proiect enzime utilizate in intustria alimentara

8/10/2019 proiect enzime utilizate in intustria alimentara

1/22

1

Proiect

Biotehnologii in Industria Alimentara

Tema Proiectului

Enzime Utilizate in Industria Alimentara


2/22

2

Cuprins1.Enzime - Generalitati.................................................................................................................................. 3

2.Activitatea catalitic a enzimelor ............................................................................................................... 5

3.Clasificarea enzimelor .............................................................................................................................. 11

4. Enzimele in Produsele Alimentare ......................................................................................................... 14

4.1.Enzime in Musturi si vinuri .................................................................................................................... 16

4.2.Enzimele Laptelui .................................................................................................................................. 18

4.3. Enzimele berii ....................................................................................................................................... 19

5.Utilizari ale Enzimelor in Biotehnologie ................................................................................................... 21

6.Bibliografie ............................................................................................................................................... 22


3/22

3

1.Enzime - Generalitati

Enzimele sunt catalizatori biochimici propriu-

zisi, asadar sunt compusi care maresc vitezareactiilor chimice ce se desfasoara in sistemele

biologice, fara sa se consume in cursul lor.

S-au efectuat lucrari numeroase de-a lungulanilor dovedindu-se prin acestea ca enzimologiaconstituie studiul bazelor moleculare ale vietii.

Enzimele sunt probabil mai importante decatorice alt element activ ca ajutor al digestiei sisanatatii. Pana acum s-a aratat ca sute de enzime auun rol vital in construirea sanatatii, datoritacontributiei lor la procesul de digestie. Studiileviitoare probabil vor arata ca enzimele au un rolmult mai important pentru sanatate decat secunoaste in prezent.

Nu putem trai mult fara enzime. De fapt,conceptia in sine este dependenta de aceste elemente. Ele functioneaza ca un catalizator careface ca celulele corpului sa functioneze eficient. Din momentul nasterii, enzimele fac viataposibila prin actiunile lor, reparand si construind corpul si celulele creierului. Acesti lucratoriactioneaza in corp si in creier in cel mai fantastic si puternic mod. Ele lucreaza pentru o sanatatedeplina. Enzimele reprezinta insasi forta intangibila a vietii. Omul nu poate reusi sa creeze

enzime vii asa cum natura poate crea. Daca ar fi putut, ar fi reusit sa creeze viata sau sa readucala viata materia moarta.

Exista miliarde de enzime in corpul nostru, si sunt sute de tipuri diferite de enzimegasite in sange, care vor descompune 5 milioane de molecule de peroxid in apa si oxigen in 60secunde. Enzimele intestinale pot descompune moleculele de zahar si grasimi care sunt de 1milion de ori mai mari decat greutatea lor.

Corpul nostru produce enzime atunci cand sanatatea nostra este echilibrata. Eleefectueaza toata munca din corp. Ele sunt responsabile cu lupta impotriva infectiilor, cudigestia, cu refacerea corpului functiile lor sunt infinite. Ele lucreaza non-stop si nu obosescniciodata sau nu-si inceteaza lucrul daca sanatatea este echilibrata. Cand sanatatea nu este in

echilibru, atunci este o deficienta enzimatica. Enzimele pot fi usor extrase din alimente nutritiveusor de digerat, care sunt alimente crescute intr-un sol sanatos, nefertilizat, si care suntpreparate special prin mixare, germinare, fermentare si cantitati mici de suc, nu prin gatire.Aceste enzime extind energia vitala a corpului catre o stare totala de bine. Consumareaalimentelor sanatoase este cea mai eficienta cale de a suplimenta rezerva de enzime existentain corp, pentru a imbunatati sistemul digestiv. Cele mai importante enzime care au fost izolatein hrana sanatoasa sunt: cytochrome oxidase, un anti-oxidant necesar pentru respiratia


4/22


5/22

5

2.Activitatea catalitic a enzimelor

Enzimele sunt, precum s-a mai spus, catalizatori organiciprodui de celula vie acionnd

asupra anumitor substane numite substraturi. n marea lor majoritate, enzimele catalizeazreacia unei substane organice cu un compus anorganic liber sau cedat de alt compus organic

(ap, acid fosforic, hidrogen, oxigen,etc.). Legile catalizei se aplic firete i la enzime. Enzimele,

ca toi catalizatorii, nu catalizeaz dect reacii termodinamic posibile, decurgnd n sensul

stabilirii unui echilibru. Reaciile enzimatice prezint ns unele deosebiri caracteristice fa de

reaciile catalitice obinuite, omogene sau eterogene.

Activitatea enzimelor. Cnd o reacie poate fi catalizat att de o enzim ct i de

substane simple se constant de obicei c reacia enzimatic decurge cu vitez mult mai mare;

cu alte cuvinte, reacia enzimatic are o energie de activare mult mai mic. Astfel s-a stabil c

este necesar o concentraie de ioni de hidrogen de 10 milioane de ori mai mare dect deinvertaz pentru a hidroliza o anumit cantitate de zaharoz, ntr-un timp dat, la 37.

Datorit acestei enorme activiti catalitice, sunt suficiente de obicei concentraii foarte

mici de enzim pentru a obine efecte considerabile.

Activitatea enzimelor nu dureaz indefinit ca acea a catalizatorilor simpli i este n

general mai scurt dect aceea a catalizatorilor heterogeni. n cazul reaciilor enzimatice, cu ct

trece timpul, cu att cantitatea de substrat transformat n unitatea de timp se micoreaz, iar

dup un timp mai lung reacia practic nceteaz. Inactivarea enzimelor se explic prin

denaturarea lor sau prin alte transformri datorit caracterului lor de proteine globulare.

Celulele vii sintetizeaz enzime fr ncetare.

Temperatura optim a reaciilor

enzimatice. Viteza reaciilor enzimatice

crete ca a celor mai multe reacii ntre

molecule covalente, cu temperatura,

potrivit cunoscutei reguli a lui vant Hoff, i

anume o urcare a temperaturii cu 10

produce o cretere a vitezei de reacie cuun coeficient 1.53. Creterea aceasta se

observ ns numai la temperaturi joase.

Odat depit o anumit temperatur

optim, la care viteza este maxim,

aceasta scade, iar la temperaturi mai


6/22

6

nalte, reacia nceteaz. Fenomenul se explic prin faptul, semnalat mai sus, c la temperaturi

mai nalte, enzimele sunt inactivate prin denaturarea componentei proteice. Cele mai multe

enzime devin complet inactive ntre 50-80. Temperatura optim nu poate fi ns exact definit,

cci ea variaz n limite largi, cu concentraia enzimei, cu concentraia ionilor de hidrogen i cu

prezena diferitelor impuriti ale preparatului enzimatic sau ale substratului.

Influena pH-ului. Dup cum a artat

Srensen (1909), activitatea enzimelor

depinde, ntr-o foarte mare msur de

concentraia ionilor de hidrogen din soluie.

Curbele reprezentnd variaia vitezei de

reacie cu pH-ul prezint de obicei un maxim

pronunat la un anumit pH,n timp ce la valoriale pH-ului diferind cu 1 fa de acest

maxim, viteza de reacie prezint valori

considerabil mai mici. Din cauza acestei

particulariti este necesar ca n cursul

reaciilor enzimatice s se menin pH-ul

optim constant, prin folosirea de tampoane.

Specificitatea enzimelor. O anumit enzim catalizez numai un numar mic de reacii i

de multe ori o singura reacie, spre deosebire de catalizatori obinuii anorganici (acizi, baze,

catalizatori de hidrogenare, etc.) care activeaz practic toate reaciile posibile de un anumit tip.

Se disting multe tipuri i grade de specificitate n aciunea enzimelor. n primul rnd

trebuie menionat specificitatea stereochimic, care const n aceea c o enzim care

catalizeaz reacia unui compus optic activ este fr aciune asupra enantiomerului sau i n

general, asupra izomerilor sterici ai acestui compus, supui acelorai condiii. Fenomenul a fost

observat nti la Pasteur, care l-a folosit ca o metod pentru separarea izomerilor optici. Vom

mai aminti aici dehidrogenaza lactic din muchi, o enzim care lucreaz n colaborare cu DPN,

i care dehidrogineaz acidul L-lactic la acid piruvic si hidrogeneaz acidul piruvic numai la acid

L-lactic, fiind inactiv fa de acidul D-lactic. n multe microorganisme exist ns o enzim careacioneaz n mod similar dar specific numai asupra acidului D-lactic. De asemenea, peptidazele

acioneaz numai asupra aminoacizilor din seria L, iar arginaza transform prin hidroliz n

ornitin i uree,numai L-arginina i este fr aciune asupra D-argininei.


7/22

7

Din alt punct de vedere se disting ntre o aa-numit specificitate de reacie i o

specificitate de substrat a enzimelor. Prima se refer la reactantul anorganic care ia parte la

reacie: apa n reaciile de hidroliz, acidul fosforic n reaciile cu fosforoliza, hidrogenul n

reaciile catalizate de dehidrogenaze. Specificitatea de substrat privete natura reactantului

organic, tiut fiind c enzimele care hidrolizeaz, de exemplu, hidraii de carbon nu hidrolizeazproteine, cele care hidrolizeaz dipeptide nu hidrolizeaz polipeptide.

Specificitatea de substrat se manifest n forme nenumrate i st la baza clasificrii

enzimelor, dup cum se va vedea mai departe. Important este faptul c, diferitele enzime

prezint fa de substaturile respective grade diferite de specificitate. Vom distinge 3 grade sau

tipuri de specificitate enzimatic. Pentru ilustrarea fenomenului vom considera o reacie de

hidroliz schematizat:

BHAOHOHBA2

Sunt cazuri, dei rare, cnd numai natura legturii dintre A i B determin specificitatea,

natura componentelor A i B fiind indiferent; se vorbete n aceste cazuri de o specificitate

redus. Un exemplu este acela al lipazelor din pancreas i ficat, care hidrolizeaz esterii celor

mai variai acizi carboxilici cu alcoolii de diferite tipuri, printre care i trioli cum este glicerina.

Nu toate esterazele sunt ns att de puin specifice.

Un al doilea tip de enzime posed o specificitate limitat, numit specificitate de grup. n

cazul unei reacii de hidroliz, cum este aceea considerat mai sus, enzimele de acest tip cer ca

A s fie de un anumit tip, natura componentei B fiind indiferent. Un exemplu de enzim

inzestrat cu asemenea specificitate este acela al -glicozidazei (maltazei) din sucul intestinal almamiferelor i al -glicozidazei (emulsina). Fiecare din aceste enzime hidrolizeaz att

dizaharide ct i glicozide; ele sunt deci specifice numai pentru restul de monozaharid i ntr -o

mare msurindiferente pentru natura agliconului.

Al treilea tip de specificitate, numit specificitate absolut, se caracterizeaz prin aceea

c enzima este adaptat unui substrat unic, ntocmai ca o cheie n broasca ei. n schema de

mai sus, ambele componente A i B trebuie s fie de un anumit fel dat, pentru ca enzima s

acioneze. Acest tip de specificitate este mult rspndit; datorit aceste particulariti exist n

natur un numr att de mare de enzime. Vom meniona, ca exemplu, maltaza din bobul de orz

ncolit, care, spre deosebire de -glicozidazele menionate, hidrolizeaz numai maltoza, dar

este fr aciune asupra altor dizaharide sau -glicozide. n mod similar, tanaza hidrolizeaz

numai esterii acizilor benzoici substituii cu cel puin dou grupe OH n alte poziii dect orto

fa de carboxil, iar clorofilaza nu hidrolizeaz dect cele dou clorofile a i b; fumaraza nu

adiioneaz ap dect la acidul fumaric spre a da natere acidului (-)-malic.


8/22

8

Formarea unui complex intermediar ntre substrat i enzim. Se tie c aciunea unui

catalizator const n participarea sa efectiv la reacia chimic. Un catalizator se deosebete de

un reactant obinuit numai prin aceea c el se regenereaz necontenit n cursul procesului

chimic. Enzimele nu difer, n aceast privin, de catalizatorii simpli. Specificitatea enzimelor

sugereaz participarea enzimei la reacia chimic, adic la formarea unui complex ntre enzimi substrat.

Msurtorile cinetice sprijin aceast concepie. n majoritatea cazurilor, n condiii

comparabile, viteza reaciei enzimatice este proporional cu concentraia enzimei. De obicei,

proporionalitatea aceasta se observ numai n stadiul iniial al reaciei; pe msur ce

concentraia produilor de reacie crete, viteza de reacie scade datorit unui efect inhibant al

acestor produi. De aceea se iau n consideraie pentru comparaie numai vitezele iniiale ale

reaciilor enzimatice.

Pornind de la o cantitate fix de enzim i mrind progresiv, ntr-o serie de experienesuccesive, concentraia substratului, viteza de reacie iniial crete din ce n ce mai ncet cu

concentraia substratului, pn ce atinge o valoare constant maxim, dincolo de care viteza nu

mai variaz cu concentraia. La concentraii mici de substrat, reacia este de ordinul I, iar la

concentraii mari devine de ordinul zero fa de substrat.

Aceste observaii au dus la concepia c ntre enzim (E) i substrat (S), se formeaz

printr-o reacie reversibil ascultnd de legea maselor, un complex labil. Acest complex

reacioneaz apoi irversibil, cu vitez mare, cu un reactant, dnd produsul de reacie (P) i

regenernd catalizatorul:

PEESSE

Coenzime (cofactori). n afar de enzim i substrat, mai este necesar de multe ori

prezena altor substane pentru ca reacia enzimatic s se produc. La fermentaia alcoolic,

pe lng prezena unei enzime termolabile, nedializabile, este necesar i o coenzim

termostabil i dializabil. Mai trziu, coenzimele fermentaiei alcoolice (cocarboxilaza i

codehidraza I) au fost izolate i de asemenea au fost izolate coenzimele altor procese

enzimatire; structura acestor coenzime a fost apoi determinat. n unele cazuri, s-a putut stabili

exact funciunea ndeplinit de coenzim n procesul enzimatic.

Coenzimele i ndeplinesc funciunea catalitic asupra substratului numai n prozena

unei enzime. Aceasta din urm este specific adaptat substratului; o coenzim poate cataliza

uneori reaciile unui numr mare de substraturi, asociat ns de fiecare dat cu o alt enzim.

Coenzimele sunt, deci, mai puin specifice dect enzimele.


9/22

9

n timp ce enzima fixeaz i uneori activeaz substratul, coenzima particip la reacie,

adic sufer o transformare chimic. n stadiul urmtor al procesului, coenzima modificat

revine la starea iniial, fiind gata pentru o nou reacie. Cum reaciile respective sunt foarte

rapide, sunt sufiente concentraii mici de coenzim.

Pentru exemplificare vom aminti rolul jucat de codehidraza I n fermentaia alcoolic. ncolaborare cu dehidrogenaza fosfatului de trioz, codehidraza I catalizeaz transformarea

fosfatului glicerinaldehidei n acid D-fosfogliceric, trecnd ea nsi n hidrocodehidraz; aceasta

din urm reduce un anumit acceptor de hidrogen, acetaldehida, regenernd codehidraza I.

Legat de alte proteine, hidrocodehidraza hidrogeneaz ali acceptori de hidrogen.

Codehidrazele sunt, deci, coenzimele unor reacii de transfer de hidrogen, de la un donor la un

acceptor de hidrogen.

ntlnim un mecanism similar n reaciile de transfer de acetil, n care intervine coenzima

A. Aceasta reacioneaz cu un donor de acetil, n prezena unei enzime specifice, trecnd nacetil-coenzim A, cu grupa CH3CO legat de S. Acetil coenzima A difuzeaz apoi prin soluie

pn ntlnete o alt enzim cu ajutorul creia cedeaz grupa acetil unui acceptor. Eliberat de

grupa acetil, coenzima A reia acest joc. Acidul adenosin-trifosforic funcioneaz n mod similar

ca o coenzim transmitoare de fosfat.

Sistemele enzimatice care conin un metal n grupa prostetic sau sub alt form,

indispensabil activitile lor sunt numite metaloenzime. Flavoproteinele conin n afar de

protein i FAD (flavin-adenin-dinucleotid), i un metal, ca fier (succino-dehidrogenaz),

molibden (xantin-oxidaz) sau altele. Uneori ionii metalici joac rolul de activatori, de exemplu

Mg2+ pentru multe enzime de fosforilare. Mecanismul aciunii specifice a acestor metale nu

este cunoscut.

Coenzimele respiraiei. Este cunoscut rolul important al reaciilor de oxidare cu oxigen

molecular, pentru producerea energiei necesare funciilor vitale ale organismelor. Nu exist nici

o enzim capabil s transfere direct unei molecule de oxigen hidrogenul eliminat de

substraturile curente din organismele vii. Pentru a se combina cu oxigenul, este necesar

intervenia unui sistem complex de enzime i coenzime. Enzimlele fac parte din clasa oxido -

reductazelor (dehidrogenaze i oxidaze). Hidrogenul cedat de substrat este nti acceptat ce

DPN (codehidraza I), asociate dup caz cu o enzim specific adaptat substratului. Soartacoenzimelor hidrogenate care se formeaz depinde de condiiile anaerobe sau aerobe n care

are loc reacia. n condiii anaerobe, hidrocodehidraza cedeaz hidrogenul unui acceptor din

mediul de reacie.


10/22

10

Proprietatea aceasta a dehidrogenazelor de a transfera hidrogen din substrat la diferii

acceptori a fost descoperit de Thunberg n 1917. Tehnica folosit de acest cercettor pentru a

decela transferul anaerob de hidrogen s-au mai corect pentru a pune n eviden prezena unui

sistem enzimatic capabil de a transfera hidrogen, const n folosirea colorantului albastru-

metilen ca acceptor. Aceasta se decoloreaz trecnd n leucoderivatul su.Nici n condiii aerobe, hidrogenul din hidrocodehidraz nu este cedat direct unei

molecule de oxigen, ci el este nti transferat altor sisteme enzimatice care abia ele pot

reaciona cu oxigenul. Sunt mai multe ci posibile prin care hidrogenul substratului poate

ajunge la oxigen. Un astfel de lan de reacii este redat n urmtoarea schem.

Hidrogenul cedat de substratul AH2, de exemplu codehidrazei I, este transferat flavin-

adenin-dinucleotidei. De aici nainte, atomii de hidrogen se desfac n protoni i electroni: primii

trec n soluie (sub form de ioni de hidroniu), iar electronii reduc fierul din citocrom, de la

starea trivalent la starea bivalent. Citocromul credus reduce citocromoxidaza (citocrom a3)care este singur capabil de a ceda electroni oxigenului. Citocromii sunt deci transferaze de

electroni (oxidaze aerobe). n schema de mai sus sunt identificate (pe rndul de jos) enzimele ce

acioneaz n acest proces complicat.

Transferul hidrogenului n etape, de la substrat la molecula de oxigen, face posibil

utilizarea, pentru nevoile organismului, a energiei degajate. Se tie c aceast energie se

nmagazineaz n legturile bogate n energie ale resturilor de fosfat n ATP sintetizat simultan

cu reaciile de oxidare. S-a artat, n mai multe cazuri, de exemplu la oxidarea acidului -

hidroxibutiril n prezena unui sitem enzimatic respirator complet, c la consumarea unui atomde oxigen apar 3 molecule de ATP. n unele cazuri se tie n ce mod o reacie de dehidrogenare

este cuplat cu o sintez de ATP.

Centre active ale enzimelor. Se tie c nu toate enzimele necesit colaborarea unei

coenzime. Coenzimele intervin mai ales n reaciile de transfer: de hidrogen, de electroni, de


11/22

11

grupe de fosfat, de acetil, etc. Numeroase enzime, printre care i hidrolazele i exercit

aciunea lor enzimatic fr intervenia unei coenzime. Enzima este activ numai n forma ei

nativ, cci prin denaturare activitatea specific a enzimelor dispare. Activitatea enzimatic

este ns restabilit atunci cnd enzima poate fi regenerat, adic atunci cnd poate fi

reconstituit structura teriar sau cuaternar a proteinei distrus prin denaturare.Se tie ns c nu toat catena polipeptidic a enzimei particip la actul propriu-zis al

catalizei, ci numai o mic poriune a ei, numai anumite grupe, dintr-o regiune bine delimitat a

catenei polipeptidice, aa numitul centru activ al enzimei. La aceast constatare s-a ajuns prin

experiene de inhibare a activitii enzimei blocnd centrul activ cu anumii reactivi cu care

acesta se combin. Inhibitorii de acest fel acioneaz n proporie stoechiometric fa de

enzim, ceea ce este un indiciu c ei reacioneaz cu anumite grupe ale catenei polipeptidice.

3.Clasificarea enzimelor

Se cunosc in prezent cateva sute de enzime dar , avand in vedere complexitatea

proceselor chimice care au loc in organismele vii, nr. enzimelor aparut in natura trebuie sa fie

mult mai mare.

Structura enzimelor este prea putin cunoscuta pt. a putea servi ca baza a unei clasificari,

de aceea enzimele se clasifica dupa tipul reactiilor pe care le provoaca sau dupa substraturile

asupra carora actioneaza. Numele enzimelor se formeaza agauganduse sufixul aza la nr.

reactiilor provocate sau substraturilor lor, exceptie fac numele istorice al unor enzime cum ar fi

emulsina, pepsina si zimaza etc.

In clasificarea adoptata aici enzimele sunt impartite in (dupa Hoffmann Ostenhof 1953)

cinci clase principale, fiecare divizata in mai multe sub clase:

1.Hidrolaze

2.Transferaze

3.Oxido-reductaze

4.Liaze si simpetaze

5.Izomeraze si Racemaze


12/22

12

La drept vorbind aproape toate reactiile enzimatice sunt reactii de transfer al unor

grupe de atomi de la un donor la un acceptor. Astfel hidrolizele sunt reactii de transfer al unor

grupe acil, glicozil etc. cedate de substrat, catre apa ca acceptor iar reactiile de oxido-reducere

sunt reacti de transfer de hidrogen sau electroni termenul de transferare se foloseste insa, in

nomenclatura curenta mai ales pt. transaminari, transmetilari, transacetilari.Dupa o clasificare mai noua(Union of Biochemistry Commission of Enzymes 1961)

enzimele sunt impartirte in sase clase:

1.Oxido-reductaze

2.Tranferaze

3.Hidroraze

4.Liaze

5.Izomeraze

6.Ligaze(sintetaze)

fiecare divizata la randul ei in mai multe sub clase, fiecare enzima este desemnata din

patru cifre ex. 1111(hidrogenaza alcolului) este o oxido-reductoza (clasa 1) actioneaza asupra

grupei CHOH adonorului(subclasa 1) cu DPN sau TPN ca acceptor(subsubclasa 1) si este primul

termen din aceasta ultima subdiviziune.

I. Hidrolaze

1. Esteraze Reacii: hidrolize de esteri,amide, peptide

a. Carboxisteraze (ficat, alte organe) Butirat de etil, ali esteri acizi + alcooli

b. Lipaze (pancreas, semine, bacterii) Grsimi acizi + glicerin

c. Colinesteraz (snge, esuturi animale) Acetilcolin colin + acid acetic

d. Tanaz (plante) Galotanin acid galic + monozaharide

e. Fosfataze (esuturi vegetale i animale) Esteri ai ac. fosforic ac. fosforic + alcooli

f. Sulfataze (esuturi vegetale i animale) Esteri ai ac. Sulfuric ac. sulfuric + alcooli


13/22

13

2. Glicozidaze Hidrolizeaz legturi glicozidice

A. Oligozaharidaze Ex:-Glocozidaze (maltaze)

-Glicozidaze (emulsin)

-Galactozidaze

-Galacctozidaze

Invertaz (hidrol. zaharoz) etc.

B. Polizaharidaze -Amilaze

-Amilaze

Cicloamilaze (din Bacillus macerans)Celulaze

Poligalacturonidaze

Chitinaze

Hialuronidaze

3. Amidaze Hidrolizeaz legtura C-N

a. Asparaginaz Asparagin acid aspargic + NH3

b. Glutaminaz Glutamin acid glutamic + NH3

c. Arginaz (ficat) Arginin ortinin + uree

d. Ureeaz (bacterii, soia) Uree CO2+ NH3

4. Proteaze Hidrolizeaz legturi peptidice

A. Endopeptidaze Proteine peptide

Pepsin (suc stomacal)

Tripepsin i chimotripsin (suc intestinal)

Catepsin (intracelular)


14/22

14

B. Exopeptidaze Carboxipeptidaze

Aminopeptidaze

Glicil-glicin-peptidaz

L-Alanil-glicin-peptidaz

Prolidaz

Prolinaz etc.

5. Purin-desaminaze Amino-purine hidroxi-purine + NH3

a. Adenaz Adenin hipoxantin + NH3

b. Guanaz Guanin xantin + NH3

6. Nucleaze Hidrolizeaz acizi nucleici

A. Polinucleotidaze (ribonucleaz i

desoxiribonucleaz) (suc pancreatic i suc

intestinal)

Polinucleotide mononucleotide

B. Nucleotidaze Nucleotide nucleozide

C. Nucleozidaze Nucleozidepentoz +pirimidin sau purin

4. Enzimele in Produsele Alimentare

enzimele utilizate in panificatie

Enzimele, cum ar fi maltul si -amilaza fungica, au fost folosite la fabricarea painii. Datorita

schimbarilor care au avut loc in panificatie, precum si cererii crescute pentru produse naturale,

enzimele si-au castigat o binemeritata importanta in retetele de paine

Multi producatori de produse alimentare considera folosirea enzimelor noua siinovatoare. In timp ce acest lucru este adevarat pentru multe categorii de produse, industria de

panificatie are o lunga istorie de studiere si utilizare a enzimelor. Intr-adevar, exista referinte

despre utilizarea enzimelor in produsele de panificatie vechi de peste 100 de ani.


15/22

15

Chiar si fara acest record de utilizare, enzimele sunt considerate ingrediente functionale

din mai multe motive. De exemplu, enzimele sunt componente naturale ale multor ingrediente

folosite in panificatie. Daca se adauga o enzima, ea este adeseori, distrusa de caldura in timpul

procesului de coacere. In ambele situatii, producatorii pot obtine beneficiile functionale ale

enzimelor, in timp ce mentin imaginea de produs curat a produsului finit. De asemenea,enzimele sunt specifice pentru o anumita functie, eliminandu-se astfel efectele nedorite. Exista

enzime endogene, continute nativ in faina de grau si enzime exogene, adaugate pentru a

imbunatati performanta fainurilor in scopul dorit.

enzimele din fructe si legume

Oxidoreductazele pot interveni att pozitiv n; procesele metabolice anaerobe i aerobe,

cum ar fi, glicoliza i diferite fermentaii; procese fermentative de obinere a unor produse

alimentare care se realizeaz cu ajutorul unor microorganismelor; procese de albire a fainurilor;

protejarea fa de deteriorarea mbrumrii Maillard; distrugerea apei oxigenate reziduale; ct inegative ca de exemplu degradarea acidului ascorbic; deteriorarea oxidativ a unor produse

alimentare aparinnd subclasei Oxidoreductaze NAD i FAD.

folosirea preparatelor enzimatice la macerare

Preparatele enzimatice cu activitate, in principal, pectolitic si, n unele cazuri, si

hemicelulazic si celulazic, se adaug la strugurii zdrobii (mustuial) substratul atacat fiind

reprezentat de formele insolubile de pectine coninute n pereii celulari ce sunt asociate cu

substane nepectice, n principal hemiceluloze, substane pectice care trec n forme solubile.

Prin degradarea perilor celulari se faciliteaz eliberarea sucului vacuolar, obinndu-se mustul.Se realizeaz n acest fel o crestere de randament care poate depsi 10%, depinznd de natura

mustuielii.

enzimele utilizate in lactate

n industria lactatelor, enzimele sunt folosite pentru producerea brnzei, iaurtului

precum i n fabricarea altor produse lactate. Funcionalitatea acestor enzime este foarte

variat, de la cheaguri - folosite n producerea brnzei - pn la enzimele de bioprotecie - care

mbuntesc termenul de valabilitate i sigurana produselor lactate.

Enzimele pentru industria lactatelor pot fi clasificate n 5 categorii principale, Chr.

Hansen oferind o gam extins de produse pentru fiecare categorie.


16/22

16

Enzime coagulantecheaguri

Lactaza

Lipaza

Enzime de bioprotecie

enzime care cresc randamentul

4.1.Enzime in Musturi si vinuri

Enzimele din musturi si vinuri provin din materia prima strugurii, dar la echipamentul

enzimatic al strugurilor contribuie si drojdiile care intervin in fermentatia mustului, cele

elaborate de unele mucegaiuri de infectie, in special genul, Botryotinia si de catre bacterii, mai

ales cele care produc fermentatia malolactica.

Osidoreductazele sunt mai concentrate in partile solide ale boabelor de struguri (pielita

si pulpa), ceea ce explica diferentele de calitate diferentele de calitate intre vinurile provenindde la aceiasi struguri, dar la care mustul s-a obtinut prin presare la presiuni diferite.

Oxidoreductazele din struguri sunt inactivate la temperaturi mai mari de 70o C,iar SO2 inhiba

oxidoreductazele la nivel de 50100 mg/l. Actiunea SO2 se coreleaza cu cantitatea de chiorcine

di must, care se formeaza sub actiunea polifeno oxidazelor asupra fenolilor in prezenta SO2,

in momentul zdrobirii strugurilor.Aceste chiorcine sunt reduse de SO2aproape instantaneu in

acest fel se protejaza si oxidoreductazele. Pentru a minimaliza efectul oxidoreductazelor este

necesar ca SO2sa se adauge cat mai rapid (in momentul obtinerii mustuielii ) si sa fie distribuit

cat mai omogen in mustuiala. Pentru eliminarea oxidoreductazelor din must se poate utiliza si

betonita (< 2g/l). Bentoniazarea musturilor este recomandata in special in cazul struguriloravariati.

Mustul poate fi conservat prin frig, cu SO2, sub presiune prin pasteurizare si sulfitare-

desulfitare. La conservarea prin frig sunt complet inactive, iar la sulfitare desulfitare se

pastreaza o anumita activitate enzimatica.

Transferazele proprii musturilor si vinurilor (fosfotransferazele, fosfomutazele si

transaminazele) sunt in cantitati foarte reduse, cea mai mare parte apartin drojdiilor care

intervin in fermentatia alcoolica si in biosinteza a numerosi acizi. Altele transferaze din drojdii

intervin in formarea alcoolilor superiori, alcooli care sunt eliminati in mediu.

Enzimele pectolitice din must provin di struguri si concentratia lor este crescuta in cazul

strugurilor avariati de mucegaiuri, in special din genul Botryotinia. In mustul de struguri au fost

puse in evidenta pectinesteraze (PE) a caror concentratie este variabila, dar intodeauna relativ

ridicata, poligalacturonaze (PG) de tip endo susceptibile de a sacdea vascozitatea mustului.


17/22

17

Enzimele pectolitice din must sunt importante in limpezirea spontana a mustului si vinului.

Activitatea PG creste in timpul coacerii strugurilor. Daca se lasa in repaus un must de

struguristabilizat fata de fermentatie prin adaosul de antiseptic, se observa o sedimentare a

burbei care se realizeaza in doua etape:

mai intai se depune un sediment grosier care se realizeaza in cateva ore,dar lichidul

ramane tulbure, chiar dupa filtrare si centrifugare;

in etapa urmatare se depune asa-numita burba usoara, ce intervine dupa o faza de

floculare a carei manifestare are loc dupa un timp variabil, de la cateva ore pana la

cateva saptamani, lichidul de deasupra burbei ramanand limpede.

Enzimele pectolitice din struguri si din must sunt active la pH-ul mustului si relativ

termolabile, ceea ce explica continutul de azot solubil mai redus al vinurilor obtinute prin

macinarea la cald. In cursul fermentatiei, activitatea proteazica a mustului este inhibata de

alcoolul format. Drojdiile in activitate nu pot relua proteolizadatorita faptului ca proteazelecontinute de Sacch. Cerevisiae varietatea ellipsoideus si ale altor drojdii care intervin in

fermentatie au actiune intracelulara, fiind importante in autoanaliza celulelor respective.

Glucozidazele .Strugurii au un potential invertazic destul de mare, care trece in must

numai in proportie de 30-35%, restul ramanand in bostina si respectiv in burba. Activitatea

invertazica a mustului este dependenta de temperatura, fiind maxima la pH=1,8 la 800C. La pH-

ul mustului de 3-3,5, activitatea invertazica reprezinta numai 70-75% din cea maxima.

Invertaza din vin este preponderent de origine din struguri, in vinul tanar ramanand 15-

30% din invertaza mustului, restul fiind eliminata prin deburbare si separarea drojdiilor.Tratamentul cu bentonita conduce la reducerea activitatii invertazei din vin. Maturarea si

invechirea vinului conduce la diminuarea substantiala a activitatii invertazice.

Liazele din vin si must provin din struguri, dar in principal intra in echipamentul

enzimatic al drojdiilor din must si vin. Drojdiile poseda; piruvat decarboxilaza,

oxalatdecarboxilaza, oxalaacetatdecarboxilaza si intervin in transformarea unor aminoacizi in

alcooli superiori. Oxalaacetatdecarboxilaza catalizeaza decarboxilarea acidului oxalacetic in acid

piruvic, enzima fiind implicata in fermentatia malolactica, degradarea acidului tartric si piruvic.

Malatdecarboxilaza catalizeaza decarboxilarea acidului malic in fermentatia malolactica.

Aldolaza intervine in scindera fructozei 1,6-P in glicerinaldehifosfat si hidroxiacetonofosfat in

procesul de fermentatie alcoolica.

Izomerazeleintra, in echipamentul enzimatic al drojdiilor si bacteriilor lactice si intervin

in procesul de glicoliza. Mai importante sunt glucozofosfatizomeraza si triozofosfatizomeraza.


18/22

18

Ligazelesunt reprezentate in must si vin in principal de ATP- sulfurilaza care catalizeaza

sinteza adenozin -5- fosfosulfatului (APS), compus care apare ca intermediar in procesul de

reducere a sulfatilor in SO2. Asa se explica prezenta in vin a unei cantitati mari de SO2, decat cel

utilizat la sulfitare.

4.2.Enzimele Laptelui

Industria laptelui utilizeaza o cantitate mare de enzime, in special in producera de

branzeturi, iar bacteriile lactice sub forma de culturi starter de productie sau culturi starter

concentrate stau la baza obtinerii produselor lactate fermentate ( produse lactate acide,

produse probiotice), inclusiv a branzeturilor.

Enzimele laptelui sunt implicate in:

aroma si stabilitatea laptelui si a produselor lactate ( lipaza, xantinoxidaza, proteaza,

fosfataza);

diacnosticarea bolilor glandei mamare (catalaza, superoxid dismutaza);

maturarea branzeturilor formate din lapte nepasteurizat ( proteaza alcalina, proteaza

acida, esterazele), respectiv cele care rezista pasteurizarii (plasmina sau proteaza

alcalinica).

Enzimele laptelui pot fi localizate in fractiunea solubila, fractiunea micelara (cazeina),

membrana globulelor de grasime, materialul celular.

Principalele enzime intalnite in lapte sunt:

proteaza alcalina: este asociata micelilor de cazeina, implicata in procesele de maturare

a branzeturilor

proteaza acida: contribuie la maturarea branzeturilor fabricate din lapte nepasteurizat

fosfataza alcalina: este asociata cu membrana globulelor de grasime, utilizaeaza ca

enzima de diagnosticare a eficientei pasteurizarii si a gradului de control al agitarii

lipaze: asociate cu membrana globlulelor de grasime, se activeaza prin aerarea, agitarea

si omogenizarea laptelui; poate contribui la maturarea branzeturilor fabricate din lapte

nepasteurizat

esteraze: participa la maturarea branzeturilor cu mucegai daca se obtin din lapte

nepasturizat

peptidaza: hidrolizeaza dipeptidele care contin aminoacizi L-; intervin la maturarea

branzeturilor cu mucegai la suprafata


19/22

19

catalaza: se gaseste in cantitate mare in laptele colostral si mamitic; nivelul de catalaza

indica prezenta bolii amamitice la animale

reductaza aldehidica: se gaseste la suprafata globulelor de grasime; catalizeaza

descompunerea bazelor purinice, santinice pana la acid uric

lizozim: -polizaharidaza ce hidrolizeaza peretii celulari ai celulelor bacteriene superoxid dismutaza: efect bacteriostatic-bactericid care produce H2O2 folosind oxigenul

superoxidic produc de bacteriile lactice in conditii de anaerobioza

lactat peroxidaza: se gaseste in cantitatea cea mai mare in lapte 10-30 mg/l; are actiune

bacteriostatica cand formeaza complexul lactat-peroxidaza H2O2 tiocianat

glucozidaze: sunt -galactozidaza, -gluconozidaza, N-acetil--glucozamidaza,

concentratia acestor enzime este crescuta cand exista infectii ale glandei mamare.

4.3. Enzimele berii

Industria berii este o mare consumatoare de enzime pentru realizarea produsului finit, iar

drojdiile sunt organismele care produc fermentatia mustului si deci transformarea acestuia in

bere. Enzimele din bobul de orz matur, cu exceptia -amilazei, fiind in cantitati foarte mici,

prezinta un interes redus pentru tehnologia berii si au interes indirect, acela de a mentine

capacitatea de germinare a bobului.

Hidrolazele din bobul de orz includ cele mai importante enzime din punct de vedere

tehnologic : -amilaza libera si legata, maltaza in forma legata, invertaza sub forma libera si

legata, endo--glucanaza, exo--glucanaza, endoxilanaza, etc.

Echipamentul enzimatic din orz depinde de: gradul de coacere, conditiile de dezvoltare,

cantitatea de ingrasaminte, conditiile de recoltarea a soiului de orz prin capacitatea sa specifica

de a sintetiza acizi giberelici.

-Amilaza este prezenta in bobul de orz in forma legata si forma libera. In timpul germinarii,

cantitatea de -amilaza creste intens intre a doua si a cincea zi, ulterior crestera fiind mai

restransa si neuniforma. Acumularea de -amilaza este favorizata de germinarea la temperaturi

mai scazute.

Dextrinaza limita hidrolizeaza legaturile , formandu-se maltotrioza, maltotetraoza si

glucoza. In timpul germinarii creste cantitatea de enzima pana la sfarsitul procesului. Enzima

are temperatura optima la 40o C si este inactiva la 70o C, fiind distrusa complet la fierberea

mustului.


20/22

20

Maltaza hidrolizeaza maltoza la glucoza. In timpul germinarii activitatea maltazica se

dubleaza de la a doua sau a treia zi la cea din orz. La uscare, enzima este inactivata partial, ea

avand temperatura optima de 40oC.

Invertaza, care hidrolizeaza zaharoza la glucoza si fructoza, este prezenta in orz, dar

activitatea acesteia creste la sfarsitul imuierii pana in ziua a treia de germinare.

-Glucozidazele sunt denumite si citaze si includ enzimele care degradeaza peretii celulelor

endospermului in care sunt depozitate granulele de amidon. Catre sfarsitul germinarii

actioneaza -glucanazelor, a caror activitate creste la germinare, glucanii macromoleculari sunt

hidrolizati, continutul in -glucani macromoleculari la sfarsitul germinarii fiind de dorit sa fie cat

mai mic. Degradarea -glucanilor macromoleculari determina micsorarea vascozitatii

plamezilor.

Enzimele care hidrolizeaza pentozanii, prezente in orz in cantitati mici, cresc cantitativ in

timpul maltificarii orzului. Astfel, endo-xilanaza isi intesifica de 3 ori activitatea in timpul

germinarii fata de cea din orz, exo-xilanaza si xilobiaza de 2 ori, iar arbinoxidaza de 1.8 ori fata

de cea din orz. Aceste enzime ating un maximum in a patra zi de germinare, pentru ca ulterior

activitatea sa descreasca din nou.

Enzimele proteolitice hidrolizeaza substantele cu azot din bobul de orz, prezente in special

sub forma de compusi macromoleculari. Enzimele proteolitice din malt sunt reprezentate de 2

grupe importante :

endo-peptidazele (proteinaze) ;

exo-peptidazele.

Fosfatazele maltului apartin grupei esterazelor si sunt reprezentate de fosfatazele acide

care hidrolizeaza esterii ai acidului fosforic prezenti in malt.

Lipazele apartin tot grupei esterazelor si hidrolizeaza mai mult trigliceridele si mai putin

mono si digliceridele bobului de orz.

Complexul de enzime oxid-reductazic cuprinde enzime foarte importante pentru fabricarea

maltului si a berii. Aceste enzime intervin la transformarea orzului la germinare, in oxidarea

componentelor maltului cu influenta asupra culorii, gustului si stabilitatii berii.

Catalaza isi intesifica mult activitatea in timpul germinarii cu atat mai repede cu cat

umiditatea bobului si temperatura de germinare sunt mai mari. Enzima este sensibila

temperatura si poate fi utilizata ca mijloc de control al intesitatii uscarii.


21/22

21

Peroxidaza isi dubleaza activitatea in timpul germinarii, formarea enzimei fiind favorizata de

temperatura de germinare.

Polifenoloxidaza, prezenta in orz intr-o anumita cantitate, isi intesifica repede activitatea in

timpul germinarii, mai ales in primele 3-4 zile. Activitatea enzimatica este influetata de soiul de

orz. Enzima influenteaza gradul de polimerizare al polifenolilor din malt si prin aceasta,capacitatea de oxidare in timpul obtinerii mustului si berii.

5.Utilizari ale Enzimelor in Biotehnologie

Rolul biotehnologiei este covarsitor in industria alimentara. In fapt, industria alimentra

este o biotehnologie, deoarece materiile prime agroalimentare sunt produse biologice si prin

urmare conservarea lor pana la consum, in stare proaspata (cazul fructelor si legumelor) sau

pana la industrializare (cazul tuturor produselor agroalimentare), implica controlul activitatilor

enzimatice proprii tesuturilor vegetale si animale sau a celor elaborate de microflora de

contaminare.

Enzimele proprii tesuturilor vegetale si animale sunt esentiale in transformarile pe care le ofera

produselor agroalimentare: maturarea fructelor si legumelor, cerealelor si fainurilor sau

diferitelor produse alimentare pe baza de cereale germinate, maturarea branzeturilor,

maturarea carnii.

Enzimele pot avea si rol deteriorativ cu implicati in modificarea caracteristicilor senzoriale si a

valori nutritive a materiilor prime agroalimentare pana la prelucrarea termica a acestora.

De asemenea rolul microorganismelor este hotarator, unele dintre acestea avand actiune

daunatoare, altele avand rol esential in obtinerea unor produse alimentare datorita actiunilor

fermentative: produse lactate acide, branzeturi, bere, vin ,paine, salamuri crude, alimente

fermentate din cereale si leguminoase.

Biotehnologiile in industra alimentara sau dezvoltat impresionant prin folosirea enzimelor

exogene( industria laptelui, berii, spirtului, amidonului, carnii, sucurilor de fructe, panificatie,

etc.) si a culturilor starter (industria berii, laptelui, carnii, panificatie etc.). La toate acestea

trebuie sa avem in vedere obtinerea de metaboliti secundari (alcol etilic, acetona, acizi organici,

aminoacizi, etc.) prin folosirea de microorganisme, precum si de biomasa alimentara si furajera.


22/22

22

Cu ajutor enzimelor si microorganismelor se pot accelera procesele biochimice, se pot

perfectiona procesele de productie, se poate imbunatati calitatea produselor alimentare si se

poate mari gradul de diversificare a productiei alimentare.

6.BibliografieNistoran Botis Mihaela- Biotehnologiiin industria alimentara, Editura De Vest, 2009.

Date post:	02-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	drule-claudiu
View:	272 times
Download:	1 times

proiect enzime utilizate in intustria alimentara

Documents