เพคติเนสเป็นกลุ่มเอนไซม์ที่ย่อยสลายเพคติน ซึ่ง เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่พบใน ผนังเซลล์ พืชผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ทรานส์อีลิมิเนชัน และดีเอสเทอริฟิเคชัน^{[ 1 ] [ 2 ]}โดยทั่วไปเรียกว่าเอนไซม์เพคติก ซึ่งรวมถึงเพคโตไลเอส เพคโตไซม์ และโพลีแกลแลคทูโรเนสซึ่งเป็นหนึ่งในเพคติเนสเชิงพาณิชย์ที่ได้รับการศึกษาและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เพคตินมีประโยชน์เพราะเป็นเมทริกซ์คล้ายวุ้นที่ช่วยยึดเซลล์พืชเข้าด้วยกัน และเป็นที่อยู่ของส่วนประกอบอื่นๆของผนังเซลล์เช่น เส้นใยเซลลูโลส ดังนั้น เอนไซม์เพคติเนสจึงมักใช้ในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายวัสดุจากพืช เช่น การเร่งการสกัดน้ำผลไม้จากผลไม้รวมถึงแอปเปิลและซาโปตาเพคติเนสยังถูกนำมาใช้ในการผลิตไวน์ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 อีกด้วย^{[ 3 ]}หน้าที่ของเพคติเนสในการผลิตเบียร์มีสองประการ ประการแรก ช่วยย่อยสลายวัสดุจากพืช (โดยทั่วไปคือผลไม้) จึงช่วยในการสกัดรสชาติจากส่วนผสม ประการที่สอง การมีเพคตินในไวน์ที่เสร็จแล้วทำให้เกิดความขุ่นหรือความไม่ใสเล็กน้อย เพคติเนสใช้เพื่อย่อยสลายเพคตินนี้และทำให้ไวน์ใสขึ้น

เอนไซม์เพคติเนสสามารถสกัดได้จากเชื้อราเช่นAspergillus nigerเชื้อราชนิดนี้ผลิตเอนไซม์ดังกล่าวเพื่อย่อยสลายเยื่อชั้นกลางในพืช เพื่อให้สามารถดูดซึมสารอาหารจากเนื้อเยื่อพืชและแทรกเส้นใย ของเชื้อรา เข้าไปได้ หากนำเพคติเนสไปต้ม เอนไซม์จะเสียสภาพ (คลายตัว) ทำให้ยากต่อการเชื่อมต่อกับเพคตินที่บริเวณออกฤทธิ์และผลิตน้ำผลไม้ได้น้อยลง

เพคติเนสเป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกกลุ่มเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายเพคตินโดยปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ทรานส์-อิลิมิเนชัน และดีเอสเทอริฟิเคชัน การย่อยสลายพอลิเมอร์เพคตินส่วนใหญ่เกิดจากเอ็กโซ -และเอนโด-โพลีแกลแลคทูโรเนส (เอ็กโซ-และเอนโด-PGs) เพคเตตและเพคตินไลเอส (PLs) เพคตินเมทิลเอสเทอเรส (PME) และอะเซทิลเอสเทอเรส (PAE) เบต้า-แกลแลคโตซิเดส (β-Gal) และอัล ฟา-แอล -อะราบิโนฟูราโนซิเดส ( α -L-Af) เป็นต้น^{[ 4 ] [ 5 ]}

• เอนโด-โพลีแกลแลคทูโรเนส (EC 3.2.1.15) เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดที่รับผิดชอบในการสลายตัวและการละลายของเพคติน เอนไซม์นี้จะไฮโดรไลซ์ พันธะไกลโคไซด์ α -1 → 4 ของโครงสร้างหลักของโฮโมแกลแลคทูโรแนนที่ถูกกำจัดหมู่เมทิลเอสเทอร์ออกไป เอนไซม์จะเข้าโจมตีสารตั้งต้นแบบสุ่มและสร้างโอลิโกแซ็กคาไรด์ D-GalA จำนวนหนึ่ง
• เอ็กโซ-โพลีแกลแลคทูโรเนส (EC 3.2.1.67 และ EC 3.2.1.82) เข้าโจมตีสารตั้งต้นจากปลายที่ไม่ลดรูป และสามารถกำจัดหมู่ D-GalA ที่เชื่อมต่อแบบ (1→) ที่ปลายสุดออกจาก สาย โฮโมแกลแลคทูโรแนนได้เอนไซม์นี้ต้องการหน่วย D-GalA ที่ไม่ถูกเอสเทอริฟายด์ที่ตำแหน่งย่อย −2, −1 และ +1 และทนต่อ การแทนที่ด้วย ไซโลส (สามารถกำจัดไดเมอร์ D-GalA-Xyl ได้) ดังนั้น XGA จึงเป็นสารตั้งต้นของ เอ็กโซ -โพลีแกลแลคทูโรเนสด้วย
• PLs (เพคเตตไลเอส, EC 4.2.2.2 และเพคตินไลเอส, EC 4.2.2.10) ทำงานผ่านการกำจัด β ของโฮโมกาแลคทูโรแนนที่ถูกเอสเทอริไฟด์ด้วยเมทิลในที่ที่มี Ca ^{2+ ,} Mn ²⁺หรือ Ni ^{2+ [ 4} ]
• PME (EC 3.1.1.11) และ PAE (EC 3.1.1.6) ทำหน้าที่สลายเอสเทอร์ของสายโซ่โฮโมกาแลคทูโรแนนโดยการกำจัดหมู่เมทอกซิลและหมู่แอซิทิลตามลำดับ ซึ่งจะลดระดับการเมทิลเลชันของเพคติน ทำให้เกิดสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการไฮโดรไลซิสของพันธะα -1 → 4 ใน โครงสร้างหลักของ โฮโมกาแลคทูโรแนนโดยโพลีกาแลคทูโรเนส การย่อยสลายแรมนอกาแลคทูโรแนน (RGs) เกี่ยวข้องกับการทำงานของเอนไซม์จำนวนมาก
• เอนไซม์ RG hydrolase (RGH, EC 3.2.1.171) ไฮโดรไลซ์พันธะα -D-1 → 4-D-GalA- α -L-1 → 2-Rha ในโครงสร้างหลักของ RG-I ทำให้เหลือ Rha อยู่ที่ด้านที่ไม่ลดรูป ส่วนเอนไซม์ RG lyase (RGL, EC 4.2.2.23) ไฮโดรไลซ์โครงสร้างหลักของ RG-I α -L-1 → 2-Rha- α -D-1 → 4-GalA ทำให้เหลือหมู่ 4-deoxy- β -L-threo-hex-4-enepyranosyluronic acid (GalA ไม่อิ่มตัว) ที่ปลายด้านที่ไม่ลดรูป
• RG rhamnohydrolase (RGRH, EC 3.2.1.174) เป็น เพคติเนสที่ออกฤทธิ์ ภายนอกซึ่งมีความจำเพาะในการปลดปล่อยหมู่แรมโนซิลที่ปลาย (1 → 4) ที่เชื่อมต่อกับหมู่α -galacturonosyl
• RG galacturonohydrolase (RGGH, EC 3.2.1.173) สามารถปลดปล่อยหมู่ GalA ที่เชื่อมต่อกับหมู่ rha จากด้านที่ไม่ลดรูปของโซ่ RG-I ได้ แต่ไม่สามารถปลดปล่อย GalA จาก homogalacturonan ได้
• β-Gal (EC 3.2.1.23) และα -L-Af (EC 3.2.1.55) เป็นเอนไซม์สองชนิดที่ทำหน้าที่กำจัดหมู่กาแลคโตซิลและหมู่อะราบิโนซิลออกจากโครงสร้างหลักของ RG-I ตามลำดับ ในขณะที่หมู่แอซิทิลจะถูกปลดปล่อยโดยการทำงานของ RG acetylesterase (RGAE, EC 3.1.1.86)

ตารางต่อไปนี้แสดงสรุปเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายเพคติน HG-PUL = ตำแหน่งการใช้พอลิแซ็กคาไรด์โฮโมกาแลคทูโรแนน; RG-I PUL = ตำแหน่งการใช้พอลิแซ็กคาไรด์แรมนอกาแลคทูโรแนน I

โครงสร้างเอนไซม์เพคติเนสทั้งหมดประกอบด้วยทรงกระบอกมือขวาที่มีรูปร่างปริซึมซึ่งสร้างขึ้นจากเกลียวเบต้าขนานกันเจ็ดถึงเก้าเกลียว เกลียวเบต้าขนานกันสามเกลียวที่สร้างรูปร่างปริซึมของโครงสร้างเรียกว่า PB1, PB2 และ PB3 โดยที่ PB1 และ PB2 สร้างเกลียวเบต้าแบบแอนติพาราเลล และ PB3 วางตัวตั้งฉากกับ PB2 ตำแหน่งการจับสารตั้งต้นทั้งหมดของเอสเตอเรส ไฮโดรเลส และไลเอสต่างๆ ตั้งอยู่บนร่องด้านนอกของโครงสร้างเกลียวเบต้าขนานตรงกลางระหว่างลูปที่ยื่นออกมาบนโครงสร้างและ PB1 ^{[ 6 ]}

เช่นเดียวกับ เอนไซม์ทั้งหมดเพคติเนสมีอุณหภูมิและค่า pH ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งเอนไซม์จะทำงานได้ดีที่สุด ตัวอย่างเช่น เพคติเนสเชิงพาณิชย์โดยทั่วไปอาจทำงานได้ที่อุณหภูมิ 45 ถึง 55 องศาเซลเซียส และทำงานได้ดีที่ค่า pH 3.0 ถึง 6.5 ^{[ 3 ]}

เพคติเนสจะย่อยสลายเพคตินผ่าน กระบวนการ ไฮโดรไลซิส ทรานส์ -อิลิมิเนชัน และปฏิกิริยาดีเอสเทอริฟิเคชัน โดยทำลายพันธะเอสเทอร์ที่ยึดกลุ่มคาร์บอกซิลและเมทิลในเพคตินไว้ด้วยกัน^{[ 7 ]}

เอนโดโพลีแกลแลคทูโรเนสดำเนินไปตามปฏิกิริยาตามเส้นทางต่อไปนี้: ^{[ 8 ]}

(1,4-อัลฟา-ดี-กาแลคทูโรโนซิล) _n+m + H ₂ O = (1,4-อัลฟา-ดี-กาแลคทูโรโนซิล) _n + (1,4-อัลฟา-ดี-กาแลคทูโรโนซิล) _m

เอนไซม์เพคติเนสที่ใช้ในปัจจุบันผลิตขึ้นตามธรรมชาติโดยเชื้อราและยีสต์ (50%) แมลง แบคทีเรีย และจุลินทรีย์ (35%) และพืชชนิดต่างๆ (15%) ^{[ 9 ]}แต่ไม่สามารถสังเคราะห์ได้โดยเซลล์ของสัตว์หรือมนุษย์^{[ 10 ]}ในพืช เอนไซม์เพคติเนสจะไฮโดรไลซ์เพคตินที่พบในผนังเซลล์ ทำให้เกิดการเจริญเติบโตใหม่และการเปลี่ยนแปลงต่างๆ คุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างของเพคตินมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงในผลไม้เป็นพิเศษเนื่องจากการละลายและการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ ซึ่งถือเป็นกระบวนการสำคัญที่ทำให้ผลไม้นิ่มลงระหว่างการสุก การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เกิดขึ้นในชั้นกลางและผนังเซลล์ปฐมภูมิระหว่างการสุกส่งผลให้เซลล์แยกออกจากกันและเนื้อเยื่อนิ่มลง ส่วนประกอบโมเลกุลของผนังปฐมภูมิจะถูกดัดแปลงระหว่างการสุกของผลไม้โดยการทำงานของเอนไซม์ภายในที่ควบคุมตามเวลาและพื้นที่^{[ 11 ] [ 12 ]}

เช่นเดียวกับบทบาทในพืช เอนไซม์เพคติเนสจะย่อยสลายเพคตินในระหว่างขั้นตอนการเจริญเติบโตของเชื้อรา

เอนไซม์เพคติเนสมีบทบาทหลากหลายในอุตสาหกรรมน้ำผลไม้และไวน์ ใช้ในการทำให้ใสในน้ำผลไม้และเร่งการสกัดน้ำผลไม้โดยการย่อยสลายเนื้อผลไม้ด้วยเอนไซม์ นอกจากนี้ เอนไซม์เพคติเนสยังช่วยในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อสัมผัสเป็นก้อนในอุตสาหกรรมน้ำผลไม้ เอนไซม์เพคติเนสใช้ในการสกัดน้ำผลไม้จากน้ำผลไม้บดโดยเอนไซม์เพคติเนสจะย่อยสลายสารตั้งต้นเพคตินและสกัดน้ำผลไม้ เอนไซม์เพคติเนสจะลดพลังงานกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับการผลิตน้ำผลไม้และเร่งปฏิกิริยา

เพคติเนสมีประโยชน์ในอุตสาหกรรมไวน์โดยการสกัดแอนโทไซยานินจากผลไม้ ซึ่งช่วยเพิ่มสีของไวน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 7 ]}เพคติเนสยังสามารถใช้ในการสกัดน้ำจากผนังเซลล์ของเซลล์พืชได้อีกด้วย

เพคติเนสยังใช้สำหรับการแช่เส้นใยในอุตสาหกรรมสิ่งทอ อีกด้วย ^{[ 13 ]}การเพิ่มสารคีเลตหรือการบำบัดวัสดุจากพืชด้วยกรดจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเอนไซม์