Пектолитические ферменты — Превращения в винограде

Превращения в винограде — Пектолитические ферменты

Содержание материала

Прежде чем приступить к исследованию пектолитических ферментов, необходимо напомнить основные сведения относительно природы различных пектиновых веществ, встречающихся в винограде и вине.

Природа и структура пектиновых веществ

Все пектиновые вещества этого типа можно разделить на три категории (Мёран, 1972): пектины; пектиновые кислоты; протопектины.

Пектины. Это гетерополисахариды, представляющие собой соединение многих десятков и сотен молекул d-галактуроновой кислоты большей частью в виде сложного метилового эфира, связанных одна с другой гликозидной связью 1—4 (рис. 2.22).


Рис. 2.22. Различные пектолитические ферменты:
РМЕ — лектинметилэстераза; PMG — пектинметилгидролаза; РТЕ — пектинтрасэлиминаза.
Эти пектины являются более или менее гетерогенными, так как арабаны и галактаны часто бывают соединены ковалентной связью с пектиновыми цепями.
Пектины растворимы в воде, но не растворяются в спирте. Полный гидролиз этих веществ дает в среднем от 65 до 95% d-галактуроновой кислоты, от 3 до 8% метанола, до 6% уксусной кислоты и от 8 до 10% нейтральных сахаров, наиболее распространенными из которых являются l-арабиноза, d-галактоза, l-рамноза и d-ксилоза (Марк и Гейлорд, 1969).

Пектиновые кислоты. Это неэтерифицированные цепи полигалактуроновой кислоты, соответствующие пектинам. Они нерастворимы в воде.

Протопектины. Они представляют собой первоначальную форму пектиновых веществ, которая высвобождает пектины в результате кислого гидролиза. Их молекулярная структура еще не вполне выяснена (Жослен и Меня 1967), но можно думать, что речь идея о комплексных цепях полигалактуроновых кислот, связанных между собой с растительными компонентами (гемицеллюлозой и целлюлозой) ординарными связями между двумя карбоксилами (ионные связи Са++) и двойными связями групп ОН- (Пилник и Ворэйджен, 1970).
Эти пектиновые вещества, присутствующие в тканях всех растений, больше всего локализованы в стенках клеток и срединных пластинках. Во время созревания винограда обнаруживается значительная солюбилизация протопектинов (Марто, 1967 г).

Извлечение сока из плодов

Отдача сока плодовой мезгой находится в определенной зависимости от количества и состояния пектиновых веществ в сырье. Плоды, содержащие пектиновые вещества преимущественно в виде нерастворимого протопектина (яблоки), и плоды, содержащие мало пектина (вишни), легко отдают сок. Из плодов, богатых пектином, образующим вязкий коллоидный раствор, например из черной смородины, сок извлекается с трудом. Отдача сока облегчается, если мезгу выдержать несколько часов. При этом под воздействием фермента пектазы (пектинэстеразы), содержащегося в плодах, происходит гидролитическое отщепление метоксильных групп от растворимого пектина; в результате образуется практически нерастворимая пектиновая (полигалактуроновая) кислота и метиловый спирт:

Статья по теме:   Боярин - столовая гибридная форма винограда

При гидролизе пектина вязкость сока уменьшается и соответственно увеличивается сокоотдача. В зависимости от количества пектина и активности пектазы мезга выдерживается различное время. При 20-25° С достаточна выдержка для малины в течение 4 ч, для черной смородины б — 8 ч, для абрикосов и кизила 10-12 ч. Выход сока из выдержанной мезги увеличивается по сравнению с невыдержанной от 4 до 25% в зависимости от вида плодов.

Для повышения выхода и получения прозрачного сока, не содержащего пектина, в мезгу или непосредственно в плоды перед их дроблением добавляют пектолитический ферментный препарат, обладающий высокой пектиназной и пектазной активностью. При совместном действии этих ферментов разрушается коллоидная структура пектина и образуется водорастворимая моногалактуроновая кислота.

Пектолитический ферментный препарат получают из плесневого гриба Aspergillus niger, выращенного на среде, состоящей из пшеничных отрубей, яблочных и морковных выжимок. Среда, проросшая мицелием гриба, высушивается и измельчается до порошкообразного состояния. Сухой пектолитический препарат обладает пектолитической активностью в 42 единицы. Для обработки мезги препарат применяется в виде порошка либо он растворяется в соковой вытяжке того плода, который подвергается обработке. В последнем случае сухой препарат настаивается в соке при соотношении 1:10 и температуре 40° С в течение 3 ч.

Известно несколько вариантов обработки мезги пектолитическимн ферментами. Если требуется только повысить выход сока, мезга ферментируется при 43-45° С в течение 4 — 8 ч при дозе препарата от 0,5 до 2,0% к массе мезги в зависимости от вида плодов. При данном режиме не достигается полного гидролиза пектиновых веществ, однако вязкость сока значительно снижается. Если, кроме высокого выхода, требуется получить сок с гидролизованным пектином, не требующий последующего осветления, ферментация мезги производится при такой же температуре 43 — 45° С, но с большими дозами ферментного препарата и более продолжительное время. В зависимости от вида плодов продолжительность ферментации мезги и дозы ферментного препарата приведены в табл. 7.

Статья по теме:   Сорт винограда Будешури тетри

Таблица 7. Продолжительность ферментации и доза препарата.

Превращения в винограде — Классификация пектолитических ферментов

Содержание материала

Ферменты, действующие на пектиновые вещества, разделяют на две группы: деэтерифицирующие и деполимеризующие.
Деэтерифицирующие пектолитиче-ские ферменты. Это эстеразы, которые катализируют деметоксилирование пектинов и их превращение в пектиновую кислоту. Их называют пектинметилэстеразами (ПМЭ) или пектинэстеразами (ПЭ).
Деметоксилирующую активность пектинметилэстераз чаще всего исследовали путем количественного анализа высвобожденного метанола. При точно определенных условиях (40°С, в течение 1 ч, при рН 5,0) эти эстеразы очень специфичны по отношению к сложным метиловым эфирам и обычно высвобождают метиловые группы одна за другой в определенной последовательности, начиная чаще всего с конца цепи (см. рис. 2.22).
Деполимеризующие пектолитические ферменты. Эти энзимы принадлежат к двум категориям: гидролазы и трансэлиминазы, или лиазы. Гидролазы включают полиметилгалактуроназу (ПМГ), основным субстратом которой является пектин, и полигалактуроназу (ПГ), субстратом которой является пектиновая кислота. Приставки «эндо» и «экзо» позволяют классифицировать эти ферменты в зависимости от того, действуют ли они беспорядочно внутри цепей (эндо) или последовательно с конца цепей (экзо), следовательно, первые производят более эффективное деполимеризующее действие, чем последние. Они вызывают разрыв гликозидной связи 1—4 при простом гидролизе.
Трансэлиминазы включают также пектинтрансэлиминазы (ПТЭ), субстратом которых является преимущественно пектин, и трансэлиминазпекти-новую кислоту (ТЭПК), субстратом которой является пектиновая кислота. Приставки «эндо» и «экзо» также применимы к этим ферментам, как и к гнд-ролазам. Они вызывают разрыв гликозидной связи 1—4 путем трансэлиминации, т. е. этот разрыв между полуацетальным кислородом и углеродом 4 сопровождается удалением водорода, расположенного в транспозиции на углероде 5, в результате чего образуется двойная связь между этими двумя углеродамн (Альберсхайм и сотрудники, 1960). Эти ферменты, часто встречающиеся в микроорганизмах, очень редко обнаруживают в растениях.
Активность деполимеризующих ферментов измеряют по уменьшению вязкости, что позволяет учитывать активности эндо- и экзоферментом. Дело в том, что с эндоферментом вязкость уменьшается наполовину, поскольку при этом разрывается только от 2 до 3% гликозндных связей, тогда как с экзоэнзимом такое же снижение вязкости наблюдается только после разрыва более 40% этих связей.
Эти два типа ферментов, несомненно, существуют в винограде, и в частности пектннметнлэстераза (Марто 1967а).
Активность, протопектиназы все еще является предметом горячей дискуссии, в отношении винограда (Марто, 1967b) она может быть простым выражением активностей типа эндополигалактуроназы или эндополиметилгалак-туроназы под действием других ферментов— гемицеллюлаз и целлюлаз.
Факторы, влияющие на активность этих ферментов
Среди различных физических и химических факторов, влияющих на активность перечисленных выше ферментов, наиболее важным является температура. Во всех случаях максимум активности констатируют в зоне 35— 50°С. При температуре ниже 10°С активность очень . мала, а между 10 и 35°С она примерно удваивается при повышении температуры на 7°С; с другой стороны, при температурах выше 65°С активность уменьшается и полностью прекращается при температурах выше 70°С.
рН также играет важную роль. Обычно оптимальные значения его заключаются между 4 и 5 для ПМЭ и между 2,5 и 5 для ПМГ. Это показывает, что рН сусла (который всегда находится в пределах, оптимальной зоны) не влияет на деполимеризующне ферменты, тогда как активность ПМЭ при более низких рН (менее 3,0) значительно уменьшается.
Сернистый ангидрид, действие которого на большинство ферментов очень четко выражено, не оказывает какого-либо значительного влияния на пектолитические ферменты. Содержание сернистого ангидрида примерно 100 мг/л или менее не оказывает никакого действия на ферментативную активность и только при концентрации 300 мг/л можно рассчитать на снижение пектолитнческой активности примерно на 20%.
Бентонит частично адсорбирует эти ферменты и понижает их активность в более или менее значительной степени. Содержание спирта до 15% об. также практически не оказывает влияния, замедление ферментативной активности наблюдают при более высокой спиртуозности.

Статья по теме:   Морозо- и зимостойкость древесных растений

Технологическое значение пектолитических ферментов

Эти ферменты участвуют в спонтанном осветлении сусел (во время очистки сусла отстаиванием) и вин (во время хранения). Следовательно, их нужно всемерно сохранять и избегать разрушения их нагреванием дробленого (или целого) винограда или сусла. В случае, когда природные ферменты находятся в недостаточном количестве или разрушены, можно поправить дело добавлением промышленных препаратов, на применение которых только что дано официальное разрешение.

Источники:

http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/prevrascheniya-v-vinograde-11.html
http://www.comodity.ru/nonsoftalco/juice/35.html
http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/prevrascheniya-v-vinograde-12.html

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector
×
×
×
×