Appunti di Biochimica alimentare - modulo 2

DENATURAZIONE ENZIMATICA

Gli enzimi (proteolitici) comportano la denaturazione delle proteine. Gli enzimi li troviamo nella caseificazione, nell'amaturazione di alimenti, nei prodotti da forno, come coadiuvanti di processo, per la produzione e rilascio di aromi e per la stabilizzazione di bevande. Questi sono quasi tutti enzimi idrolitici ovvero rompono determinate macromolecole.

Non tutti gli enzimi presentati agiscono sulle proteine, in alcuni casi agiscono sui polisaccaridi (amilasi) e sui trigliceridi (lipasi).

Le proteasi hanno come substrato le proteine e rompono il legame peptidico; esse possono essere classificate in due gruppi principali:

• Esoproteasi: rompono il legame peptidico a partire dall'aa C-terminale o N-terminale esterno alla proteina, si taglia quindi partendo da una delle due estremità delle proteine (N-terminale o C-terminale). Producono singoli peptidi o al massimo due peptidi.
• Endoproteasi: rompono l'aminoacido bersaglio dalla parte C-terminale o N-terminale.

condizioniragionevoli deve poter agire su un residuo accessibile. Se ho una struttura proteica non è detto che la proteasi possa individuare il residuo amminoacidico per la quale è specifica e ciò dipende dalla struttura della proteina. La strutturazione può fare sì che il residuo non sia facilmente identificabile nella proteina e quindi la proteasi non riesce ad agire. Ci sono molti casi di alimenti che crudi sono indigeribili e cotti diventano digeribili. Vuol dire che la cottura ho modificato la struttura e ho reso accessibile il residuo bersaglio della proteasi. Posso anche fare il contrario quindi formare polimeri e rendere meno accessibile il residuo. Per valutare l'azione di una proteasi devo valutare quindi l'accessibilità del residuo che è substrato della proteasi.

Gli enzimi vanno dichiarati se sono presenti in un alimento nella forma attiva nella quale svolgono la loro funzione, se sono denaturati non vanno dichiarati.

Gli enzimi sono utilizzati per diverse produzioni e vengono utilizzati anche come marcatori di processo, permettendo di sapere a quali trattamenti e a quali maltrattamenti è stato sottoposto l'alimento. Gli enzimi sono naturalmente presenti in alcuni alimenti perché sono parte delle proteine che costituiscono l'alimento stesso e hanno degli effetti.

Le finalità principali dell'uso degli enzimi sono:

• Processi tradizionali
• Processi innovativi
• Miglioramento/semplificazione di processi esistenti
• Strumento analitico: dosaggio selettivo di componenti
• Analisi di processi: dosaggio dell'attività enzimatica come "marcatore" dell'intensità di trattamento

I processi tradizionali in cui vengono utilizzati gli enzimi sono:

• Caseificazione, a cui segue la maturazione del formaggio
• "Maturazione" di alimenti (come appunto il formaggio)
• Prodotti da forno
• Coadiuvanti di processo

Produzione/rilascio di aromi;

Stabilizzazione di bevande;

Coagulazione del latte (caseificazione): formazione del coagulo che è alla base della formazione di formaggi.

Il primo esempio è il ruolo di alcuni enzimi in alcune fasi di trasformazione che portano alla produzione del formaggio.

Nella produzione del formaggio la prima fase è la caseificazione (coagulazione presamica o enzimatica del latte), ovvero tutte le modificazioni a carico della micella caseinica che portano alla formazione del coagulo, una rete proteica al cui interno viene tenuta acqua, sali minerali e la frazione lipidica.

Un ruolo fondamentale nella formazione del coagulo che dà origine al formaggio è svolto dalle proteasi coagulanti, ovvero le proteasi specifiche che vengono impiegate per idrolizzare specificatamente la caseina. Queste proteasi sono 3 gruppi: la rennina (di origine naturale o ricombinante), le proteasi da muffe e alcune proteasi vegetali.

Vengono usate solo queste

perché hanno un'alta specificità, ovvero agiscono prevalentemente su specifici aminoacidi e non su altri, quindi queste proteasi comportano un'idrolisi controllata: ho una modificazione della micella di caseina parziale. È importante che queste proteasi agiscano sul residuo 105-106 del residuo di k-caseina, perché facendo questa idrolisi parziale crea il presupposto perché la micella caseinica si destabilizzi e formi un reticolo proteico preciso che forma il coagulo. La rennina ha un'alta specificità per questo residuo, per questo è la prima usata. Se uso un'altra proteasi, per esempio se uso la tripsina, che agisce su tutti i residui basici, essa agisce in diversi punti e non forma il coagulo, ma diversi peptidi.

Federico Tagliabue

Le altre proteasi citate hanno la caratteristica di avere una peculiarità di azione limitata solo su alcuni residui di caseina, e quindi possono formare il gel desiderato, che se non si forma,

Specificità sul residuo 105-106. Quindi solo la chimosina crea i presupposti per il coagulo, la pepsina no.

La chimosina è importante nella formazione del coagulo per due motivi:

• L'affinità della chimosina nei confronti delle caseine: la chimosina ha un'altissima affinità verso la k-caseina (41-105), poi vi è la b-caseina (21) e l'alfa-caseina (2);
• Alta specificità d'azione: agisce su 105-106 della k-caseina; agisce anche su altri aa idrofobici ma il rapporto è molto basso. Questa peculiarità è fondamentale per il coagulo ma anche per le successive fasi di maturazione. È altamente affine per idrolizzare la k-caseina e poi ha un'affinità bassa ovvero fa una proteolisi bassa.

Altri enzimi che vengono utilizzati per formare il coagulo si avvineranno ma non saranno mai come la chimosina. Ad esempio proteasi di batteri presenti nel latte ed enzimi endogeni del latte (plasmina, catepsina).

più agevole sarà il taglio successivo al momento della coagulazione, quindi il formaggio matura in tempi brevi. C’è differenza su cosa c’è nella rennina in base all’età dell’animale, nel caso di un animale giovane che ha come unico alimento il latte, la percentuale di chimosina rispetto alla pepsina si aggira intorno al 55-75%, queste proporzioni cambiano nell’animale adulto perché non ha più solo il latte come nutriente e diventa la pepsina di gran lunga la proteasi prevalente, più del 90%. I produttori di calcio (i caglifici) mettono a disposizione dei produttori una varietà di enzimi coagulanti. Il rapporto chimosina e pepsina caratterizza il caglio. Alternativamente, se non voglio prenderla dagli animali, devo usare la rennina ricombinante, ottenuta da microrganismi. La scelta della rennina dipende dalle caratteristiche del prodotto che voglio ottenere. Queste diverse affinità fanno sì