Chương 1: ENZYME - CHẤT XÚC TÁC SINH HỌC 1.1 Khái niệm chung 1.2 Cấu tạo hóa học 1.3 Cơ chế tác động 1.4 Tính đặc hiệu 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme 1.6 Phân lọai và danh pháp enzyme 1.7 Ứng dụng của một số enzyme trong chế biến thực phẩm
1.1 Kh¸i niÖm chung 1.1.1 §Þnh nghÜa
Enzyme - ChÊt xóc t¸c sinh häc cã b¶n chÊt protein xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học trong và ngoài cơ thể sống 1926 – Sumner thu nhËn urease dưíi d¹ng tinh thÓ, ®ưa ra quan ®iÓm: Enzyme cã b¶n chÊt Protein Nh÷ng n¨m 30 – Northrop vµ Kunitz thu nhËn Pepsin, trypsin, chymotrypsin dưíi d¹ng tinh thÓ vµ kh¼ng ®Þnh quan ®iÓm: enzyme cã b¶n chÊt protein
1.1 Kh¸i niÖm chung 1.1.2. Sù gièng nhau vµ kh¸c nhau gi÷a enzyme vµ chÊt xóc t¸c v« c¬:
1. HiÖu qu¶ xóc t¸c cao (t¨ng vËn tèc 108 - 1011 lÇn): 1 g pepsin ph©n gi¶i ®ưîc 5 kg protein trøng/2 h; 1 g rennin làm ®«ng tô 72 T s÷a trong s¶n xuÊt phomat; 1 mol catalase ph©n huû ®ưîc 5.106 mol H2O2/ph. Trong khi 1 mol Fe+3 chØ ph©n huû 10-6 mol H2O2/ph 2. TÝnh ®Æc hiÖu cao 3. Ho¹t tÝnh enzyme phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn m«i trưêng: pH, nhiÖt ®é, sù cã mÆt cña chÊt k×m h·m vµ chÊt ho¹t ho¸
Tính đặc hiệu ADP + P i glutamin NH 3, ATP Axit glutamic
glutamin synthetaza CO 2 Axit χ- aminobutyric Decacboxylaza
transaminaza
Axit oxaloaxetic Axit α- xetoglutaric + axit aspactic
Tính đặc hiệu
1.2 CÊu t¹o ho¸ häc cña enzyme Enzym Enzym mét thµnh phÇn
Enzym hai thµnh phÇn
1.2.1. Enzyme mét thµnh phÇn ChØ cÊu t¹o tõ Protein Trung t©m ho¹t ®éng: Mét phÇn cña ph©n tö protein thùc hiÖn:- Tạo phức hợp với cơ chất - Xóc t¸c phản ứng
TTH§ lµ sù kÕt hîp cña mét sè nhãm chøc cña mét sè gèc aminoacid nhÊt ®Þnh t¹o thµnh C¸c gèc: - SH (Cys), -OH (Ser, Tyr), vßng Imidazol (His), -COOH (Asp, Glu), vßng Indol (Try) VÝ dô: Chymotrypsin – 3 gèc His 57, Asp 102, Ser 195 Cholinesterase – 4 gèc His, Ser, Asp, Tyr
Chymotrypsin
1.2.2. Enzym hai thµnh phÇn CÊu t¹o tõ 2 thµnh phÇn: - Protein (Apoenzym) - Nhãm thªm: Coenzym hay nhãm prosthetic
• Nhãm prosthetic: Nhãm thªm liªn kÕt bÒn v÷ng víi apoenzym B¶n chÊt: Ion kim lo¹i Ca+2, Zn+2, Cu+ … Zn+2 – Cacboxypeptidase A Cu+ - Ascorbatoxydase, Phenoloxydase
Cấu tạo của enzyme Cấu tạo của enzyme hai thành phần
Figure 2: This is a molecular model of the unbound carboxypeptidase A enzyme. The cpk, or space-filled, representation of atoms is used here to show the approximate volume and shape of the active site. Note the zinc ion (magenta) in the pocket of the active site. Three amino acids located near the active site (Arg 145, Tyr 248, and Glu 270) are labeled.
Figure 3: This is a cpk representation of carboxypeptidase A with a substrate (turquoise) bound in the active site. The active site is in the induced conformation. The same three amino acids (Arg 145, Tyr 248, and Glu 270) are labeled to demonstrate the shape change.
Zn gắn với phần protein qua: •His 69 •His 196 •Glu 72
Cấu tạo của enzyme Cấu tạo của enzyme hai thành phần PhÇn protein: ®©y lµ phÇn activant (tăng ho¹t lùc xóc t¸c cña phÇn coenzyme) vµ quyÕt ®Þnh tÝnh ®Æc hiÖu c¬ chÊt cña enzyme. PhÇn coenzyme: trùc tiÕp tham gia ho¹t ®éng xóc t¸c, quyÕt ®Þnh tÝnh ®Æc hiÖu ph¶n øng cña enzyme vµ cã t¸c dông tăng ®é bÒn cña phÇn protein ®èi víi c¸c t¸c nh©n g©y biÕn tÝnh.
Apoenzyme +
Coenzyme
Holoenzyme
Trung t©m ho¹t ®éng cña cacboxypeptidase A
• Coenzym: Nhãm thªm dÔ t¸ch khái apoenzym Table 11.5
Một số coenzyme quan trọng NAD+
Một số coenzyme quan trọng NADP+
Một số coenzyme quan trọng FAD
Một số coenzyme quan trọng Coenzyme Q
Một số coenzyme quan trọng Cytochrome
Một số coenzyme quan trọng Coenzyme A
Một số coenzyme quan trọng Thiamine pyrophosphate (TPP)
Một số coenzyme quan trọng Pyridoxal phosphate
1.3 C¬ chÕ t¸c dông cña enzyme 1.3.1. Sù xóc t¸c 1.3.2. Häc thuyÕt vÒ sù h×nh thµnh phøc hîp Enzyme - C¬ chÊt (ES)
1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ xóc t¸c
1.3.2. Häc thuyÕt vÒ sù h×nh thµnh phức hợp ES • Sù
h×nh thµnh phøc hîp ES
1. E + S
ES
2. ES
ES*
3. ES*
EP
4. EP
E+P
Figure 11.7: Two models for enzyme-substrate interaction.
1.4. TÝnh ®Æc hiÖu cña enzyme - TÝnh ®Æc hiÖu ph¶n øng Mét enzyme chØ xóc t¸c cho 1 ph¶n øng hoÆc 1 kiÓu ph¶n øng
-TÝnh ®Æc hiÖu c¬ chÊt: a. §Æc hiÖu tương đối b. §Æc hiÖu nhãm c. §Æc hiÖu tuyÖt ®èi d. §Æc hiÖu ®ång ph©n quang häc
Aminopeptidase Cacboxipeptidase Urease, Arginase
Đặc hiệu kiểu phản ứng
ADP + Pi glutamin NH 3 , ATP Axit glutamic
glutamin synthetaza CO 2 Axit χ- aminobutyric Decacboxylaza
transaminaza
Axit oxaloaxetic Axit α- xetoglutaric + axit aspactic
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động xúc tác của enzyme 1.5.1. Ảnh hưëng cña nång ®é c¬ chÊt. Phư¬ng tr×nh Michaelis – Menten
Phương trinh Michaelis-Menten
V = k2[ES] [E]t = [E] + [ES], [E]t là nång ®é enzyme tæng sè, [E] – enzyme tù do vµ [ES] – enzyme ë d¹ng phøc hîp. N¨m1925, Briggs and Haldane: ë tr¹ng th¸i c©n b»ng vËn tèc h×nh thµnh vµ ph©n ly ES lµ b»ng nhau, do ®ã k1[E] [S] = k-1[ES] + k2[ES] (1) Rót gän pt (1) ta ®ưîc : [ES] = k1/(k-1 + k2) [E] [S] (2)
KÕt hîp 3 h»ng sè vËn tèc ta ®ưîc: Km= (k-1 + k2)/k1 Phư¬ng tr×nh (2) thµnh: Km[ES] = [E][S] (3) V× [E] = [E]t - [ES], nªn Km[ES] = [E]t[S] - [ES][S] (4) Rót [ES], [ES] = [E]t[S]/(Km+[S]) (5). Thay V = k2 [ES] vµo (5) ta ®îc V = k2[E]t[S]/(Km+[S]) → V = Vm [S]/(Km +[S]) Phư¬ng tr×nh cuèi gäi lµ phư¬ng tr×nh Michaelis-Menten, Km lµ h»ng sè Michaelis.
§å thÞ biÓu diÔn quan hÖ gi÷a (V) vµ nång ®é c¬ ch©t ([S]). Km - ®Æc trưng cho ¸i lùc gi÷a enzym vµ c¬ chÊt: Khi ([S] >> Km), V ®¹t cùc ®¹i (Vmax). Enzym bÞ c¬ ch©t b·o hoµ. Khi [S] << Km th× ph¬ng tr×nh lµ V = Vm [S]/Km, VËn tèc ph¶n øng phô thuéc vµo [S] Khi Km = [S] th× V = Vmax/2 Km lµ [S] mµ ë ®ã V = Vmax/2.
C¸ch tÝnh Km: TÝnh theo phư¬ng tr×nh V = Vm [S]/(Km +[S]) Lµm t/n víi [S] kh¸c nhau, vÏ ®å thÞ, x¸c ®Þnh Vm, suy ra Km = Vmax/2 Phư¬ng tr×nh Lineweaver-Burk ChuyÓn phư¬ng tr×nh Michaelis thµnh p/t ®ưêng th¼ng: 1/V = Km/Vm. 1/[S] + 1/Vm 1/V = 0 th× 1/[S] = -1/Km 1/[S] = 0 th× 1/V = 1/Vm
Km,
1.5.2. Ảnh hưëng cña chÊt ho¹t ho¸ vµ chÊt k×m h·m
1.5.2.1. Ảnh hưëng cña chÊt ho¹t ho¸ ChÊt ho¹t ho¸: Lµ nh÷ng chÊt lµm cho enzym tõ tr¹ng th¸i kh«ng ho¹t ®éng thµnh tr¹ng th¸i ho¹t ®éng, tõ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng yÕu sang tr¹ng th¸i ho¹t ®éng m¹nh. - Coenzym: NAD+, NADP+, FAD, FMN ho¹t ho¸ c¸c enzym oxi ho¸ khö -C¸c ch¸t ph¸ vì sù bao v©y TTH§: + Enzym kh¸c: Enterokinase biÕn ®æi trypsinogen thµnh trypsin + C¸c chÊt phôc håi chøc n¨ng cña TTH§: C¸c chÊt giµu –SH (Cystein, Glutathion) – Papain - Ion kim lo¹i: ¤ 11 ®Õn « 55
Các chất hoạt hóa Cl-, Br-, F-, I- làm tăng hoạt tính của amylase Mn2+, Zn2+ hay Co2+ kích thích hoạt tính của enzyme peptidase
Trypsin vs trypsinogen.png
1.5.2.2. Ảnh hưëng cña chÊt k×m h·m a. K×m h·m thuËn nghÞch • K×m h·m c¹nh tranh
• K×m h·m kh«ng c¹nh tranh
b. K×m h·m kh«ng thuËn nghÞch
Ảnh hưởng của nhiệt độ
NhiÖt ®é mµ t¹i ®ã enzyme mÊt ho¹t tÝnh gäi lµ nhiÖt ®é tíi h¹n. ë nhiÖt ®é nµy, c¸c liªn kÕt t¹o vµ giữ vững c«ng thøc cÊu t¹o cña enzyme bÞ ph¸ huû, enzyme bÞ biÕn tÝnh vµ kh«ng cßn kh¶ năng xóc t¸c.
Ảnh hưởng của pH
Ảnh hưởng của pH
Enzyme
pH tối thích
Enzyme
pH tối thích
Pepsin
1,5 – 2,5
Trypsin
7,8 – 9,5
Saccarase (nấm men)
4,6 – 5,0
Arginase
9,8
Amylase (mạch nha)
4,4 – 5,0
Succinatdehydrogenase
9,0
amylase (nước bọt)
6,8 – 7,2
Catalase
6,8 – 7,0
Maltase (nấm men)
6,7 – 7,2
Phosphatase động vật
6,2 – 9,4
1.5.3. Ảnh hưëng cña nång ®é E ®Õn vËn tèc ph¶n øng Ở c¸c ®iÒu kiÖn kh«ng ®æi, ®Æc biÖt [S] kh«ng ®æi, khi [E] t¨ng th× V t¨ng
Cách gọi tên enzyme Tên enzyme = tên cơ chất hoặc tên sản phẩm + tên loại phản ứng + “ase”
Phân loại enzyme 1. EC1: Oxydoreductase 2. EC2: Transferase 3. EC3: Hydrolase 4. EC4: Lyase 5. EC5: Isomerase 6. EC6: Ligase hay synthetase
Amylolitic enzymes Thủy phân liên kết 1,4glycoside nội mạch (endo-amylases)
Thủy phân liên kết 1,4-glucoside bắt đầu từ đầu không khử (exo-amylases)
Starch Hydrolysis
α-amylases
Dextrin
maltose
β -amylases
Maltose
dextrin
Amyloglucosidase or Glucoamylase
glucose
Thủy phân liên kết 1,4- và 1,6-glucoside bắt đầu từ đầu không khử
Amylolitic enzymes
POINTS OF STARCH CLEAVAGE THROUGH DIFFERENT TYPES OF AMYLASES
α- 1,6 glucosidase Pululanase
Glucose
Maltose
Amylolitic enzymes α- or β-amylase Alfa and beta – amilases Nguồn
quan trọng trong Công nghệ thực phẩm
Thực vật hoặc vi sinh vật (nấm mốc hoặc vi khuẩn)
Aspergillus orizae Fungi Các loại vi sinh vật chính sản xuất alfa và beta amylase
Aspergillus niger Bacillus subtilis Bacillus stearothermophillus
Bacteria
Rhyzopos delmer Rhyzopos orizae
Amylolitic enzymes: α-amylase Đặc điểm của α amylases theo nguồn gốc
Malted products
Bacterial
Fungal
Kém bền hơn đối với nhiệt so với enzyme từ Aspergillus orizae
Bền nhiệt hơn enzyme từ nấm và ngũ cốc Không bị vô hoạt ở nhiệt độ sấy
Thường bị đi kèm với protease và maltase
Amylolitic enzymes - Ứng dụng Sản xuất bánh Tăng hàm lượng đường lên men được starch + water + alfa-amylase → dextrin dextrin + water + beta-amylase → maltose maltose + water + maltase → 2 glucoses
Thể tích Màu sắc
Amylolitic enzymes – Ứng dụng Bia
Malt đại mạch
Nảy mầm
Enzymes
Nghiền malt enzyme + hồ hóa tinh bột tạo gel tinh bột Enzymes thủy phân gel tinh bột thành các đơn vị glcuose
Amylolitic enzymes – Ứng dụng Nước quả Loại bỏ độ đục
Enzymes thủy phân dissacarides Invertase
Lactase
Maltase
Sucrose (100)
Lactose (16)
Maltose (50)
Glucose (70)
Fructose Glucose (170)
(70)
Galactose (60)
2 Glucoses
Invertase (saccharase)- Ứng dụng Nghịch đảo đường
Saccharose
invertase saccharase
Glucose
+
Fructose
Invertase- Ứng dụng Invertase
Đồ ngọt
Làm ướt Tăng khả năng hòa tan (ít kết tinh và ít bị cứng) Độ ngọt tăng
Siro fructose thu được khi thêm glucose isomerase vào dịch glucose Sử dụng trong các sản phẩm rượu
Khả năng hấp thụ nước của các đường Đường
Lượng nước (%) hấp thụ được ở các điều kiện khác nhau (20°C) RH = 60%, 1 giờ RH = 60%, 9 ngày
RH = 100%, 25 ngày
D-glucose D-fructose Saccharose Maltose khan Maltose hydrat hóa
0.07 0.28 0.04 0.8 5.05
0.07 0.63 0.03 7.0 5.1
14.5 73.4 18.4 18.4 -
Lactose khan Lactose hydrat hóa
0.54 5.05
1.2 5.1
1.4 -
Lactase – Ice cream: hạn chế kết tinh đường lactose. – Sữa gầy
12% on DM lactose
kết tinh đường
Độ bền – Giảm nhiệt độ điểm đóng băng – Đối với những người không có enzyme lactase. – … độ ngọt cao hơn
Inulinases • • • •
Inulin là một glucofructan Có trong nhiều loại thực vật Nguồn sản xuất siro ultra-fructose Dễ bị thủy phân bởi exoinulinase và endoinulinase
INULINA
Inulinase • Inulinases là các enzyme thủy phân inuline thành fructan polymers hoặc fructose • Để sản xuất fructooligosaccharides (FOS) and fructose. • Hoạt động thủy phân inulin tạo một lượng lớn fructose và một lượng nhỏ glucose. • Điều kiện hoạt động tối ưu là nhiệt độ 45oC và pH = 7
CHр║цT Xка
LIGNOCELULOSE
CELULOSE
LIGNINA
Thủy phân chất xơ Cellulose (C6H1005)n là polymer mạch dài được cấu tạo từ duy nhất một loại monomer (glucose) Cellulases xúc tác thủy phân cellulose thành dextrin và glucose optimum pH ~ 2.7
In cellulose, glucose units are linked by β (1,4) linkages.
Thủy phân chất xơ • Hemicellulose là polymers của hexose, pentose và uronic acids, mạch thẳng hoặc phân nhánh, vô định hình và có khối lượng phân tử tương đối nhỏ • Pentosans khi bị thủy phân tạo pentoses (xylose and arabinose). • Hemicellulases bị làm mềm dưới tác dụng của nhiệt và dịch dạ dày
HEMICELULOSE
Thủy phân chất xơ
Celulase C Type
Celulases Celulase Cx Type
Tác động lên cellulose tự nhiên tạo các sợi polymer không tan của glucose. Tác động lên các sợi cellulose bị cắt ngắn hoặc ngậm nước tạo sản phẩm có khối lượng phân tử không cao và hòa tane
Cellulose chỉ bị thủy phân dưới tác dụng của celullase được sinh tổng hợp bởi vi sinh vật có trong dạ cỏ của động vật nhai lại
Thủy phân chất xơ – Ứng dụng • Tăng độ tiêu hóa của các sản phẩm từ hạt ngũ cốc và rau • Cùng với pectinase làm trong nước quả và tăng hiệu suất thu hồi • Tách chiết các chất màu tự nhiên • Tham gia quá trình lên men trong các sản phẩm mỳ và đồ uống • Bóc vỏ quả cho quá trình tạo pures quả • Bia: sử dụng kết hợp với amylase và pectinase để tăng hiệu quả sử dụng ngũ cốc (tăng hiệu suất thu hồi)
Pectic enzymes The American Society of Chemistry phân loại pectin: Protopectin: không hòa tan trong nước pectinic acid, pectic acid pectin
tan hoàn toàn hoặc tan một phần trong nước.
Enzymes có thể có nguồn gốc từ quả họ cam chanh, hành, cà chua và vi sinh vật như nấm mốc, nấm men và vi khuẩn
Pectic enzymes Cơ chất pectin
Gây đục, dính cho nước quả
Tăng độ nhớt của nước quả làm khó khăn cho quá trình lọc và cô đặc Phân giải pectin và các hợp chất cao phân tử khác làm giảm độ nhớt, tăng hiệu suất thu hồi và giảm thời gian lọc
Pectic enzymes Main pectic enzymes
Pectinesterase
Hidrolysis of methylated groups of pectin into low metoxyl pectin
Pectic enzymes Pectin lyases
Cleavage of the Îą 1,4 linkages between galacturonic acids still esterified
Pectin lyases are likely on the juice and wine industries because they avoid the production of methanol and volatile esters responsible of off flavours typical of these products
Pectic enzymes Poligalacturonase
Cleavage of the Îą 1,4 linkages between galacturonic acids NOT esterified
Pectic enzymes Pectin enzymes + cellulases + hemicellulases mash treatment enzymes
juices Hidrolysis ofpectins Clarification Precipitation
Pectic enzymes in the juice extraction: The application of pectin enzymes helps releasing the oil, increasing the yield, reducing the process time and improving the quality of the final product In some cases pectinases must be inactivated e.g. orange juice
Pectic Enzyme â&#x20AC;&#x201C;Applications Oil Extraction
Canola, coconut, sunflower seed, palm and olive are traditionally produced by extraction with organic solvents, most commonly hexane. The degradation of cell wall by pectic enzymes allows for its use for vegetable oil extraction from aqueous process, through the liquefaction of the structural components of the cell walls of seeds containing oil
Virgem extra olive oil Increases the amount of antioxidant agents (vitamin E) Reduce the induction to rancidity
Main applications of enzymes in the fruit processing industry
•Extraction/liquefaction •Clarification •Maceration
ENZYMES REQUIRED IN DIFFERENT TREATMENT TECHNOLOGICAL IN FRUITS DESPECTINIZATION / CLARIFICATION
PRESSING ENZYMES
LIQUEFACTION ENZYMES
◆Pectin lyase
◆Pectin lyase
◆Pectin lyase
◆Pectin esterase
◆Pectin esterase
◆Pectin esterase
◆Poligalacturonase ◆Poligalacturonase ◆Poligalacturonase ◆Arabinase ◆Arabinase ◆Arabinase ◆Rhamnogalacturon ◆Rhamnogalacturonase ◆Galactanase ◆Galactanase ◆Xyloglucanase ◆Endoglucanase ◆Celobiohydrolase ◆Glucosidase
MOLIENDA
Pectin enzymes of maceration
Pectin enzymes for pressing
PULP
FILTRATION Pectinases +
PRESSING
cellulases CENTRIFUGATION RIND
TURBID JUICE Pectinases for clarification
CONCENTRATED PULP
CLARIFICATION CLARIFIED JUICE
Pectinases + cellulases
FILTRATION
FRUIT
GRINDING CENTRIFUGATION PULP
• Gelatin • Bentonite diatomaceo us earth
WARMING ( ~ 50°C)
ENZYMES
NATURAL JUICE
CLARIFICATION
ENZYMATIC TREATMENT FILTRATION PRESSING CONCENTRATION AND RECUPERATION OF AROMES TURBID JUICE WITH PECTIN
ENZYMES ENZYMATIC TREATMENT
alcohol and iodine tests
CONCENTRATED and CLARIFIED JUICE
Proteolitic enzymes â&#x20AC;˘ hydrolyze proteins into polypeptides, amino acids, amides and amino acid esters â&#x20AC;˘ Origin
vegetable, animal and microbial Papain
Vegetable Proteases
Bromelin
Ficin
Proteolitic enzymes Enzyme
Origin
Papain
Latex flowing through incision in non-mature fruit of Carica Papaya
Bromelin
Stem, leaves and fruits of Bromaliceae family
Ficin
Latex of the plants of the genus Ficus
Action
Act on muscle fibers, collagen and elastin (connective tissue)
Proteolitic enzymes
Pepsin Animal proteases Trypsin
rennet or chymosin
< stomach cells
Purified extracts of pancreas of human, beef and pork Fourth veal stomach
Proteolitic enzymes Pepsin
< stomach cells
Proteolitic enzymes Trypsin
Purified extracts of the pancreas of beef and pork
Proteolitic enzymes rennet or chymosin
Fourth veal stomach
Proteolitic enzymes Ideal coagulant activity pH 3.5
microbial proteases Mucor pusillus Lindt
Increased sensitivity to addition of sodium chloride Maximum coagulation at 50°C
Renin
Mucor mihei
Maximum coagulation at 65ÂşC
Proteolitic enzymes Cheese Coagulation of casein
Flavor
Proteolitic enzymes
• Fermented products • aa Flavor development during fermentation • Chocolate/cocoa • Action on the nibs during fermentation
aminoacids
Bacteria produce amines, alcohols, aldehydes and caproic and 3-methylbutyric acids from amino acids
Proteolitic enzymes • Bakery They act on the peptide bonds of gluten, breaking them • To improve the extensibility and texture of the dough • Meat and Fish: • Meat softening • Release oils. • Carcasses correspond to about 5% of the total weight development of byproducts from bone protein and fishbone
lipolytic enzymes Lipases and phospholipases
Lipases
hydrolyse TG
rancidity undesirable
fatty acids and glycerol Phospholipases: catalyze the hydrolysis of esters linked to glycerophospholipids.
Lipolitic enzymes â&#x20AC;&#x201C; Lipases -Applications Cheese â&#x20AC;˘ Improves flavor P. roqueforti produces a soluble lipase, which is responsible for the release of caproic, caprylic and capric in Roquefort cheese
The addition of lipolytic enzymes in Italian cheeses of Romano and Provolone types have produced good results, as the flavor of these cheeses is dependent on the high concentration of free fatty acid
Lipolitic enzymes – Lipases -Applications Bakery • Have rarely been used in baking, due to the detrimental effect observed by the action of endogenous lipases, releasing unsaturated fatty acids • Replacement of the emulsifier (monoglyceride) by lipase enzyme • Production of mono and diglycerides from the addition of lipids improves the specific volume, crumb softness and consequently slowing the aging of the bread. Furthermore, the enzymes lipase provide increased strength and elasticity of the dough • The addition of lipase may produce small amounts of free short chain fatty acids that influence the aroma of the bread.
Lipolitic enzymes â&#x20AC;&#x201C; Lipases -Applications Modification of oils and fats OR
Estearic acid
Oleic acid
+ Stearic acid
OR Palm oil
Oleic acid OR Analogous cocoa butter
Several enzymatic processes have been studied in order to obtain equivalent consistency of cocoa butter from oils and fats of low commercial value Recently, lipases have been used as catalysts for interesterification reactions
Oxidative enzymes Catalase Catalyze the degradation of hydrogen peroxide into water and oxygen
Are obtained from natural sources and microorganisms
Oxidative enzymes - catalase Applications â&#x20AC;˘ Milk
Pasteuzation
H2O2 is added to reduce the action of microorganisms catalase for the decomposition of the peroxide
Oxidative enzymes - Glucose-oxidase • Catalyzes the oxidation of glucose to gluconic acid and hydrogen peroxide • Jointly operates with catalase • Microbial origin
Oxidative enzymes - Glucose-oxidase Applications Elimination of oxygen and glucose Desiccation of eggs
Elimination of glucose
Oxygen in beer, wine and butter Browning
Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Copper as a prosthetic group Can be called fenolase, tyrosinase or o-diphenol catecholase Activity is high at pH 5-7 Denatured at pH <3 Found in virtually all plant
Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Endogenous substrates for PPO in plants Product Banana Apple Cocoa Coffee Eggplant Lettuce Mushroom Potato Tea Plum Pear
Substrate 3,4-dihydroxyphenilamine (dopamine) chlorogenic acid, o-catechin Catechins Chlorogenic and caffeic acids Caffeic acid, cinnamic acid Tyrosine Tyrosine Tyrosina, chlorogenic acido, flavonids Flavonoids, catechins, tannins Tannins Chlorogenic acid
Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Enzymatic browning in plants Lost of nutritional quality Vitamins and aa
Condense, forming insoluble dark pigments, called melanoidins Quinone Reacts non-enzymatically with other phenolic compounds, amino acids and proteins, also forming melanoidins
Oxidative enzymes â&#x20AC;&#x201C; Polyphenoloxidase Applications Tea/coffee: development of the browning Sabor Presence and activity of the enzyme polyphenoloxidase (PPO), during fermentation and drying of cocoa beans are one of the factors responsible for the development of flavor precursors
Anthocyanidins and tannins bad fermented beans
characteristic astringency of
Browning of many fruits, vegetables And their products
Oxidative enzymes – Lipoxidases or lipoxygenase Lipoxygenase are enzymes that catalyze the addition of molecular oxygen to mainly polyunsaturated fatty acids linoleic acid (ω6) and linolenic acid (ω 3)
Oxidative enzymes – Lipoxidases or lipoxygenase – Application • Lipases
generate free fatty acids
• Lipoxygenase act on the free fatty acid form peroxides, which will break disulfide bonds of gluten favoring the elasticity
Oxidative enzymes – Ascorbic acid - Oxidase • Catalize the oxidation of ascorbic acid