enz hydr pektyn.doc

1. Wstęp teoretyczny

Pektyny są głównym składnikiem wiążącym w ścianach komórkowych roślin i owoców. Chemicznie są polisacharydami o strukturze liniowej utworzonej z połączonych cząsteczek kwasu galakturonowego.

Struktura pektyn

Pektyny mają zdolność wytwarzania żeli w obecności cukru. Z tego powodu pektyny, w połączeniu z cukrem, są używane w przemyśle spożywczym jako środek zagęszczający. Najpowszechniej znane zastosowanie pektyn to wykorzystanie ich w produkcji dżemów. Większość owoców zawiera pektyny ale w ilości nie wystarczającej do wytworzenia mocnego żelu, dlatego dla poprawy jakości produkowanych dżemów są one dodawane. Pektyny są dodawane do specjalnego cukru, który jest przede wszystkim używany do produkcji dżemów (cukier żelujący). Pektyny z cukrem, podczas ogrzewania, tworzą strukturę usieciowaną, dlatego dżemy gęstnieją podczas gotowania a nie w temperaturze pokojowej.

Grupa owoców zawierających ilość pektyn wystarczającą do wytworzenia żelu, jest bardzo mała; przykładem takiego owocu jest pigwa. Powszechnie pektyny są wytwarzane z pulpy jabłkowej oraz pomarańczowej.

Każdy rodzaj enzymu degraduje inny fragment cząsteczki pektyny. Za

depolimeryzację nierozgałęzionych fragmentów pektyny odpowiedzialne są:

-liaza pektynowa (PL)

-pektynoesteraza (PE)

-poligalakturonaza (PG)

-liaza pektatowa (PGL)

-polimetylogalakturonaza (PGM)

Wymienione enzymy degradują tylko rozgałęzione fragmenty pektyn, co w konsekwencji prowadzi do powstania niestabilnych zmętnień podczas przechowywania soków oraz trudności w zastosowaniu procesu ultrafiltracji. Dlatego konieczne jest również stosowanie enzymów rozkładających rozgałęzione fragmenty pektyn. Pierwszym z poznanych enzymów, zdolnym

do degradacji rozgałęzionych fragmentów pektyny uwalnianych przez klasyczne enzymy pektynolityczne, okazała się ramnogalakturonaza A, wykryta w 1990 r., wytwarzana przez Aspergillus aculeatus.

Innymi enzymami zdolnymi do depolimeryzacji rozgałęzionych fragmentów pektyn są:

-endoarabanaza (niezbędna do hydrolizy liniowychłańcuchów arabanu),

-ß-galaktozydaza (zdolna do odłączenia wszystkich bocznych reszt galaktozy, obecnych w oligosacharydach uwolnionych z rozgałęzionych fragmentów pektyny).

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było poznanie metody enzymatycznej hydrolizy pektyn stosowanej do klarowania soków owocowych.

3. Wykonanie ćwiczenia

Ekstrakcja pektyn z materiału biologicznego

Rozdrobnione owoce gotowano przez jedną godzinę w wodzie, co pewien czas mieszając, a następnie oddzielono części stałe przez sączenie.

Pomiar spadku lepkości ekstraktu w trakcie hydrolizy pektyn.

Wiskozymetr Ostwalda wstawiliśmy do łaźni wodnej o temperaturze 40°C i mierzyliśmy czas wypływu kolejno sporządzonych mieszanin zawierających:

1.      30 ml wody destylowanej

2.      26 ml roztworu pektyny i 4 ml wody destylowanej

3.      26 ml roztworu pektyny i 3 ml wody destylowanej oraz 1 ml enzymu

4.      26 ml roztworu pektyny i 2 ml wody destylowanej oraz 2 ml enzymu

5.      26 ml roztworu pektyny i 1 ml wody destylowanej oraz 3 ml enzymu

6.      26 ml roztworu pektyny i 4 ml enzymu

Wszystkie mieszaniny przed dokonaniem pomiaru inkubowaliśmy w temperaturze 40°C.

Pomiar pierwszy wykonaliśmy z trzykrotnym powtórzeniem, pomiar drugi z dwukrotnym, pozostałe zaś jednokrotnie, przy czym każda z mieszanin zawierająca roztwór enzymu przed dokonaniem pomiaru była inkubowana przez okres 10 minut w temperaturze 40°C.

4. Wyniki pomiarów

Tabela1. Czas przepływu badanych mieszanin przez wiskozymetr Ostwalda

Na podstawie wykonanych pomiarów, korzystając z poniższego wzoru obliczyliśmy spadek lepkości substratu:

Bx = (tp – tx) / (tp – tw) * 100%

gdzie:

Bx – spadek lepkości po czasie tx

tp – czas wypływu ekstraktu z owoców

tw – czas wypływu wody

tx – czas wypływu ekstraktu z owoców z enzymem po danym czasie hydrolizy

Przykładowe obliczeia dla roztworu zawierającego 26 ml roztworu pektyny, 1 ml enzymu i 3 ml wody destylowanej:

Bx= [( 161 – 128 ) / (161 – 84 )]*100 = 43

Analogicznie wykonaliśmy obliczenia dla pozostałych prób zawierających enzym, a wyniki zestawiliśmy w tabeli

Tabela 2.  Spadek lepkości poszczególnych prób zawierających roztwór enzymu

5. Opracowanie wyników pomiarów

Tabela 3. Spadek lepkości roztworu dla różnych temperatur prowadzenia procesu