Biochimica - Bergamini

DESTRINE

Destrine sono un gruppo di carboidrati a basso peso molecolare prodotti dall'idrolisi dell'amido. Sono una miscela lineare di unità di glucosio legate con un legame glicosidico α-(1,4).

Produzione di:

• Sciroppo di glucosio
• Sciroppo di fruttosio
• Sciroppo ad alto contenuto di maltosio
• Produzione delle ciclodestrine

1. PRODUZIONE DELLO SCIROPPO DI GLUCOSIO

Produzione di D-glucosio a partire dall'amido: il metodo chimico (idrolisi acida) produce zuccheri amari indesiderati (gentiobiosio, un disaccaride con legame 1-β-6' acetalico) e sali dovuti alla successiva neutralizzazione con alcali e composti colorati. Con la scoperta e lo sviluppo dell'α-amilasi termostabile di Bacillus licheniformis, il processo enzimatico ha sostituito l'idrolisi acida.

2. SCIROPPO AD ALTO CONTENUTO DI FRUTTOSIO HFCS

L'isomerizzazione chimica del glucosio a fruttosio ad alto pH ed alte temperature porta alla formazione di sottoprodotti.

UMIDO: La macinazione a umido è un processo utilizzato per estrarre l'amido dai chicchi di granoturco. Durante questo processo, l'amido viene separato dalla parte proteica e dalla fibra del chicco. L'amido ottenuto può quindi essere utilizzato per la produzione di sciroppi contenenti maltosio e per la produzione di etanolo. Nel processo di macinazione a umido, i chicchi di granoturco vengono macinati e mescolati con acqua per formare una sospensione. Questa sospensione viene quindi trattata con enzimi, come la glucosio isomerasi, per convertire l'amido in glucosio. L'enzima catalizza la reazione di isomerizzazione, che porta alla formazione di glucosio senza la formazione di sottoprodotti indesiderati. Una volta ottenuto il glucosio, può essere utilizzato per la produzione di sciroppi contenenti maltosio. Ci sono tre tipi di sciroppi contenenti maltosio: sciroppo ad alto maltosio, sciroppo ad extra alto maltosio e sciroppo ad alta conversione. Questi sciroppi sono utilizzati in diverse industrie, come la fermentazione, la panificazione, l'industria delle bevande e la produzione di prodotti in scatola. Inoltre, il glucosio può essere utilizzato per la produzione di etanolo. Il processo di produzione dell'etanolo a partire dall'amido coinvolge tre stadi: la preparazione del glucosio per la crescita dei lieviti, la fermentazione del glucosio ad etanolo e il recupero dell'etanolo. Gli enzimi svolgono un ruolo importante nella preparazione del glucosio come nutrimento per i lieviti durante la fermentazione. In conclusione, l'uso degli enzimi nella macinazione a umido dei chicchi di granoturco è fondamentale per ottenere glucosio di alta qualità senza la formazione di sottoprodotti indesiderati. Questo glucosio può essere utilizzato per la produzione di sciroppi contenenti maltosio e per la produzione di etanolo.Uso delle amilasi:

1. Panificazione

Aggiunta alla pasta per la panificazione aumenta il livello dei monosaccaridi fermentabili con promozione dell'acrescita dei lieviti. L'amilasi fungina è preferibile a quella batterica perché termolabile. Il trattamento con amilasi riduce la viscosità della pasta facilitandone la lavorazione.

2. Fermentazione della birra

Nei processi di produzione della birra sono molto usate miscele di enzimi: ß-glucanasi, cellulasi, a-amilasi, glucoamilasi e proteasi sia di origine fungina che batterica. Nella produzione della birra può essere aggiunta:

• Nella TAPPA INIZIALE di fermentazione che prevede la formazione del mosto di malto: processo nel quale vengono prodotti i costituenti necessari per la successiva fermentazione da lieviti. L'aggiunta di AMILASI durante queste prime fasi aumenta il contenuto di zuccheri semplici contribuendo all'azione dell'Amilasi endogena. L'aggiunta di 0.05-0.10% di enzimi (α-amilasi,

-glucanasi e proteasi) favorisce la formazione del mosto d'orzo.

Nel fermentatore la T° è portata a 45-50°C per favorire l'azione della glucanasi e della proteasi, in seguito la T° è aumentata a 65-68°C=temperatura ottimale per l'idrolisi dell'amido.

In questo modo si ottiene la birra a basso contenuto di carboidrati "birra light".

Nella TAPPA FINALE vi è il processo di maturazione e rifinitura.

Chillproofing = riduzione dell'opacità dovuta alla formazione di complessi tra proteine e polifenoli che tendono a precipitare a freddo.

Processo di Maturazione, richiede una seconda fermentazione con utilizzo delle destrine residue la cui fermentazione comporta un aumento della CO2; glucoamilasi o a-amilasi possono essere aggiunte insieme a cellule di lievito per iniziare il processo di maturazione.

SUCCHI DI FRUTTA: La presenza di pectine nei processi di manipolazione della frutta o dei succhi di frutta può

creare problemi tecnici: es. torbidità. Enzimi che idrolizzano le pectine, sia di origine fungina che batterica, sono aggiunti per eliminare queste sostanze con conseguente miglioramento dei processi di estrazione e di chiarificazione dei succhi di frutta. PECTINASI: miscela di enzimi che agiscono sulle pectine. PECTINA: polimero di acido D-galatturonico nel quale almeno il 75% è esterificato con metanolo (metossilato); il grado di metossilazione aumenta all'aumentare del grado di maturazione della frutta. ASPERGILLUS: Gli enzimi per l'idrolisi delle pectine sono prodotti su larga scala da funghi filamentosi. I enzimi che idrolizzano le pectine possono suddividersi in: - endopectinasi che tagliano i legami interni tra i monomeri e preferiscono le pectine con un basso grado di metossilazione. - Pectin-metilesterasi: rimuovono il metanolo dai gruppi carbossilici. - Pectin liasi: endoenzimi che tagliano i legami glicosidici vicino a gruppi metossilati e quindi preferiscono...

Le pectine con una elevata percentuale di metossilazione

MANIPOLAZIONE DI FRUTTA E SUCCHI: il 5-10 % in peso dei succhi estratti dalla frutta è costituito da composti solidi ed in particolare da pectine.

Per ridurre la torbidità, aumentare la filtrabilità e per prevenire la gelificazione ai succhi di frutta vengono normalmente aggiunte miscele di enzimi per l'idrolisi delle pectine prodotti da Aspergillus niger.

L'aggiunta di enzimi per l'idrolisi delle pectine a succhi di frutta provoca la parziale idrolisi delle pectine solubili a particelle più piccole che possono essere rimosse: si forma infatti un flocculato che può essere facilmente allontanato dal succo.

Questi processi enzimatici possono essere associati a processi non-enzimatici che prevedono la neutralizzazione delle cariche elettrostatiche sulle particelle parzialmente degradate.

L'allontanamento delle pectine non solo aumenta la limpidità, la fluidità

dei succhi, ma anche la resa.

PEELING: (Pectinex)

Enzimi che aiutano nello sbucciare agrumi e frutta fresca, vi sono dei vantaggi:

• Alti standard di qualità
• Riduzione lavoro manuale
• Riduzione delle perdite durante la lavorazione

PRODUZIONE DEL VINO:

La pectinasi sono usate per ridurre L'opacità e la gelificazione del succo d'uva a vari stadi del processo:

• Spremitura dei grappoli
• Mosto prima della fermentazione
• Fermentazione completa ed imbottigliamento

Aggiungere gli enzimi al 1° stadio è preferibile perché:

• aumentano il volume del succo (fino al 10%)
• riducono il tempo di spremitura
• facilitano i processi di filtrazione e chiarificazione
• facilitano l'estrazione dei pigmenti per cui il colore del vino risulta più intenso.

(le pectinasi da Aspergillusniger e oryzae contengono Antocianasi che idrolizzano le antocianine)

Il trattamento del vino al 2° stadio porta alla formazione di un sedimento di lieviti

più compatto ed un vino più limpido. Il trattamento al 3° stadio aumenta la facilità di filtrazione ma occorre dosare bene la quantità di enzimi da aggiungere perché l'alcool ha un effetto inibitorio sulle pectinasi.

GLICOSIDASI: Le glicosidasi agiscono rilasciando aromi legati agli zuccheri per formare glicosidi inodori.

CAFFÈ: Le pectinasi sono anche molto importanti nei processi di fermentazione di tea e caffè per rimuovere la copertura di mucillagini presenti sui chicchi di caffè: spruzzare 10-20 g di pectinasi per tonnellata di caffè riduce il tempo di fermentazione da 40-80 ore a 20 ore.

Enzimi dell'industria casearia: FORMAGGIO Il caglio (o presame) è una miscela composta da vari tipi di proteasi (tra cui la chimosina) in grado di scindere la κ-caseina, proteina idrofila presente nel latte, e di provocare la coagulazione delle rimanenti caseine, idrofobe. Per effetto del caglio la massa proteica, non

più solubile nell'acqua, precipita sul fondo a formare la cagliata, che può essere raccolta e lavorata per dare il formaggio.

ANIMALE: estratto dallo stomaco (abomaso) di vitelli o ovicaprini lattanti, o di maiale; a tutt'oggi è considerato uno dei migliori dal punto di vista qualitativo ed è l'unico permesso per la produzione di tutti i formaggi DOP, come Parmigiano Reggiano, Caciocavallo Silano, Pecorino Romano o Castelmagno e Pecorino di Farindola (caglio suino)

MICROBICO: estratto da una muffa (Mucor miehei), è un coagulante economico e di qualità inferiore, a causa della sua attività proteolitica meno specifica;

RICOMBINANTE: ottenuto da organismi geneticamente modificati (Aspergillus niger var. awamori, Kluyveromyces lactis o Escherichia coli), è un caglio di buona qualità ed è il più utilizzato in caseificazione, dato il suo basso costo; la sua attività è dovuta esclusivamente alla chimosina.

l'enzima più pregiato del caglio per la sua specificità VEGETALE: fiori del Cynara cardunculus, comunemente noto come cardo selvatico.

STRUTTURA DELLA CASEINA: 10.000 catene polipeptidiche delle quattro caseine, microgranuli di fosfato di calcio, la porzione di glucosio-macro peptide sulla k-caseina si concentra sulla superficie.

LATTE PRIVO DI LATTOSIO: LIPIDI: I lipidi sono composti organici presenti negli organismi viventi che sono solubili in solventi organici non polari. A differenza di altre classi di composti non ci sono gruppi funzionali caratteristici nei lipidi che indichino la loro struttura. I lipidi possono essere divisi in 5 CATEGORIE in base alla loro funzione:

1. Lipidi di riserva TRISCILGLICEROLI
2. Lipidi di membrane FOSFOLIPIDI
3. Emulsification lipidi BILE ACID
4. Messenger lipidi E.G STEROID HORMONES
5. Protective-coating lipidi BIOLOGICAL WAXES

ACIDI GRASSI: Le molecole lipidiche tendono a essere insolubili in acqua, ma si possono associare per formare

strutture idrosolubili, come micelle, vescicole e bilayars. Sono componenti strutturali di tutti i lipidi eccetto il colestrolo, gli acidi biliari e gli ormoni steroidei. Sono acidi monocarbossilici e tendono ad avere un numero pari di atomi di carbonio. Si possono classificare in base alla loro lunghezza come: - A lunga catena (C12 - C26) - A catena media (C8 – C10) - A catena corta (C4 - C6) Si possono ulteriormente classificare in base alla pranza e al numero di instaurazioni: - SATURI non contengono doppi legami - MONOINSATURI possiedono un doppio legame e presentano conformazione cis - POLINSATURI possiedono più di un doppio legame, fino a 6 NOMENCLATURA: 1. Per gli acidi grassi insaturi: - Il carbonio uno è il carbonio carbossilico - α è il carbonio successivo - La posizione del doppio legame è indicata come ∆ seguita dal numero del carbonio.