Διαχείριση ενζύμων στα τρόφιμα

Έχετε φτιάξει ποτέ ένα όμορφο χαρμάνι πέστο, γεμάτο γεύση βασιλικού, με ζωηρό πράσινο χρώμα, που δεν φαινόταν πια τόσο ζωντανό την επόμενη μέρα; Ή άφησες αυτήν την ξεφλουδισμένη μπανάνα ή το κομμένο μήλο για μερικές ώρες σε αυτό το πιάτο, ώστε να ξαναπάρουν καφέ αντί για φρέσκα φρούτα; Ή έχετε φτιάξει ποτέ το δικό σας τυρί με ένα πακέτο τυριού με μη περιγραφικά ονόματα;

Έχετε δει ένζυμα να δρουν στο φαγητό σας! Τα ένζυμα μπορεί να είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο στα τρόφιμα. Όμως, λειτουργούν πολύ διαφορετικά από πολλά άλλα χημικά ή τρόφιμα. Αυτή η ανάρτηση σάς παρέχει μια βασική κατανόηση των ενζύμων για να κατανοήσετε στη συνέχεια τη συμπεριφορά τους σε μια μεγάλη ποικιλία τροφίμων!

Τι είναι ένα ένζυμο;

Τα ένζυμα μπορεί να ακούγονται ξένα και τεχνητά, αλλά στην πραγματικότητα τα ένζυμα είναι παντού γύρω μας. Είναι πολύ κοινά στη φύση. Χωρίς ένζυμα εμείς οι άνθρωποι δεν θα ήμασταν ζωντανοί. Δεν θα μπορούσαμε να αφομοιώσουμε πολλά από τα φαγητά μας και πολλές χημικές αντιδράσεις δεν θα πραγματοποιούνταν πλέον.

Πρωτεΐνες

Τα ένζυμα είναι στην πραγματικότητα μια συγκεκριμένη υποκατηγορία πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες είναι μακρά μόρια που αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων. Αυτές οι μακριές αλυσίδες αμινοξέων αναδιπλώνονται και οργανώνονται σε πολύπλοκες τρισδιάστατες δομές. Τα ένζυμα, όντας πρωτεΐνες, κάνουν ακριβώς αυτό.

Με αυτές τις πολύ περίπλοκες τρισδιάστατες δομές μπορούν να εκτελέσουν ορισμένες εξαιρετικά εξειδικευμένες εργασίες. Η δομή τους είναι τέτοια που ένα πολύ συγκεκριμένο μόριο ταιριάζει τέλεια με αυτή τη δομή. Το ένζυμο στη συνέχεια διευκολύνει αυτό το μόριο να υποστεί μια συγκεκριμένη χημική αντίδραση. Στην περίπτωση των μπανανών που μαυρίζουν, βοηθά στη μετατροπή των πολυφαινολών σε κινόνες.

Καταλύτες

Τα ένζυμα δημιουργούν ένα ιδανικό περιβάλλον για να συμβεί αυτή η αντίδραση. Τα ένζυμα χρησιμεύουν ως «καταλύτης» σε αυτές τις αντιδράσεις. Ένας καταλύτης δεν συμμετέχει στην πραγματικότητα στη χημική αντίδραση. Δεν εγκαταλείπει ούτε παίρνει άτομα, ηλεκτρόνια ή πρωτόνια. Το μόνο που κάνει ένας καταλύτης είναι να παρέχει ιδανικές συνθήκες για να συμβεί η αντίδραση. Ως αποτέλεσμα, η ενέργεια ενεργοποίησης, η οποία είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την ομοιόμορφη έναρξη της αντίδρασης, μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ πιο εύκολο να συμβεί η αντίδραση.

Ονόματα ενζύμων

Τα ονόματα των ενζύμων σχεδόν πάντα τελειώνουν με -ase. Αυτό που προηγείται της -άσης τείνει να περιγράφει την αντίδραση που καταλύει το ένζυμο. Για παράδειγμα, τα ένζυμα πρωτεάσης αντιδρούν με πρωτεΐνες. Τα ένζυμα οξειδάσης καταλύουν αντιδράσεις οξείδωσης και οι αμυλάσες διασπούν την αμυλόζη στο άμυλο.

Στη συνέχεια, τα περισσότερα ένζυμα έχουν έναν περαιτέρω περιγραφέα της συμπεριφοράς τους μπροστά από το όνομα της γενικής ομάδας. Η οξειδάση πολυφαινόλης (PPO) οξειδώνει τις πολυφαινόλες ειδικά. Η μαλτογονική αμυλάση διασπά τα άμυλα σε μόρια μαλτόζης. Δυστυχώς, δεν είναι όλα τα ονόματα τόσο περιγραφικά. Η ακτινιδίνη (που υπάρχει σε πολλά φρούτα) διασπά τις πρωτεΐνες. Ευτυχώς το οικογενειακό του όνομα περιγράφει αυτό που κάνει, είναι μια πρωτεάση κυστεΐνης. Η κυστεΐνη αναφέρεται στον τύπο του αμινοξέος πάνω στο οποίο δρα.

Ενζυματικές αντιδράσεις

Οι αντιδράσεις που καταλύονται από ένζυμα ονομάζονται ενζυματικές αντιδράσεις. Για να συμβεί μια ενζυματική αντίδραση χρειάζεστε τουλάχιστον το ίδιο το ένζυμο και ένα υπόστρωμα. Υπόστρωμα είναι το μόριο που θα αντιδράσει κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Τα ένζυμα είναι εξαιρετικά ειδικά, μόνο ένα υπόστρωμα ή μια ομάδα υποστρωμάτων θα «ταιριάζουν» στο ένζυμο. Το υπόστρωμα είναι το κλειδί της κλειδαριάς του ενζύμου. Μόνο συγκεκριμένα κλειδιά χωρούν σε μια κλειδαριά. Παίρνουν την ιδιαιτερότητά τους από τις πολύπλοκες τρισδιάστατες δομές τους.

Κατά τη διάρκεια της ενζυματικής αντίδρασης, το(τα) υπόστρωμα(α) αντιδρούν σε ένα νέο μόριο, το προϊόν. Μερικές φορές μπορεί να χρειαστεί να υπάρχουν και άλλα μόρια. Για παράδειγμα, για να συμβεί το μαύρισμα των μπανανών, το οποίο καταλύεται από ένζυμα, πρέπει να υπάρχει αρκετό οξυγόνο.

Μετά την αντίδραση το προϊόν απελευθερώνεται από το ένζυμο. Το ίδιο το ένζυμο δεν έχει αλλάξει καθόλου όμως. Είναι έτοιμο να καταλύσει άλλη μια αντίδραση.

Ενζυματικές αντιδράσεις στα τρόφιμα

Σχεδόν όλοι όσοι έχουν φάει φρούτα (ή έχουν ψήσει μια μηλόπιτα) έχουν δει το ένζυμο οξειδάση πολυφαινόλης (PPO) σε δράση. Αυτό το ένζυμο καταλύει το μαύρισμα πολλών φρούτων και λαχανικών (μπανάνες, μήλα, σέλινο κ.λπ.). Η ίδια αντίδραση συμβαίνει όταν τα λαχανικά καταψύχονται. Οι κρύσταλλοι πάγου διασπούν τα κύτταρα επιτρέποντας την αντίδραση αμαύρωσης.

Αν έχετε δοκιμάσει ποτέ να φτιάξετε μια πουτίγκα ζελατίνης που περιέχει φρέσκους ανανάδες ή ακτινίδια, θα συναντήσετε κάποιες πρωτεάσες. Αυτά τα φρούτα περιέχουν ένζυμα που διασπούν τις πρωτεΐνες. Αυτό είναι υπέροχο εάν μαγειρεύετε ένα κομμάτι σκληρό κρέας. Τα ένζυμα μπορούν να μαλακώσουν το κρέας. Ωστόσο, στην περίπτωση της ζελατίνης είναι λιγότερο ιδανική. Η ζελατίνη είναι μια πρωτεΐνη από μόνη της, επομένως τα ένζυμα διασπούν τη ζελατίνη με αποτέλεσμα μια πουτίγκα που δεν έχει πήξει.

Αυτός είναι επίσης ο λόγος που προσθέτετε χυμό ανανά στο αυγό σας πριν το τηγάνισμα δημιουργεί μια περίεργη, μη ελκυστική υφή!

Τα ένζυμα έχουν χρησιμοποιηθεί για εκατοντάδες, αν όχι χιλιάδες χρόνια, για την παρασκευή τυριού. Ένα μείγμα ενζύμων, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεασών, προκαλεί την πήξη των πρωτεϊνών στο γάλα. Οι σβώλοι που προκύπτουν μπορούν να γίνουν τυρί. Αυτό το μείγμα ενζύμων προέρχεται από πυτιά, η οποία και πάλι μπορεί να συλλεχθεί από το στομάχι μιας αγελάδας (μπορεί να γίνει και χωρίς ζώα τώρα). Το στομάχι είναι μια εξαιρετική πηγή για ένζυμα, καθώς όλα τα ζώα τα χρησιμοποιούν για να διασπάσουν την τροφή τους.

Επηρεάζοντας τις ενζυμικές αντιδράσεις

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να επιταχύνετε, να επιβραδύνετε ή να σταματήσετε εντελώς τις ενζυμικές αντιδράσεις. Όταν προσπαθείτε να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιείτε το γεγονός ότι τα ένζυμα δεν λειτουργούν ομοιόμορφα κάτω από όλες τις συνθήκες. Τα περισσότερα ένζυμα έχουν μια βέλτιστη θερμοκρασία στην οποία αποδίδουν ταχύτερα. Το ίδιο ισχύει και για το επίπεδο pH του περιβάλλοντός του.

Με την απομάκρυνση των συνθηκών από το βέλτιστο, οι ενζυμικές αντιδράσεις επιβραδύνονται. Το αντίστροφο ισχύει επίσης, διασφαλίζοντας ότι οι συνθήκες είναι κοντά στη βέλτιστη επιταχύνει την αντίδραση.

Για να επιβραδύνετε το ρόδισμα των τροφίμων, είναι καλύτερο να διατηρείτε το φαγητό σε κρύες θερμοκρασίες. Επίσης, κάντε την επιφάνεια πιο όξινη, π.χ. Ραντίζοντας λίγο χυμό λεμονιού, το ρόδισμα μπορεί να επιβραδυνθεί.

Διακοπή ενζυματικών αντιδράσεων – χρήση θερμότητας

Εάν πρέπει να σταματήσετε εντελώς μια ενζυματική αντίδραση, πρέπει να απενεργοποιήσετε το ένζυμο. Για να λειτουργήσει ένα ένζυμο πρέπει να μπορεί να διατηρήσει αυτή την περίπλοκη τρισδιάστατη δομή. Μόλις χαθεί, η κλειδαριά και το κλειδί δεν ταιριάζουν πια μεταξύ τους και η κατάλυση δεν θα γίνει.

Όλα τα ένζυμα, όπως και όλες οι άλλες πρωτεΐνες, διασπώνται με έντονη θερμότητα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετουσίωση. Είναι επίσης αυτό που κάνει ένα ασπράδι αυγού να ασπρίσει κατά το μαγείρεμα. Η θερμοκρασία και η διάρκεια διαφέρουν ανά ένζυμο. Ωστόσο, τα περισσότερα ένζυμα στα τρόφιμα απενεργοποιούνται γρήγορα όταν τοποθετούνται σε βραστό νερό.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η σύντομη θέρμανση των λαχανικών πριν από την κατάψυξη τα διατηρεί πιο φρέσκα στην κατάψυξη. Η σύντομη θερμική επεξεργασία, που ονομάζεται επίσης λεύκανση, απενεργοποιεί όλα τα ένζυμα. Ακόμη και στην κατάψυξη τα ένζυμα θα είχαν παραμείνει ενεργά (είτε με πιο αργό ρυθμό).

Αυτός είναι επίσης ο λόγος που για επιδόρπια ζελατίνης μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κονσέρβα, αλλά όχι φρέσκο ​​ανανά. Ο κονσερβοποιημένος ανανάς έχει θερμανθεί κατά τη διάρκεια της κονσερβοποίησης. Η θερμική επεξεργασία θα έχει διασπάσει τα ένζυμα.

Αναστολή ενζυματικών αντιδράσεων

Αντί να αλλάξετε το εξωτερικό περιβάλλον του ενζύμου, μια άλλη αποτελεσματική στρατηγική είναι να στοχεύσετε απευθείας το ένζυμο. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι με την προσθήκη ενός «αναστολέα» στο ένζυμο. Ο αναστολέας εμποδίζει φυσικά το ένζυμο να καταλύσει μια αντίδραση. Μπορεί να το κάνει με διάφορους τρόπους.

Πρώτα απ 'όλα, ο αναστολέας θα μπορούσε να καθίσει στο σημείο του υποστρώματος. Ο αναστολέας πρέπει να είναι αρκετά παρόμοιος με ένα υπόστρωμα για να λειτουργήσει. Λαμβάνοντας το σημείο του υποστρώματος, αποτρέπει την εμφάνιση οποιασδήποτε αντίδρασης. Αυτό ονομάζεται ανταγωνιστικός ανταγωνισμός. Ένας άλλος τύπος αναστολέα είναι αυτός που δεν κάθεται στη θέση του υποστρώματος αλλά προσκολλάται στο ένζυμο σε άλλο σημείο. Με την προσκόλληση στο ένζυμο αλλάζει τη διάταξή του. Ως αποτέλεσμα, το «κλείδωμα» αλλάζει, γεγονός που καθιστά το ένζυμο ανενεργό.