La pectinase est un terme général désignant un groupe d'enzymes capables de catalyser la dégradation des substances pectiniques. Les substances pectinées se trouvent généralement dans les plantes supérieures, telles que les légumes, les fruits, le maïs, le soja, etc., et sont l'un des composants des polysaccharides non amylacés.

La dégradation des substances pectinées par la pectinase joue un rôle important dans la production industrielle. Par traitement, la pectinase dégrade efficacement l'acide polygalacturonique et l'acide rhamnolique dans la pectine et les convertit en sucre et autres composés utiles, résolvant ainsi le problème de l'altération et de la détérioration des aliments transformés.

La pectinase, l'une des quatre principales préparations enzymatiques au monde, est largement utilisée dans l'industrie alimentaire, notamment pour la clarification des jus, la fabrication de jus, la brasserie et l'extraction d'huile. Avec l'essor rapide de l'industrie chinoise, la demande du marché pour la pectinase augmente également et sa valeur d'application est inestimable. Ce document traite principalement de l'application de la pectinase dans la production alimentaire et d'autres productions industrielles, afin de fournir une orientation théorique solide pour la recherche et l'exploration approfondies de la pectinase.

Aperçu de la pectinase

La pectinase est largement répandue dans les plantes supérieures et les micro-organismes. Selon les statistiques, la pectinase microbienne représente 25% des ventes mondiales totales d'enzymes alimentaires.

La recherche sur la pectinase a débuté à l'étranger dans les années 1930 et la production industrielle a commencé dans les années 1950. La recherche nationale a débuté en 1967 et la production industrielle a commencé à la fin des années 1980. Avec le développement de la culture des fruits et de l'industrie de transformation en Chine, le développement et l'application de la pectinase vont de plus en plus loin.

En fonction des différents modes d'action de l'acide galacturonique, la pectinase peut être divisée en protopectinase, en pectine estérase et en enzyme de clivage de la pectine. Il est bien connu que les enzymes microbiennes sont sensibles à des facteurs tels que le substrat, la température, la concentration et le pH lorsqu'elles agissent, de sorte que les pectinases présentent également des différences subtiles en fonction des effets des facteurs physiques et chimiques.

En fonction de son pH optimal, la pectinase peut être divisée en pectinase acide et pectinase alcaline. À l'heure actuelle, la recherche et l'application de la pectinase la plus acide, principalement utilisée pour le jus de fruits et la clarification du jus, l'action enzymatique de la valeur pH optimale se situe dans la plage acide, l'étude de la pectinase alcaline peut élargir le champ d'application de la pectinase.

Application de la pectinase dans l'industrie alimentaire

Avec le développement continu de l'industrie, la pectinase attire de plus en plus l'attention du marché, en particulier dans l'industrie alimentaire, où elle est largement utilisée, notamment pour la clarification des jus, les jus de fruits, le brassage, la fermentation du thé et du café, l'amélioration des aliments pour animaux, etc.

Clarification du jus
Les recherches sur la clarification des jus de fruits par la pectinase remontent aux années 1930, époque où l'on pensait que la pectine était la principale cause de turbidité des jus de fruits et de légumes ; les recherches sur le principe de la clarification des jus de fruits ont débuté dans les années 1960.

Les chercheurs ont proposé un modèle simplifié pour la clarification du jus de pomme par la pectinase, qui implique essentiellement une hydrolyse enzymatique de la pectine et une floculation électrostatique non enzymatique.

Lorsque la pectine contenue dans les jus de fruits et de légumes est partiellement hydrolysée sous l'action de la pectinase, certaines des particules de protéines chargées positivement qui y sont encapsulées sont exposées et entrent en collision avec d'autres particules chargées négativement, puis s'agrègent, ce qui entraîne une floculation.

Dans le processus de décantation du floculant, la pectinase adsorbe et enchevêtre d'autres particules en suspension dans le jus, qui peuvent être éliminées par centrifugation et filtration, ce qui permet d'atteindre l'objectif de la clarification.

Les chercheurs sur l'application de la pectinase à la clarification du jus de canne à sucre ont découvert que le jus de canne à sucre dans les substances apparentées à la pectine est causé par la suspension des particules colloïdales du jus de canne à sucre, l'un des principaux déclencheurs ; l'ajout de pectinase peut être spécifiquement hydrolysé les substances apparentées à la pectine, de sorte que d'autres substances colloïdales dans le système en raison de la perte de l'effet protecteur de la pectine et de la précipitation de la précipitation, afin de parvenir à la clarification du jus.

Améliorer le rendement des jus de fruits et de légumes
La paroi cellulaire des fruits et légumes contient un grand nombre de pectine, de cellulose, d'amidon, de protéines et d'autres substances. Après le broyage, la pulpe est très visqueuse, ce qui rend le pressage du jus très difficile et le rendement en jus faible. La technologie enzymatique permet de remédier à ces inconvénients.

La pectinase est généralement utilisée pour accélérer l'extraction du jus et des arômes et pour éliminer la pectine. La pectinase catalyse la dépolymérisation de la pectine, réduit efficacement la viscosité, améliore la performance du pressage, augmente le rendement en jus et la teneur en solides solubles, mais augmente également les composants aromatiques du jus, réduit la production de marc et facilite le traitement ultérieur.

Il a été rapporté que l'utilisation de la technologie enzymatique peut augmenter le rendement en jus de différents fruits et légumes de 10% à 35%, les valeurs spécifiques variant en fonction de la teneur en pectine des différents fruits et légumes et des différences dans les méthodes de pressage. Dans le processus de fabrication du concentré de jus de litchi, le personnel a traité la chair de litchi avec de la pectinase pour éliminer les solides insolubles et augmenter le rendement en jus, et le jus de litchi concentré sous vide qui en résulte a pu conserver ses qualités nutritionnelles et sensorielles pendant six mois à -20 ℃.

La technologie enzymatique utilisée pour améliorer le rendement du jus de fruits et de légumes est généralement divisée en deux catégories : la première est la technologie d'imprégnation de la pulpe, c'est-à-dire l'ajout de pectinase à la pulpe de fruits et de légumes cassés, le rôle d'une période de temps après le jus ; la seconde est la technologie de liquéfaction complète, c'est-à-dire l'ajout de pectinase et de cellulase à la pulpe, puis l'utilisation de l'effet synergique de la paroi cellulaire des fruits et des légumes pour la dégrader complètement dans la mesure du possible.

Mais la technologie de liquéfaction peut facilement entraîner une détérioration de la saveur du jus, un brunissement, etc. En même temps, cette technologie enzymatique nécessite une plus grande quantité d'additifs enzymatiques, ce qui augmente le coût de production. En outre, cette technologie enzymatique nécessite une plus grande quantité d'additifs enzymatiques, ce qui augmente le coût de production.

Amélioration de la qualité du vin
L'utilisation de la pectinase dans l'industrie vinicole permet d'augmenter l'extraction des pigments naturels, d'améliorer la couleur et la saveur du vin, d'accroître l'arôme du vin et de produire du vin mousseux, ce qui joue un rôle important dans l'amélioration de la qualité du vin.

Les chercheurs étudient l'effet de la pectinase sur les principaux composants du vin rouge. Les résultats montrent que l'ajout de pectinase n'a pratiquement aucun effet sur la teneur en sucre et en acide du jus de raisin, mais qu'il peut réduire la viscosité du jus, ce qui est propice à la solubilisation des pigments ; les échantillons additionnés de pectinase fermentent plus vigoureusement et plus rapidement que les échantillons non additionnés de pectinase, ce qui permet de réduire la production d'acides volatils, d'augmenter la teneur en lixiviat sec du vin d'origine et la teneur totale en phénols, et d'améliorer la qualité du vin.

Fermentation du thé et du café
Les micro-organismes producteurs de pectinases alcalines sont utilisés pour éliminer la peau collante des grains de café pendant la fermentation du café, et des pectinases alcalines sont parfois ajoutées pour éliminer la couche superficielle semblable à de la pulpe qui contient de grandes quantités de pectine. Les pectinases alcalines sont également utilisées dans le traitement du thé pour augmenter les composés phénoliques, améliorer la qualité du thé et favoriser la fermentation du thé.

Les chercheurs ont souligné que la pectinase peut améliorer de manière significative la qualité du thé noir broyé et du thé noir, en particulier, peut améliorer son taux de lixiviation de l'eau ; peut améliorer la poudre de thé instantané dans le processus d'infusion est facile à former une condition de mousse (brevet américain 3787582) ; avec le traitement pectinase du lixiviat de thé, il peut décomposer la pectine, réduire le thé instantané pour former un film solide de puissance.

En outre, la pectinase peut augmenter la solubilité du thé dans l'eau froide, accroître l'arôme et améliorer la couleur et la clarté de la soupe.

Extraction de l'huile
Dans le processus d'extraction de l'huile végétale, les enzymes dégradant les parois cellulaires, notamment la pectinase alcaline, jouent un rôle important. Par exemple, l'ajout de pectinase alcaline à l'extraction de l'huile d'olive peut détruire la pectine qui joue un rôle dans l'émulsification et améliorer le rendement de l'huile ; l'huile extraite est très stable lorsqu'elle est stockée et la teneur en polyphénols et en vitamine E a augmenté.

Extraction de produits naturels
La libération des produits naturels est affectée ou entravée à des degrés divers par les substances pectiniques. Dans des conditions appropriées, les cellules végétales subissent une autolyse et peuvent également produire certaines enzymes de décomposition (telles que la pectinase), mais cela entraîne des changements structurels dans les produits à séparer et produit même de petites molécules qui ne sont pas propices à la séparation des sous-produits dans la plupart des cas.

Par conséquent, l'utilisation du système enzymatique propre à la cellule végétale n'est pas propice à l'extraction de produits naturels. En général, le système enzymatique intracellulaire doit être inactivé et passivé à haute température avant le traitement enzymatique sélectif. En général, les pigments naturels tels que le violet de raisin, le rouge de tomate et le rouge de radis peuvent être extraits par des méthodes enzymatiques, mais la pectinase utilisée ne doit pas contenir d'anthocyaninase et d'autres enzymes diverses, afin d'éviter d'affecter la couleur de certains produits.

En outre, les extraits de substances bioactives naturelles sont très populaires sur le marché international, la proportion des exportations étant supérieure à celle de la médecine traditionnelle chinoise et en augmentation. Les extraits qui peuvent être produits avec la pectinase sont les suivants : Extrait de ginkgo biloba, concentré d'huile d'ail, concentré de champignons, sirop de ginseng, extrait d'angélique, liquide de réglisse, etc.

Alimentation animale
La pectinase peut également être utilisée comme complément alimentaire pour les animaux. Son utilisation dans la production d'aliments pour ruminants peut réduire la viscosité des aliments, augmenter l'absorption des nutriments et les libérer. Les chercheurs ont étudié l'effet de la pectinase sur les performances de croissance et les caractéristiques de la carcasse des poulets de chair, et ont noté que l'ajout d'une préparation de pectinase aux régimes à base de farine de maïs et de soja peut augmenter de manière significative le gain de poids quotidien moyen et la consommation d'aliments des poulets de chair âgés de 21 jours, et améliorer l'indice de conversion des aliments.

Traitement des eaux usées
À l'heure actuelle, le problème du traitement des eaux usées dans les usines doit encore être étudié. Par exemple, les eaux usées produites dans certaines usines de conserves de fruits sont difficiles à dégrader en raison de la présence de pectine et d'autres substances, ce qui entrave le traitement ultérieur des eaux usées. Le choix de la pectinase pour résoudre le problème des eaux usées des conserves de fruits est sans aucun doute un meilleur choix, non seulement pour réduire les coûts de production, mais aussi pour protéger l'environnement.

Autres aspects
Le produit issu du traitement des substances pectinées par la pectinase peut être utilisé comme fibre alimentaire, ce qui permet de traiter et de prévenir certaines maladies chroniques. S'il est raisonnablement utilisé, il devrait permettre de développer un nouveau type d'aliment ou de médicament de santé, qui enverra un message aux patients souffrant de maladies chroniques.

Problèmes à noter

Comme indiqué ci-dessus, la pectinase est largement utilisée dans l'industrie alimentaire, mais jusqu'à présent, son application industrielle se concentre principalement sur le traitement des jus de fruits et de légumes, bien que d'autres aspects soient concernés, mais la technologie correspondante n'est pas encore suffisamment mûre, ce qui signifie que l'application de la pectinase présente encore certaines limites.

En outre, la pectinase étant une sorte de protéase complexe, son effet est affecté par la température, le pH, le temps, le substrat et d'autres facteurs, et en raison des différents objectifs des producteurs, la quantité de pectinase dans la production de la quantité d'additifs et le mode d'action sont également différents, de sorte que dans l'application pratique de la nécessité de prendre en compte les différents facteurs, de sélectionner la température optimale, le pH et ainsi de suite, et de s'efforcer de faire en sorte que l'enzyme joue le meilleur rôle possible.

Réflexions et perspectives

Ces dernières années, bien que la recherche sur la pectinase ait fait quelques progrès, comme la pectinase utilisée dans la clarification des jus de fruits et la technologie de traitement, elle a atteint une certaine maturité, mais d'autres aspects de l'application ont encore une grande marge de développement.

En outre, la recherche et l'application de la pectinase acide sont plus nombreuses, sans savoir que la pectinase alcaline dans l'industrie alimentaire, l'industrie textile et l'industrie du papier a une valeur d'application potentielle. Des recherches plus approfondies sur le mécanisme, les propriétés techniques et la biologie moléculaire de la dégradation des substrats par la pectinase alcaline permettront d'améliorer son effet et d'étendre l'application de la pectinase pour répondre aux besoins de diverses industries connexes.

Avec le développement et le progrès de la société, l'essor rapide de l'industrie chinoise, le niveau de vie de la population continue de s'améliorer, la recherche de produits est également de plus en plus unique, de sorte que la demande de pectinase spécifique sur le marché est particulièrement urgente. L'engagement dans la recherche sur l'application de la pectinase, la prise en compte de son effet synergique avec d'autres enzymes, l'élargissement de ses domaines d'application et l'adoption de diverses méthodes pour améliorer l'activité enzymatique de la pectinase seront les points chauds de la recherche et de l'application de la pectinase à l'avenir, ainsi que la tendance de son développement futur.