Ένζυμα Τα ένζυμα είναι λειτουργικές πρωτεΐνες (καταλύτες), που έχουν την ικανότητα να δεσμεύουν εκλεκτικά ligands, τα υποστρώματα. Τούτο συνεπάγεται χημική μεταβολή του υποστρώματος, ενώ το υπόστρωμα στο τέλος παραμένει αμετάβλητο. Για τον προσδιορισμό της καταλυτικής δράσης χρησιμοποιείται η διεθνής μονάδα, IU, που ορίζεται ως το ποσό του ενζύμου που μετατρέπει 1μmol υποστρώματος ανά λεπτό, υπό καθορισμένες συνθήκες. Η θερμοκρασία ορίζεται, ενώ οι άλλοι παράγοντες (pη, συγκέντρωση υποστρώματος κ.α.) είναι οι βέλτιστοι.
Τα ένζυμα έχουν δύο ονομασίες, μία συστηματική και μία κοινή. Τα συστηματικά ονόματα αποτελούνται από δύο μέρη. Το πρώτο είναι το όνομα του υποστρώματος και το δεύτερο αναφέρεται στο είδος της αντίδρασης, και καταλήγει σε -άση. Τα κοινά ονόματα, που μοιάζουν με τα συστηματικά, είναι πιο απλουστευτικά. Σε αυτά, ορισμένα πρωτεολυτικά ένζυμα έχουν την κατάληξη -ίνη αντί της -άσης. Παράδειγμα, το κοινό όνομα της οξειδοαναγωγάσης του γαλακτικού: NAD είναι γαλακτική δεϋδρογονάση.
Τα ένζυμα κατατάσσονται σε έξι μεγάλες κατηγορίες (Διεθνής Ένωση Βιοχημείας) 1. Οξειδοαναγωγάσες (οξείδωση η αναγωγή υποστρώματος) 2. Τρανσφεράσες (μεταφορά ομάδας) 3. Υδρολάσες (υδρόλυση υποστρώματος) 4. Λυάσες (μη υδρολυτική αφαίρεση ομάδων από υποστρώματα, είτε προσθήκη ομάδων σε διπλούς δεσμούς) 5. Ισομεράσες (ενδομοριακές μεταβολές στο υπόστρωμα) 6. Λιγάσες η συνθετάσες (σύνθεση ουσιών από απλούστερα μόρια)
Κάθε κατηγορία υποδιαιρείται περαιτέρω. Έτσι, σε κάθε ένζυμο αντιστοιχεί ένας κωδικός EC WXYZ όπου: EC, Enzyme Commission number system, W, δείχνει την κατηγορία (αντίδραση) (1-6), Χ, δείχνει την υποκατηγορία (το υπόστρωμα η την ομάδα που εμπλέκεται), Υ, δείχνει την υπο-υπο-κατηγορία (το ειδικό υπόστρωμα η το συνένζυμο), Ζ, δείχνει τον αριθμό σειράς του ενζύμου (αριθμός σειράς στην υπο-υπο-κατηγορία). Παράδειγμα, αλκοολική δεϋδρογονάση: NADP, EC 1.1.1.2. EC, Enzyme Commission (number system), 1, οξειδοαναγωγάση, 1.1, δρουν σε ομάδα - CHOH του δότη, 1.1.1, με NAD+ η NADP+ ως αποδέκτη, 1.1.1.2, αριθμός σειράς του ενζύμου.
Τις αντιδράσεις καταλύουν τα ένζυμα μόνα τους η με την βοήθεια των συνενζύμων (οργανικές ενώσεις). Το συνένζυμο παίζει τον ρόλο του δότη η δέκτη ομάδων, ηλεκτρονίων κ.α., που μεταφέρονται προς η από το υπόστρωμα. Το σύμπλοκο αποενζύμου-συνενζύμου καλείται ολοένζυμο. Η δράση του ενζύμου συνίσταται στη δημιουργία συμπλόκου ενζύμουυποστρώματος με χαμηλότερη ενέργεια ενεργοποίησης, με τον κατάλληλο προσανατολισμό των μορίων. Η ενέργεια ενεργοποίησης (ΔG) σχετίζεται με την ενθαλπία (ΔΗ) (περιεκτικότητα σε θερμότητα) και με την εντροπία (ΔS) (βαθμός αταξίας) και την θερμοκρασία. ΔG=ΔΗ-ΤΔS. Στις ενζυμικές αντιδράσεις υπάρχει κέρδος εντροπίας.
Για τις καταλυτικές ιδιότητες των ενζύμων έχουν αναφερθεί οι στατικές θεωρίες (το υπόστρωμα προσαρμόζεται στο ενεργό κέντρο των ενζύμων), οι ημιστατικές (η δέσμευση του υποστρώματος στο ένζυμο έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία τάσης η παραμόρφωσης δεσμού) και οι δυναμικές (το ένζυμο και το υπόστρωμα βρίσκονται σε συνεχή θερμική κίνηση). Οι δυνάμεις με τις οποίες δημιουργούνται τα σύμπλοκα ενζύμωνυποστρωμάτων είναι συνήθως ασθενείς (ιονικοί δεσμοί, δεσμοί υδρογόνου, υδρόφοβοι δεσμοί), ενώ μπορεί να σχηματισθούν και ομοιοπολικοί δεσμοί (π.χ. με -ΟΗ σερίνης η SH κυστεïνης). Οι αλληλεπιδράσεις ενζύμου-υποστρώματος συμβαίνουν σε συγκεκριμένη περιοχή του ενζύμου, το ενεργό κέντρο. Το ενεργό κέντρο του ενζύμου είναι ο "τόπος" που λαμβάνει χώρα η αντίδραση (το μέγεθος του ενζύμου είναι συνήθως πολύ πιο μεγάλο από το υπόστρωμα).
Η επίδραση της θερμοκρασίας στην ταχύτητα της ενζυμικής αντίδρασης αφορά την καταλυόμενη αντίδραση (χαμηλές θερμοκρασίες) και την θερμική μετουσίωση του ενζύμου (υψηλές θερμοκρασίες). Διάφορα χημικά δρουν ως τροποποιητές της ενζυμικής δράσης. Οι αναστολείς διακρίνονται σε αντιστρεπτούς (με αφαίρεση τους επανακτάται η ενζυμική δραστικότητα) και μη αντιστρεπτούς, που συνήθως λαμβάνει χώρα ομοιοπολική δέσμευση (δεν απομακρύνεται με ήπια μέσα). Οι ενεργοποιητές διακρίνονται σε απαραίτητους και μη απαραίτητους.
Τα ένζυμα χαρακτηρίζονται από εξειδίκευση (οφείλεται στο ενεργό κέντρο και στη δυνατότητα δημιουργίας συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος). Σύμφωνα με την «επαγώγιμη προσαρμογή», η δέσμευση του υποστρώματος με το ένζυμο επάγει η προκαλεί μεταβολή στη διαμόρφωση του ενεργού κέντρου, τέτοια ώστε να μπορέσει να προχωρήσει η αντίδραση. Την ειδίκευση των ενζύμων μπορούμε να την διακρίνουμε σε απόλυτη (ένα μόνο υπόστρωμα), ψηλή (μικρός αριθμός υποστρωμάτων) και χαμηλή (μεγάλη ποικιλία υποστρωμάτων). Ακόμη, υπάρχει η στερεοχημική εξειδίκευση των ενζύμων.
Ένζυμα που απαντώνται στα τρόφιμα Από τις έξι κατηγορίες των ενζύμων αυτά που έχουν μεγαλύτερη σημασία στα τρόφιμα είναι οι υδρολάσες και οι οξειδορεδουκτάσες, και σε μικρό βαθμό οι ισομεράσες. Αντίθετα, οι τρανσφεράσες, οι λυάσες και οι λιγάσες, δεν παρουσιάζουν ενδιαφέρον για τα τρόφιμα.
Υδρολάσες Πρωτεολυτικά ένζυμα Εστεράσες Καρβοξυλεστεράσες: λιπάσες, εστεράσες, φωσφολιπάσες Φωσφορικές υδρολάσες: φωσφολιπάσες, πηκτινεστεράσες Γλυκοζιτάσες: αμυλάσες, κυτταρινάσες, πολυγαλακτουρονάσες, σουκράση, λακτάση Οξειδορεδουκτάσες Καταλάση Υπεροξειδάση Οξειδάση γλυκόζης Λιποξειγενάση Πολυφαινυλοξειδάση Ισομεράσες Ισομεράση γλυκόζης
Υδρόλυση πεπτιδικού δεσμού Τα πρωτεολυτικά ένζυμα διακρίνονται σε πρωτεινάσες (υδρόλυση μεγάλων μορίων) και πεπτιδάσες, όπως δι-, τρι-, αμινο-, καρβοξυλ- πεπτιδάσες. Οι πεπτιδάσες που δρουν σε εσωτερικό πεπτιδικό δεσμό καλούνται ενδοπεπτιδάσες και αυτές που δρουν σε ακραίο πεπτιδικό δεσμό εξωπεπτιδάσες. Οι εξωπεπτιδάσες διακρίνονται σε αμινοπεπτιδάσες και καρβοξυλπεπτιδάσες, εάν υδρολύουν από το αμινοτελικό ή το καρβοξυλτελικό άκρο.
Στις καρβοξυλεστεράσες ανήκουν οι κοινές εστεράσες και οι λιπάσες που υδρολύουν λίπη. Οι εστεράσες υδρολύουν διαλυτά υποστρώματα, σε αντίθεση με τις λιπάσες που δρουν στην ενδοεπιφάνεια λίπους-νερού (γαλακτοποιημένα υποστρώματα). Μερικές λιπάσες σχηματίζουν εστέρες αρώματος από αλκοόλη και λιπαρά οξέα. Μερικές λιπάσες καταλύουν την ανταλλαγή ακυλίων στα τριγλυκερίδια. Στις καρβοξυλεστεράσες ανήκουν επίσης οι φωσφολιπάσες Β και Α, όπως και οι πηκτινεστεράσες. Οι φωσφορικές υδρολάσες (υδρολάσες φωσφορικών μονοεστέρων και υδρολάσες φωσφορικών διεστέρων) υδρολύουν φωσφορικούς εστέρες. Στις υδρολάσες φωσφορικών διεστέρων ανήκουν οι φωσφολιπάσες D και C.
Οι γλυκοζιτάσες υδρολύουν γλυκοζιτικούς δεσμούς Οι αμυλάσες υδρολύουν το άμυλο Οι α-αμυλάσες υδρολύουν α-1,4-γλυκοζιτικούς δεσμούς στο εσωτερικό του υποστρώματος, και λαμβάνονται ολιγοζαχαρίτες με 2-6 μονομερή. Οι β-αμυλάσες απομακρύνουν μονάδες μαλτόζης (γλυκόζη-γλυκόζη) από το μη ανάγον άκρο του πολυζαχαρίτη (α-1,4-δεσμούς). Οι γλυκοαμυλάσες απομακρύνουν μονάδες γλυκόζης από το μη ανάγον άκρο της αλυσίδας. Υδρολύουν α-1,4-δεσμούς και επίσης α-1,6-δεσμούς με μικρότερη ταχύτητα.
Δράση αμυλασών
Οι κυτταρινάσες υδρολύουν την κυτταρίνη Στα ένζυμα που συμμετέχουν στη υδρόλυση της κυτταρίνης προς γλυκόζη είναι οι κυτταρινάσες (β-1,4-γλουκανάσες) και οι β-γλυκοσιδάσες. Οι β-1,4-γλουκανάσες διακρίνονται σε έξω- (αποσπούν γλυκόζη από το μη ανάγων άκρο) και ενδο-γλουκανάσες (δρουν στο εσωτερικό της αλυσίδας). Οι β-γλυκοσιδάσες δρουν σε μικρότερου μοριακού βάρους προϊόντα.
Στα ένζυμα που διασπούν τις πηκτίνες ανήκουν οι πηκτινεστεράσες (καρβοξυλεστεράσες) και οι πολυγαλακτουρονάσες (γλυκοζιτάσες).
Στις γλυκοζιτάσες ανήκουν και άλλα ένζυμα, όπως η β-φρουκτοφουρανοσιδάση (σουκράση), σουκρόζη + ΗΟΗ γλυκόζη + φρουκτόζη, και η β-γαλακτοσιδάση (λακτάση), λακτόζη + ΗΟΗ γλυκόζη + γαλακτόζη.
Η καταλάση καταλύει την αντίδραση 2Η 2 Ο 2 >2Η 2 Ο + Ο 2, στην οποία ένα μόριο Η 2 Ο 2 δρα ως δότης και ένα δεύτερο ως δέκτης ατόμου υδρογόνου. Η υπεροξειδάση καταλύει την αντίδραση Η 2 Ο 2 + ΑΗ 2 >2Η 2 Ο + Α, στην οποία το Η 2 Ο 2 δρα ως αποδέκτης ατόμου υδρογόνου, και μία άλλη ένωση, ΑΗ 2, δρα ως δότης ατόμου υδρογόνου.
Η λιποξειγενάση καταλύει την παρακάτω αντίδραση. Υπάρχουν τρεις τουλάχιστον ανεπιθύμητες δράσεις λιποξειγενάσης στα τρόφιμα, α) η καταστροφή λιπαρών οξέων όπως λινελαϊκό, λινολενικό και αραχοδονικό, β) οι ελεύθερες ρίζες που παράγονται καταστρέφουν άλλες ενώσεις όπως βιταμίνες και πρωτείνες, και γ) η ανάπτυξη αρνητικού αρώματος και γεύσης.
Η οξειδάση γλυκόζης παρουσία μοριακού οξυγόνου καταλύει την οξείδωση της D-γλυκόζης σε D γλυκονο-δ-λακτόνη και υπεροξείδιο του υδρογόνου. Από την D γλυκονο-δ-λακτόνη λαμβάνεται D-γλυκονικό οξύ.
Η οξειδάση του ασκορβικού οξέος καταλύει την αντίδραση 2 L-ασκορβικό + O 2 2 δευδρο-ασκορβικό + 2 H 2 O Το δεϋδροασκορβικό οξύ και στη συνέχεια σε 2,3-δικετογουλονικό οξύ, που οδηγεί σε αντιδράσεις αμαύρωσης. Η πολυφαινυλοξειδάση οξειδώνει μονοφαινολικές και ο-διφαινολικές ενώσεις. Προκαλεί την ενζυμική καστάνωση. Διακρίνονται δύο δράσεις. Η υδροξυλίωση μονοφαινολών καλείται δραστικότητα κρεσολάσης. Η οξείδωση ο-διφαινολών προς κινόνες καλείται δράση κατεχολάσης
Ισομεράση γλυκόζης καταλύει την ισομερίωση της γλυκόζης σε φρουκτόζη, δηλαδή αλδόζης σε κετόζη.
Ενδογενή και προστιθέμενα ένζυμα Στα τρόφιμα βρίσκονται φυσικά υπάρχοντα ένζυμα, που επιφέρουν διάφορες μεταβολές. Επίσης, στα τρόφιμα προστίθενται διάφορα ένζυμα για την επιτέλεση διάφορων μεταβολών. Δηλαδή αυτά είναι πρόσθετα τροφίμων. Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει θεσπίσει μία διαδικασία για δημιουργία μίας λίστας εγκεκριμένων ενζύμων τροφίμων που χρησιμοποιούνται στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Οι εγκρίσεις θα γίνουν μετά από ελέγχους σχετικά με την πηγή των ενζύμων, τη σύσταση και ιδιότητές τους, τυχόν τοξικολογικές μελέτες, τυχόν δεδομένα για τη χρήση σε τρόφιμα. Ο έλεγχος είναι σημαντικός, ιδιαίτερα μετά την παραγωγή ενζύμων από GMO s (Γενετικά Τροποποιημένοι Μικροοργανισμοί). Η European Food Safety Authority (EFSA) διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη παραπάνω διαδικασία.
ΜΑΛΑΚΩΜΑ/ΦΡΟΥΤΑ ΚΑΙ ΛΑΧΑΝΙΚΑ Ένα σημαντικό φαινόμενο κατά την ωρίμανση των φρούτων και την αποθήκευση των λαχανικών είναι το μαλάκωμα (απώλεια συνοχής) των ιστών τους. Αυτό, κυρίως, οφείλεται σε υδρόλυση πηκτινικών υλών, που συμμετέχουν στο κυτταρικό τους τοίχωμα. Η πρόδρομη ένωση της πηκτίνης είναι η πρωτοπηκτίνη, που συνίσταται από πηκτίνη και κυτταρίνη και είναι αδιάλυτη στο νερό. Κατά την ωρίμανση των φρούτων και το μαλάκωμα των λαχανικών η πρωτοπηκτίνη διασπάται από ένζυμο πού ονομάζεται πρωτοπηκτινάση προς διαλυτή πηκτίνη. Ακολούθως με δράση πηκτινεστεράσης και πολυγαλακτουρονάσης μειώνεται σταδιακά ο βαθμός εστεροποίησης και το μοριακό βάρος, και επέρχεται το μάλακωμα.
ΕΝΖΥΜΙΚΗ ΚΑΣΤΑΝΩΣΗ Ένα άλλο σημαντικό φαινόμενο που συμβαίνει σε φρούτα και λαχανικά όταν αποφλοιώνονται η τραυματίζονται μηχανικά είναι η ενζυμική αμαύρωση. Τούτο οφείλεται στη δράση της πολυφαινολοξειδάσης που παρουσία Ο 2 οξειδώνει φαινολικές ενώσεις, με σχηματισμό κινονών. Οι κινόνες που σχηματίζονται πολυμερίζονται και αντιδρούν δευτερογενώς με άλλες ενώσεις με δημιουργία καστανών ή μελανών χρωστικών. Υποστρώματα Τα ο-διυδροξυ-φαινολικά παράγωγα, όπως πυροκατεχόλη, καφεικό οξύ, πρωτοκατεχικό οξύ, φαίνεται ότι είναι τα καλύτερα υποστρώματα της πολυφαινολοξειδάσης. Αντίθετα, μεθυλ-υποκατεστημένα παράγωγα των παραπάνω ενώσεων δεν είναι υποστρώματα της πολυφαινολοξειδάσης. Επίσης οι μ-διφαινόλες, όπως η ρεσορκινόλη και η φλωρογλυκίνη. Οι π-διφαινόλες είναι υποστρώματα πιθανώς μετά από υδροξυλίωσή τους.
Η ενζυμική καστάνωση έχει θετική επίδραση στο τσάι, κακάο, σταφίδες. Όμως, σε πολλά φρούτα και λαχανικά έχει αρνητικές επιπτώσεις και σημαντικές απώλειες. Επίσης, ενζυμική αμαύρωση συμβαίνει σε θαλασσινά όπως γαρίδες. Το ένζυμο είναι η πολυφαινολοξειδάση που υπάρχει στους ιστούς. Επίσης, η λακκάση που παράγεται από μύκητα. Αναστολή του φαινομένου γίνεται με χρήση διάφορων χημικών. Παράδειγμα, με αναγωγικά, όπως θειώδη, ασκορβικό οξύ, θειούχα πεπτίδια. Επίσης, με μέσα οξίνησης, όπως το κιτρικό οξύ, καθόσον το ένζυμο δρα καλύτερα σε ph 6-7 και αδρανοποιείτα σε ph<3. Επίσης, με αναστολείς του ενζύμου όπως χλωριούχο νάτριο, φαινολικά οξέα. Ο αποκλεισμός οξυγόνου, η θέρμανση και άλλες κατεργασίες χρησιμοποιούνται για αναστολή της ενζυμικής καστάνωσης.
Δράση κρεσολάσης Δράση κατεχολάσης
Ρόλος του χαλκού στις ενζυμικές αντιδράσεις καστάνωσης.
Δράση κατεχολάσης και λακκάσης.
Αντιδράσεις ενζυμικής καστάνωσης και ρόλος αναγωγικών μέσων.
Αναστολή ενζυμικής καστάνωσης με ασκορβικό οξύ.
Αναστολή της ενζυμικής καστάνωσης πατάτας με Ν-ακετυλο-κυστείνη.
Ενζυμική καστάνωση μήλου.
Ενζυμική μελάνωση γαρίδας.
ΠΗΚΤΙΝΟΛΥΤΙΚΑ ΕΝΖΥΜΑ / ΧΥΜΟΙ Οι πηκτινάσες (ενζυμικά παρασκευάσματα που περιέχουν πηκτινεστράση και πολυγαλακτουρονάση) χρησιμοποιούνται στην παραγωγή χυμών. Οι πηκτίνες έχουν κολλοειδείς ιδιότητες και εμποδίζουν την κατακρήμνιση των αιωρούμενων πολύ λεπτών φυσικών σωματιδίων στους χυμούς. Σε ορισμένες περιπτώσεις είναι επιθυμητή η διαύγαση των θολών χυμών, όπως στο διαυγή χυμό μήλων. Στην περίπτωση αυτή επιδιώκεται η διάσπαση της πηκτίνης, που μπορεί να γίνει και ενζυμικά με προσθήκη εξωγενούς πηκτινάσης. Με την υδρόλυση της πηκτίνης δεν υπάρχει πλέον η κολλοειδής κατάσταση και τα αιωρούμενα σωματίδια απομακρύνονται. Σε άλλες περιπτώσεις είναι επιθυμητή η σταθεροποίηση του θολού φυτικού χυμού (συμπυκνωμένοι χυμοί φρούτων, προϊόντα ντομάτας). Στην περίπτωση αυτή εφαρμόζεται θερμική κατεργασία για αδρανοποίηση των ενδογενών πηκτινολυτικών ενζύμων. Επίσης, για διαύγαση χυμών βρίσκουν εφαρμογή αμυλάσες, όπως και κυτταρινάσες. Πηκτινολυτικά ένζυμα χρησιμοποιούνται επίσης για την απομάκρυνση του κολλώδους φλοιού των σπερμάτων του καρπού στην παρασκευή του καφέ. Η υπεροξειδάση χρησιμοποιείται ως δείκτης του ζεματίσματος φυτικών προιόντων (blanching). Είναι θερμοανθεκτικό ένζυμο, πιο θερμοανθεκτκό από τα ένζυμα υποβάθμισης. Δηλαδή, αν έχει αδρανοποιηθεί η υπεροξειδάση θα έχουν αδρανοποιηθεί και τα παραπάνω ένζυμα.
ΠΡΩΤΕΙΝΑΣΕΣ / ΣΙΤΕΜΑ ΚΡΕΑΤΟΣ Μετά την μεταθανάτια μυϊκή ακαμψία ακολουθεί το φυσικό σίτεμα του κρέατος με τις ενδογενείς πρωτεϊνάσες, τις καθεψίνες. Το σίτεμα του κρέατος επιταχύνεται με την προσθήκη εξωγενών πρωτεϊνασών. Χρησιμοποιούνται ενδοπεπτιδάσες, προς αποφυγή δημιουργίας πεπτιδίων και αμινοξέων που υποβαθμίζουν το άρωμα του κρέατος. Η προσθήκη των εξωγενών ενζύμων μπορεί να γίνει είτε πριν την σφαγή του ζώου με ένεση είτε με επάλειψη του κρέατος με ενζυμικό παρασκεύασμα η βύθιση του κρέατος σε ενζυμικό διάλυμα. Γνωστό ένζυμο που χρησιμοποιείται είναι η παπαίνη. ΛΙΠΗ ΚΑΙ ΕΛΑΙΑ Με χρήση ειδικών λιπασών γίνεται εστεροποίηση, δηλαδή αναδιάταξη των λιπαρών οξέων στη γλυκερόλη, ενδο-εστεροποίηση inter- και δια-εστεροποίηση trans-. Έτσι, γίνεται τροποποίηση των ιδιοτήτων τους.
ΙΜΒΕΡΤΑΣΗ /ΖΑΧΑΡΟΠΛΑΣΤΙΚΗ Η ιμβερτάση χρησιμοποιείται σε προϊόντα ζαχαροπλαστικής και στην παρασκευή σιροπιών και τεχνητού μελιού. Η ιμβερτάση υδρολύει την σουκρόζη προς ιμβερτοσάκχαρο (γλυκόζη + φρουκτόζη). Το ιμβεροσάκχαρο έχει πιο γλυκεία γεύση, είναι πιο διαλυτό δεν κρυσταλλώνεται όπως η σουκρόζη. ΑΜΥΛΑΣΕΣ / ΑΜΥΛΟΣΙΡΟΠΙΑ Οι αμυλάσες χρησιμοποιούνται στην ρευστοποίηση του αμύλου. Με χρήση διαφορετικών μιγμάτων α,β-αμυλασών και γλυκοαμυλασών μπορεί να παραχθεί αμυλοσιρόπι επιθυμητής αναλογίας δεξτρινών, μαλτόζης/γλυκόζης. Η ενζυμική υδρόλυση μπορεί να εφαρμοστεί επίσης μετά από μερική όξινη υδρόλυση του αμύλου. Επίσης, με ισομεράση γλυκόζης μπορεί να γίνει ισομερίωση γλυκόζης προς φρουκτόζη, που είναι δύο φορές πιο γλυκειά από τη γλυκόζη. ΟΞΕΙΔΑΣΗ ΓΛΥΚΟΖΗΣ Η οξειδάση της γλυκόζης χρησιμοποιείται για αφαίρεση ιχνών γλυκόζης είτε οξυγόνου από διάφορα τρόφιμα. Επίσης, χρησιμοποιείται για παραγωγή Η 2 Ο 2 in situ και οξίνηση. Βρίσκει διάφορες εφαρμογές.
ΕΝΖΥΜΑ ΣΤΗ ΓΑΛΑΚΤΟΚΟΜΙΑ Ενδογενή ένζυμα Η λιπάση του γάλακτος (λιποπρωτεινική λιπάση) προσβάλλει το λίπος του γάλακτος εάν «φθαρεί» το λιποσφαίριο. Είναι σχετικά θερμοευαίσθητη. Η πρωτεϊνάση του γάλακτος (πλασμίνη) αυξάνει σε περιπτώσεις μαστίτιδων. Υδρολύει την β-καζείνη με προϊόντα τις γ-καζεïνες. Είναι αρκετά θερμοανθεκτική. Η αλκαλική φωσφατάση του γάλακτος είναι θερμοευαίσθητη, αλλά πιο θερμοανθεκτική από τα μη σπορογόνα παθογόνα βακτήρια. Έτσι, η αδρανοποίηση του ενζύμου χρησιμοποιείται ως δείκτης παστερίωσης του γάλακτος. Η λακτοπεροξειδάση οξειδώνει τα θειοκυανιούχα (SCN-) παρουσία Η 2 Ο 2 και το προϊόν της οξείδωσης έχει αντιμικροβιακή δράση. Η καταλάση είναι σε υψηλά επίπεδα από ζώα με μαστίτιδα, και έτσι χρησιμοποιείται ως δείκτης. Η λυσοζύμη (που επίσης χρησιμοποιείται ως εξωγενές) υδρολύει β-1, 4-γλυκοζιτικούς δεσμούς των κυτταρικών τοιχωμάτων πολλών βακηρίων. Έτσι, είναι αντιμικροβιακό. Η ξανθίνη οξειδάση δεν αδρανοποιείται με την παστερίωση, αλλά σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από τους 80 o C. Έτσι, είναι δείκτης βρασμού του γάλακτος.
Προστιθέμενα ένζυμα Χυμοζίνη. Η πήξη του γάλακτος στην τυροκόμηση προκύπτει με υδρόλυση της κ- καζείνης (η κ-καζείνη σταθεροποιεί το μικκύλιο της καζείνης) στο δεσμό φαινυλαλανίνης (105)-μεθειονίνης (106) από τη χυμοζίνη, και στη συνέχεια θρόμβωση των καζεινών. Χρησιμοποιείται η πυτιά, που λαμβάνεται από στομάχια μικρών μοσχαριών και περιέχει χυμοζίνη και πεψίνη. Επίσης, υποκατάστατα πυτιάς, όπως χυμοζίνη από γενετικά τροποποιημένους μικροοργανισμούς. Η β-γαλακτοσιδάση (λακτάση) υδρολύει τη λακτόζη προς γλυκόζη και γαλακτόζη. Βρίσκει εφαρμογή στην παραγωγή προιόντων υδρολυμένης λακτόζης για άτομα που δεν έχουν γαλακτοσιδάση (περίπτωση γαλακτοζαιμίας) Επίσης, για υδρόλυση της λακτόζης για χρήση των προϊόντων όπως παραγωγή σιροπιών για χρήση σε διάφορα τρόφιμα. Στην παρασκευή τυριών Ιταλικού τύπου χρησιμοποιείται λιπάση ζωικής προέλευσης. Το χαρακτηριστικό άρωμα-γεύση αυτών των τυριών οφείλεται στην παραγωγή λιπαρών οξέων που προκύπτουν από λιπολυτική δράση. Λιπάσες χρησιμοποιούνται για υδρόλυση του λίπους του γάλακτος προς χρήση του σε διάφορες βιομηχανίες τροφίμων (σοκολάτες, σνάκς κ.α.). Το μερικώς υδρολυμένο λίπος προσδίδει άρωμα βουτύρου. Λιπάσες χρησιμοποιούντα επίσης για διεστεροποίηση των λιπαρών οξέων στα τριγλυκερίδια (ανταλλαγή ακυλίων στο ίδιο η διαφορετικά τριγλυκερίδια) με σκοπό την μεταβολή των ρεολογικών τους ιδιοτήτων.
ΜΠΥΡΑ (ΖΥΘΟΣ) Οι αμυλάσες χρησιμοποιούνται για μετατροπή του αμύλου σε ζυμώσιμα ζάχαρα, που χρησιμοποιούνται από τους ζυμομύκητες στην παρασκευή μπύρας. Χρησιμοποιείται συνήθως η βύνη (ειδικά φυτρωμένο κριθάρι), που είναι πηγή αμύλου και αμυλολυτικών ενζύμων (α-αμυλάσες, β-αμυλάσες, αμυλογλυκοσιδάσες). Επίσης, μικροβιακές α- αμυλάσες. ΑΡΤΟΠΟΙΙΑ Με δράση α- και β-αμυλασών παράγονται από το άμυλο ζυμώσιμα σάκχαρα, για επιτέλεση της ζύμωσης από το ζυμομύκητα. Οι σπόροι των σιτηρών περιέχουν ικανοποιητική ποσότητα β-αμυλάσης, ενώ όταν υπάρχει έλλειψη α-αμυλάσης γίνεται προσθήκη ενζύμου, όπως βυνάλευρο (βλαστημένοι σπόροι πλούσιοι σε αμυλάσες), ένζυμα από μικροοργανισμούς. Πάντως, χρειάζεται έλεγχος καθόσον με υπερβολική α-αμυλάση προκύπτει κολλώδης ψύχα. Επίσης, τα σάκχαρα που προκύπτουν από την δράση των αμυλασών συμμετέχουν στο σχηματισμό του χρώματος της κόρας του ψωμιού (καραμελοποίηση των σακχάρων, αντιδράσεις Maillard).
Τα πρωτεολυτικά ένζυμα, με διάσπαση της γλουτένης (πρωτεΐνη αλεύρων), έχουν επίδραση στις ρεολογικές ιδιότητες της ζύμης και συνεπώς στην ποιότητα του ψωμιού. Όταν τα άλευρα δεν είναι ισχυρά και είναι πλούσια σε πρωτεολυτικά ένζυμα μπορεί να συμβεί ολική η μερική καταστροφή του πλέγματος της γλουτένης, και να συμβούν ρωγμές στο ζυμάρι. Χρησιμοποιείται υδροθερμική κατεργασία για αδρανοποίηση των πρωτεϊνασών. Όταν τα άλευρα είναι πολύ ισχυρά απαιτείται προσθήκη εξωγενών πρωτεϊνασών για ζυμάρι με σωστό φούσκωμα και καλές ιδιότητες στην ανάμιξη. Οι λιποξειδάσες ενισχύουν της ρεολογικές ιδιότητες της ζύμης. Αυτό πιθανόν οφείλεται στην οξείδωση ελεύθερων -SH των πρωτεϊνών από υπεροξείδια προς δημιουργία -S-Sμεταξύ των πρωτεϊνών, με συνέπεια την βελτίωση της ποιότητας της γλουτένης. Συνήθως, γίνεται προσθήκη αλεύρου σόγιας που είναι πλούσιο σε λιποξειδάσες. Επίσης, οι λιποξειδάσες είναι υπεύθυνες για την εξασθένηση των φυσικών χρωστικών του αλεύρου και του σιμιγδαλιού. Τα υπεροξείδια που σχηματίζονται με την οξείδωση ακόρεστων λιπαρών οξέων από την δράση λιποξειδάσης, καταστρέφουν τα β-καροτίνια. Οι λιποξειδάσες χρησιμοποιούνται στην παρασκευή ψωμιού με πολύ λευκή ψύχα.
ΕΝΖΥΜΑ ΣΤΗΝ ΟΙΝΟΛΟΓΙΑ Στο γλεύκος συμβαίνει άμεσα ενζυμική καστάνωση, η οποία αποφεύγεται με προσθήκη θειώδη ανυδρίτη. Επίσης, γίνεται προσθήκη διαφόρων ενζύμων. Χρησιμοποιούνται πηκτινολυτικά ένζυμα για τη διαύγαση γλεύκους και οίνου, και για βελτίωση της εκχύλισης χυμού (όπως και ημικυτταρινάσες), αρώματος και χρώματος. Με υδρόλυση των πρόδρομων ενώσεων από γλυκοσιδάσες λαμβάνονται ενώσεις αρώματος. Στα σταφύλια υπάρχουν γλυκοζίτες που με διάσπασή τους προκύπτουν ενώσεις αρώματος όπως τερπενικές αλκοόλες και β-δαμασκηνόνη. Με δράση β-λυάσης γίνεται απελευθέρωση των θειολών. Οι πτητικές θειόλες είναι σημαντικές ενώσεις αρώματος ορισμένων οίνων. Στα σταφύλια υπάρχουν πρόδρομες ενώσεις των θειολών. Η λυσοζύμη είναι ένζυμο που διασπά πολυσακχαρίτες κυτταρικών τοιχωμάτων βακτηρίων. Χρησιμοποιείται για αναστολή γαλακτικών βακτηρίων.