Pectinasa
| Identificadors | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Número EC | 3.2.1.15  | ||||||||
| Número CAS | 9032-75-1
| ||||||||
| Bases de dades | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | BRENDA entry | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | KEGG entry | ||||||||
| MetaCyc | metabolic pathway | ||||||||
| PRIAM | profile | ||||||||
| Estructures PDB | RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
Les pectinases són un grup d’enzims que descomponen la pectina, un polisacàrid abundant a les parets cel·lulars de les plantes. Ho fan mitjançant reaccions d’hidròlisi, trans‑eliminació i desesterificació, que trenquen els enllaços químics que mantenen unides les cadenes de pectina. [1]
La pectina actua com una matriu en gel que “enganxa” les cèl·lules vegetals i ajuda a mantenir la rigidesa de la paret. Per això, la degradació de la pectina és un procés clau per trencar estructures vegetals i facilitar la separació de les cèl·lules. [1]
Característiques generals
[modifica]- El terme “pectinasa” s’utilitza de manera genèrica per referir‑se a un conjunt d’enzims capaços de degradar la pectina, com ara poligalacturonases, les pectoliases i altres enzims pectinolítics.[1]
- Un dels tipus més estudiats i d’ús comercial és la poligalacturonasa. [1]
- Pectozyme es tracta d’un nom comercial de preparats enzimàtics que contenen principalment pectinases i altres enzims pectinolítics, molt utilitzats a la indústria alimentària.[1]
- Aquests enzims es troben de forma natural a fongs, llevats, bacteris, insectes i plantes, però no són produïts per cèl·lules animals o humanes. [1]
- La pectinasa comercial es pot activar entre 45 a 55 °C i treballa bé a pH de 4.5 a 5.5.[1]
Classificació
[modifica]Segons el tipus d’enllaç que hidrolitzen o el mecanisme de reacció, les pectinases es classifiquen principalment en tres grans grups.
- Pectin esterases (EC 3.1.1.11): Les pectin esterases catalitzen la desesterificació de la pectina metilada, eliminant els grups metil èster dels residus d’àcid galacturònic i produint pectat i metanol. Aquesta modificació química no trenca la cadena principal de la pectina, però augmenta la susceptibilitat del polímer a l’acció d’altres pectinases, especialment les poligalacturonases i les pectat liases.[2]
- Poligalacturonases (EC 3.2.1.15): Les poligalacturonases catalitzen la hidròlisi dels enllaços α-1,4 glicosídics entre residus d’àcid galacturònic de la cadena de pectina o pectat. Es divideixen en: Endopoligalacturonases, que tallen aleatòriament la cadena interna de pectina. Exopoligalacturonases, que alliberen unitats monomèriques o oligomèriques des dels extrems de la cadena.[2]
- Pectina liases i pectat liases (EC 4.2.2.x): Les liases degraden la pectina mitjançant un mecanisme de β-eliminació, i no per hidròlisi, produint oligogalacturonats insaturats. Les pectina liases actuen principalment sobre pectina altament esterificada, mentre que les pectat liases actuen preferentment sobre pectat, la forma desesterificada de la pectina. Aquest tipus d’enzims són especialment importants en processos on la pectina ha estat prèviament modificada per l’acció de les pectin esterases, contribuint de manera eficient a la degradació de la cadena principal del polisacàrid.[2]
- Protopectinases: Les protopectinases són enzims que actuen sobre la protopectina, la forma insoluble de la pectina present a la paret cel·lular dels vegetals, convertint-la en pectina soluble. A diferència de les pectin esterases, les poligalacturonases o les liases, les protopectinases no es defineixen pel seu mecanisme químic, sinó per la seva funció; facilitar l’alliberament de la pectina de la matriu cel·lular vegetal. Per aquest motiu, el terme protopectinasa no designa una classe enzimàtica independent, sinó que engloba enzims de diferents tipus que poden exercir aquesta activitat. Aquestes enzims tenen un paper rellevant en processos d’extracció de pectina i en aplicacions industrials on es requereix la solubilització de la pectina vegetal.[2]
La degradació completa de la pectina requereix l’acció coordinada dels diferents tipus de pectinases. Les pectin esterases modifiquen químicament la pectina, facilitant l’acció posterior de les poligalacturonases i les liases, que trenquen la cadena principal del polisacàrid. Aquesta sinergia permet la conversió de la pectina insoluble en fragments solubles de menor mida.[2]
Mecanisme d'acció
[modifica]Les pectinases actuen sobre la pectina, un polisacàrid estructural de la làmina mitjana i la paret cel·lular vegetal, responsable de la cohesió entre cèl·lules. Aquestes enzims trenquen la cadena de pectina mitjançant diferents mecanismes bioquímics, segons el tipus d’enzim implicat:
- Hidròlisi: algunes pectinases, com les poligalacturonases, trenquen els enllaços glicosídics entre les unitats d’àcid galacturònic mitjançant la incorporació de molècules d’aigua. Aquest procés redueix la longitud de la cadena polimèrica i disminueix la viscositat del medi.[3]
- Trans‑eliminació: les pectatoliases trenquen els enllaços sense afegir aigua, mitjançant un mecanisme d’eliminació que genera dobles enllaços en els fragments resultants.[3]
- Desesterificació: les pectinesterases eliminen grups metòxils i acetils de la pectina, transformant-la en pectat. Aquesta modificació química no trenca directament la cadena, però facilita l’acció posterior d’altres pectinases, ja que fa la molècula més accessible.[3]
Aquestes accions fan que la pectina es descompongui en fragments més petits, la qual cosa modula propietats físiques com la rigidesa i l’adherència de les parets cel·lulars, afavorint fenòmens com la maceració de teixits vegetals, l’extracció de sucs i la clarificació de vins i begudes.[3]
Dinàmica natural
[modifica]Les pectinases participen de manera natural en processos com:
- El madurament dels fruits, on la pectina de la paret cel·lular es degrada i el teixit s’estova.[1]
- El creixement vegetal, on les parets cel·lulars canvien per permetre l’expansió de noves cèl·lules.[1]
- El desenvolupament dels fongs, que utilitzen aquests enzims per penetrar i absorbir nutrients de teixits vegetals.[1]
Aplicacions de les pectinases
[modifica]Indústria alimentària
[modifica]Les pectinases s’utilitzen àmpliament a la indústria alimentària per modificar l’estructura de la pectina present a les parets cel·lulars vegetals. La seva acció permet millorar el rendiment d’extracció, la clarificació, la textura i l’estabilitat de nombrosos productes d’origen vegetal.
- Indústria de sucs de fruites i vegetals: En la producció de sucs, les pectinases s’empren per degradar la pectina responsable de la viscositat i de la retenció d’aigua a la polpa vegetal. La hidròlisi de la pectina facilita la ruptura de les parets cel·lulars, afavorint l’alliberament del suc durant el premsatge o la centrifugació. Com a resultat, s’incrementa el rendiment d’extracció, es redueix la terbolesa i es millora la filtrabilitat i la clarificació del producte final, obtenint sucs més transparents i estables.[2] [4]En el cas dels sucs de fruites riques en pectina, com la poma, la pera o els cítrics, l’ús de pectinases és especialment rellevant. La pectina confereix una elevada viscositat al suc i provoca terbolesa, fet que dificulta la filtració i la clarificació. L’acció de les pectinases degrada aquesta xarxa de polisacàrids, alliberant l’aigua retinguda a la polpa vegetal. Com a resultat, s’obté un major rendiment de suc, una reducció significativa de la viscositat i un producte més clar i estable, adequat per a la seva comercialització.[5]
- Indústria vinícola: Les pectinases s’apliquen principalment durant la maceració del raïm per degradar la pectina present les parets cel·lulars de la pell del raïm. El raïm té una estructura cel·lular complexa formada per cel·lulosa, hemicel·lulosa i pectina, que formen la paret de les cèl·lules del fruit. Quan el raïm es tritura, aquestes substàncies formen una matriu viscosa que dificulta la sortida del suc i la difusió de compostos importants. Entre aquests compostos hi ha els sucres, però també substàncies aromàtiques i fenòliques que són essencials per al color, el gust i l’aroma del vi. En aquest context, les pectinases són els enzims més importants, ja que degraden la pectina, que és responsable de la viscositat del most. Aquesta degradació facilita l’alliberament del suc, augmenta el rendiment d’extracció i accelera la maceració. A més, la reducció de la pectina permet una millor separació de les fases sòlides i líquides, fet que millora la clarificació del most abans i després de la fermentació. Un altre efecte important és que l’acció enzimàtica afavoreix la extracció de compostos fenòlics i pigments, especialment en vins negres. Això contribueix a intensificar el color i a millorar la intensitat aromàtica del vi. Per tant, els enzims no només tenen un paper tecnològic, sinó també sensorial, ja que influeixen directament en la qualitat organolèptica del producte final.[5][6] En la indústria del vi s’utilitzen preparacions enzimàtiques complexes dissenyades específicament per optimitzar les diferents etapes del procés d’elaboració. Aquestes preparacions no consisteixen en un únic enzim pur, sinó en combinacions d’activitats enzimàtiques (còctels enzimàtics) que actuen de manera sinèrgica sobre els components de la paret cel·lular del raïm, com la pectina, la cel·lulosa i l’hemicel·lulosa. L’objectiu principal és millorar l’extracció del most, facilitar la clarificació i estabilitzar les característiques del vi final. Els enzims més utilitzats són els pectolítics, especialment les pectinases, que degraden la pectina i redueixen la viscositat del most, afavorint així la filtració i la separació de fases sòlid-líquid. Aquests enzims solen anar acompanyats d’activitats cel·lulolítiques i hemicel·lulolítiques, com les cel·lulases i xilanases, que contribueixen a la ruptura més completa de l’estructura del raïm i permeten una millor extracció de suc, compostos aromàtics i substàncies fenòliques. També es fan servir glucanases, especialment en casos de mostos difícils de filtrar, ja que degraden glucans que poden obstruir els sistemes de filtració. Finalment, algunes preparacions inclouen glucosidases, que alliberen compostos aromàtics de tipus terpènic i contribueixen a augmentar la complexitat aromàtica del vi.[7] Pel que fa a l’origen i la naturalesa d’aquests enzims, el catàleg indica que la majoria de preparacions enològiques provenen de processos de fermentació microbiana controlada, utilitzant principalment fongs com Aspergillus niger o Aspergillus aculeatus. Això permet obtenir enzims d’origen biotecnològic amb alta activitat i estabilitat, adequats per a aplicacions industrials. A més, moltes d’aquestes preparacions són enzims purificats, és a dir, s’han eliminat activitats secundàries no desitjades que podrien afectar negativament la qualitat del vi, com ara la degradació de pigments o la formació de compostos aromàtics indesitjats. Aquesta purificació permet un control més precís del procés enològic i millora la consistència del producte final. En alguns casos, també es desenvolupen preparacions amb activitats secundàries controlades, que permeten mantenir una certa amplitud d’acció enzimàtica quan el procés ho requereix. Aquestes preparacions enzimàtiques comercials es poden presentar tant en forma líquida com sòlida microgranulada, fet que permet adaptar-ne l’ús a les diferents necessitats del procés industrial.[7]
- Elaboració de purés, melmelades i confitures: En la transformació de purés, melmelades i confitures, les pectinases s’utilitzen per controlar la textura i la consistència del producte. La degradació parcial de la pectina permet reduir la viscositat excessiva, obtenir una textura més homogènia i facilitar el processament industrial. En alguns casos, l’ús d’aquests enzims permet disminuir la intensitat dels tractaments mecànics o la necessitat d’additius químics per ajustar la textura.[2]
- Altres productes vegetals i begudes fermentades: Les pectinases també s’apliquen en la producció d’altres begudes fermentades i en el processament de productes vegetals d’origen vegetal. En aquests casos, contribueixen a millorar la digestibilitat, la qualitat sensorial i l’estabilitat dels productes finals mitjançant la degradació de la pectina i altres polisacàrids estructurals.[2]
Altres aplicacions
[modifica]- Indústria tèxtil: faciliten l’eliminació de substàncies pectíniques de les fibres vegetals durant el processament del lli i el cotó.[2]
- Indústria paperera: en el tractament de residus vegetals i en processos biotecnològics orientats a la valorització de subproductes agrícoles.[2]
- Tractament d’aigües residuals: els enzims s’utilitzen per degradar materials pectínics en efluents industrials, contribuint a la gestió ambiental.[2]
En conjunt, el desenvolupament i l’optimització de pectinases amb característiques específiques de pH, temperatura o estabilitat s’ha convertit en una àrea activa de recerca per ampliar encara més les seves aplicacions industrials i fer-les més eficients i específiques per a cada sector.
Referències
[modifica]- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 «Pectinase».
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Jayani «Microbial pectinolytic enzymes: A review». Process Biochemistry.
- 1 2 3 4 Khattab «The Microbial Degradation for Pectin». IntechOpen eBooks.
- ↑ Kashyap «Applications of pectinases in the commercial sector: a review». Bioresource Technology.
- 1 2 Toushik «Functional Applications of Lignocellulolytic Enzymes in the Fruit and Vegetable Processing Industries». Journal of Food Science.
- ↑ Sieiro, Carmen «Microbial Pectic Enzymes in the Food and Wine Industry». InTech eBooks.
- 1 2 «[chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://laffort.com/wp-content/uploads/Catalogues/CT_ES_LAFFORT_2025.pdf LAFFORT]».
Enllaços externs
[modifica]- Pectinase Database website Arxivat 2019-09-15 a Wayback Machine. - Gives complete information of pectinase enzymes and their structures, classifications, specific activities, literature, drug design, list of industries, etc.[1]
- ↑ «Pectinase Information». Arxivat de l'original el 2019-09-15. [Consulta: 25 març 2021].
