1. PODAJ PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA OGRANICZONEJ PROTEOLIZY DO MODYFIKACJI STRUKTURY I FUNKCJI BIAŁEK ODPOWIEDŹ UZASADNIJ
OGRANICZONA PROTEOLIZA
Prowadzona przy użyciu enzymow charakteryzujących się dużą specyficznością, znalazła
liczne zastosowania do modyfikacji struktury białek w przem. spożywczym.
Najważniejsze- przy wstępnym etapie produkcji serów podpuszczkowych z kazeiny mleka,
gdzie w wyniku hydrolizy wiązania Phe-Met w części C-końcowej kazeiny-k ulegają
destabilizacji micele kazeinowe. Odłączenie końcowych peptydow lub glikopeptydow od
micelarnej kazeiny-k powoduje dalej idące zmiany struktury i wpływa na oddziaływania mieli
parakazeiny pomiędzy sobą i jonami wapnia znajdującymi się w środowisku.
Prowadzi to do agregacji i żelifikacji- mowimy wowczas o powstawaniu skrzepu lub
koagulacji mleka. Dalsze modyfikacje białka w uzyskanym skrzepie prowadzone są przy
udziale aparatu enzymatycznego drobnoustrojow wprowadzanych w postaci kultur
serowarskich.
O optymalnych właściwościach strukturalnych i smakowo- zapachowych decyduje:
o Specyficzność enzymów oraz
o Stopień proteolizy i peptydolizy.
Ważna jest rownowaga pomiędzy aktywnością proteolityczną i peptydolityczną, aby nie
doszło do akumulacji gorzkich peptydow, charakteryzujących się dużą zawartością
hydrofobowych aminokwasow (Phe, Leu, Tyr).
Ograniczona proteoliza wykorzystywana jest rownież do modyfikacji glutenu (mąka).
Hydroliza części wiązań peptydowych (proteinaza z Aspergillus oryzae) w ściśle upakowanej
wiązaniami disiarczkowymi, strukturze IV rz. wpływa na:
§ Zmianę właściwości elastycznych i
§ Sprężystych ciasta (chrupkość, pulchność) oraz
§ Skrocenie czasu mieszania
Dodatkowym aspektem jest w tym przypadku rozkład inhibitorow amylaz pszenicy.
Modyfikacja enzymatyczna białek mięsa ma miejsce w procesie tenderyzacji. Stosuje się
dodatek roślinnych proteinaz (papaina, oficyna, bromelaina), ktore wspomagają prowadzony
przez enzymy endogenne proces proteolizy makrocząsteczek białka włokien mięśniowych.
Prowadzi to do:
¨ Rozluźnienia tkanki mięśniowej w wyniku częściowej hydrolizy białek miofibryli i
¨ Nieco głębszej hydrolizy białek sarkoplazmy.
Wpływa to na wzrost ich rozpuszczalności (głębsza proteoliza prowadzi do powstania
niewielkich peptydow peptydow wolnych aminokwasow wzbogacających smak).
Ograniczona proteoliza wykorzystywana jest także przy otrzymywaniu hydrolizatow
zawierających polipeptydy stosowane w celu poprawy właściwości
· Pianotworczych i
· Emulgujących.
Ich właściwości powierzchniowo-czynne wynikają z obecności domen hydrofilowych i
hydrofobowych w łańcuchu polipeptydowym.
2. UTELENIANIE I REDUKCJA JAKO PRZYKŁADY ENZYMATYCZNEJ MODYFIKACJI CUKRÓW PROSTYCH(SUBSTRATY, PRODUKTY REAKCJI JAKIE ENZYMY I W JAKIM CELU)?
Utlenianie
-Oksydaza piranozowa [EC 1.1.3.10] utlenia C2 D-glukozy, D-ksylozy, D-sorbozy i Dglukono-1,5-laktonu. Enzym może być używany do otrzymywania cukrow i ich pochodnych stosowanych w żywności np. fruktozy, mannitolu, sorbitolu. Z dużą wydajnością utlenia glukozę do glukozonu (95%), z ktorego na drodze katalitycznego uwodornienia otrzymuje się D-fruktozę.
-Oksydaza glukozowa [EC 1.1.3.4]- oksydoreduktaza b -D-glukoza:tlen
Utlenia Glu do kwasu glukozowego, utlenia także nieco wolniej 2-deosy-D-glukozę oraz ze znikomą szybkością inne cukry.
beta-D-glukoza kwas D-glukonowy
FAD FADH2
H2O2 O2
Redukcja
-Dehydrogenaza glukozowa redukuje glukozę do sorbitolu.
D-glukoza sorbiotol
NADH2 NAD
3. POZYTYWNE I NEGATYWNE EFEKTY DZIAŁANIA ENZYMU PODCZAS UTLENIANIA KWASÓW TŁUSZCZOWYCH
Lipooksygenaza jest kluczowym enzymem w metabolizmie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Katalizuje utlenianie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (w obecności tlenu) z wytworzeniem hydronadtlenku i przekształceniem sąsiadującego wiązania cis w wiązanie trans. U roślin wodoronadtlenki kwasów tłuszczowych są dalej metabolizowane przez kolejne enzymy w tzw. CYKLU LIPOOKSYGENAZOWYM
+ jest produkcja aromatycznych, lotnych składników nadających charakterystyczny zapach owocom i warzywom.
- Niepożądane zapachy jarzyn (trawiasty, sianowaty, stęchły, utleniony),
- Tworzenie wolnych rodników (produkt pośredni reakcji), które mogą uszkadzać barwniki (chlorofil, karoten, ksantofil) lub witaminy, wpływając na zmianę barwy i obniżenie wartości żywieniowej lub wchodzić w interakcje z podstawowymi aminokwasami wpływając na jakość i funkcjonalność znajdujących się w środowisku białek,
- Wytwarzanie szkodliwych, z punktu widzenia żywieniowego, izomerów trans.
4. WYMIEŃ WSKAŹNIKI JAKOŚĆ ŻYWNOŚCI PODAJ JAKIE ENZYMY MOGĄ BYĆ WYKORZYSTYWANE DO OZNACZANIA INDEKSÓW JAKOŚCIOWYCH ŻYWNOŚCI PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ
Enzymy wykorzystywane są do oznaczania licznych indeksów żywnościowych. Wskaźniki jakości żywności
Do rutynowych oznaczeń podczas kontroli jakości opracowano: zestawy substratów, enzymów i proste techniki opierające się na metodach wizualnych lub pomiarach spektrofotometrycznych.
Oznaczenia te polegają na badaniu aktywności enzymów w surowcu lub produkcie na podstawie transformacji dodanego substratu. W ten sposób oznacza się np. aktywność enzymatyczną endogennej peroksydazy (PRO), która ze względu na wysoką stabilność cieplną jest wskaźnikiem efektywności ogrzewania mleka i blanszowania owoców oraz warzyw (destrukcji PRO towarzyszy destrukcja wszystkich innych enzymów i wegetatywnych mikroorganizmów).
PRO jest także wskaźnikiem jakości surowca lub produktu, ponieważ jej obecność ma wpływ na destrukcję witaminy C, degradację wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, brązowienie owoców i warzyw.
5. ELISA (ang. enzyme-linked immunosorbent assay), czyli test immunoenzymatyczny lub immunoenzymosorbcyjny – jeden z najpowszechniej stosowanych testów w badaniach biomedycznych, zarówno naukowych, jak i diagnostycznych. Służy on do wykrycia określonych białek w badanym materiale z użyciem przeciwciał poliklonalnych lub monoklonalnych skoniugowanych z odpowiednim enzymem. W podstawowej wersji testu ELISA, pewna ilość antygenu unieruchomiona jest na powierzchni fazy stałej. Wykonanie testu rozpoczyna się od wprowadzenia materiału biologicznego, najczęściej surowicy lub osocza), w którym badana będzie obecność przeciwciał specyficznych dla unieruchomionego antygenu. Unieruchomiony antygen i specyficzne dla niego przeciwciała – o ile są obecne w materiale biologicznym – tworzą kompleks immunologiczny, dzięki któremu przeciwciało zostaje trwale związane z podłożem. Po przepłukaniu środowiska reakcji, dodawany jest tzw. koniugat czyli przeciwciało skierowane przeciw przeciwciałom ludzkim połączone wiązaniem kowalencyjnym z enzymem. Po ponownym przepłukaniu środowiska reakcji i dodaniu odpowiedniego substratu, enzym zawarty w koniugacie katalizuje reakcję, której produkt (najczęściej barwny) można ocenić ilościowo metodą spektrofotometryczną, służącą do pomiaru intensywności barwy. Poziom intensywności barwy, zależny od stężenia produktu reakcji enzymatycznej, jest proporcjonalny do stężenia przeciwciał w próbce. Równolegle do próbek badanych, przeprowadza się analogiczne etapy reakcji dla tzw. surowic kalibracyjnych (kalibratorów) o znanym stężeniu badanego przeciwciała. Wyniki uzyskane dla kalibratorów pozwalają wykreślić krzywą kalibracyjną, stanowiącą wykres zależności intensywności barwy od stężenia przeciwciał w próbce. Z równania krzywej kalibracyjnej oblicza się stężenie przeciwciał w próbkach badanych.
6. OMÓW ZASTOSOWANIE MIKROBIOLOGICZNYCH PREPARATÓW ENZYMATYCZNYCH W PRZEMYŚLE MLECZARSKIM WADY ZALETY
Ø Do wyrobu sera obok standardowego preparatu Chymozyny stosowane są handlowe preparaty mikrobiologiczne:
· Z Mucor miehei (Fromase, Hannilase, Marzyme, Morcurd, Rennilase),
· Z Mucor pusillus (Emporase)
· Z Aspergillus niger (Milenzyme)
· Oraz preparaty otrzymywane z genetycznie modyfikowanych mikroorganizmów (GMO)
Przy stosowaniu preparatów mikrobiologicznych należy wziąć pod uwagę fakt, że charakteryzują się niższym w porównaniu do chymozyny, stosunkiem aktywności koagulującej do proteolitycznej i inną specyficznością. Może to powodować wady produktu, takie jak nieprawidłowa tekstura, zmniejszona wydajność, gorzki smak, niepożądane cechy organoleptyczne.
Ø Do produkcji hydrolizatów o różnych właściwościach funkcjonalnych stosuje się proteinazy o dobranej do potrzeb specyficzności.
Ø Hydrolizaty wykorzystywane są jako:
· Związki powierzchniowoczynne
· Oraz składniki odżywek
Proteoliza prowadzona przy użyciu odpowiedniej kombinacji enzymów stwarza możliwości bardziej efektywnej produkcji hydrolizatów o obniżonej alergiczności.
Celem takiej hydrolizy jest:
· Otrzymywanie krótkołańcuchowych peptydów (fizjologicznie korzystniejsze niż mieszanina wolnych aminokwasów: lepsze wchłanianie, mniejsza hipertoniczność ułatwiająca przyswajanie innych składników diety).
· Przy jednoczesnym wyeliminowaniu strukturalnych epitopów odpowiedzialnych za niepożądaną immunoreaktywność.
Przy produkcji różnego typu produktów o strukturze żeli (jogurty, desery itp.) stosuje się mikrobiologiczne preparaty γ – glutamylotransferazy (nazwa handlowa transglutaminaza). Mechanizm działania enzymu omówiono przy modyfikacji białek.
Ø Kolejnym enzymem stosowanym w przemyśle mleczarskim jest β – D – galaktozydaza (nazwa zwyczajowa - laktaza). Enzym wykorzystywany jest do produkcji mleka o ograniczonej zawartości laktozy oraz do hydrolizy laktozy w serwatce dodawanej do mieszanek lodowych.
Na koniec należałoby wspomnieć o mikroflorze szczepionek w przemyśle mleczarskim. Obejmuje ona różnorodne grupy mikroorganizmów, które mają za zadanie:
· Inicjowanie i prowadzenie określonych procesów fermentacyjnych
· A także wykształcenie swoistych cech organoleptycznych produktów.
Jest to domena mikrobiologii i technologii. Dla porządku należy podkreślić, że to enzymy syntetyzowane przez te mikroorganizmy: Biorą udział w dostarczeniu im niezbędnych do wzrostu związków prowadząc proteolizę, lipolizę, fermentacje i dostarczając energii w wyniku przekształcania surowca do którego zostały dodane.
7. NA CZYM POLEGA PLASTEINOWANIE, OMÓW MECHANIZM I CEL MODYFIKACJI, ZASTOSOWANIE
Wykorzystując enz. proteolityczne można otrzymać generację nowych, w tym rownież funkcjonalnych peptydow.
Dotychczas prowadzone badania wskazują na 2 mechanizmy syntezy- transpeptydację i kondensację.
Reakcja transpeptydacji (c) polega na substytucji kowalencyjnie związanego fragmentu peptydowego innym. W przeciwieństwie do tego co mam miejsce podczas hydrolizy enzymatycznej (a), jako nukleofil zamiast H2O reaguje wolna grupa –NH2 drugiego peptydu.
Reakcja kondensacji (b) jest odwroceniem reakcji hydrolizy (utworzenie peptydyloenzymu i przeniesienie grupy peptydowej na atom nukleofilowy azotu N-końcowej grupy innego peptydu)
Modyfikacje tego typu prowadzone są przy udziale papainy w hydrolizatach pozyskiwanych
przy wykorzystaniu proteina grzybowych, pepsyny, cymotrypsyny [w m.cz. peptydow 450-
1500]. Ich celem jest wbudowanie do łańcuch peptydowego domen zawierających
aminokwasy:
§ zwiększające rozpuszczalność (np. Glu- wzrost rozpuszczalności białek soi,
hydrolizatow białek ryb),
§ podnoszące wartość żywieniową (np. wzbogacenie białek soi w Met, glutenu w
Lys).
8. HYDROLIZA SKROBII JAKO PRZYKŁAD MODYFIKACJI ENZYMATYCZNEJ POLISACHARYDÓW( ENZYMY, ICH WPŁYW DZIAŁ NA POPRAWĘ WŁ FUNKCJONALNYCH PROD SPOŻ, METODY ,ZASTOSOWANIE)
Skrobia
Polisacharyd zapasowy, występujący w ziemniakach, ziarnach zboż, nasionach. Jednostką podstawową jest glukoza.
Skrobia składa się z dwoch frakcji:
§ amylazy [Glc-Glc(a1-4)]n i
§ amylopektyby [boczne rozgałęzienia 1-6].
Hydroliza wiązań 1-4 i 1-6- glikozydowych
© przy użyciu odpowiednich enzymow i
© w zależności od stopnia hydrolizy (stężenie i czas działania enz.)
pozwala osiągnąć rożne stopnie depolimeryzacji skrobi, dając wykorzystywane w przem. spoż. Produkty o zrożnicowanych właściwościach funkcjonalnych (lepkość, rozpuszczalność, słodycz, higroskopijność)
Hydrolizę skrobi prowadzą następujące enzymy amylolityczne:
· endoamylazy alfa-amylaza (dekstrynogenna)
· egzoamylazy glukoamylza [egzo-1-4a-D-glukozydaza](glukogenna) i beta-amylaza (maltogenna)
· enzymy hydrolizujące rozgałęzienia: pullulanaza i izoamulaza i egzo-1-6a-D-glukozydaza [może występować w preparatach glukoamylazy ok. 1%]
Ograniczona hydroliza skrobi
Proces polega na kontrolowanej, łagodnej hydrolizie skrobi, głownie przy wykorzystaniu a-amylazy. Produktem reakcji są dekstryny, związki o dużym znaczeniu żywieniowym (diety spowalniające wchłanianie cukru, obniżenie kaloryczności- substancji tłuszczu produktami o niskim rownoważniku Glc) i rożnorodnych właściwościach użytkowych (emulgujące, wypełniające, stabilizujące, regulujące słodycz).
Dekstryny znajdują zastosowanie w przemyśle cukierniczym, piekarskim, koncentratow spożywczych, mleczarskim, mięsnym, owocowo- warzywnym.
O możliwościach ich wykorzystania decyduje skład węglowodanow. Stąd konieczność oznaczenia tzw. rownoważnika glukozowego (DE) niskocząsteczkowych produktow w hydrolizatach (zawartość Glc i oligosacgarydow) np.:
§ 9-12 DE (1% Glc, 4% maltozy, 5% maltotriozy)
§ 13-17 DE (1% Glc, 5% maltozy, 7% maltotriozy)
§ 17-20 DE (1% Glc, 7% maltozy, 9% maltotriozy)
...
beeola