معرفی آنزیم های مورد استفاده در صنایع غذایی

مقدمه

آنزیم ها ترکیبات پروتئینی هستتد که خواص کاتالیزوری جهت واکنش های حیاتی دارند که از طریق کاهش انرژی لازم برای انجام واکنش های شیمیایی، موسوم به انرژی فعالسازی، باعث تسریع واکنش ها می گردند. ماده ای که مورد اثر آنزیم قرار می گیرد، سوبسترا نام دارد؛ پس از ایجاد تغییرات لازم در سوبسترا و تولید ماده جدید، آنزیم از آن جدا شده و مجددا مورد استفاده قرار می گیرد.

ازمزایای اساسی آنزیم ها در سرعت بالا، اختصاصی عمل کردن و عمل کردن در شرایط فرآیند ملایم می باشد.

طبقه بندی آنزیم ها

آنزیم ها بر اساس نحوه عمل به شش گروه تقسیم می کنند:

1- اکسیدوردوکتاز ها (Oxidoreductases)

این گروه در واکنش های اکسیداسیون و احیا شرکت میکنند و به صورت متداول دهیدروژناز، ردوکتاز، اکسیداز (Oxidase)، اکسیژناز (Oxygenase) ،هیدروکسیلاز (Hydroxylase) و کاتالاز (Catalase ) نام دارند.

واکنش شیمیایی شماتیک:

AH+B → A+BH (احیا)

A+O → AO (اکسیداسیون)

1-1- پلی فنل اکسیدازها (Polyphenol Oxidases)

واکنش های قهوه ای شدن آنزیمی که در بافتهای له شده و صدمه دیده رخ میدهد، توسط یکسری آنزیم ها تحت عنوان پلی فنلازها یا فنلازها یا پلی فنل اکسیدازها انجام میگیرد و در ساختار خود، یون مس دو ظرفیتی به عنوان گروه پروستتیک دارند.

سوبسترا های ویژه این آنزیمها عبارتند از کاتکین ها (در چای)، اسیدکلروژنیک (در سیب زمینی)، اسیدکافئیک (در قهوه)، اسیدآمینه تیروزین (در چغندر)، کاتکول، دی هیدروکسی فنیل آلانین و... میباشند.

در تولید فراورده هایی مانند چای و قهوه، واکنش قهوه ای شدن، مورد نظر و مطلوب است اما در سایر گیاهان نامطلوب میباشد. کرسولاز (cresolas ) مشتقات مونوفنل را تبدیل به ارتو دی فنل میکند. کاتکولاز (catecholase ) دو مولکول دی فنل را به دو مولکول ارتوکینون تبدیل میکند که باعث احیای مولکول اکسیژن به دو مولکول آب می شود.

2-1- گلوکز اکسیداز

این آنزیم باعث اکسیداسیون D -گلوکز و تبدیل آن به دلتا گلوکونولاکتون و آب اکسیژنه در حضور اکسیژن مولکولی میشود. گلوکونولاکتون حاصله در حضور آب به اسید D -گلوکونیک تبدیل میشود.

با توجه به خصوصیات این آنزیم، از آن برای حذف اکسیژن یا گلوکز از محیط ماده غذایی در مواردی که وجود آن زیان آور باشد، استفاده می شود. از کاربردهای این آنزیم میتوان به حذف اکسیژن باقیمانده در سر فضای بالای قوطی های کنسروی (space Head) اشاره نمود.

استفاده همزمان گلوکز اکسیداز و کاتالاز، جهت خارج کردن باقیمانده اکسیژن از سرفضای بطری نوشابه های گازدار و عصاره میوه ها و همچنین اکسیداسیون گلوکز قبل از خشک کردن سفیده تخم مرغ جهت جلوگیری از واکنش میلارد انجام میشود.

C6H12O6 → C6H10O6 + H2O2

این آنزیم علاوه بر گلوکز، آلدولاز های دیگری مانند مانوز را با سرعتی کمتر از گلوکز اکسیده می کنند.

منبع: گلوکز اکسیداز با استفاده از آسپرژیلوس نیگر و پنی سیلیوم نوتاتوم تولید می شود.

3-1- کاتالاز

از این آنزیم همانند آنزیم پراکسیداز، به عنوان شاخصی در فرایندهای حرارتی استفاده میشود. این آنزیم باعث تبدیل دو مولکول آب اکسیژنه به آب و اکسیژن مولکولی می شود.

کاتالاز همراه با گلوکز اکسیداز، در جریان تولید اسید گلوکونیک استفاده میشود. کاتالاز در pH خنثی و در دمای ۳۵ درجه سانتیگراد، به سرعت فعالیت خود را از دست میدهد. مقاومت حرارتی کاتالاز از پراکسیداز کمتر می باشد.

2H2O2 → 2H2O+O2

منبع: در تمام حیوانات ، گیاهان و میکروارگانیسم ها وجود دارد.

4-1- پراکسیداز

این آنزیم باعث تبدیل آب اکسیژنه به آب می شود. اما در این واکنش آب اکسیژنه به عنوان پذیرنده هیدروژن و ترکیب AH2 به عنوان دهنده اتم هیدروژن عمل میکند. برخلاف آنزیم کاتالاز، در این مرحله اکسیژن مولکولی ایجاد نمی شود.

H2O2 + AH2 → 2H2O + A

مقاومت حرارتی پراکسیداز از کاتالاز بیشتر بوده و غیر فعال شدن آن، شاخص تکمیل فرایند بلانچینگ یا آنزیم بری است.

لاکتوپراکسیداز در شیر میتوانند تحت شرایط HTST یعنی دما بالا، زمان کوتاه (۷۲ درجه سانتیگراد و ۲۰-۱۵ ثانیه) دوباره تولید گردد؛ البته فعال شدن دوباره آنها بستگی به دمای نگهداری دارد. هرچه دمای نگهداری پایین تر باشد، فعالیت دوباره کمتر صورت میگیرد.

پراکسیدازها از نظر تغذیه ای، طعم و رنگ نقش مهمی در سیستمهای غذایی دارند؛ مثلا باعث نابودی ویتامین C میشوند. همچنین باعث بی رنگ شدن کاروتن و تغییر رنگ آنتوسیانین ها میگردند. پراکسیدازها باعث تجزیه اسیدهای چرب غیر اشباع شده و طعم های اکسیدشدگی را در محصول ایجاد میکنند. ضمن اینکه باعث بدطعمی محصولات منجمد شده هم میشوند.

5-1- لیپوکسیژناز

این آنزیم دارای آهن بوده و باعث اکسیداسیون چربی های غیر اشباع دارای گروه سیس و سیس ۱ و ۴ پنتا دی ِان میشود. اسیدهای چرب لینولئیک، لینولنیک و آراشیدونیک دارای چنین گروهی هستند. محصول اثر آنزیم لیپوکسیژناز، هیدروپروکسید ها هستند. اساسا آنزیم لیپوکسیژناز برای کاتالیزه کردن اکسیداسیون روغن ها نسبت به اتواکسیداسیون معمولی آنها به انرژی بسیار کمتری نیاز دارد.

لیپوکسیژنازها در اکثر موارد اثرات نامطلوب روی مواد غذایی به جای میگذارند؛ اما در محصولات آردی اثرات مثبت دارند. افزودن آرد سویا به آرد گندم باعث رنگبری از آرد از طریق اکسیداسیون کاروتنوئیدها میشود؛ همچنین بر خواص نانوایی و رئولوژیکی پخت خمیر دخالت دارند. این آنزیم به طور غیرمستقیم باعث اکسیداسیون گروههای سولفیدریلی پروتئینی گلوتن می شوند و باعث ایجاد پیوندهای دی سولفیدی نیز می گردند.

منبع: منابع اصلی این آنزیم، حبوبات به ویژه سویا است و به میزان کمتری در گندم ، بادام زمینی و سیب زمینی یافت میشود.

6-1- گزانتین اکسیداز (Xanthine oxidase)

این آنزیم به میزان زیادی در شیر وجود دارد و باعث ایجاد طعم های اکسیده در آن میشود؛ در شیر همراه با گلبول های چربی وجود دارد و در جریان خامه گیری، همراه با آن جدا میشود. این آنزیم گزانتین و هیپوگزانتین (Hypoxanthine ) را به اسید اوریک تبدیل می کند؛ این آنزیم گزینشگر نمی باشد. همچنین در برابر حرارت نسبتا پایدار بوده ولی پایداری آن از پراکسیداز کمتر است.

7-1- اسید آسکوربیک اکسیداز (Ascorbic acid oxidase)

این آنزیم اکسیداسیون اسید آسکوربیک و تولید دهیدرواسکوربیک اسید را کاتالیز میکند. همچنین دارای مس نیز می باشد.

اسید آسکوربیک + 1/2O2 ← اسید دهیدرو آسکوربیک + H2O

منبع: این آنزیم ها در بسیاری از میوه ها ، دانه ها و گیاهان وجود دارد.

2- ترانسفراز (Trans Ferases)

این گروه سبب کاتالیز انتقال گروه های شیمیایی مختلف مثل متیل، استیل، آلدهید، کتون و آمین و فسفات از یک سوبسترا به سوبسترای دیگر میشوند.

واکنش شیمیایی شماتیک:

AB + C → A + BC

3- هیدرولازها (Hydrolases)

این گروه با استفاده از آب پیوندها را هیدرولیز می کنند. بر اساس نوع پیوندی که هیدرولیز می کنند، به انواع استرازها، گلیکوزیدازها، پپتیدازها و فیتاز ها تقسیم می شوند. واکنش شیمیایی شماتیک:

AB + H2O → AOH + BH

1-3- استرازها

باعث هیدرولیز پیوندهای استری و درنتیجه تولید اسید و الکل میشود؛ شامل فسفولیپازها ، کلسترول استرازها ، کربوکسیل استرازها و لیپاز ها می باشند.

1-1-3- لیپاز

لیپازها باعث شکسته شدن پیوندهای استری میان گروه های الکلی و اسیدی می شوند. وجود لیپاز در شیر میتواند باعث جدا شدن اسیدهای چرب از قسمت گلیسیریدی مولکول شود و باتوجه به فراریت اسیدها، حالت تندی و ترشیدگی در شیر را ایجاد میکند.

باید توجه داشت که عمل لیپاز صرفا جدا کردن اسید چرب نیست؛ زیرا تحت شرایط خاصی، لیپاز میتواند عمل استری کردن یعنی متصل کردن اسید چرب به گلیسرول را نیز انجام دهد. لیپازها در سطح میان امولسیون آب و چربی عمل میکنند. بنابراین افزایش سطح مشترک آب و چربی توسط هموژنیزاسیون باعث افزایش فعالیت آنها میشود. همچنین فعالیت لیپاز در پنیرها به ویژه پنیرهای آبی بسیار مطلوب است و ایجاد طعم میکند اما در میوه ها و دانه های روغنی به ویژه میوه پالم کاملا نامطلوب بوده زیرا باعث افزایش عدد اسیدی میشود.

فعالیت لیپازها بستگی به شرایط رطوبتی محیط دارد؛ یعنی فعالیت لیپاز در گندم با ۱۵ درصد رطوبت نسبت به گندم با ۸/۸ درصد رطوبت، ۵ مرتبه بیشتر است.

در بین غلات، یولاف دارای بالاترین فعالیت لیپولیتیکی است.

منبع: لیپاز ها را می توان با استفاده از برخی باکتریها ، کپکها و گیاهان تولید کرد. در حیوانات ، این آنزیم ها در پانکراس و شیر یافت میشوند.

2-1-3- فسفولیپازها

فسفولیپاز ها از انواع لیپاز هایی هستند که سبب هیدرولیز پیوندهای استری در فسفولپیدها میشوند. این گروه بر حسب اینکه کدام اتصال را هیدرولیز کنند به انواع مختلفی تقسیم می شوند:

نوعA1 :اسید چرب را در موقعیت آلفا جدا میکند.

نوع A2 :اسید چرب را در موقعیت بتا جدا میکند.

نوعB :اسیدچرب ها را در موقعیت آلفا و بتا جدا میکند.

نوع C :اتصال بین گروه فسفات و گلیسرول را جدا میکند.

نوع D :اتصال بین گروه فسفات و الکل را قطع میکند.

2-3- گلیکوزیدازها

1-2-3- آمیلازها

آنزیم هایی هستند که بر نشاسته اثر میکنند. شامل آلفا آمیلاز، بتا آمیلاز، گلوکو آمیلاز، پولولاناز و سیکلو دکسترین گلیکول ترانسفراز میباشند.

1-1-2-3- آلفا آمیلاز: یک اندو آنزیم (Endoenzyme ) است که معمولا به کلسیم نیاز دارد. این آنزیم به طور تصادفی اتصالات آلفا ۱ به ۴ را می شکند و آمیلوپکتین را به الیگو ساکارید هایی که دارای ۶-۲ مولکول گلوکز هستند، تبدیل میکند؛ به همین ترتیب میتواند ویسکوزیته ایجاد شده توسط آمیلوپکتین در محیط را کاهش دهد و محیط را رقیق کند به همین دلیل به آن آنزیم مایع کننده نیز گفته میشود؛ همچنین میتواند محل شاخه جانبی را دور بزند. هر مولکول آن دارای یک گرم کلسیم می باشد.

در تولید آرد گندم، فعالیت زیاد آلفا آمیلاز نامطلوب است؛ چون باعث تولید مقدار زیاد گاز کربن دی اکسید در طی فرایند تولید نان میشود؛ البته درمورد گندمهایی مانند گندم آمریکای شمالی که دارای آلفا آمیلاز کمی هستند، به کار گیری این آنزیم مطلوب است.

منبع: ماست، آسپرژیلوس نیگر، باسیلوس سوبتیلیس (آلفا آمیلازی که در صنعت استفاده میشود، عمدتا از باسیلوس لی چنی فورمیس یا آسپرژیلوس اریزه بدست می آید.)

2-1-2-3- بتا آمیلاز: یک اگزو آنزیم (Exoenzyme ) است به این معنا که از انتهای غیر احیا کننده نشاسته، مولکول های گلوکز را به صورت دوتایی یعنی مالتوز جدا می کند. نیاز به کلسیم ندارد؛ این آنزیم تنها اتصالات آلفا ۱ به ۴ را به صورت یک در میان می شکند یعنی مالتوز تولید میکند و فعالیت آن در محل شاخه های جانبی آلفا ۱ به ۶ متوقف می شود.

دانه های آسیب ندیده گندم و جو مقدار زیادی بتا آمیلاز دارد. هنگام جوانه زدن دانه ها، بتا آمیلاز تغییر اندکی میکند اما میزان آلفا آمیلاز هزار برابر افزایش می یابد.

منبع: فقط در گیاهان عالی

3-1-2-3- گلوکوآمیلاز (Glucoamylase): یک اگزو آنزیم است که از انتهای غیر احیا کننده مولکول، گلوکز را به صورت پی درپی جدا می کند. این آنزیم، هم اتصالات آلفا ۱ به ۴ و هم آلفا ۱ به ۶ را میشکند. یعنی میتواند نشاسته را تبدیل به گلوکز کند. این آنزیم شکستن پیوند آلفا ۱ به ۶ را با سرعت کمتری نسبت به شکستن پیوند آلفا ۱ به ۴ انجام می دهد.

از این آنزیم برای تولید شربت ذرت و گلوکز استفاده میشود. در حین تبدیل آنزیمی نشاسته ذرت به گلوکز در مخلوط آلفا آمیلاز و گلوکو آمیلاز، حضور ترانس گلوکوزیداز باعث اتصال گلوکزها و تشکیل الیگوساکاریدها میشود و راندمان تولید گلوکز را کاهش میدهد.

منبع: آسپرژیلوس نیگر و آسپرژیلوس اریزه

4-1-2-3- پلولاناز و ایزو آمیلازها: تنها اتصالات جانبی آلفا ۱ به ۶ را میشکند. بنابراین به آنها آنزیم های شاخه شکن میگویند. ایزوآمیلازها زنجیره های انشعابی با بیش از ۳ واحد گلوکز را هیدرولیز میکنند؛ اما پلولانازها برروی زنجیره های انشعابی کمتر از ۳ واحد گلوکز هم عمل میکنند.

پلولانازها آنزیم میکروبی هستند و اندو آنزیم محسوب می شوند.

2-2-3- لاکتاز (بتا گالاکتوزیداز)

این آنزیم لاکتوز را تبدیل به بتاگالاکتوز و آلفا گلوکز می کند. فقدان آن سبب عدم تحمل نسبی لاکتوز در برخی افراد میشود. همچنین با استفاده از آن می توان از پدیده شنی شدن در بستنی و شیر تغلیظ شده جلوگیری نمود. حضور گالاکتوز موجب جلوگیری از هیدرولیز لاکتوز توسط لاکتاز میشود البته گلوکز این اثر را ندارد.

منبع: گیاهان، حیوانات عالی، مخمر ها مانند برخی از ساکارومیسس ها و باکتریها مانند آسپرژیلوس نیگر ، آسپرژیلوس اریزه

3-2-3- آنزیم های پکتیکی (Pectic enzyme)

آنزیم های پکتیکی سبب هیدرولیز مواد پکتیکی موجود در دیواره سلولی گیاهان میشوند. این آنزیم ها نقش مهمی در صنایع تولید آبمیوه دارند و به منظور کمک به صاف کردن، شفاف کردن و افزایش بازده به آب میوه اضافه میشود. شامل پکتین استرازها، پلی گالاکتورونازها و پکتات لیاز می باشد.

منبع: در گیاهان و میکروارگانیسم ها وجود دارند. اما در منابع جانوری فقط در حلزون وجود دارند.

1-3-2-3- پکتین استراز: این آنزیم گروههای متوکسیل را از پکتین جدا نموده و تولید متانول و اسید پکتیک می کند. پکتاز، پکتین متوکسیلاز، پکتین متیل استراز و پکتین دمتیلاز، اسامی دیگر این آنزیم هستند.

پکتین استراز جهت فعالیت به یک گروه کربوکسیل آزاد بعد از یک گروه استری شده روی زنجیره ی گالاکتورونیکی نیاز دارد. هر چه درجه استری شدن زنجیره کمتر باشد، میزان فعالیت آن بیشتر میشود. این آنزیم به اتصالات بین مولکولهای پلی گالاکتورونیک اسید حمله نمی کند بلکه فقط گروههای متوکسیل را هیدرولیز نموده و در اثر این عمل، متانول آزاد می شود.

در هنگام تولید آبمیوه جات پالپی مانند آب پرتقال، برای حفظ کدورت بلافاصله پس از استخراج آبمیوه آنرا تحت قرایند حرارتی دمای بالا و زمان کوتاه (۷۴-۷۲ درجه سانتیگراد به مدت ۲۰-۱۵ ثانیه) قرار میدهند تا آنزیم غیر فعال شده و پکتین سالم بماند؛ مانند روش Break Hot در گوجه فرنگی که خرد کردن در دمای بالا، باعث نابودی آنزیم های پکتیکی میشود.

منبع: در گیاهان عالی، باکتری ها و قارچ ها یافت می شوند؛ همچنین در مرکبات و گوجه فرنگی نیز به مقدار زیاد وجود دارد.

2-3-2-3- پلی گالاکتوروناز (پکتیناز): این آنزیم اتصالات آلفا ۱ به ۴ واحدهای گالاکتورونیک اسید را هیدرولیز میکند و دو نوع اندو و اگزو دارد. اندو آنزیم به صورت تصادفی، زنجیره را هیدرولیز می کند در حالی که اگزو آنزیم ها زنجیره را از سر غیر احیا هیدرولیز می کنند.

برخی از پلی گالاکتورونازها رو سوبستراهای متیله شده یا پکتین عمل میکنند (پلی متیل گالاکتوروناز) اما برخی دیگر سوبستراهای دارای اسیدکربوکسیلیک آزاد را هیدرولیز میکنند (پلی گالاکتوروناز)

منبع اندو پلی گالاکتوروناز: در میوه جات و قارچها وجود دارند و در مخمرها و باکتریها یافت نمی شوند.

منبع اگزو پلی گالاکتوروناز: هلو، هویج، قارچها و باکتریها

3-3-2-3- پکتات لیاز (ترانس المیناز): این آنزیم بدون نیاز به آب و از طریق بتا المیناسیون یا حذف بتا، پیوندهای گلیکوزیدی آلفا ۱ به ۴ زنجیره گالاکتورونیک اسید را تجزیه میکند و از نوع اندو می باشد؛ درواقع با جدا کردن هیدروژن از کربنهای شماره ۴ و ۵ ،پیوند گلیکوزیدی را می شکند و به دنبال آن، پیوند دوگانه شکل می گیرد. همچنین می تواند در زنجیره پکتیکی، باند دوگانه ایجاد کند.

منبع: منحصرا از قارچها نظیر آسپرژیلوس نیگر به دست می آید.

3-3- پروتئازها

این گروه اتصالات پپتیدی را هیدرولیز می کنند. پروتئازها به دو دسته اندو و اگزو تقسیم می شوند.

اگزوپپتیدازها (Exopeptidases ) شامل کربوکسی پپتیدازها و آمینوپپتیدازها می باشند. کربوکسی پپتیداز ها پیوند پپتیدی اسیدهای آمینه را از انتهای کربوکسیلی جدا میکنند. آمینو پپتیداز ها اسیدهای آمینه را از انتهای آمین جدا میکنند؛ به این ترتیب گزینش گری اگزوپپتیدازها بر مبنای اسیدآمینه انتهایی آنهاست.

اندوپپتیدازها (Endopeptidases ) پیوندهای پپتیدی را تصادفی می شکنند و عملکرد اختصاصی دارند. در این رابطه وضعیت ساختمانی زنجیره جانبی اسیدهای آمینه، اندازه پروتئین و شکل ایزومری اسیدهای آمینه اهمیت دارد.

آنزیم های پروتئولیتیک شامل چهار گروه می باشند:

1- پروتئاز های اسیدی

2- پروتئازهای سرینی

3- پروتئازهای سولفیدریلی

4- پروتئازهای دارای فلز

1-3-3- پروتئازهای اسیدی

مقدار pH اپتیمم آنها اسیدی می باشد و شامل موارد زیر است:

1-1-3-3- رنین Rennin (کیموزین): شکل خالص آنزیم موجود در رنت (Rennet) مایه پنیر می باشد. این آنزیم در حالت غیرفعال زیموژن، پرورنین (Prorennin ) نامیده می شود. سه پیوند دی سولفیدی، قسمتهای مختلف پرورنین را به یکدیگر متصل میکند که پس از تبدیل به رنین، دست نخورده باقی می ماند. pH مناسب جهت فعالیت رنین 3/5 میباشد.

انعقاد آنزیمی شیر توسط رنین، دو مرحله ای است:

در مرحله اول که مرحله آنزیمی است، آنزیم روی کاپا کازئین که دارای ۱۶۹ اسیدآمینه است اثر میکند و اتصال میان فنیل آلانین و متیونین اسیدهای آمینه شماره ۱۰۵ و ۱۰۶ در ساختار کاپا کازئین را هیدرولیز میکند و اثر حفاظت کنندگی کاپا کازئین روی آلفا اس کازئین از بین میرود.

در مرحله دوم که مرحله غیرآنزیمی است، میسل های کازئین تغییر شکل یافته، توسط یون کلسیم رسوب می کنند.

منبع: از معده چهارم گوساله شیرخوار تا وقتی که از علف تغذیه نمی کند، استخراج میشود.

2-1-3-3- پپسین (Pepsin): پپسین به صورت غیرفعال در مخاط پوششی سطح معده موسوم به پپسینوژن تولید می شود و در pH پایین معده به پپسین فعال تبدیل میشود. پپسین دارای ساختمان سوم می باشد که این ساختمان سوم در پپسین به وسیله سه پیوند دی سولفیدی و یک پیوند فسفاتی پایدار می گردد. در حین تبدیل پپسینوژن به پپسین، pH ایزوالکتریک از 3/7 به 1 کاهش می یابد. هنگامی که گوساله شروع به تغذیه با علف می کند به جای رنین در بدنش پپسین تولید می شود.

از پروتئازهایی نظیر پپسین که در pH پایین و اسیدی عمل میکنند، در تولید پنیر استفاده میشود؛ اما کیفیت این پنیر به خوبی پنیر تولیدی توسط رنین نیست چون پپتیدهای تلخ مزه ای تشکیل میشوند.

منبع: پروتئاز های اسیدی مورد استفاده در تولید پنیر از بعضی از میکروارگانیسمها نظیر موکورپوسیلوس به دست می آید.

2-3-3- پروتئازهای سرینی

این گروه شامل کیموتریپسین، تریپسین، الاستاز، ترومبین و سوبتلیسین می باشند که آنزیم های پانکراس می باشند. در جایگاه فعال خود باقی مانده سریل (اسید آمینه سرین) دارند؛ همچنین این گروه از آنزیم ها، اندوپپتیداز هستند.

1-2-3-3- تریپسین و کیمو تریپسین: این دو آنزیم از پانکراس ترشح میشوند. تریپسین پیوند پپتیدی تشکیل شده توسط گروه کربوکسیل اسید آمینه لیزین یا آرژنین با سایر اسیدهای آمینه را می شکند. کیموتریپسین شامل چندین نوع آنزیم تقریبا مشابه است که با پیشوند آلفا، بتا، گاما، دلتا و پی مشخص میشوند و پیوند مجاور اسیدهای آمینه تیروزین، فنیل آلانین و تریپتوفان را میشکنند.

تریپسین و کیموتریپسین به صورت غیرفعال موسوم به تریپسینوژن و کیموتریپسینوژن تولید می شوند که پس از انجام اندکی هیدرولیز روی این شکل غیر فعال آنزیم و تولید مقداری آنزیم به صورت فعال، واکنش ادامه می یابد و تمام آنزیم فعال میگردد.

3-3-3- پروتئازهای سولفیدریلی

اکثر آنزیم های این گروه منشا گیاهی دارند و برای فعالیت خود، به گروه های سولفیدریلی نیاز دارند؛ در این گروه، کاتپسین جزء پروتئازهای حیوانی است.

1-3-3-3- کاتپسین: شامل چند نوع آنزیم است و در لیزوزوم های سلولی قرار گرفته اند. گروه کاتپسین پروتئاز حیوانی محسوب می شود. این آنزیم ها در دوران حیات حیوان نقش چندانی ایفا نمیکنند و حالت مهار شده ای در لیزوزوم دارند؛ اما پس از مرگ فعالیت میکنند و سبب ترد شدن گوشت پس از کشتار و جمود نعشی میشوند. در واقع این آنزیمها پس از مرگ از لیزوزوم ها رها میشوند و باعث تجزیه میوفیبریل ها داخل سلول های ماهیچه و پروتئین های بافت پیوندی (کلاژن) می شوند.

pH بهینه این آنزیم ها نسبتا وسیع بوده و بین 7/5-6 میباشد؛ همچنین نسبت به گرما هم مقاوم هستند.

2-3-3-3- پاپایین (papain) ، بروملائین (Bromelain) ، فیسین (Ficin): همگی ریشه گیاهی دارند و به ترتیب از برگ و میوه درخت پاپایا، میوه یا ساقه درخت آناناس و شیره سفید درخت انجیر گرمسیری بدست می آیند. این آنزیمها پیوندهای پپتیدی، استری و آمیدی را هیدرولیز میکنند. محل فعال این آنزیم ها دارای یک سیستئین و یک هیستیدین می باشد که برای فعالیت آنها ضروری است.

از کاربرد تجاری آنزیمهای گیاهی، میتوان به ترد کردن گوشت اشاره کرد.

4-3-3- پروتئازهای فلزدار

این دسته جزء گروه اگزوپپتیدازها محسوب میشوند و جهت فعالیت خود، به یک فلز به عنوان کوفاکتور نیاز دارد. این گروه شامل کربوکسی پپتیداز ها و آمینو پپتیداز ها هستند. کربوکسی پپتیدازها دارای یون روی هستند.

4-3- فیتازها (Phytase)

این آنزیم ها باعث هیدرولیز و جدا شدن قسمت فسفات از اسید فیتیک و در نتیجه تولید اینوزیتول و فسفریک اسید می شوند.

اسید فیتیک از نظر شیمیایی، استر اسید فسفریک با اینوزیتول می باشد و به عنوان منبع ذخیره فسفر در گیاهان محسوب میشود. این اسید با برخی از مواد معدنی مانند روی، کلسیم و آهن که به لحاظ تغذیه ای ضروری هستند، کمپلکس ایجاد میکند و مقدارشان را کاهش میدهد. جذب کلسیم توسط اسید فیتیک در برخی سبزیها، باعث نرمی بافت میشود؛ زیرا در این حالت کلسیم نمی تواند به صورت پل میان مولکولهای اسید پکتیک سبب سفتی بافت شود. به همین دلیل در سبزیهای نرم مثل لوبیاسبز نامطلوب بوده اما در مورد سبزیهایی که بافت سخت دارند، مطلوب میباشد.

اسید فیتیک از اثر بعضی از آنزیم ها مثل پپسین و آمیلاز جلوگیری میکند.

4- لیازها

این گروه شکستن پیوند ها را از طریق غیر از هیدرولیز و اکسیداسیون کاتالیز میکنند و اغلب باعث ایجاد پیوند یک دوگانه جدید یا ساختار حلقوی میشوند؛ مثل دکربوکسیلاز (Decarboxylase) و آلدولاز (Aldolase)

واکنش شیمیایی شماتیک:

X-A-B-Y → A=B + X-Y

5- ایزومرازها

این گروه سبب تغییر شکل ایزومری سوبسترا می شوند؛ مثل راسماز (Racemase ) و اپیمراز (Epimerase)

واکنش شیمیایی شماتیک:

AB → BA

6- لیگازها (Ligases)

این گروه سبب پیوند میان دو مولکول با تشکیل پیوند کووالانسی و شکستن همزمان ATP میشود.

واکنش شیمیایی شماتیک:

X+Y+ATP → XY + ADP + Pi

منابع:

1- کتاب شیمی مواد غذایی. مولف: دکتر حسن فاطمی