استفاده از آنزیم ها در صنایع غذایی، در بهبود خواص مواد غذایی و تسهیل فرایند تولید، تاثیر به سزایی دارد. این مواد پروتئین هایی هستند که باعث تسریع واکنش ها می شوند و با استفاده از آنها میتوان در هزینه ها صرفه جویی کرد.کاربرد آنزیم های میکروبی در صنایع غذایی بیشتر از آنزیم های گیاهی و حیوانیست زیرا این آنزیم ها مقاوم تر هستند و با هزینه کمتر و در زمان کمتری قابل دستیابی اند. برای استفاده از خواص مفید آنزیم ها باید همواره آنزیم های جدید، فرمولاسیون و شرایط تولید آنها و همچنین واکنش های جدید را پیوسته بررسی کرد و شناخت.
در صنایع غذایی از آنزیم ها در تولید نشاسته، روغن، غلات و انعقاد شیر استفاده می شود. زمانی که این اجزا، سرعت انجام واکنش ها را در سلول های زنده افزایش میدهند بیوکاتالیست هم نامیده میشوند و حضور آنها در همه سلول های زنده حیاتیست، در صورت نبودن بیوکاتالیست ها واکنش های شیمیایی سلول ها یا انجام نمیشوند و یا با سرعت بسیار کمی پیش میروند.
آنزیم در بدن چیست؟
بدن انسان از انواع مختلفی از سلول ها، بافت ها و سایر اندام های پیچیده تشکیل شده است. برای عملکرد موثر، بدن ما برخی از مواد شیمیایی را برای تسریع فرآیندهای بیولوژیکی مانند تنفس، هضم، دفع و تعداد کمی از فعالیت‌های متابولیک دیگر برای حفظ یک زندگی سالم آزاد میکند. از این رو، آنزیم ها در تمام موجودات زنده که بر تمام فرآیندهای بیولوژیکی حاکم هستند، نقش اساسی دارند.
اکثرا آنزیم ها پروتئین هایی با قابلیت کاتالیزوری هستند که برای انجام فرآیندهای مختلف حیاتی هستند. فرآیندهای متابولیک و سایر واکنش‌های شیمیایی در سلول توسط مجموعه‌ای از آنزیم‌ها انجام میشوند که برای حفظ حیات ضروری هستند. مرحله اولیه فرآیند متابولیک به آنزیم هایی بستگی دارد که با یک مولکول واکنش می دهند و به آن سوبسترا می گویند. آنزیم ها سوبستراها را به مولکول های متمایز دیگری تبدیل می کنند و محصول نامیده می شوند.
آنزیم ها در تمام بافت ها و مایعات بدن یافت می شوند و کاتالیز تمام واکنش هایی که در مسیرهای متابولیک انجام می شود توسط آنزیم های داخل سلولی انجام می گردد. آنزیم‌های غشای پلاسمایی کاتالیز در سلول‌ها را به عنوان پاسخی به سیگنال‌های سلولی کنترل میکنند و آنزیم‌های موجود در سیستم گردش خون لخته شدن خون را تنظیم میکنند. بیشتر فرآیندهای حیاتی حیات، بر پایه عملکرد آنزیم ها انجام می شود.
انواع آنزیم ها
پیش از این، آنزیم ها بر اساس کسی که آن را کشف کرده بود، نام گذاری می شدند. امروزه بر اساس اتحادیه بین المللی بیوشیمیست ها (IUB)، آنزیم ها به شش طبقه تقسیم می شوند و بر اساس نوع واکنشی که در آن برای کاتالیز استفاده می شوند، طبقه بندی می شوند. شش نوع آنزیم هیدرولازها، اکسیدوردوکتازها، لیازها، ترانسفرازها، لیگازها و ایزومرازها هستند. انواع آنزیم ها در جدول زیر مشاهده می کنید:
| انواع آنزیم | خواص بیوشیمیایی |
| اکسیدوردوکتازها | آنزیم اکسیدرودوکتاز واکنش اکسیداسیون را کاتالیز می کند که در آن الکترون ها تمایل دارند از یک شکل مولکول به شکل دیگر حرکت کنند. |
| ترانسفرازها | آنزیم‌های ترانسفراز به انتقال گروه عاملی در بین گیرنده‌ها و مولکول‌های اهداکننده کمک میکنند. |
| هیدرولازها | هیدرولازها آنزیم های هیدرولیز هستند که با افزودن آب برای جدا کردن پیوند و هیدرولیز آن، واکنش هیدرولیز را کاتالیز می کنند. |
| لیازها | آب، دی اکسید کربن یا آمونیاک را به پیوندهای دوگانه اضافه می کند یا آنها را برای ایجاد پیوندهای دوگانه حذف می کند. |
| ایزومرازها | آنزیم های ایزومرازها تغییرات ساختاری موجود در یک مولکول را کاتالیز می کنند و در نتیجه باعث تغییر در شکل مولکول می شوند. |
| لیگازها | آنزیم های لیگازها به عنوان شارژ کننده و کاتالیزگر فرآیند انعقاد شناخته شده اند. |
عملکرد آنزیم
برای این که یک واکنش انجام بگیرد هر دو مولکول باید با هم برخورد کنند تا واکنش همراه با جهت گیری مناسب و مقدار کافی انرژی رخ دهد. انرژی بین این مولکول ها برای انجام واکنش به منظور غلبه بر موانع نیاز است که این انرژی را انرژی فعال سازی می نامند. گفته می شود که آنزیم ها دارای یک سایت فعال هستند. محل فعال بخشی از مولکول است که شکل مشخصی دارد و گروه عاملی برای اتصال مولکول های واکنش دهنده است. به مولکولی که به آنزیم متصل می شود، گروه سوبسترا گفته می شود. سوبسترا و آنزیم یک واکنش میانی با انرژی فعال سازی کم بدون هیچ کاتالیزوری تشکیل می دهند. مکانیسم اصلی عمل آنزیم کاتالیز کردن واکنش های شیمیایی است که با اتصال سوبسترا به محل فعال آنزیم آغاز می شود. این سایت فعال یک ناحیه خاص است که با بستر ترکیب می شود.
بیشتر بخوانید: انواع مخمر | مخمر چیست؟
کاربرد آنزیم ها
وجود و فعالیت آنزیم ها حتی در فرایند های قدیمی مثل پنیر سازی و آبجوسازی به طور ناخود اگاه وجود داشته و همواره مورد استفاده قرار میگرفته است.
آنزیم پروتئاز
آنزیم های پروتئولیتیک (پروتئازها) آنزیم هایی هستند که پروتئین را تجزیه می کنند. این آنزیم ها توسط حیوانات، گیاهان، قارچ ها و باکتری ها ساخته می شوند. آنزیم های پروتئولیتیک پروتئین ها را در بدن یا روی پوست تجزیه می کنند. این ممکن است به هضم یا تجزیه پروتئین های دخیل در تورم و درد کمک کند. این آنزیم ها کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، صنایع تخمیری، شوینده‌ها، مکمـل غذایی دام طیور، صنعت روغن کشی، صنایع نساجی، داروسازی و… است مهم‌ترین میکروارگانیسمهای مولد آنزیم پروتئاز، مخمر‌ها، قارچ‌ها و باکتری‌ها هستند.
کاربرد آنزیم آلفا آمیلاز در صنایع غذایی
در صنعت نشاسته از انزیم های مختلفی از جمله آلفا امیلاز حرارتی، اینورتاز و گلوکوامیلاز استفاده میشود. آلفا امیلاز ها توانایی شکستن پیوند های گلیکوزیدی پلی ساکارید ها را دارند و کاربرد عمده آنها در تجزیه نشاسته است. این آنزیم ها اغلب برای فعالیت مناسب و پایدار، به یون کلسیم نیاز دارند و برای بهبود طعم و کیفیت نان کاربرد دارند. از الفا امیلاز در پروسه ی تولید قند و شکر برای جلوگیری از ژلاتینه شدن نشاسته در انتهای فرایند بهره برداری استفاده می شود. همچنین حضور نشاسته حتی به مقدار اندک خلوص شکر را کاهش داده و از کریستالیزه شدن آن جلوگیری میکند که با وجود این آنزیم، نشاسته ها شکسته میشوند و کریستالیزه شدن به خوبی صورت میگیرد. آلفا آمیلاز حرارتی در دماهای بالا تا 115 درجه سانتی گراد مقاوم است و در دستگاه های با دمای بالا برای تولید شربت گلوکز آنزیمی کاربرد دارد.
از اینورتاز برای تبدیل ساکاروز به قندهای ساده تر همچون فروکتوز و گلوکز در تولید شربت اینورت استفاده می شود که استفاده این آنزیم باعث بهبود رنگ و طعم نسبت به تولید اسیدی است.
گلوکو آمیلاز هم در هیدرولیز نشاسته کاربرد دارد. این آنزیم ها نسبت به افزایش دما حساس هستند و با افزایش دما تغییر ساختار می دهند و عملکردشان منحل می شود.
آنزیم های کاربردی در تولید ماء الشعیر و عصاره مالت
- در صنعت تولید ماء الشعیر و عصاره مالت هم از آنزیم های زیادی از جمله آلفا آمیلاز، پروتئاز، بتاگلوکوناز، زایلاناز و… استفاده میشود که این آنزیم ها بیشتر در مرحله مالت کردن دانه فعالیت دارند.
- در صنعت آبمیوه، از آنزیم های بسیاری برای تجزیه نشاسته،جلوگیری از کریستالیزاسیون ساکارز، کاهش ویسکوزیته و افزایش بازده استفاده میشود و آنزیم ها به حذف مواد نامحلول، کاهش پالپ و جلوگیری از الودگی های زیست محیطی کمک میکنند.
- در بیسکوییت سازی از پروتئاز در تجزیه پروتئین ها جهت بهبود پهن شدگی خمیر و کاهش زمان پخت استفاده میشود همچنین زایلاناز و همی سلولاز با تجزیه پلی ساکارید ها باعث افزایش سرعت تشکیل خمیر و افزایش تردی و بهبود رنگ و بافت می شوند.
عملکرد آنزیم ها در تولید لبنیات
در صنایع لبنی به خصوص در تولید پنیر و انعقاد شیر هم آنزیم ها تاثیر به سزایی دارند. ازجمله:
- پروتئاز در بهبود طعم، انحلال پذیری، هضم و دیگر خواص عملگری نقش موثری دارد.پروتئاز ها پیوند های پپتیدی پروتئین ها را میشکنند و پروتئین ها را کاتالیز میکنند.این آنزیم 60% آنزیم های موجود در بازار را تشکیل میدهد که در صنایع شونده، دارویی و غذایی کاربرد به سزایی دارد.
- لیپاز چربی ها را هیدرولیز میکند و موجب تولید امولسیفایر ها می شود.این آنزیم علاوه بر مواد غذایی در خوراک دام، شوینده ها و سوخت های زیستی هم کاربرد دارد.
- لاکتاز میزان لاکتوز را در شیر کاهش میدهد و باعث افزایش شیرینی و بهبود ارزش غذایی می شود
- برای کنترل نسبت رطوبت به پروتئین هم از ترانس گلوتامیناز استفاده می شود.
بیشتر بخوانید: افزودنی های غذایی مجاز
