Lezione (7) XVI 30.04.14 Pectinasi

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 fruttaMELE E PERE- gelificante
Molecole di acido galatturonico unite da legami α-(1-4).
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.
In base al grado di esterificazione, le sostanze pectiche vengono classificate in:
1.
2.
3.
4.
Protopectina
Acido pectinico
Pectina
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.
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 sull’acido poligalatturonico
Agiscono sulla pectina
Agiscono sul
ramnogalatturonano
Poligalatturonasi (PG)
Le PG (EC 3.2.1.15) 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 .
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 30-40 °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.
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).
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
galatturonico
singola unità di acido
Pectinlyase
Polygalacturonate Lyase
Pectin methylesterase
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.
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.
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).
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.

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