Pektinek és pektinázok

Pektinek és pektinázok

Dr. Barta Zsolt

Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 22-07-25

Pektin előfordulása

A növényi sejtfal egyik alkotója, főleg gyümölcsökben fordul elő

– a gyümölcs érése közben a sejtfal pektin szerkezete változik a pektinázok természetes működése miatt.

Gyümölcsök pektin tartalma (nyers tömegre): 0,5 – 4% között 1.Alma: 1 – 1,5%

2.Barack: 1%

3.Cseresznye: 0,4%

4.Narancs: 0,5 – 3,5%

5.Almatörköly/almarost (préselési maradék, pomace): 10 – 15%

6.Citrusfélék héja: 20 – 30%

3

Pektin kémiai összetétele

Nem egy határozott összetételű és szerkezetű molekula, hanem galakturonsavból és egyéb cukrokból és cukorszármazékokból

felépülő komplex poliszacharid család.

1. Homogalakturánok – HG – galakturonsavból épül fel alfa 1,4 kötés  hélix, polimerizációs fok: kb.

200

2. Szubsztituált homogalakturánok:

1.Xilogalakturán – XG 2.Apiogalakturán – AG

3.Ramnogalakturán II – RG-II 3. Ramnogalakturán I – RG-I

Pektin kémiai összetétele – HG

DE – Degree of Esterification – Észterezés foka (metanol/ecetsav észterez)

5

Pektin kémiai összetétele – XG/AG

Apióz – 5 C-atomos cukor

Xilóz – 5 C-atomos cukor

Pektin kémiai összetétele – RG-I

Ramnóz – metilpentóz vagy 6-dezoxi-hexóz

8

Pektin nevezéktan

Amerikai Kémiai Társaság (American Chemical Society) négy csoportba sorolja a pektin származékokat

1. Protopektin (Protopectin): vízoldhatatlan pektin származék, ami az ép, élő növényi szövetekben van jelen, a pektin természetben előforduló formája. Hidrolízise során pektint vagy pektin(ikus) savat nyerünk.

2. Pektin sav (Pectic acid): vízoldható galakturán polimer, ami

elhanyagolható mennyiségű metil észter csoportot tartalmaz. Sóit pektátoknak nevezik.

3. Pektinikus sav (Pectinic acid): a galakturán lánc karboxil csoportjai legfeljebb 75%-ban metiláltak. Sóit pektinátoknak nevezik.

4. Pektin (Pectin vagy polymethyl galacturonate): az a polimer, amiben a galakturán lánc karboxil csoportjainak legalább 75%-a metilált.

Dimer forma

Ezen kívül még ionos és egyéb kovalens kötések más sejtfal alkotókhoz.

10

Gélképzés

Kétféle gélesedési mechanizmus:

• HM (high methoxyl) pektinek (DE = 60 – 75%): H-hídak – minimális cukorkoncentráció és meghatározott pH (2-3) a gélesedéshez

- rugalmas

• LM (low methoxyl) pektinek (DE = 20 – 40%): („egg-box”) – kétértékű fémion kell (kelát képződés)

- törékeny

http://en.silvateam.com/Products-Services/Food-Ingredients/Pectin/Gelation

Felhasználás

Főleg élelmiszeriparban:

•Dzsemek – zselésít

•Tejtermékek – stabilizál

•Gyógyszerek – segédanyag, hordozó, bevonó

(vastagbélben bomlik csak le) Egyéb felhasználás:

•Koleszterin szint csökkentő

•Toxikus kationok felszívódása ellen

•Vérzés csillapítás (véralvadási időt csökkenti intravénásan adagolva)

•Hasmenés megszüntetése (a széklet viszkozitását növeli)

•Elhízás megelőzése (telítettség, és felszívódást gátol)

Pektinázok

1. Protopektinázok (PPáz) 2. Pektin észterázok

(PEáz)

3. Depolimerázok

ó) (vízoldhat Pektin

O H atlan) (vízoldhat

n

Protopekti  ₂ ^PPáz  OH CH n Pektát O

H n

Pektin  ₂ ^PE  ₃

Pektinázok – depolimerázok

Hidrolázok – hidrolízis:

poligalakturanáz (PGáz)

Pektinsavon aktív: endo-PGáz, exo-PGáz, exo-diPGáz

Pektinen aktív: endo- és exo-

polimetilgalakturanáz (PMGáz) Liázok – transzelimináció (telítettlenség jön létre):

poligalakturán liáz (PGL)

Pektinsavon aktív: endo-PGL, exo-PGL

Pektinen aktív: endo- és exo-

polimetilgalakturán liáz (PMGLáz)

14

Pektinázok felhasználása 1.

Savas pektinázok – főleg gyümölcslé gyártás során

1. 1930-as évektől, nagyfokú és hatékony ipari alkalmazás viszont csak a sejtfal szerkezetének megértése után, az 1960-es évektől

2. Általában Aspergillus eredetű enzimek

3. Lé kinyerés hatásfokának javítása, pektin tartalom lebontása vagy stabilizálása:

a) Tiszta levek: alma, szőlő, eper b) Zavaros levek: narancs

Tiszta levek: almalé gyártás

1. Aprítás

2. Polifenol oxidáció (polifenolok inhibeálják az enzimeket)

3. Hőmérséklet optimum elérése (alma 30°C, eper 50 °C)

4. Macerálás: 15 perc – 2 óra 5. Préselés

6. Centrifugálás: „zavaros” almalé

7. Aroma kinyerés – flash pasztőrözés 8. Enzimes kezelés: lebontás és

„ködrészecskék” kicsapása 9. Centrifugálás

10. Ultraszűrés

16

Ködrészecskék

Almalé pH 3,5 – pektinek negatív töltéssel rendelkeznek és körbeveszik a pozitív töltésű fehérjéket

Pektinázok mellett segédanyagok (zselatin, tannin, bentonit) is szükségesek lehetnek a jó szűrhetőség eléréséhez

Zavaros levek: narancslé gyártás

• Kihívás a zavarosság fenntartása:

pektináz adagolás a viszkozitás csökkentéséhez

• Narancs: sok PEáz a gyümölcsben

• PEáz gátlás: hőkezelés (90°C)

• Enzimadagolás célja a láncok feldarabolása

• Kerülendő a Ca-pektát képződés

• Enzim: tiszta endo-PMGáz

18

Pektinázok felhasználása 2.

Lúgos pektinázok

Bakteriális eredetűek

1.Rostnövények (juta, len, kender, rámi vagy hócsalán, kenaf vagy rostmályva) áztatása és nyálkátlanítása  textilipar

2.Pektin tartalmú szennyvizek kezelése

3.Kávé és tea fermentáció (kávészem és tealevél fermentációja rövidül) 4.Papírgyártás (vegyszerigény csökkenthető)

5.Növényolaj extrakció (olajhozam növelhető)