Пектиназы гидролизуют растительные полисахариды, называемые пектиновыми веществами, или пектинами. Эти вещества обычно содержатся в растениях не в свободном виде, а в виде сложного комплекса, известного под названием протопектин. Схематически состав протопектина можно представить так:
Арабан – метоксилированная полигалактуроновая кислота – галактан
В основе структуры лежит цепь из остатков D-галактуроновой кислоты, соединенных друг с другом 1,4-глюкозидными связями. Карбоксильные группы остатков галактуроновой кислоты в большей или меньшей степени этерифицированы метиловым спиртом, т.е. содержат остатки СН3О-, присоединенные к шестому углеродному атому эфирной связью. Арабан – полисахарид, состоящий из остатков углевода арабинозы. Галактан – высокомолекулярный полисахарид, построенный из частиц галактозы.
При действии комплекса пектолитических ферментов прежде всего происходит отщепление от протопектина арабана и галактана. Предполагают, что это производит специальный фермент – протопектиназа, однако точных доказательств его существования нет. После отщепления обоих полисахаридов остается растворимый пектин, т.е. метоксилированная полигалактуроновая кислота. Именно она расщепляется другими пектолитическими ферментами.
Два основных фермента гидролизуют растворимый пектин – пектинэстераза (пектаза) и полигалактуроназа (пектиназа). Пектинэстераза разрывает боковые эфирные связи и отщепляет при этом метиловый спирт, обнажая высокореактивные карбоксильные группы. Второй фермент, действующий на растворимый пектин, расщепляет основную цепь полигалактуроновой кислоты. Известно, что в молекуле последней не все СООН-группы этерифицированны и содержат метоксильную группу. Пектинэстераза действует именно на эти участки, деметоксилируя кислоту. Полигалактуроназа же разрывает связи между теми остатками полигалактуроновой кислоты, которые не содержат метоксильных групп.
Когда при действии пектинэстеразы обнажаются карбоксильные группы, то при их участии в присутствии бивалентных катионов (Са2+) образуются нерастворимые соли, которые выпадают в осадок и могут быть легко удалены. Полигалактуроназа же расщепляет высокомолекулярный пектин, в результате чего устраняется его предохраняющее коллоидное действие, уменьшается вязкость растворов и суспендированные в его присутствии частицы осаждаются. При этих гидролитических превращениях теряется важнейшее свойство пектиновых веществ – их желирующая способность, т.е. способность образовывать плотные студни в присутствии кислоты и сахара. Действие пектинрасщепляющих ферментов всегда связано с резким снижением вязкости системы.
Пектиназы применяют в следующих областях пищевой промышленности:
1. виноделии;
2. производстве плодоягодных соков и безалкогольных напитков;
3. изделий из фруктов – желе, концентрированных соков, пюре, фруктовых и овощных консервов;
4. ликеро-водочном производстве;
5. производстве кофе и кофейных концентратов;
6. получении пектина с низким содержанием метоксила.
Пектиновые вещества, являясь гидрофильными коллоидами, повышают водоудерживающую способность растительной ткани и тем самым препятствуют полному отделению сока, задерживают выделение взвешенных частиц в соке, сусле, вине, что приводит к образованию устойчивой неоседающей мути, придает соку высокую вязкость и затрудняет его осветление и фильтрование.
В виноделии пектолитические ферменты оказываются эффективными при прессовании, осветлении и отстаивании виноматериалов. Прибавление пектиназ к винограду, яблокам, ягодам и фруктам при их размоле или раздавливании дает повышенный выход сока после прессования. Вино, полученное из материалов, обработанных ферментами, имеет более глубокий и яркий цвет, прозрачнее и крепче, если его ферментация проведена полностью.
Эти ферменты совершенно безвредны и вполне активны в условиях, обычных для процессов виноделия. Они способствуют извлечению красящих, дубильных и экстрактивных веществ из сырья, что повышает качество готовой продукции и особенно ценно при некоторых технологических процессах, например при производстве вин «по красному способу» – с настаиванием на мезге.
В производстве плодово-ягодных соков и безалкогольных напитков пектиназы применяются для решения трех главных задач: 1) увеличения выхода готового продукта; 2) осветления растворов; 3) ускорения их фильтрования.
Фруктовые консервы. Пектиновые ферменты необходимы для получения фруктовых соков большой плотности (концентрации) или фруктовых пюре. Используют пектиназы и при производстве различных фруктовых желе.
В производстве кофе и кофейных концентратов пектолитические ферменты применяют также для удаления железообразного слоя, который бывает на поверхности кофейных бобов.
