Biochimica (primo parziale)

Fattori che influenzano l'attività degli enzimi

La velocità di sintesi e degradazione degli enzimi è influenzata da diversi fattori:

1. Quantità di enzima presente nella cellula
2. Concentrazione e locazione del substrato
3. Presenza di isoenzimi
4. Modifica della funzionalità dell'enzima
5. Presenza di molecole inibitori

Questi fattori possono influire sulla velocità di reazione degli enzimi e sulla loro capacità di legare il substrato.

substrato, impedendo all'enzima di lavorare. Una classica inibizione è quella del prodotto, che quando è molto concentrato, silega all'enzima in modo tale che non si accumuli nellacellula (significato accumulatorio). Es. enzima che→acido succinico acido fumarico; catalizza reazione

Presenza di molecole effettori, 2. ovvero molecole che si legano all'enzima e possono avere effetto positivo o negativo su certe caratteristiche dell'enzima (es. l'ossigeno che silega all'emoglobina e migliora l'affinità degli altri siti); l'enzima è modificato nella struttura allosterici, primaria. Gli effettori possono essere cioè quando si legano all'enzima si ha un effetto, positivo o negativo, in un altro punto della proteina. Es. enzima+ATP ha un effetto positivo perché l'enzima è più affine al suo substrato, mentre enzima+CTP ha un effetto negativo perché rende il substrato meno affine.

Permette ad un enzima il coordinamento dei residui amminoacidici a formare la triade catalitica del sito attivo. Regolazione attività enzimatica nella cellula: pH, la capacità di legare substrato ad enzima dipende dallo stato di protonazione dei residui. A pH ottimali l'attività enzimatica è massima. La velocità varia rispetto al pH con un andamento a campana; temperatura, l'attività enzimatica aumenta all'aumentare della temperatura, perché il substrato è più libero e l'enzima più attivo.

L'utilizzo degli enzimi nelle produzioni alimentari: applicazioni produttive. Il mondo alimentare sfrutta le caratteristiche degli enzimi:

• Agiscono in modo specifico, modificano solo alcune molecole;
• Sono attivi anche in piccolissime quantità (essendo catalizzatori serve poca quantità);
• Sono proteine e ciò li rende sensibili all'inattivazione (es. un trattamento).

chimico).

• Tutto ciò è importante dal punto di vista legislativo, perché se commercializzo un alimento in cui è presente un enzima vivo si deve dichiarare in etichetta (es. lisozima nel Grana padano). Mentre se si compra il latte delattosato, questo è stato trattato con un enzima prima di essere pastorizzato, quindi dopo il trattamento termico, che denatura le proteine del latte, è denaturato anche l’enzima, perciò in etichetta non è dichiarato.

Famiglie di enzimi utilizzate nelle produzioni alimentari:

• Idrolasi: prendono una molecola d’acqua e la usano per rompere dei legami. Questi sono utilizzati ad esempio nella produzione di: ad alta digeribilità, è stato trattato con l’enzima lattasi, che scinde il lattosio in galattosio e glucosio. L’enzima viene inattivato dopo il trattamento termico del latte, non si avrà quindi il lattosio ma i due zuccheri semplici.

forno lievitati: pane, fette biscottate, etc. Es. il lievito per poter crescere necessita di nutrimento che ottiene dall'impasto. Il lievito produce enzimi capaci di idrolizzare l'amido, di cui l'impasto è ricco, in singoli monosaccaridi che può utilizzare, in particolare il maltosio. Il processo è lento e quindi sconveniente nella produzione industriale, perciò si aggiunge un enzima che idrolizza l'amido e produce maltosio. Il lievito all'interno dell'impasto così preparato trova già il maltosio quindi si abbattono in maniera considerevole i tempi di lievitazione. Questi enzimi sono miscelati con la farina ed essendo enzimi idrolitici hanno come substrato l'acqua e sviluppo di odori e sapori quindi fino a quando non la aggiungo sono inattivi (Saccaromices). negli alimenti, es. il burro è composto da glicerolo e acidi grassi (di lunghezza variabile), alcuni butirrico) però sono particolari come CH

-CH -CH -COOH (acido e CH -CH -CH -CH -COOH3 2 2 3 2 2 2capronico).(acido L'acido butirrico a basse concentrazioni profuma di burro e ad alteconcentrazioni puzza. Finché è attaccato al glicerolo l'acido butirrico non si sente, quando èstaccato diventa volatile e si sente il profumo. Mentre l'acido capronico (formaggio di capra)Proteasi:viene staccato dalle lipasi che ne permetto di sentire il sapore. enzimi capaci discindere il legame peptidico. La struttura delle proteine presenti nel prodotto determina la suaconsistenza e rigidità. Es. i biscotti mantengono la forma desiderata grazie alla struttura delle proteine al loro interno. Reazione di degradazione delle proteine: [immagine proteina unaproteasi prende l'acqua e trasforma il composto in due amminoacidi corrispondenti, R-NH e R-2COOH e si idrolizza. La costante di equilibrio di questa reazione in un sistema normale è circa10, spostata verso i prodotti. Questo succede

Perché in un sistema acquoso, l'acqua è concentrata 55 molare e quindi sposta l'equilibrio verso i prodotti. Se facessi avvenire la reazione in assenza di acqua, l'equilibrio sarebbe spostato nella direzione opposta, cioè verso i reagenti. Quindi, l'acqua è essenziale per determinare il verso della reazione (condizione di idrolisi), senza la presenza di acqua l'equilibrio termodinamico non viene raggiunto.

Isomerasi: sono utilizzate per convertire tra di loro molecole che sono isomeri. Quella più adoperata nelle tecnologie alimentari è la glucosoisomerasi. Questo enzima converte il glucosio, un aldoso, nel suo equivalente chetoso, ovvero il fruttosio. Ci interessa perché il fruttosio è circa 5 volte più dolce del glucosio. Quindi posso prendere una soluzione di glucosio, che si ottiene trattando amido con enzimi, e lo trasformo in fruttosio che ha un potere dolcificante maggiore. Ad esempio, HCFS (composto)

ad alto contenuto di fruttosio) che costituisce l'elemento dolcificante in una grande quantità di prodotti che si consumano;

Ossidoreduttasi: catalizzano le reazioni di ossidoriduzione. Es. la mela tagliata, ammaccata• dalla grandine o congelata subisce un processo di ossidoriduzione, qualche enzima ha trasformato il suo substrato, dal quale era diviso, facendolo reagire con l'ossigeno. Il tecnologo scottatura alimentare utilizza una procedura, la = blanching, il cui scopo è quello di impedire che questi enzimi funzionino, inattivandoli. Perché il sistema possa funzionare occorre che l'enzima incontri il suo substrato, infatti in un frutto intatto l'enzima e il substrato sono in posti diversi della stessa cellula. Se le cellule subiscono una lesione meccanica, permetto all'enzima e al substrato di incontrarsi (il congelamento produce formazione di cristalli di ghiaccio, che hanno volume maggiore dell'acqua, quindi la cellula si rompe).

Questi processi vengono amplificati a contatto con l'ossigeno. Per evitare questo processo si inattiva l'enzima con il calore oppure si toglie uno dei substrati, il più semplice da controllare è l'ossigeno, (es. conservando i prodotti in atmosfera controllata), oppure aggiungo un antiossidante (es. acido citrico, che è un acido tricarbosillico, la cui struttura lega a se in modo molto stabile molti metalli, indispensabili per il funzionamento degli enzimi). Es. per fare invecchiare alcuni vini questo processo è favorito tramite l'aggiunta di enzimi miglioratori.

Tutti questi enzimi sono raggruppati nella singola classe dei Utilizzo di enzimi a scopo analitico e a scopo di marcatori di processi Enzimi come marcatori di processi Attraverso l'analisi dell'attività di un enzima si può risalire al tipo di processo a cui è stato sottoposto il prodotto. Es. per determinare a quale processo termico (pastorizzazione, fosfatasi) sterilizzazine,

UHT) è stato sottoposto il latte analizzo quali enzimi (lattoperossidasi esono sopravvissuti ai cicli di trattamento termico di diversa complessità e durata. Nel latte nontrattato sono presenti entrambi gli enzimi, nel latte pastorizzato la perossidasi (enzima che riducel'acqua ossigenata ad acqua e ossida, nel caso del latte, i microbi, uccidendoli, ciò significa cheha un'attività antimicrobica; per il latte costituisce una difesa naturale), essendo sensibile alcalore, non è presente. Nel latte trattato maggiormente (UHT, sterilizzato, HTHP, pastorizzato piùvolte) si analizza la presenza di fosfatasi (enzima che idrolizza un estere fosforico in un alcol e unoione fosfato), enzima più resistente al calore, perché non è presente.Con quali modalità si può vedere e quantificare la presenza di un enzimamisurando la velocità della reazione da lui catalizzata.