Кіріспе
Ферменттер класы
Пектиназалар – өсімдік жасушаларының қабырғаларында кездесетін полисахарид – пектинді гидролиз, транселиминация және деэстерификация реакциялары арқылы ыдырататын ферменттер тобы. Көбінесе пектикалық ферменттер деп аталатын оларға пектолиаза, пектозим және полигалактуроназа кіреді, соңғысы ең көп зерттелген және кеңінен қолданылатын коммерциялық пектиназалардың бірі. Пектиннің өсімдік жасушаларын біріктіретін және целлюлоза фибриллалары сияқты басқа жасуша қабырғасы компоненттері орналасқан, желе тәрізді матрица екендігіне байланысты, бұл фермент пайдалы. Сондықтан пектиназа ферменттері өсімдік материалдарын ыдырату процестерінде, мысалы, алма және сапота сияқты жемістерден жеміс шырынын алуды жеделдетуде жиі қолданылады. Пектиназалар 1960 жылдан бері шарап өндірісінде де қолданылып келеді. Пектиназаның сыра қайнатудағы қызметі екі есе: біріншіден, ол өсімдік (әдетте жеміс) материалдарын ыдыратуға көмектеседі, соның салдарынан пюренен дәмді заттарды алуға мүмкіндік береді. Екіншіден, дайын шараптағы пектиннің болуы тұмандылыққа немесе сәл бұлдырлау түске себеп болады. Пектиназа оны ыдыратып, шарапты тазартады. Пектиназаларды Aspergillus niger сияқты саңырауқұлақтардан алуға болады. Саңырауқұлақ осы ферменттерді өсімдіктердің орталық ламелласын ыдырату үшін шығарады, осылайша өсімдік тіндерінен қоректік заттарды алып, саңырауқұлақ гифаларын енгізеді. Пектиназаны қайнатса, ол денатурацияланады (құрылымын өзгертеді), бұл оның активті орында пектинмен байланысуын қиындатады және шырын мөлшерін азайтады.
Табиғаттағы пектиназа
Қазіргі таңда қолданылатын пектиназа ферменттері табиғи түрде саңырауқұлақтар мен ашытқылар (50%), жәндіктер, бактериялар және микроорганизмдер (35%) мен түрлі өсімдіктер (15%) арқылы өндіріледі, бірақ жануарлар немесе адам жасушаларында синтезделмейді. Өсімдіктерде пектиназа ферменттері жасуша қабырғасындағы пектинді гидролиздейді, осылайша жаңа өсуге және өзгерістерге мүмкіндік туады. Өсімдіктердегі қызметтеріне ұқсас, пектиназалар саңырауқұлақтың даму сатысында пектинді ыдыратады.
Қасиеттері
Пектиназа ферменттері олардың ферменттік реакциясы әртүрлі пектин қышқылдарымен (трансэлиминация немесе гидролиз арқылы) қалай жүретініне, таңдамалы субстратына (пектин, пектин қышқылы немесе олигогалактуронат) және оның нәтижесіндегі байланыстың кездейсоқ немесе тікелей болатындығына қарай жіктеледі.
Кристалдық құрылымдар
Барлық пектиназа ферменттерінің құрылымына жетіден тоғызға дейін параллель β-спиральдардан тұратын призма тәрізді оң жақты цилиндр кіреді. Құрылымның призма пішінін құрайтын үш параллель β-спираль PB1, PB2 және PB3 деп аталады, мұнда PB1 және PB2 антипараллель β-спираль құрайды, ал PB3 PB2-ге перпендикуляр орналасқан. Әртүрлі эстразалардың, гидролазалардың және лиазалардың барлық субстрат байланысу орындары орталық параллель β-спираль құрылымының сыртқы ойысында, құрылымдағы ілгекті тәрізді бұрандалар мен PB1 арасында орналасқан.
Оңтайлы орта
Барлық ферменттер сияқты, пектиназалардың да ең жоғары белсенділікке ие болатын оңтайлы температурасы және pH деңгейі болады. Мысалы, коммерциялық пектиназа әдетте 45-55 °C температурада қозуға болады және 3,0-6,5 pH деңгейінде тиімді жұмыс істейді.
Өнеркәсіптік пайдалану
Пектиназа ферменттері жеміс шырындары және шарап өндірісінде әртүрлі рөлдер атқарады. Олар жеміс шырындарын тазарту үшін қолданылады, сондай-ақ ферменттік сұйыту арқылы жеміс массасынан шырын алуды жылдамдатады. Бұған қоса, пектиназа ферменттері жеміс шырыны өндірісінде қою өнімдердің қалыптасуына көмектеседі. Пектиназа ферменттері пюреден шырын алу үшін пайдаланылады. Бұл фермент пектиназа пектин субстратын ыдыратып, соның нәтижесінде шырын алынуы арқылы жүзеге асады. Пектиназа ферменті шырынның өндірілуі үшін қажетті белсендіру энергиясын төмендетеді және реакцияны катализдейді. Пектиназалар шарап өнеркәсібінде жемістен антоцианин шығарып, шараптың түсін жақсартуға пайдалы. Пектиназа өсімдік жасушаларының жасуша қабырғаларынан шырын алу үшін де қолданылуы мүмкін. Пектиназалар тоқыма өнеркәсібінде де реттеу процесінде қолданылады. Келаттаушы заттар қосу немесе өсімдік материалдарын қышқылмен алдын ала өңдеу ферменттің тиімділігін арттырады.