Pektinek és pektinázok Dr. Barta Zsolt Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

2 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 Szubsztituált homogalakturánok: 1.Xilogalakturán – XG 2.Apiogalakturán – AG 3.Ramnogalakturán II – RG-II 3.Ramnogalakturán I – RG-I

4 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

6 Pektin kémiai összetétele – RG-I Ramnóz – metilpentóz vagy 6-dezoxi-hexóz

7 Pektin térszerkezete

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.

9 Keresztkötések 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 (2-4) a gélesedéshez - rugalmas LM (low methoxyl) pektinek (DE = 20 – 40%): („egg-box”) – kétértékű fémion kell (kelát képződés) - erős, de törékeny

11 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

13 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 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

15 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 – pillanat pasztőr 8.Enzimes kezelés: lebontás és „ködrészecskék” kicsapása 9.Centrifugálás 10.Ultraszűrés 11.Sűrítés (a térfogat ötödére csökken)

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

17 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.Olaj extrakció (olajhozam növelhető)