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Cellulasi per l'Estrazione di Succo di Frutta — Miglioramento della Resa e della Chiarificazione da Frutta e Verdura

Degrada i polisaccaridi della parete cellulare di frutta e verdura con l'enzima cellulasi per migliorare la resa di succo, accelerare lo sgocciolamento in pressa, potenziare l'estrazione del colore e favorire la chiarificazione nella produzione di succhi e vino.

Short answer

Il succo si trova all'interno delle cellule vegetali dietro una parete di cellulosa, emicellulosa e pectina. Trattare la polpa frantumata con cellulasi — di solito insieme a pectinasi ed emicellulasi — degrada quella parete, così più succo fuoriesce dalla pressa, il colore si estrae più rapidamente e il mosto si chiarifica prima.

L'efficienza dell'estrazione del succo di frutta e verdura dipende dalla capacità di disgregare la struttura della parete cellulare vegetale e liberare il succo intracellulare dai vacuoli del tessuto parenchimatico. La parete cellulare vegetale è un composito di microfibrille di cellulosa incorporate in una matrice pectina-emicellulosa, e questa struttura — quando intatta — resiste alle forze di pressatura meccanica utilizzate nell'estrazione del succo con pressa a nastro, pressa a cestello e pressa a vite. Il trattamento enzimatico della polpa di frutta frantumata o della polpa di verdura prima della pressatura disgrega questa struttura di parete cellulare, aumenta la permeabilità della membrana cellulare, libera il fluido intracellulare e riduce la viscosità della polpa affinché il succo scorra più liberamente attraverso il panello di pressatura durante la spremitura. Il complesso enzimatico più efficace per la lavorazione del succo di frutta è una combinazione di cellulasi, emicellulasi e pectinasi — spesso commercializzata come complesso enzimatico di macerazione o per la resa del succo. La cellulasi agisce sulle microfibrille di cellulosa, l'emicellulasi (xilanasi e arabinoxilanasi) degrada i reticoli di emicellulosa, e la pectinasi (poligalatturonasi, pectina liasi) degrada la pectina che tiene insieme la struttura della parete cellulare e contribuisce in modo significativo alla viscosità del succo. L'enzima cellulasi da Trichoderma reesei e Aspergillus niger opera a pH 4,0–5,5 e 45–55°C — condizioni ben allineate con il pH naturale della maggior parte delle polpe di frutta (mela pH 3,5–4,0, mosto d'uva pH 3,0–4,0, polpa di bacche pH 3,0–4,5). Nel miglioramento della resa del succo, il beneficio tipico dal trattamento enzimatico della polpa di mele è del 5–15% di succo in più per tonnellata di frutta rispetto alla pressatura non enzimata, a seconda della varietà di frutta, del grado di maturazione e delle attrezzature di pressatura. Per il mosto d'uva nella vinificazione, il trattamento enzimatico nella fase di pigiatura migliora l'estrazione del colore dalle cellule della buccia (aumentando gli antociani nei vini rossi), migliora il tasso di chiarificazione (minor tempo di sedimentazione) e, nella produzione di vino bianco, riduce la torbidità del mosto prima della fermentazione. Per i produttori industriali di concentrati di succo di frutta, l'economia del trattamento enzimatico è semplice: un miglioramento della resa del 5–15% ripaga ampiamente il costo dell'enzima ai tassi di dosaggio commerciali tipici, mentre una maggiore capacità di pressatura e tempi di lavorazione ridotti aggiungono benefici economici secondari.

Updated · cellulase

Applicazioni

Trattamento con cellulasi del mosto d'uva per l'estrazione del colore nel vino rosso

Il trattamento con cellulasi del mosto d'uva rossa al dosaggio stabilito in prova, combinato con pectinasi, a 20–25°C (temperatura di fermentazione) per 4–24 ore durante la macerazione aumenta l'estrazione degli antociani dalle cellule della buccia disgregando le barriere di parete cellulare tra il pigmento intracellulare e il liquido del mosto. La cellulasi a pH 3,0–4,0 opera più lentamente rispetto al suo optimum ma è sufficientemente attiva alla temperatura di macerazione da contribuire in modo significativo a una migliore estrazione del colore e a una maggiore stabilità cromatica del vino.

Resa e potenziamento del colore nei succhi di bacche

Le bacche — ribes nero, sambuco, mirtillo, lampone — hanno pareti cellulari della buccia dense che richiedono un trattamento enzimatico per massimizzare la resa di succo e l'estrazione degli antociani. L'enzima cellulasi al dosaggio stabilito in prova, combinato con pectinasi ed emicellulasi, a pH 3,5–4,5 e 45–50°C per 30–60 minuti prima della pressatura fornisce un miglioramento della resa del 10–20% e un contenuto pigmentario significativamente più alto nel succo pressato, sostenendo sia l'economia della resa di succo sia il contenuto di antociani ad alto valore rivendicato nei prodotti di succo funzionale.

Lavorazione di succo e purea di verdure

La produzione di succo di verdure da carote, pomodori, barbabietole e verdure a foglia beneficia del trattamento con enzima cellulasi durante la macerazione per migliorare la resa di estrazione e ridurre la viscosità. La cellulasi al dosaggio stabilito in prova, a pH 4,0–5,5 e 45–55°C per 30–60 minuti disgrega la struttura di parete cellulare a base di cellulosa, migliorando l'espressione del succo durante la centrifugazione o la pressatura. Nella lavorazione del pomodoro per pasta e concentrato, il trattamento con cellulasi della polpa dopo la rottura a caldo riduce la viscosità prima dell'evaporazione, migliorando l'efficienza di concentrazione mantenendo il contenuto di licopene del prodotto finito.

Specifiche del prodotto

Parametro Valore
Range di attività Diversi gradi (polvere e liquido)
pH ottimale 4,0 – 6,0
Temperatura ottimale 45°C – 60°C
Forma Polvere o liquido da marrone chiaro a marrone
Shelf life 12 mesi (luogo sigillato, fresco e asciutto)
Confezionamento Fusti da 25 kg (polvere) / taniche da 30 kg (liquido)

Domande frequenti

Perché si raccomanda una combinazione di cellulasi, pectinasi ed emicellulasi per l'estrazione di succo?

La parete cellulare vegetale non è composta da un singolo polimero ma da una matrice composita di microfibrille di cellulosa, reticoli di emicellulosa (arabinoxilani, xiloglucani) e pectina (acido poligalatturonico). Ogni polimero richiede un enzima specifico per la degradazione: la cellulasi degrada la cellulosa, l'emicellulasi degrada i reticoli di arabinoxilano e xiloglucano, e la pectinasi degrada la pectina. Usare solo cellulasi attacca la microfibrilla di cellulosa ma lascia in gran parte intatta la matrice di pectina ed emicellulosa, limitando la disgregazione della parete cellulare. La combinazione di tutte e tre le attività enzimatiche fornisce una dissoluzione sinergica della parete cellulare che massimizza il rilascio del succo, riduce la viscosità e migliora le prestazioni di pressatura più di qualsiasi singolo enzima da solo. Le preparazioni enzimatiche macerative commerciali per succhi contengono tipicamente tutte e tre le attività.

A quale temperatura deve essere condotto il trattamento enzimatico della polpa di frutta?

La temperatura ottimale per il trattamento cellulasi-pectinasi della polpa nella produzione di succo è 45–50°C per la massima attività enzimatica e il minimo tempo di trattamento (30–60 minuti). A temperatura ambiente (20–25°C), il trattamento enzimatico è possibile ma richiede 2–4 ore per un effetto equivalente. Nella macerazione del vino rosso, il trattamento enzimatico avviene alla temperatura di fermentazione (20–25°C) perché riscaldare la polpa ucciderebbe il lievito e comprometterebbe i precursori aromatici del vino. Nella produzione di succo spremuto a freddo, il trattamento enzimatico a 10–20°C viene anch'esso utilizzato, ma sono richiesti tempi di trattamento prolungati (4–12 ore) per una modifica sufficiente della parete cellulare a queste temperature più basse.

L'enzima cellulasi influisce sulla limpidezza, il colore o il sapore del succo?

Il trattamento con enzima cellulasi generalmente migliora la qualità del succo anziché comprometterla. Disgregando le pareti cellulari in modo più completo, l'enzima aiuta a rilasciare più composti intracellulari, inclusi composti aromatici, pigmenti di colore (antociani in bacche rosse e uva) e carotenoidi (in carote e succhi di verdura). La disgregazione cellulare più completa dovuta al trattamento enzimatico rende anche più rapida la successiva chiarificazione — le particelle delle cellule disgregate sedimentano più prontamente e rispondono meglio a centrifugazione e filtrazione. Qualsiasi enzima cellulasi residuo nel succo viene denaturato dalla pastorizzazione o dal trattamento termico prima del confezionamento e non rimane attivo nel prodotto finito. Ai livelli di dosaggio raccomandati, la cellulasi non introduce sapori estranei.

Come determino il dosaggio corretto di cellulasi per la mia linea di succhi?

L'ottimizzazione del dosaggio per il trattamento con cellulasi nell'estrazione di succo dovrebbe iniziare con una prova di polpa su scala da banco al pH, alla temperatura e in un intervallo di dosaggio enzimatico predefiniti, misurando la resa di succo tramite pressa o centrifuga rispetto al controllo non enzimato dopo il tempo di trattamento standard. Il dosaggio ottimale è il punto in cui il miglioramento della resa si stabilizza — aumentare ulteriormente il dosaggio dà rendimenti decrescenti. Le variabili che influenzano il dosaggio ottimale includono il grado di maturazione della frutta (frutta più matura ha pareti cellulari più morbide e richiede meno enzima), la varietà di frutta (le varietà sode richiedono più enzima delle varietà morbide), e la temperatura di processo e il tempo di contatto. La maggior parte dei produttori di succo individua un intervallo di dosaggio ottimale attraverso 3–5 prove da banco nel corso di una stagione di frutta, per poi confermarlo con una prova su scala produttiva prima di impegnarsi nell'approvvigionamento enzimatico stagionale.

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