa, que se puede escindir o Un tipo de enzima que escinde los enlaces glicosídicos de la pectina y los descompone en ácido poligalacturónico. La pectina no sólo forma la estructura dura de las paredes celulares de los hongos comestibles con celulosa, hemicelulosa, lignina, etc., sino que también se deposita en la matriz intercelular. Por lo tanto, la pectinasa no sólo puede destruir la pared celular, sino también reducir la viscosidad de la solución, promoviendo así la disolución y extracción de componentes eficaces dentro de la célula.
Cuando Tao Jing et al. estudiaron la hidrólisis enzimática de Hericium erinaceus y encontraron que después del tratamiento con pectinasa, el contenido sólido en la solución aumentó de 36 mg/g a 88 mg/g, lo que fue más efectivo que las otras tres enzimas rompedoras de la pared celular (celulasa, xilanasa - Glucosidasa Además, las investigaciones han descubierto que el hidrolizado de pectinasa del hongo de bambú de falda larga también tiene cierta actividad antibacteriana.
4. Aplicación de otras enzimas
La 5' - fosfodiesterasa puede degradar el ARN de las células de los hongos en 5' - nucleótidos, lo que no solo aumenta ciertos efectos farmacológicos, sino también importantes sustancias de sabor fresco como el ácido 5' - guanosina y el ácido 5' - inosina, aumentando así el sabor. Wang Xiaohong obtuvo ácido citidina 11,31 usando 5 '-fosfodiesterasa para hidrolizar el ácido nucleico en Agaricus bisporus μ G/mL, monofosfato de adenosina 6,78 μ G/mL, guanosina 8,37 μ G/mL, ácido úrico 6,40 μ G/mL, con un ácido nucleico Tasa de hidrólisis enzimática ácida del 68,1%.
- La glucosidasa puede degradar la pectina en fragmentos de bajo peso molecular de azúcares reductores y oligosacáridos, y a menudo se utiliza para degradar fragmentos principalmente lineales. - Poria cocos está compuesta de 1,3-D-glucano, con un compuesto de bajo peso molecular más fácilmente soluble en agua. Polisacárido de Poria cocos soluble en peso. Cuando se extrae fibra dietética de hongos comestibles, la amilasa se utiliza a menudo para eliminar las impurezas del almidón.
5. Aplicación de enzimas compuestas.
En el procesamiento profundo de hongos comestibles, a menudo se introduce la tecnología de hidrólisis enzimática compuesta. Al estudiar los efectos de la hidrólisis enzimática sobre la composición nutricional y las sustancias volátiles de la sopa Agaricus bisporus, Li Qin et al. encontraron que el contenido sólido en el hidrolizado de hongos comestibles aumentó en un 42,6% después del tratamiento con enzimas hidrolíticas (una enzima compuesta de celulasa, proteasa y enzimas aromáticas), mientras que solo el 15% aumentó durante el tratamiento enzimático gradual. Al mismo tiempo, la tasa de recuperación de proteínas y el contenido total de aminoácidos libres en el hidrolizado de hongos comestibles también fueron los más altos, lo que indica que el efecto sinérgico de las enzimas compuestas hace que la pared celular de Agaricus bisporus sea más fácil de romper y la proteína dentro de la célula. más fácil de disolver.
Zhu et al. Metodología de superficie de respuesta combinada para optimizar la extracción asistida por enzima compuesta (celulasa: pectinasa: tripsina=2:2:1) de polisacáridos de Hericium erinaceus. Descubrieron que el rendimiento de polisacáridos de Hericium erinaceus alcanzó el 13,46% después de la hidrólisis enzimática a pH 5,71 y 52,03 grados durante 33,79 minutos, que no sólo era el mismo que el de los grupos funcionales obtenidos mediante el método tradicional de extracción con agua caliente, sino también un 8,03% mayor que el de Hericium erinaceus. este último. Yin et al. utilizaron una enzima compuesta (papaína: pectinasa: celulasa=1:1) para extraer polisacáridos de Tricholoma matsutake, con un rendimiento del 7,53%.
6. La combinación de tecnología de enzimas biológicas y otras tecnologías.
Para mejorar aún más el rendimiento de los productos en el procesamiento profundo de hongos comestibles, la tecnología de enzimas biológicas a menudo se combina con ultrasonido, métodos químicos, separación de membranas y otras tecnologías. Zang Jin et al. trató hongos shiitake con ultrasonido a 200 W durante 30 minutos, usando su fuerte vibración para causar flujo citoplasmático, oscilación celular, rotación y fricción, acelerando la disolución de ingredientes efectivos, cambiando la permeabilidad de las paredes celulares y acelerando la difusión y liberación de sustancias intracelulares. Luego, se añadió proteasa ácida para la hidrólisis enzimática de los hongos shiitake, y el contenido de aminoácidos en la salsa de hongos shiitake procesada con este hidrolizado alcanzó el 0,88%.
La tecnología de separación por membranas es una nueva tecnología de separación que combina separación, concentración y purificación. Generalmente se divide en cuatro tipos según el tamaño de los poros: microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa. Tiene las características de alta eficiencia de separación, bajo consumo de energía, funcionamiento a temperatura normal y buena continuidad, y ha sido ampliamente utilizado en alimentos, tratamiento de agua, medicina y otros campos. En el procesamiento profundo de hongos comestibles, no solo se puede utilizar la tecnología de separación por membrana para enriquecer y concentrar los componentes eficaces en la solución de hidrólisis enzimática, sino también para eliminar los factores adversos generados durante el proceso de hidrólisis enzimática.
III, perspectivas
Los hongos comestibles están reconocidos por la Organización Mundial de la Salud como alimentos saludables de tipo factor funcional. El famoso experto en hongos comestibles y profesor Zhang Shuting de la Universidad China de Hong Kong resumió muy bien su valor como "comestible, nutritivo y medicinal".
En la actualidad, el procesamiento profundo de los hongos comestibles, el desarrollo de ingredientes activos eficaces en los hongos comestibles y la mejora de su valor agregado se han convertido en el foco de la competencia del mercado tanto a nivel nacional como internacional. Debido a sus ventajas de alta eficiencia, condiciones suaves, bajo consumo de energía, baja contaminación y procesos simplificados, la tecnología de enzimas biológicas se ha desarrollado rápidamente en el procesamiento profundo de algunos hongos comestibles. Sin embargo, no se ha formado un sistema de aplicación relativamente sistemático y la mayoría de ellos todavía se encuentran a nivel de laboratorio.
Estudios relacionados han demostrado que las preparaciones de enzimas industriales tienen efectos similares a las enzimas analíticas en la producción de fibra dietética de hongos comestibles comerciales. Por tanto, la tecnología de enzimas biológicas tiene un enorme potencial comercial en el procesamiento profundo de hongos comestibles.
Sin embargo, la tecnología de enzimas biológicas también tiene ciertas deficiencias.
Por un lado, las condiciones de reacción tienen grandes limitaciones en la eficiencia de la hidrólisis enzimática y la tasa de reutilización de las enzimas inmovilizadas generalmente no es alta, lo que conduce a altos costos de enzimas.
Por otro lado, la investigación sobre la aplicación de la tecnología de enzimas biológicas en el procesamiento profundo de hongos comestibles no es perfecta y el proceso no está maduro. Por lo tanto, un mayor desarrollo de la tecnología de enzimas biológicas en el procesamiento profundo de hongos comestibles debe lograr los siguientes aspectos:
① Aumentar la detección y el cultivo de microorganismos productores de enzimas, reducir los costos de producción y desarrollar preparaciones de enzimas con alta actividad enzimática y amplia adaptabilidad.
② Desarrollar vehículos eficientes, económicos, permeables, estables, seguros y no tóxicos, así como métodos de inmovilización simples y factibles, para mejorar las propiedades, la estabilidad y el rango de aplicación de las enzimas inmovilizadas.
③ Mejorar la investigación de la aplicación de la tecnología de enzimas biológicas en el proceso de extracción de componentes funcionales en hongos comestibles y establecer indicadores de detección de enzimas residuales en hidrolizados enzimáticos para garantizar la estabilidad y calidad de la solución de extracción.
En resumen, la tecnología de enzimas biológicas tiene amplias perspectivas de aplicación y potencial de mercado en el procesamiento profundo de hongos comestibles en China.
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