新型菌株Aspergillus cervinus ARS2产胞外果胶酶的纯化、表征及其在柑橘汁澄清中的应用研究

本研究针对果汁工业中果胶酶(Pectinase)稳定性差、成本高的问题，通过固态发酵新型菌株Aspergillus cervinus ARS2获得果胶酶，经膜过滤(50 kDa)、硫酸铵沉淀、透析和凝胶过滤层析(Sephadex G-75)四步纯化获得24.17倍纯化倍数的37 kDa酶，其最适pH 4、温度35°C，Km 为0.78 mg/mL，Vmax 达111.12 IU/mL。采用PVA-海藻酸盐固定化技术，通过全因子设计(FFD)优化柑橘汁澄清工艺，在39.09°C、62.12 min、3.33 mL酶载量下实现45.24%透光率，为果汁工业提供高效生物催化剂。

　　

在果汁加工领域，浑浊的果汁外观会显著降低产品市场价值，这主要源于水果中果胶(pectin)形成的胶体网络结构。传统化学法澄清存在效率低、副产物多等问题，而微生物源果胶酶(Pectinase)因其高效专一性成为理想替代方案。然而现有果胶酶普遍面临酸性条件下稳定性差、难以回收利用、生产成本高等瓶颈。针对这些问题，来自中国的研究团队从腐败柑橘皮中分离出一株新型真菌菌株Aspergillus cervinus ARS2，系统研究了其产果胶酶的纯化工艺、酶学特性及固定化应用，成果发表于《Kuwait Journal of Science》。

研究采用固态发酵(SSF)技术，以柑橘皮为低成本基质培养菌株。通过四级纯化流程（膜过滤、硫酸铵沉淀、透析和凝胶层析）获得高纯度酶，并运用SDS-PAGE测定分子量。酶学表征涵盖pH/温度稳定性、动力学参数等指标。采用PVA-海藻酸盐包埋法固定化酶，结合全因子设计(FFD)和响应面法(RSM)优化柑橘汁澄清工艺参数。

3.1 果胶酶纯化
四级纯化使比活性从25.27 IU/mg提升至611 IU/mg，凝胶层析阶段获得24.17倍纯化倍数。SDS-PAGE显示单一条带，分子量37 kDa，属于微生物果胶酶的典型范围（30-70 kDa）。

3.2 酶学特性
该酶在pH 4时活性最高（106.21±1.57 IU/mL），酸性条件(pH 3-6)下5小时保留75%以上活性。最适温度35°C，在30-40°C稳定性最佳（5小时活性保留>90%）。Lineweaver-Burk分析显示其对底物具有高亲和力（K_m
=0.78 mg/mL）和高催化效率（V_max
=111.12 IU/mL）。

3.3 固定化应用
将纯化酶封装于PVA-海藻酸盐微球形成直径0.8 mm的固定化酶，通过三因素三水平FFD实验发现：在62.12分钟、39.09°C、3.33 mL酶载量时，柑橘汁透光率达45.24±1.68%，较未处理组显著提升。模型验证显示预测值(44.63%)与实验结果高度吻合(R²
=94.12%)。

该研究首次报道了A. cervinus ARS2菌株的果胶酶生产潜力，其酸性稳定性显著优于多数报道菌株。固定化技术的应用解决了游离酶难以回收的行业痛点，而SSF工艺结合农业废弃物利用大幅降低生产成本。优化后的澄清条件（<40°C）特别适合热敏性果汁加工，为果汁工业提供了兼具经济性和环保性的解决方案。未来研究可拓展至其他水果汁液处理及固定化酶的重复使用性能评估。