Procesele biologice sunt acompaniate de reactii chimice

Documente similare
PowerPoint Presentation

Aminoacizi Aminoacizii sunt compuși organici naturali cu funcțiune mixtă, ce conțin în molecula lor grupări amino și grupări carboxil. Denumirea amino

E_d_chimie_organica_2019_bar_model_LRO

Portofoliu suplimente alimentare vegleges.cdr

TOXICOLOGIE ORGANICĂ Sem. II Lector dr. Adriana Urdă Curs 5. Biotransformarea compușilor organici prin reacții metabolice (continuare). Reac

FIŞA DISCIPLINEI 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea de Vest din Timişoara 1.2 Facultatea / Departamentul Facul

Biochimie - Curs Introducere Biochimia este literalmente o disciplină care studiază chimia vieții. Cu toate că se suprapune cu alte discipline

LEANSHAKE CĂPŞUNI CIOCOLATĂ CĂPŞUNI CIOCOLATĂ Zinzino LeanShake este un înlocuitor alimentar delicios şi nutritiv care permite scăderea în greutate 1.

Microsoft Word - LI 417 A INCD IBA.doc

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRONOMICE Şl MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREŞTI FACULTATEA DE AGRICULTURĂ TEZĂ DE DOCTORAT CERCETĂRI PRIVIND UTILIZAREA DE TEHNIC

PowerPoint Presentation

Acizi grași Acizii grași au în moleculă o catenă liniară cu un număr par de atomi de carbon ( n 4 ). Acizii grași saturați conțin numai legături simpl

OBSERVAȚIE Probele de organe trebuie să fie prelevate de la cadavru înainte de îmbalsămare, întrucât acest proces poate distruge sau diminua concentra

ÎNCEPEM O NOUĂ ERĂ A FRUMUSEŢII

Ovotransferina PC2. O proteina cu functii imunologice

FLOSPERSE TM Agenti de dispersie

Microsoft Word - RST etapa I INSERP.doc

LICEUL DE CREATIVITATE ŞI INVENTICĂ PROMETEU-PRIM CONCURSUL DE CHIMIE ichemist Ediția a V-a, 17 noiembrie 2018 CODUL lucrării: Clasa a IX-a Timp de lu

Sercadis Flexibil pentru nevoile tale Soluția puternică și flexibilă pentru combaterea făinării la vița de vie

Sika Igolflex® N

CV Irina Lupescu apr_2017

Презентация PowerPoint

PANTARHIT RC572 (FM) Page 1 of 5 Fisa de securitate in conformitate cu 1907/2006/EC, Articolul Identificarea substantei/preparatului si a societ

SANTE/11059/2016-EN Rev. 2

CUPRINS UNITATEA 1 PRODUSE ALIMENTARE Alimentaţia omului, satisfacerea nevoii de hrană Alimente de origine minerală Alimente

PowerPoint Presentation

Microsoft Word - carte_alimente

PowerPoint Presentation

CL2012R0432RO _cp 1..1

Anexe la Tratatul privind funcționarea Uniunii Europene

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI DE

FISE TEHNICE DE SECURITATE LTP MATTSTONE H20 Capitol 1: Identificare 1.1. Identificare produs Nume: LTP MATTSTONE H Recomandari si restrictii l

Curs7_Lipide

GG_SOLAR_RO

Slide 1

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREŞTI FACULTATEA de CHIMIE APLICATĂ ŞI ŞTIINŢA MATERIALELOR Strada Gh. Polizu, nr. 1-7, sector 1, , Bucureşti,

Microsoft Word - ANEXA_IIa.doc

Microsoft Word - RST etapa II INSERP.doc

Curs8_sfingo-glico-lipide

FIŞA DISCIPLINEI ANEXA nr. 3 la metodologie 1. Date despre program 1.1 Instituţia de învăţământ superior Universitatea Dunarea de Jos din Galati 1.2 F

Ministerul Educaţiei şi Cercetării

Microsoft Word - documentatie-tehnica-mustar-extra.docx

Microsoft Word - 10 NUTRITIE LICENTA MV 2019_SITE.docx

Microsoft Word - Tsakiris Cristian - MECANICA FLUIDELOR

fcic_admitere2017_chimie_organica_ro

Procesele biologice sunt acompaniate de reactii chimice

1

id PRODUS INGREDIENTE GRAMAJ PRET/ LEI ALERGENI 1 CREVETI IN CUIB DE CARTOF CREVETI, CARTOFI, PASTA DE PESTE, AMIDON DE TAPIOCA, CONDIMENTE CHINEZESTI

PowerPoint Presentation

4 super-alimente care inving anemia. Ce trebuie sa mananci

Asocieri inovative de fitocompusi ai speciilor de Solanum si Camelina sativa cu eficacitate dermo-epidermica demonstrata la nivel celular si molecula

ROMÂNIA DIRECŢIA JUDEŢEANĂ DE STATISTICĂ ARGEŞ COMUNICAT DE PRESĂ Nr. 05 / Piteşti Piaţa Vasile Milea Nr.1, etaj.iv,cod poştal , tele

FIȘĂ CU DATE DE SIGURANȚĂ pagina 1/5 SHOFU BLOCK HC SHOFU DISK HC Dată imprimare: 5 ianuarie 2017 SECȚIUNEA 1. Identificarea substanței/amestecului și

Microsoft Word - definitivat-chimie.doc

Microsoft Word - Curs08

Teoria legăturii chimice a evoluat paralel cu dezvoltarea chimiei: J.J. Berzelius a pus bazele legăturii ionice, A.M. Butlerov (1861) introduce, pentr

EXEMPLE DE GRILE PENTRU EXAMENUL DE DIPLOMA SPECIALIZAREA BIOTEHNOLOGII AGRICOLE 2018 MICROBIOLOGIE 1. Gruparea cocilor in lanțuri lungi poartă denumi

PowerPoint Presentation

Soft Easy Hard IMPLANTURI

Crema Swiss Meringue Buttercream,Sirop și cremă de zmeură,Cremă de ciocolată cu gelatină,Mousse de ciocolata,Crema ciocolata,Mousse bavarez,Nuci caram

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRONOMICE ŞI MEDICINA VETERINARA BUCUREŞTI FACULTATEA DE MANAGEMENT TEMA LUCRĂRII: RAMURA INDUSTRIALIZĂRII LAPTELUI ÎN REPUB

fisa disciplinei bioanorganica

Sistema Qualità: Mod. SVF per la PAQ 6.1

Deficitul de Mevalonat Kinază (DMK) (sau sindromul hiper IgD) Versiunea CE ESTE DMK 1.1

Schema nr

Greselile din dieta care duc la cancer de colon -

1

E_d_chimie_anorganica_2019_bar_model_LRO

Microsoft PowerPoint - 20x_.ppt

ORDIN Nr. 923 din 6 octombrie 2005 pentru aprobarea Formularului de prezentare a rezumatului notificării privind introducerea pe piaţă a organismelor

PDS SikaSwell®-A profiles RO

F3-INDAGRA.qxd

PRINCIPALELE REZULTATE OBTINUTE

Metodă nouă de separare a compuşilor enantiopuri utilizând anticorpi selectivi

Microsoft Word - 6 FIZIOLOGIE LICENTA MV 2017_SITE.docx

Microsoft Word - Ghid Met prelev.doc

Leaflet-retete-Foa

FISA CU DATE DE SECURITATE conf Regulament CE nr 1907/2006 COMPO Fertilizator betisoare universal Ver. 1 0 Rev: Identificarea substantei/pr

Scheme de calitate europene conform REGULAMENTUL (UE) NR. 1151/2012 AL PARLAMENTULUI EUROPEAN ȘI AL CONSILIULUI din 21 noiembrie privind sist

CERTIFICAT DE ACREDITARE

Microsoft Word - Wellness_Courier_Newsletter_Clienti_Iulie.doc

Lista oficiala a analizelor

Slide 1

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași Facutatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Referat MEMS Microsenzori de accele

Slide 1

Canah Hemp Porridge

Microsoft Word - Curs07

Investeşte în oameni ! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – Axa prioritară nr. 1 „

BAZA DE DATE INGREDIENTE AMELIORATE

E-urile: cat de permisiva este legislatia romaneasca?

Microsoft PowerPoint - Präsentation - Dreyer und Bosse_RO

Studiu privind dezvoltarea unei mici afaceri de crestere a iepurilor 1

Calitate aer comprimat Masurarea calitatii aerului comprimat conform ISO 8573 Continut de ulei rezidual - particule - umezeala Masurare continut ulei

Microsoft Word - Curs02

MasterFlow 4800

Microsoft Word - Master Biotehnologia resurselor naturale_Plan invatamint _Bahrim Gabriela.doc

Transcriere:

3. Aplicații ale enzimelor 3.1. Enzimele în industria cosmetică Lactoperoxidaza este o enzimă din clasa peroxidazelor (enzime din secrețiile mamiferelor lapte matern, lacrimi, salivă). Prima reacție catalizată de enzima nativă (care posedă hem) are loc în prezența H2O2, care acționează ca un acceptor de electroni: Peroxidază (nativă) + H2O2 Compus I + H2O În prezența halogenilor sau ionului tiocianat (X = Cl -, Br -, I - sau SCN - ), compusul I este redus la forma activă, iar ionul rezultat OX - constituie un oxidant puternic care posedă activitate antimicrobiană: Compus I + X - Peroxidază (nativă) + OX - Datorită acestei proprietăți enzima este folosită atât în industria cosmetică pentru a preveni contaminarea cremelor, dar și alimentară în loc de pasteurizare. Lacaza face parte din clasa polifenol oxidazelor, enzime care au capacitatea de a oxida compuși fenolici și precursori ai coloranților cu obținerea unor polimeri colorați diferit. 1,4-fenilen diamina și 4-amino-fenolul sunt utilizați drept precursori ai coloranților. Lacazele (LAC) sunt glicoproteine care promovează reacțiile de cuplare homo- sau heteromoleculare. În decursul acestor reacții, între fenoli sau chinone și aminele primare, se formează legături noi C-O, C-N sau N-N. În schema 1 este prezentat un exemplu de reacție de heterocuplare dintre pirocatechină și acid 2,5-diamino-benzensulfonic (precursor) cu obținerea unui produs colorat. OH OH OH SO 3 H HN OH + NH 2 LAC, O 2 H 2 N SO 3 H NH 2 Schema 1. Reacție mediată de lacaza cu obținerea unui produs colorat Superoxid dismutaza (SOD) este una dintre cele mai cunoscute enzime cu rol protector. SOD-azele care conțin Cu și Zn sunt enzime stabile care pot fi ușor izolate. Aceste enzime se găsesc atât în celule eucariote cât și din drojdii, plante sau animale. SOD izolate din celulele eucariote conțin 2 subunități proteice și o masă moleculară în jur de 32 KDa. În urma analizei cristalografice (rezultată prin difracție de raze X) a rezultat faptul că enzima are o structură 3D de tip β-butoi. Fiecare subunitate este compusă din 8 structuri de tip β-pliat, antiparalele, care formează un cilindru aplatizat. În plus, există în structură 3 bucle externe. CuZnSOD acționează prin dismutație, un proces în urma căruia o specie extrem de reactivă (radical) este convertită într-o formă mai puțin reactivă (Schema 2). În timpul 1

respirației celulare este important ca molecula de O2 să fie redusă la două molecule de apă prin acceptarea a 4 e -. SOD, 2H + O 2 + O 2 H 2 O 2 + O 2 Schema 2. Reacție de disproporționare a radicalului peroxidic catalizată de superoxid dismutază Dacă molecula de oxigen este parțial redusă produsul de reacție este un radical superoxidic. Acești radicali sunt extrem de toxici pentru celulă deoarece pot ataca acizii grași nesaturați din componența lipidelor din membrana celulară. Dacă ionii de cupru sunt implicați în reacția de disproporționare prin intermediul unor stări alternative de oxidare și reducere, ionii de zinc sunt implicați în stabilizarea enzimei. S-a dovedit eficiența utilizării SOD în industria cosmetică (pentru obținerea unui aspect mai bun al pielii). L Oreal a introdus o SOD de origine marină încă din anul 1973. Brook Industries a reușit în anul 1987 încapsularea enzimei SOD în lipozomi, obținând un produs cu activitate antioxidantă deosebită. Mai mult, CuZnSOD protejează împotriva efectelor luminii UV (asupra pielii) prevenind astfel fotoîmbătrânirea. Peroxidazele (din semințe de fenicul) Apa oxigenată este formată în multe celule în procesele aerobe ca rezultat al procesului de disproporționare a radicalilor liberi (de oxigen). În plus, există și alte enzime care produc apă oxigenată în timpul reacției catalitice (glicolat oxidaza, D-amin acid oxidaza etc). Apă oxigenată poate fi produsă și în decursul fotosintezei (în plante) sau în urma unor reacții fotolitice din apa oceanelor. Apa oxigenată constituie un agent oxidant slab și poate inhiba procesul de glicoliză. Acest compus poate străbate membrana celulară și odată intrat în celulă poate reacționa cu ionii feroși pentru a forma radicalii hidroxil, care își au originea în multe efecte toxice. De asemenea, acești radicali, formați și în urma reacției de disproporționare a apei oxigenate, pot cauza ruperea ADN-ului monocatenar sau reticulari ADN-proteină. Au fost identificate două tipuri de enzime care îndepărtează H2O2: peroxidazele și catalazele. Plantele conțin peroxidaze, enzime care sunt considerate nespecifice (capabile să acționeze asupra unei game largi de substrate inclusiv asupra apei oxigenate). Peroxidazele nespecifice au fost izolate și din surse animale: lactoperoxidaza, mieloperoxidaza și tiroid peroxidaza. Una dintre cele mai studiate peroxidase nespecifice este peroxidaza din hrean obținută din rădăcina plantei. Ionul de fier din hemul peroxidazei (în absența substratului) este în stare de oxidare III. Plantele și țesuturile animale conțin în general catalazele în organitele subcelulare cunoscute ca peroxizomi. Majoritatea catalazelor conțin 4 subunități, fiecare conținând o moleculă de NADPH (cu rol de stabilizare) și un ion feric legat la situsul catalitic. Activitatea peroxidazei a fost observată în rădăcinile și țesuturile tulpinilor dintr-o varietate mare de plante. Extractul apos din semințe de fenicul are o activitate (standardizată) de 200 U/ml și constituie un material cosmetic excelent caracterizat prin miros slab și culoare galben pal-verde. Studiile in vivo și in vitro recomandă acest extract datorită proprietăților sale neiritante și de a nu sensibiliza organismul. Mecanismul general de reacție prin care apa oxigenată este redusă la apă este descris în schema 3. 2

peroxidaza Fe(III) + k 1 H 2 O 2 compus 1 3 compus 1 + H 2 O 2 k 2 peroxidaza Fe(III) + H 2 O Schema 3. Modul de acțiune al peroxidazei Formarea compusului 1 este asociată cu schimbări caracteristice în spectrul de absorbție al moleculei. Ionul de fier este oxidat la Fe (V). Compusul I poate oxida alcoolii (metanol și etanol) la aldehide, acidul formic la CO2 și ionul NO2 - la NO3 -. Teste in vivo și in vitro au demonstrat abilitatea extractului de fenicul de a proteja mai bine împotriva peroxidării lipidice comparativ cu tocoferolii. 3.2. Enzimele în industria a limentară Enzimele în industria produselor lactate În ultimele decenii s-au intensificat eforturile pentru utilizarea enzimelor (proteaze, lipaze, esteraze, lactaze sau catalaze) în industria produselor lactate. Renetul (un amestec de chimozină și pepsină obținut în principal din surse animale și microbiene) este utilizat pentru coagularea laptelui în prima etapă de producere a brânzeturilor. Multe microorganisme sunt o sursă excelentă de proteaze ce pot substitui renetul de origine animală. Microorganisme ca Rhizomucor pusillus, R. miehei, Endothia parasitica, Aspergillus oryzae și Irpex lactis sunt folosite la scară largă pentru producerea renetului folosit la prepararea brânzeturilor. Diferite sușe de Mucor au fost utilizate la obținerea renetului de natură microbiană. Dacă randamentele cele mai bune de obținere a proteazelor (folosite în coagularea laptelui) din Rhizomucor pusillus s-au obținut în cazul culturilor semisolide care conțineau 50% tărâțe de grâu, sușele de R. miehei și Endothia parasitica se pretează pentru medii de cultură imersate (în mediu conținând 4% amidon din cartofi, 3% boabe de soia și 10% orz). În timpul creșterii microorganismelor împreună cu proteazele sunt secretate și lipaze. Unele proteaze sunt folosite pentru accelerarea maturării brânzei, modificarea unor proprietăți funcționale sau pentru modificarea proteinelor din lapte cu scopul de a reduce proprietățile alergenice ale produselor derivate din laptele de vacă care sunt dedicate bebelușilor. Lipazele sunt utilizate în procesul de maturare al brânzei în scopul conferirii unor arome deosebite acestor produse. Din acest motiv activitatea lipazelor trebuie anihilată prin reducerea ph-ului înainte de utilizarea extractului în calitate de renet. Sistemul proteolitic al bacteriilor lactice este esențial pentru creșterea acestora în lapte și contribuie în mod semnificativ pentru dezvoltarea gustului în produsele lactate fermentate. Sistemul proteolitic este compus din proteaze (care clivează proteinele din lapte la peptide), peptidaze (care clivează peptidele rezultate la peptide mai mici sau aminoacizi) și sistemul de transport care este responsabil pentru preluarea acestor moleculelor mai mici de către microorganism. Astfel, bacteriile lactice au un sistem proteolitic capabil să convertească cazeina din lapte la aminoacizii și peptidele necesare pentru dezvoltarea acestora. Aceste proteaze includ proteazele extracelulare, endopeptidazele, aminopeptidazele, tripeptidazele și proteazele specifice (legăturilor peptidice în care unul din aminoacizi este prolina), toate acestea fiind serin proteaze. Alături de proteazele streptococice au fost descoperite și alte proteaze. Există serin proteaze izolate și din alte surse (Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. Delbrueckii (sp. bulgaricus), L. lactis, L. helveticus). Aminopeptidazele sunt importante pentru + O 2

dezvoltarea aromei, în produsele fermentate din lapte, deoarece sunt capabile să elibereze aminoacizi liberi din oligopeptidele formate prin intervenția proteazelor extracelulare. Lactaza (β-galactozidaza) este utilizată pentru hidroliza lactozei la glucoză și galactoză în scopul de îmbunătăți solubilitatea și gradul de îndulcire a unor produse lactate. Mulți oameni nu posedă suficientă lactază pentru a digera lactoza. Hidroliza acestei dizaharide ajută persoanele cu intoleranță la lactoză să poată consuma astfel de produse. β-galactozidazele din K. fragilis, A. niger sau A. oryzae sunt inhibate de galactoză. Pentru a evita acest aspect și a reduce costurile de obicei sunt folosite sisteme în care enzima este imobilizată. Extractele de lactaza din K. lactis, și A. oryzae sunt considerate sigure datorită utilizării îndelungate a acestora și testelor de siguranță la care au fost supuse de-a lungul timpului. A. niger este un microorganism folosit frecvent în biotehnologie și este considerat una dintre puținele specii sigure de fungi. Acest microorganism nu este folosit numai la prepararea enzimelor ci și ca un component în alimentația animalelor, iar prin fermentație produce o serie de acizi organici și alți compuși valoroși din punct de vedere economic. În industria brânzeturilor rezultă o cantitate mare de zer produs în care (sub formă de materie uscată) lactoza reprezintă 70-75%. Hidroliza lactozei de către lactază permite conversia zerului în ingrediente mai utile. Lactaza a fost folosită și sub formă încapsulată în scopuri digestive pentru persoanele care consumă produse lactate. Unele enzime au aplicații limitate în industria produselor lactate Glucoz oxidaza și catalaza sunt folosite în tandem în anumite produse pentru păstrarea îndelungată a acestora. Superoxid dismutaza este un antioxidant pentru alimente și generează H2O2, dar acționează mai eficient în prezența catalazei. Generarea grupelor sulfidril în timpul încălzirii (prepararea laptelui de tip UHT) produce arome specifice acestui proces de gătire. Utilizarea sulfidril oxidazei, în condiții aseptice, poate elimina acest neajuns. Mecanismul de inhibiție naturală în laptele proaspăt este atribuit prezenței unor cantități mici de lactoperoxidază, enzimă care poate fi activată prin adăugarea de urme de H2O2 și tiocianat. Lizozimul este o enzimă adăugată ca și conservant pentru a reduce numărul de bacterii din lapte fară a afecta activitatea L. bifidus. Alte microorganisme utilizate în industria produselor lactate Procesul de preparare a brânzei se bazează pe fermentația lactozei la acid lactic și în acest context se folosesc în mod frecvent microorganismele Streptococcus lactis sau Streptococcus cremoris. Aceste microorganisme sunt utilizate datorită faptului că au diversitate metabolică limitată și ca atare produc o cantitate mică de alți produși. Oricum, exista alți metaboliți care sunt parțial responsabili pentru gustul caracteristic al brânzeturilor. Alte specii de bacterii pot fi adițional utilizate în cazul obținerii de cavități gazoase pentru brânzeturi. Acestea sunt rezultatul decarboxilării care apare într-una dintre etapele finale ale procesului de fermentație si este realizat prin intermediul Streptococcus diacetylactis și Leuconostoc spp. În cazul brânzei elvețiene gustul este parțial datorat acidului propionic format cu ajutorul microorganismului Propionobacteriei spp. Cea dea doua etapă de producere a brânzeturilor Camembert, Brie sau albastre este maturarea prin intermediul fungilor Penicillium camemberti și Penicillium roqueforti. Penicillium camemberti crește pe suprafața brânzeturilor de tip Camembert sau Brie în decursul procesului de maturație, în timp ce Penicillium roqueforti are abilitatea de a crește în condiții aproape anaerobe în interiorul acestora. 4

Utilizarea microorganismelor in industria berii și a vinului În cazul fabricării berii materialul de start este amidonul comparativ cu fabricarea vinului în care materialul de start constă în principal din dizaharide și polizaharide. Drojdiile sunt capabile să fermenteze carbohidrații cu mase relativ mici (maxim trizaharidele). Din această cauză polizaharidele care sunt principala sursă de carbohidrați trebuie degradate înainte de fermentație. Materialul de start în cazul berii este amidonul provenit din orz. Semințele din orz sunt lăsate la germinat fapt care determină eliberarea amilazei, enzimă care cauzează scindarea amidonului. Glicoliza anaerobă este a doua etapă a procesului în care etanolul este produsul final. Noi sușe de drojdie au fost construite prin tehnica ADN-ului recombinat. Acestea sunt capabile sa degradeze atât amidonul la glucoză cât și să fermenteze glucoza. A fost luată în calcul posibilitatea de producere a etanolului prin intermediul unei bacterii fermentative (Zymomonas). Această bacterie are avantajul de a mări viteza de fermentație. În industria vinului se disting 4 faze principale: - alegerea și presarea strugurilor de calitate în condiții optime; - extracția mustului și fermentația acestuia de către drojdii; - clarificarea și stabilizarea vinului; - îmbătrânirea vinului. Tehnologiile enzimatice joacă un rol important în aceste etape. Multe din reacțiile biochimice care intervin în producerea vinului sunt catalizate de enzime. Aceste reacții încep din timpul coacerii și zdrobirii strugurilor și continuă în decursul fermentației alcoolice sau malolactice, clarificare și maturare. Pectinazele (poligalacturonazele) scindează pectina prin hidroliza aleatorie a legăturilor (1-4)- -D-galactoziduronică din pectat sau alți galacturonani. Termenul de pectină descrie o familie largă de polizaharide eterogene solubile. Aceste polizaharide sunt parte integrantă a structurii pereților celulari primari. Pectinele se află între celule, în lamela mijlocie unde au rolul de liant celular. Pectinazele sunt utilizate în special la strugurii roșii și au capacitatea de a rupe peretele celular din pielița strugurilor roșii permițând astfel extragerea antocianilor și taninurilor. Acest enzime permit îmbunătățirea și stabilizarea culorii vinului (prin legarea antocianilor la taninuri). Un alt beneficiu al tratamentului cu pectinaze este acela că particulele sedimentează mult mai rapid. Celulazele scindează celuloza la glucoză sau dizaharide ale glucozei. Hemicelulazele scindează hemiceluloza, un polizaharid care are în componență un spectru larg de monomeri (glucoză, xiloză, arabinoză, galactoză, manoză și ramnoză). Lanțurile de hemiceluloză (500-3.000 de unități de monozahar) sunt mult mai scurte față de lanțurile de celuloză (7.000-15.000 de unități de monozahar). Cele două tipuri de enzime scindează polizaharidele din peretele celular al plantelor și ușurează procesul de macerare a pieliței și de extracție al antocianilor. De asemenea, aceste enzime îmbunătățesc calitatea, stabilitatea, permițând filtrarea și clarificarea mai rapidă a vinurilor. Glicozidazele sunt hidrolaze nespecifice care atacă legăturile glicozidice din carbohidrați, glicoproteine sau glicolipide. Glicozidazele permit unui producător de vinuri să producă vin cu o aromă mai intensă într-o perioadă mai scurtă de timp. Eliberarea compușilor aromatici decurge în mod normal natural, în absența enzimelor, în 5

vin prin hidroliza acidă la o rată mai lentă. β-glicozidazele clivează legăturile de tip β- glicozidic. Ramnozidazele, apiozidazele și arabinofuranozidazele sunt glicozidaze utilizate pentru eliberarea terpenelor (Schema 4). Schema 4. Modul de acțiune al glicozidazelor utilizate pentru eliberarea terpenelor Enzimele în industria panificației și cărnii La fabricarea pâinii carbohidrații necesari procesului de fermentație (în care se degajă CO2, lucru care permite apariția golurilor din pâine) provin din hidroliza amidonului. De obicei se folosesc amilaze din fungi, care sunt mai târziu inactivate la încălzire. Pâinea obținută din făină de grâu și secară are nevoie de pentozanază. Această enzimă scindează pentozanii, polizaharide care interacționează cu glutenul. Folosirea enzimei permite creșterea volumului aluatului și îmbunătățește structura miezului pâinii rezultate. Uneori sunt folosite și proteazele din fungi (Tabelul 1) fapt ce conferă creșterea vîsco-elasticității aluatului. Tabel 1. Enzime utilizate în industria panificației Enzima Aplicația Enzima Aplicația -amilaza Degradarea amidonului pentozanaza aspectului miezului volumului pâinii amiloglucozidaza Colorarea crustei proteaze Proprietăți plastice ale aluatului -amilaza+ amiloglucozidaza Prepararea aluatului lipooxigenaza înălbire lipaza lacaza volumului pâinii și stabilității aluatului Dezvoltarea de arome volumului pâinii și structura crustei Frăgezire transglutaminaza Sulfidril oxidaza volumului pâinii Creșterea stabilității aluatului 6

Duritatea cărnurilor este datorată în principal colagenului, elastinei și actomiozinei. Injectarea de enzime proteolitice (papaină, tripsină, chimotripsină sau proteaze din Aspergillus) înainte sau după sacrificare determină o înmuiere a cărnii de pe carcasă. 3.3. Enzimele în industria textilă Începând cu anul 1990 a crescut interesul pentru folosirea enzimelor în procesarea fibrelor naturale. În tabelul 2 sunt sintetizate informații despre enzimele folosite în procesarea textilelor. Tabel 2. Enzime utilizate în procesarea materialelor textile Enzima Substratul Aplicația Beneficii tehnice Performanțele Amilaza Amiloza descâlcirea bumbacului eficace a amidonului amidonului din fibră Celulază Celuloză Biolustruirea Menținerea unui bumbacului Defibrilarea fibrelor de tip Lyocell Spălarea blugilor Pectinaza Pectina Curățarea bumbacului Catalaza Apa oxigenată Descompunerea țesuturilor celulare pufului/scamelor microfibrelor selectivă a indigolului Destabilizarea stratului celular extern Destabilizarea fibrelor celulare exterioare aspect nou Procesabilității Generarea unei senzații delicate la atingere Crearea unui efect de îmbătrânire fibrelor necelulozice extracției fibrelor Albire Scindarea H 2O 2 Neutralizarea agentului de înălbire Lacaza Mediator Albire Obținerea agentului de înălbire Colorant Decolorare Degradarea indigo cromoforului Mediator Tratamentul efluentului Oxidarea colorantului Glucoz Glucoză Albire Obținerea agentului oxidaza de înălbire Proteaze Proteine Lustruirea lânii solzilor Sericină Degomarea lânii Hemicelulaze Hemiceluloză Descompunerea țesuturilor celulare Xilanaza Lignina Procesarea iutei Degradarea sericinei Destabilizarea fibrelor celulare exterioare Degradarea ligninei gradului de albire Crearea unui efect de îmbătrânire a blugilor Decolorarea efluentului gradului de albire capacității de anticontracție sericinei extracției fibrelor gradului de înălbire 7

3.4. Enzimele utilizate în industria detergenților Este cunoscut faptul că peste 25% din enzimele fabricate la scară industrială sunt utilizate in industria detergenților. Proteazele sunt cele mai utilizate enzime din industria detergenților. Aceste enzime au scopul de a îndepărta proteinele colorate (din iarbă, sânge, ou sau transpirație). Lipazele pot cliva cu ușurință petele de proteină, ulei sau grăsime. Problema este delicată în cazul îndepărtării petelor de grăsime, în special pentru țesăturile care au în compoziție un amestec de bumbac si poliester, la temperaturi joase (pentru un consum energetic redus). Amilazele sunt utilizate pentru îndepărtarea resturilor de mâncare ce provin din alimente pe baza de amidon (cartofi, spaghetti, cremei de ou, lichidelor rezultate la fierberea cărnii sau ciocolatei). Amilazele sunt utilizate atât în detergenții pentru vase cât și cei pentru rufe. Celulazele au proprietatea de a modifica structura fibrei celulozice din bumbac sau amestecuri în care apare bumbacul. În cazul în care articolele cu această compoziție sunt spălate de câteva ori, acestea au tendința de a se scămoșa iar culoarea devine palidă. Efectul este datorat formării microfibrelor care sunt parțial desprinse de pe fibra principală. Lumina incidentă de pe aceste articole este reflectată într-o proporție mai mică creând impresia schimbării culorii. Aceste microfibrilor pot fi degradate de enzima celulaza, determinând o netezire a fibrei și implicit o menținere a culorii articolelor supuse spălării. Mai mult, celulazele mențin țesătura pufoasă și pot îndepărta petele de pământ care de regulă sunt fixate pe microfibrile. Principalele enzime utilizate în detergenții biologici sunt amestecuri de amilază și proteaze (alcalină sau neutră) care sunt active in domeniu de ph 6,5-10 și la temperaturi de 30 60 C. Lipidele pot fi îndepărtate și cu ajutorul detergenților ionici la ph alcalin. 3.5. Enzimele în industria chimică Paleta largă de enzime comerciale sau rezultate prin tehnica ADN-ului recombinat a permis sinteza unor compuși naturali, farmaceutici sau agrochimicale. Proprietățile enzimelor le recomandă pentru utilizarea în reacțiile catalitice: a) Acestea operează în condiții moderate de ph (5-8) la temperaturi de 20-40 o C în medii apoase; b) Multe dintre acestea tolerează solvenții organici; c) Enzimele sunt catalizatori foarte eficienți ce pot accelera reacțiile cu un factor de 10 5-10 12 comparativ cu reacțiile necatalizate; d) Enzimele combină cel mai adesea selectivitatea față de reacțiile pe care le catalizează cu toleranța largă pentru substrat; e) Alături de chemioselectivitate multe enzime sunt caracterizate prin diastereo-, regio- și/sau enantioselectivitate. Alături de producerea precursorilor, acid 6-aminopenicilanic (6-APA) și acid 7- amino-dezacetoxi-cefalosporanic (7-ADCA), în sinteza antibioticelor β-lactamice semisintetice, penicilin amidazele sunt capabile să faciliteze reacția de cuplare a 6-APA sau 7- ADCA cu esterul sau amida D-fenil-glicinei în scopul obținerii ampicilinei (schema 5) sau cefalexinei. 8

Schema 5. Biosinteza ampicilinei catalizată de penicilin amidază 1,3-propandiolul este un compus folosit în sinteza polietilen tereftalaților, polimeri utilizați în producerea textilelor, fibrelor sau plasticului. Recent o strategie ecoprietenoasă a fost folosită pentru conversia glicerolului la 1,3-propandiol. În primă instanță glicerol hidrataza asistă conversia glicerolului la aldehida 3-hidroxi-propionică (3HPA, Schema 6). Compusul rezultat poate fi transformat în 1,3-propandiol de către enzima NADPH-oxidoreductaza din E. coli. Schema 6. Biosinteza 1,3-propandiolului catalizată de 2 enzime Alcool dehidrogenaza (ADH) din Rhodococcus erythropolis a fost utilizată pentru obținerea unui intermediar alcoolic, (S)-3,5-bis(trifluorometil)feniletanolul, prin reducerea enzimatică a unui compus cetonic (Schema 7). Acest compus este folosit pentru obținerea antagoniștilor pentru receptorii NK-1 (cu proprietăți antidepresive, anxiolitice sau antiemetice). Formiat dehidrogenaza (FDH) este utilizată pentru regenerarea NAD +. Schema 7. Biosinteza unui intermediar folosit drept precursor pentru sinteza unor antagoniști ai receptorilor NK-1 9