Pectinasi. PECTINA composto estratto dalla frutta- MELE E PERE- gelificante. Grado di esterificazione

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1 Pectinasi Le pectine sono carboidrati complessi che fanno parte della lamella mediana delle cellule vegetali e contribuiscono al mantenimento della struttura dei tessuti vegetali. L unità di base è costituita da acido -D-galatturonico. Grado di esterificazione PECTINA composto estratto dalla frutta- MELE E PERE- gelificante Molecole di acido galatturonico unite da legami α-(1-4).

2 Esistono due tipi di catene: Omogalatturonano catena di unità di acido -D-galatturonico unite mediante legami glicosidici -1,4. Circa il 60-70% delle unità di galatturonato è esterificato: 1. Con acetile sul C2 o C3 2. metanolo sul gruppo carbossilico Ramnogalatturonano catena di unità alternate di acido -D-galatturonico e L-ramnosio legato al primo con legami -1,2 e -1,4. Il ramnosio può essere esterificato sul C4 con arabinani, galattani o arabinogalattani.

3 In base al grado di esterificazione, le sostanze pectiche vengono classificate in: 1. Protopectina 2. Acido pectinico 3. Pectina 4. Acido poligaratturonico Il peso molecolare, il grado di esterificazione e la distribuzione dei residui di acido poligalatturonico contribuiscono alla eterogeneità delle sostanze pectiche il peso molecolare, ad esempio, va da 25 a 350 kda.

4 Le pectinasi sono un complesso gruppo di enzimi coinvolti nella degradazione delle sostanze pectiche. La presenza di varie forme di questi enzimi è spiegata dal fatto che nelle cellule vegetali esistono diverse forme di sostanze pectiche. Le pectinasi vengono classificate in base al substrato e la tipo di processo enzimatico. Agiscono sulla pectina Agiscono sulla pectina Agiscono sull acido poligalatturonico Agiscono sul ramnogalatturonano

5 Poligalatturonasi (PG) Le PG (EC ) sono delle glicoproteine in grado di idrolizzare il legame glicosidico tra le unità di galatturonato delle pectine non esterificate con gruppi metilici. Vengno distinte in eso- ed endo- poligalatturonasi secondo l'azione di degradazione della pectina presente nella parete vegetale: 1. le eso-poligalatturonasi scindono la pectina di omogalatturonani liberando unità di acido galatturonico a partire dall'estremità della catena; 2. le endo-poligalatturonasi degradano la pectina scindendo anche i legami fra una unità e l' altra di acido galatturonico che si trovano all' interno della catena. Strutturalmente, sono organizzate a formare un elica, parallela, destrorsa, di 10 giri completi foglietti paralleli ed una piccola -elica all N-terminale, che protegge il core idrofobico dell enzima. Le regioni loop formano una fessura all esterno dell elica.

6 Poligalatturonato liasi (PGL) Tutte le proteine della famiglia delle PGL condividono meccanismi enzimatici simili l enzima taglia in maniera a caso i pectati attraverso una meccanismo di -eliminazione. ph ottimale 8-10 (anche 6-11), T ottimale C. Pectin metilesterasi Rimuovono l esterificazione sul C6, idrolizzando il legame tra le unità di acido galatturonico e i gruppi metilici, generando un polimero carico negativamente e metanolo. Pectin acetilesterasi Catalizzano la rimozione dei gruppi acetile Pectin liasi (PL) Anche le PL agiscono attraverso un meccanismo di -eliminazione, con aggiunta di un doppio legame tra il C4 e il C5 dell acido galatturonico.

7 Ramnogalatturonasi (RG) Sono attive sulle catene di ramnogalatturonani. Endo-ramnogalatturonasi A idrolizza i legami - 1,2 tra ramnosio e galatturonato, provocando una inversione della configurazione anomerica. Endo-ramnogalatturonasi B idrolizza i legami - 1,4-1,2-L-Rha- -1,4-D-GalUA [Rha rhamnose GalUA galacturonic acid] La presenza dei gruppi acetile in posizione C-2 o C-3 del galattunonato ostacola la degradazione del substrato da parte di RGase A o RGase B. E quindi essenziale che i gruppi acetile siano rimossi perchè si verifichi l'idrolisi. La deacetilazione è catalizzata dall enzima ramnogalatturonano acetilesterasi (RGAE).

8 Eso-enzimi: RG-ramnoidrolasi idrolizzano il legame -1,4 tra i residui terminali di ramnosio e acido galatturonico all estremità non-riducente. RG-galatturonoidrolasi rimuovono una singola unità di acido galatturonico

9 Pectinlyase Polygalacturonate Lyase Pectin methylesterase

10 Applicazioni Produzione dei succhi di frutta L uso delle pectinasi nella produzione dei succhi di frutta è importante per: aumentare l estrazione del succo dalla materia prima; aumentare l efficienza del processo di premitura; conferire al prodotto finale le caratteristiche adatte al gusto del consumatore. Di importanza fondamentale nei processi industriali è l attività delle pectinasi che dipende da ph e temperatura.

11 Il processo di produzione dei succhi di frutta prevede una prima fase di trasformazione dei tessuti vegetali integri in un sistema semifluido formato da cellule, frammenti di parete cellulare e liquido cellulare, ed una seconda fase che prevede l estrazione del succo mediante separazione meccanica. Gli enzimi sono impiegati con duplice finalità: 1. Nel trattamento della polpa, per aumentare la resa del succo e migliorare l estrazione di alcuni componenti responsabili di aroma e colore e per ottenere una parziale liquefazione dei tessuti; 2. Nel trattamento del succo per diminuire la viscosità e facilitare la concentrazione e la chiarificazione. Nella fase di estrazione del succo, l aggiunta delle pectinasi facilita la rottura delle pareti cellulari dei frutti, composte principalmente di cellulosa, emicellulose e pectine ad elevato grado di esterificazione, determinano la consistenza del frutto. Nel frutto non maturo la pectina è presente in forma insolubile, ma al momento della maturazione ha luogo una parziale scissione ad una forma solubile e la polpa del frutto diventa soffice.

12 Nella fase di chiarificazione diminuisce la viscosità e l opacità del succo ed è richiesta per la produzione di succhi limpidi. Il succo estratto nella fase di pressatura è torbido per la presenza di polisaccaridi naturali colloidali, frammenti cellulosici della buccia e della polpa, frammenti di proteine, polifenoli e tannini. I polisaccaridi sono parte della pectina intracellulare, che tiene insieme il tessuto delle piante; proteine, polifenoli e tannini sono costituenti del frutto. Durante i processi di macinatura e premitura, questi composti entrano nel succo sotto forma di colloidi, alcune delle quali sono solubili nel succo e altre no. Le pectine favoriscono il mantenimento in sospensione nel succo delle particelle intorbidenti, soprattutto delle proteine. Gli enzimi pectinici rompono lo strato di pectina che circonda le proteine, permettendo alle particelle di aggregare e precipitare in seguito a centrifugazione. Poiché con la chiarificazione, oltre alle sostanze indesiderate, viene eliminata anche una parte di quelle utili, è necessario evitare trattamenti troppo spinti (T<10 C).

13 Gli enzimi pectolitici possono essere utilizzati anche per eliminare l albedo (parte intera, bianca e spugnosa, della scorza degli agrumi) dagli agrumi prima dell inscatolamento. L infusione di pectinasi direttamente sotto la scorza ammorbidisce la parte interna della buccia, solubilizza l albedo e le pellicine che avvolgono gli spicchi. Ciò comporta un minor ricorso alla manodopera, un alternativa all impiego di pelatrici meccaniche e all utilizzo di vapore che comprometteva la qualità dalla frutta.