Chương 1 bài giảng enzyme chất xúc tác trong sinh học

Chương 1: ENZYME - CHẤT XÚC TÁC SINH HỌC 1.1 Khái niệm chung 1.2 Cấu tạo hóa học 1.3 Cơ chế tác động 1.4 Tính đặc hiệu 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme 1.6 Phân lọai và danh pháp enzyme 1.7 Ứng dụng của một số enzyme trong chế biến thực phẩm

1.1 Kh¸i niÖm chung 1.1.1 §Þnh nghÜa

Enzyme - ChÊt xóc t¸c sinh häc cã b¶n chÊt protein xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hóa học trong và ngoài cơ thể sống 1926 – Sumner thu nhËn urease dưíi d¹ng tinh thÓ, ®ưa ra quan ®iÓm: Enzyme cã b¶n chÊt Protein Nh÷ng n¨m 30 – Northrop vµ Kunitz thu nhËn Pepsin, trypsin, chymotrypsin dưíi d¹ng tinh thÓ vµ kh¼ng ®Þnh quan ®iÓm: enzyme cã b¶n chÊt protein

1.1 Kh¸i niÖm chung 1.1.2. Sù gièng nhau vµ kh¸c nhau gi÷a enzyme vµ chÊt xóc t¸c v« c¬:

1. HiÖu qu¶ xóc t¸c cao (t¨ng vËn tèc 108 - 1011 lÇn): 1 g pepsin ph©n gi¶i ®ưîc 5 kg protein trøng/2 h; 1 g rennin làm ®«ng tô 72 T s÷a trong s¶n xuÊt phomat; 1 mol catalase ph©n huû ®ưîc 5.106 mol H2O2/ph. Trong khi 1 mol Fe+3 chØ ph©n huû 10-6 mol H2O2/ph 2. TÝnh ®Æc hiÖu cao 3. Ho¹t tÝnh enzyme phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn m«i trưêng: pH, nhiÖt ®é, sù cã mÆt cña chÊt k×m h·m vµ chÊt ho¹t ho¸

Tính đặc hiệu ADP + P i glutamin NH 3, ATP Axit glutamic

glutamin synthetaza CO 2 Axit χ- aminobutyric Decacboxylaza

transaminaza

Axit oxaloaxetic Axit α- xetoglutaric + axit aspactic

Tính đặc hiệu

1.2 CÊu t¹o ho¸ häc cña enzyme Enzym Enzym mét thµnh phÇn

Enzym hai thµnh phÇn

1.2.1. Enzyme mét thµnh phÇn ChØ cÊu t¹o tõ Protein Trung t©m ho¹t ®éng: Mét phÇn cña ph©n tö protein thùc hiÖn:- Tạo phức hợp với cơ chất - Xóc t¸c phản ứng

TTH§ lµ sù kÕt hîp cña mét sè nhãm chøc cña mét sè gèc aminoacid nhÊt ®Þnh t¹o thµnh C¸c gèc: - SH (Cys), -OH (Ser, Tyr), vßng Imidazol (His), -COOH (Asp, Glu), vßng Indol (Try) VÝ dô: Chymotrypsin – 3 gèc His 57, Asp 102, Ser 195 Cholinesterase – 4 gèc His, Ser, Asp, Tyr

Chymotrypsin

1.2.2. Enzym hai thµnh phÇn CÊu t¹o tõ 2 thµnh phÇn: - Protein (Apoenzym) - Nhãm thªm: Coenzym hay nhãm prosthetic

• Nhãm prosthetic: Nhãm thªm liªn kÕt bÒn v÷ng víi apoenzym B¶n chÊt: Ion kim lo¹i Ca+2, Zn+2, Cu+ …

Zn+2 – Cacboxypeptidase A Cu+ - Ascorbatoxydase, Phenoloxydase

Cấu tạo của enzyme Cấu tạo của enzyme hai thành phần

Figure 2: This is a molecular model of the unbound carboxypeptidase A enzyme. The cpk, or space-filled, representation of atoms is used here to show the approximate volume and shape of the active site.

Note the zinc ion (magenta) in the pocket of the active site. Three amino acids located near the active site (Arg 145, Tyr 248, and Glu 270) are labeled.

Figure 3: This is a cpk representation of carboxypeptidase A with a substrate (turquoise) bound in the active site.

The active site is in the induced conformation. The same three amino acids (Arg 145, Tyr 248, and Glu 270) are labeled to demonstrate the shape change.

Zn gắn với phần protein qua: •His 69 •His 196 •Glu 72

Cấu tạo của enzyme Cấu tạo của enzyme hai thành phần PhÇn protein: ®©y lµ phÇn activant (tăng ho¹t lùc xóc t¸c cña phÇn coenzyme) vµ quyÕt ®Þnh tÝnh ®Æc hiÖu c¬ chÊt cña enzyme.

PhÇn coenzyme: trùc tiÕp tham gia ho¹t ®éng xóc t¸c, quyÕt ®Þnh tÝnh ®Æc hiÖu ph¶n øng cña enzyme vµ cã t¸c dông tăng ®é bÒn cña phÇn protein ®èi víi c¸c t¸c nh©n g©y biÕn tÝnh.

Apoenzyme +

Coenzyme

Holoenzyme

Trung t©m ho¹t ®éng cña cacboxypeptidase A

• Coenzym: Nhãm thªm dÔ t¸ch khái apoenzym Table 11.5

Một số coenzyme quan trọng NAD+

Một số coenzyme quan trọng NADP+

Một số coenzyme quan trọng FAD

Một số coenzyme quan trọng Coenzyme Q

Một số coenzyme quan trọng Cytochrome

Một số coenzyme quan trọng Coenzyme A

Một số coenzyme quan trọng Thiamine pyrophosphate (TPP)

Một số coenzyme quan trọng Pyridoxal phosphate

1.3 C¬ chÕ t¸c dông cña enzyme 1.3.1. Sù xóc t¸c 1.3.2. Häc thuyÕt vÒ sù h×nh thµnh phøc hîp Enzyme - C¬ chÊt (ES)

1.3.1. Kh¸i niÖm vÒ xóc t¸c

1.3.2. Häc thuyÕt vÒ sù h×nh thµnh phức hợp ES • Sù

h×nh thµnh phøc hîp ES

1. E + S

ES

2. ES

ES*

3. ES*

EP

4. EP

E+P

Figure 11.7: Two models for enzyme-substrate interaction.

1.4. TÝnh ®Æc hiÖu cña enzyme - TÝnh ®Æc hiÖu ph¶n øng Mét enzyme chØ xóc t¸c cho 1 ph¶n øng hoÆc 1 kiÓu ph¶n øng

-TÝnh ®Æc hiÖu c¬ chÊt: a. §Æc hiÖu tương đối b. §Æc hiÖu nhãm c. §Æc hiÖu tuyÖt ®èi d. §Æc hiÖu ®ång ph©n quang häc

Aminopeptidase Cacboxipeptidase Urease, Arginase

Đặc hiệu kiểu phản ứng

ADP + Pi glutamin NH 3 , ATP Axit glutamic

glutamin synthetaza CO 2 Axit χ- aminobutyric Decacboxylaza

transaminaza

Axit oxaloaxetic Axit α- xetoglutaric + axit aspactic

1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động xúc tác của enzyme 1.5.1. Ảnh hưëng cña nång ®é c¬ chÊt. Phư¬ng tr×nh Michaelis – Menten

Phương trinh Michaelis-Menten

V = k2[ES] [E]t = [E] + [ES], [E]t là nång ®é enzyme tæng sè, [E] – enzyme tù do vµ [ES] – enzyme ë d¹ng phøc hîp.

N¨m1925, Briggs and Haldane: ë tr¹ng th¸i c©n b»ng vËn tèc h×nh thµnh vµ ph©n ly ES lµ b»ng nhau, do ®ã k1[E] [S] = k-1[ES] + k2[ES] (1) Rót gän pt (1) ta ®ưîc : [ES] = k1/(k-1 + k2) [E] [S] (2)

KÕt hîp 3 h»ng sè vËn tèc ta ®ưîc: Km= (k-1 + k2)/k1 Phư¬ng tr×nh (2) thµnh: Km[ES] = [E][S] (3) V× [E] = [E]t - [ES], nªn Km[ES] = [E]t[S] - [ES][S] (4) Rót [ES], [ES] = [E]t[S]/(Km+[S]) (5).

Thay V = k2 [ES] vµo (5) ta ®îc V = k2[E]t[S]/(Km+[S]) → V = Vm [S]/(Km +[S]) Phư¬ng tr×nh cuèi gäi lµ phư¬ng tr×nh Michaelis-Menten, Km lµ h»ng sè Michaelis.

§å thÞ biÓu diÔn quan hÖ gi÷a (V) vµ nång ®é c¬ ch©t ([S]).

Km - ®Æc trưng cho ¸i lùc gi÷a enzym vµ c¬ chÊt: Khi ([S] >> Km), V ®¹t cùc ®¹i (Vmax). Enzym bÞ c¬ ch©t b·o hoµ.

Khi [S] << Km th× ph¬ng tr×nh lµ V = Vm [S]/Km, VËn tèc ph¶n øng phô thuéc vµo [S] Khi Km = [S] th× V = Vmax/2 Km lµ [S] mµ ë ®ã V = Vmax/2.

C¸ch tÝnh Km: TÝnh theo phư¬ng tr×nh V = Vm [S]/(Km +[S]) Lµm t/n víi [S] kh¸c nhau, vÏ ®å thÞ, x¸c ®Þnh Vm, suy ra Km = Vmax/2 Phư¬ng tr×nh Lineweaver-Burk ChuyÓn phư¬ng tr×nh Michaelis thµnh p/t ®ưêng th¼ng: 1/V = Km/Vm. 1/[S] + 1/Vm 1/V = 0 th× 1/[S] = -1/Km 1/[S] = 0 th× 1/V = 1/Vm

Km,

1.5.2. Ảnh hưëng cña chÊt ho¹t ho¸ vµ chÊt k×m h·m

1.5.2.1. Ảnh hưëng cña chÊt ho¹t ho¸ ChÊt ho¹t ho¸: Lµ nh÷ng chÊt lµm cho enzym tõ tr¹ng th¸i kh«ng ho¹t ®éng thµnh tr¹ng th¸i ho¹t ®éng, tõ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng yÕu sang tr¹ng th¸i ho¹t ®éng m¹nh.

- Coenzym: NAD+, NADP+, FAD, FMN ho¹t ho¸ c¸c enzym oxi ho¸ khö -C¸c ch¸t ph¸ vì sù bao v©y TTH§: + Enzym kh¸c: Enterokinase biÕn ®æi trypsinogen thµnh trypsin + C¸c chÊt phôc håi chøc n¨ng cña TTH§: C¸c chÊt giµu –SH (Cystein, Glutathion) – Papain - Ion kim lo¹i: ¤ 11 ®Õn « 55

Các chất hoạt hóa Cl-, Br-, F-, I- làm tăng hoạt tính của amylase Mn2+, Zn2+ hay Co2+ kích thích hoạt tính của enzyme peptidase

Trypsin vs trypsinogen.png

1.5.2.2. Ảnh hưëng cña chÊt k×m h·m a. K×m h·m thuËn nghÞch • K×m h·m c¹nh tranh

• K×m h·m kh«ng c¹nh tranh

b. K×m h·m kh«ng thuËn nghÞch

Ảnh hưởng của nhiệt độ

NhiÖt ®é mµ t¹i ®ã enzyme mÊt ho¹t tÝnh gäi lµ nhiÖt ®é tíi h¹n. ë nhiÖt ®é nµy, c¸c liªn kÕt t¹o vµ giữ vững c«ng thøc cÊu t¹o cña enzyme bÞ ph¸ huû, enzyme bÞ biÕn tÝnh vµ kh«ng cßn kh¶ năng xóc t¸c.

Ảnh hưởng của pH

Ảnh hưởng của pH

Enzyme

pH tối thích

Enzyme

pH tối thích

Pepsin

1,5 – 2,5

Trypsin

7,8 – 9,5

Saccarase (nấm men)

4,6 – 5,0

Arginase

9,8

Amylase (mạch nha)

4,4 – 5,0

Succinatdehydrogenase

9,0

amylase (nước bọt)

6,8 – 7,2

Catalase

6,8 – 7,0

Maltase (nấm men)

6,7 – 7,2

Phosphatase động vật

6,2 – 9,4

1.5.3. Ảnh hưëng cña nång ®é E ®Õn vËn tèc ph¶n øng Ở c¸c ®iÒu kiÖn kh«ng ®æi, ®Æc biÖt [S] kh«ng ®æi, khi [E] t¨ng th× V t¨ng

Cách gọi tên enzyme Tên enzyme = tên cơ chất hoặc tên sản phẩm + tên loại phản ứng + “ase”

Phân loại enzyme 1. EC1: Oxydoreductase 2. EC2: Transferase 3. EC3: Hydrolase 4. EC4: Lyase 5. EC5: Isomerase 6. EC6: Ligase hay synthetase

Amylolitic enzymes Thủy phân liên kết 1,4glycoside nội mạch (endo-amylases)

Thủy phân liên kết 1,4-glucoside bắt đầu từ đầu không khử (exo-amylases)

Starch Hydrolysis

α-amylases

Dextrin

maltose

β -amylases

Maltose

dextrin

Amyloglucosidase or Glucoamylase

glucose

Thủy phân liên kết 1,4- và 1,6-glucoside bắt đầu từ đầu không khử

Amylolitic enzymes

POINTS OF STARCH CLEAVAGE THROUGH DIFFERENT TYPES OF AMYLASES

α- 1,6 glucosidase Pululanase

Glucose

Maltose

Amylolitic enzymes α- or β-amylase Alfa and beta – amilases Nguồn

quan trọng trong Công nghệ thực phẩm

Thực vật hoặc vi sinh vật (nấm mốc hoặc vi khuẩn)

Aspergillus orizae Fungi Các loại vi sinh vật chính sản xuất alfa và beta amylase

Aspergillus niger Bacillus subtilis Bacillus stearothermophillus

Bacteria

Rhyzopos delmer Rhyzopos orizae

Amylolitic enzymes: α-amylase Đặc điểm của α amylases theo nguồn gốc

Malted products

Bacterial

Fungal

Kém bền hơn đối với nhiệt so với enzyme từ Aspergillus orizae

Bền nhiệt hơn enzyme từ nấm và ngũ cốc Không bị vô hoạt ở nhiệt độ sấy

Thường bị đi kèm với protease và maltase

Amylolitic enzymes - Ứng dụng Sản xuất bánh Tăng hàm lượng đường lên men được starch + water + alfa-amylase → dextrin dextrin + water + beta-amylase → maltose maltose + water + maltase → 2 glucoses

Thể tích Màu sắc

Amylolitic enzymes – Ứng dụng Bia

Malt đại mạch

Nảy mầm

Enzymes

Nghiền malt enzyme + hồ hóa tinh bột tạo gel tinh bột Enzymes thủy phân gel tinh bột thành các đơn vị glcuose

Amylolitic enzymes – Ứng dụng Nước quả Loại bỏ độ đục

Enzymes thủy phân dissacarides Invertase

Lactase

Maltase

Sucrose (100)

Lactose (16)

Maltose (50)

Glucose (70)

Fructose Glucose (170)

(70)

Galactose (60)

2 Glucoses

Invertase (saccharase)- Ứng dụng Nghịch đảo đường

Saccharose

invertase saccharase

Glucose

+

Fructose

Invertase- Ứng dụng Invertase

Đồ ngọt

Làm ướt Tăng khả năng hòa tan (ít kết tinh và ít bị cứng) Độ ngọt tăng

Siro fructose thu được khi thêm glucose isomerase vào dịch glucose Sử dụng trong các sản phẩm rượu

Khả năng hấp thụ nước của các đường Đường

Lượng nước (%) hấp thụ được ở các điều kiện khác nhau (20°C) RH = 60%, 1 giờ RH = 60%, 9 ngày

RH = 100%, 25 ngày

D-glucose D-fructose Saccharose Maltose khan Maltose hydrat hóa

0.07 0.28 0.04 0.8 5.05

0.07 0.63 0.03 7.0 5.1

14.5 73.4 18.4 18.4 -

Lactose khan Lactose hydrat hóa

0.54 5.05

1.2 5.1

1.4 -

Lactase – Ice cream: hạn chế kết tinh đường lactose.

– Sữa gầy

12% on DM lactose

kết tinh đường

Độ bền – Giảm nhiệt độ điểm đóng băng – Đối với những người không có enzyme lactase.

– … độ ngọt cao hơn

Inulinases • • • •

Inulin là một glucofructan Có trong nhiều loại thực vật Nguồn sản xuất siro ultra-fructose Dễ bị thủy phân bởi exoinulinase và endoinulinase

INULINA

Inulinase • Inulinases là các enzyme thủy phân inuline thành fructan polymers hoặc fructose • Để sản xuất fructooligosaccharides (FOS) and fructose.

• Hoạt động thủy phân inulin tạo một lượng lớn fructose và một lượng nhỏ glucose.

• Điều kiện hoạt động tối ưu là nhiệt độ 45oC và pH = 7

CHр║цT Xка

LIGNOCELULOSE

CELULOSE

LIGNINA

Thủy phân chất xơ Cellulose (C6H1005)n là polymer mạch dài được cấu tạo từ duy nhất một loại monomer (glucose) Cellulases xúc tác thủy phân cellulose thành dextrin và glucose optimum pH ~ 2.7

In cellulose, glucose units are linked by β (1,4) linkages.

Thủy phân chất xơ • Hemicellulose là polymers của hexose, pentose và uronic acids, mạch thẳng hoặc phân nhánh, vô định hình và có khối lượng phân tử tương đối nhỏ • Pentosans khi bị thủy phân tạo pentoses (xylose and arabinose).

• Hemicellulases bị làm mềm dưới tác dụng của nhiệt và dịch dạ dày

HEMICELULOSE

Thủy phân chất xơ

Celulase C Type

Celulases Celulase Cx Type

Tác động lên cellulose tự nhiên tạo các sợi polymer không tan của glucose.

Tác động lên các sợi cellulose bị cắt ngắn hoặc ngậm nước tạo sản phẩm có khối lượng phân tử không cao và hòa tane

Cellulose chỉ bị thủy phân dưới tác dụng của celullase được sinh tổng hợp bởi vi sinh vật có trong dạ cỏ của động vật nhai lại

Thủy phân chất xơ – Ứng dụng • Tăng độ tiêu hóa của các sản phẩm từ hạt ngũ cốc và rau • Cùng với pectinase làm trong nước quả và tăng hiệu suất thu hồi • Tách chiết các chất màu tự nhiên • Tham gia quá trình lên men trong các sản phẩm mỳ và đồ uống • Bóc vỏ quả cho quá trình tạo pures quả • Bia: sử dụng kết hợp với amylase và pectinase để tăng hiệu quả sử dụng ngũ cốc (tăng hiệu suất thu hồi)

Pectic enzymes The American Society of Chemistry phân loại pectin: Protopectin: không hòa tan trong nước pectinic acid, pectic acid pectin

tan hoàn toàn hoặc tan một phần trong nước.

Enzymes có thể có nguồn gốc từ quả họ cam chanh, hành, cà chua và vi sinh vật như nấm mốc, nấm men và vi khuẩn

Pectic enzymes Cơ chất pectin

Gây đục, dính cho nước quả

Tăng độ nhớt của nước quả làm khó khăn cho quá trình lọc và cô đặc Phân giải pectin và các hợp chất cao phân tử khác làm giảm độ nhớt, tăng hiệu suất thu hồi và giảm thời gian lọc

Pectic enzymes Main pectic enzymes

Pectinesterase

Hidrolysis of methylated groups of pectin into low metoxyl pectin

Pectic enzymes Pectin lyases

Cleavage of the Îą 1,4 linkages between galacturonic acids still esterified

Pectin lyases are likely on the juice and wine industries because they avoid the production of methanol and volatile esters responsible of off flavours typical of these products

Pectic enzymes Poligalacturonase

Cleavage of the Îą 1,4 linkages between galacturonic acids NOT esterified

Pectic enzymes Pectin enzymes + cellulases + hemicellulases mash treatment enzymes

juices Hidrolysis ofpectins Clarification Precipitation

Pectic enzymes in the juice extraction: The application of pectin enzymes helps releasing the oil, increasing the yield, reducing the process time and improving the quality of the final product In some cases pectinases must be inactivated e.g. orange juice

Pectic Enzyme â&#x20AC;&#x201C;Applications Oil Extraction

Canola, coconut, sunflower seed, palm and olive are traditionally produced by extraction with organic solvents, most commonly hexane. The degradation of cell wall by pectic enzymes allows for its use for vegetable oil extraction from aqueous process, through the liquefaction of the structural components of the cell walls of seeds containing oil

Virgem extra olive oil Increases the amount of antioxidant agents (vitamin E) Reduce the induction to rancidity

Main applications of enzymes in the fruit processing industry

•Extraction/liquefaction •Clarification •Maceration

ENZYMES REQUIRED IN DIFFERENT TREATMENT TECHNOLOGICAL IN FRUITS DESPECTINIZATION / CLARIFICATION

PRESSING ENZYMES

LIQUEFACTION ENZYMES

◆Pectin lyase

◆Pectin lyase

◆Pectin lyase

◆Pectin esterase

◆Pectin esterase

◆Pectin esterase

◆Poligalacturonase ◆Poligalacturonase ◆Poligalacturonase ◆Arabinase ◆Arabinase ◆Arabinase ◆Rhamnogalacturon ◆Rhamnogalacturonase ◆Galactanase ◆Galactanase ◆Xyloglucanase ◆Endoglucanase ◆Celobiohydrolase ◆Glucosidase

MOLIENDA

Pectin enzymes of maceration

Pectin enzymes for pressing

PULP

FILTRATION Pectinases +

PRESSING

cellulases CENTRIFUGATION RIND

TURBID JUICE Pectinases for clarification

CONCENTRATED PULP

CLARIFICATION CLARIFIED JUICE

Pectinases + cellulases

FILTRATION

FRUIT

GRINDING CENTRIFUGATION PULP

• Gelatin • Bentonite diatomaceo us earth

WARMING ( ~ 50°C)

ENZYMES

NATURAL JUICE

CLARIFICATION

ENZYMATIC TREATMENT FILTRATION PRESSING CONCENTRATION AND RECUPERATION OF AROMES TURBID JUICE WITH PECTIN

ENZYMES ENZYMATIC TREATMENT

alcohol and iodine tests

CONCENTRATED and CLARIFIED JUICE

Proteolitic enzymes â&#x20AC;˘ hydrolyze proteins into polypeptides, amino acids, amides and amino acid esters â&#x20AC;˘ Origin

vegetable, animal and microbial Papain

Vegetable Proteases

Bromelin

Ficin

Proteolitic enzymes Enzyme

Origin

Papain

Latex flowing through incision in non-mature fruit of Carica Papaya

Bromelin

Stem, leaves and fruits of Bromaliceae family

Ficin

Latex of the plants of the genus Ficus

Action

Act on muscle fibers, collagen and elastin (connective tissue)

Proteolitic enzymes

Pepsin Animal proteases Trypsin

rennet or chymosin

< stomach cells

Purified extracts of pancreas of human, beef and pork Fourth veal stomach

Proteolitic enzymes Pepsin

< stomach cells

Proteolitic enzymes Trypsin

Purified extracts of the pancreas of beef and pork

Proteolitic enzymes rennet or chymosin

Fourth veal stomach

Proteolitic enzymes Ideal coagulant activity pH 3.5

microbial proteases Mucor pusillus Lindt

Increased sensitivity to addition of sodium chloride Maximum coagulation at 50°C

Renin

Mucor mihei

Maximum coagulation at 65ÂşC

Proteolitic enzymes Cheese Coagulation of casein

Flavor

Proteolitic enzymes

• Fermented products • aa Flavor development during fermentation • Chocolate/cocoa • Action on the nibs during fermentation

aminoacids

Bacteria produce amines, alcohols, aldehydes and caproic and 3-methylbutyric acids from amino acids

Proteolitic enzymes • Bakery They act on the peptide bonds of gluten, breaking them • To improve the extensibility and texture of the dough • Meat and Fish: • Meat softening • Release oils.

• Carcasses correspond to about 5% of the total weight development of byproducts from bone protein and fishbone

lipolytic enzymes Lipases and phospholipases

Lipases

hydrolyse TG

rancidity undesirable

fatty acids and glycerol Phospholipases: catalyze the hydrolysis of esters linked to glycerophospholipids.

Lipolitic enzymes â&#x20AC;&#x201C; Lipases -Applications Cheese â&#x20AC;˘ Improves flavor P. roqueforti produces a soluble lipase, which is responsible for the release of caproic, caprylic and capric in Roquefort cheese

The addition of lipolytic enzymes in Italian cheeses of Romano and Provolone types have produced good results, as the flavor of these cheeses is dependent on the high concentration of free fatty acid

Lipolitic enzymes – Lipases -Applications Bakery • Have rarely been used in baking, due to the detrimental effect observed by the action of endogenous lipases, releasing unsaturated fatty acids • Replacement of the emulsifier (monoglyceride) by lipase enzyme • Production of mono and diglycerides from the addition of lipids improves the specific volume, crumb softness and consequently slowing the aging of the bread. Furthermore, the enzymes lipase provide increased strength and elasticity of the dough • The addition of lipase may produce small amounts of free short chain fatty acids that influence the aroma of the bread.

Lipolitic enzymes â&#x20AC;&#x201C; Lipases -Applications Modification of oils and fats OR

Estearic acid

Oleic acid

+ Stearic acid

OR Palm oil

Oleic acid OR Analogous cocoa butter

Several enzymatic processes have been studied in order to obtain equivalent consistency of cocoa butter from oils and fats of low commercial value Recently, lipases have been used as catalysts for interesterification reactions

Oxidative enzymes Catalase Catalyze the degradation of hydrogen peroxide into water and oxygen

Are obtained from natural sources and microorganisms

Oxidative enzymes - catalase Applications â&#x20AC;˘ Milk

Pasteuzation

H2O2 is added to reduce the action of microorganisms catalase for the decomposition of the peroxide

Oxidative enzymes - Glucose-oxidase • Catalyzes the oxidation of glucose to gluconic acid and hydrogen peroxide • Jointly operates with catalase • Microbial origin

Oxidative enzymes - Glucose-oxidase Applications Elimination of oxygen and glucose Desiccation of eggs

Elimination of glucose

Oxygen in beer, wine and butter Browning

Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Copper as a prosthetic group Can be called fenolase, tyrosinase or o-diphenol catecholase Activity is high at pH 5-7 Denatured at pH <3 Found in virtually all plant

Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Endogenous substrates for PPO in plants Product Banana Apple Cocoa Coffee Eggplant Lettuce Mushroom Potato Tea Plum Pear

Substrate 3,4-dihydroxyphenilamine (dopamine) chlorogenic acid, o-catechin Catechins Chlorogenic and caffeic acids Caffeic acid, cinnamic acid Tyrosine Tyrosine Tyrosina, chlorogenic acido, flavonids Flavonoids, catechins, tannins Tannins Chlorogenic acid

Oxidative enzymes - Polyphenoloxidase Enzymatic browning in plants Lost of nutritional quality Vitamins and aa

Condense, forming insoluble dark pigments, called melanoidins Quinone Reacts non-enzymatically with other phenolic compounds, amino acids and proteins, also forming melanoidins

Oxidative enzymes â&#x20AC;&#x201C; Polyphenoloxidase Applications Tea/coffee: development of the browning Sabor Presence and activity of the enzyme polyphenoloxidase (PPO), during fermentation and drying of cocoa beans are one of the factors responsible for the development of flavor precursors

Anthocyanidins and tannins bad fermented beans

characteristic astringency of

Browning of many fruits, vegetables And their products

Oxidative enzymes – Lipoxidases or lipoxygenase Lipoxygenase are enzymes that catalyze the addition of molecular oxygen to mainly polyunsaturated fatty acids linoleic acid (ω6) and linolenic acid (ω 3)

Oxidative enzymes – Lipoxidases or lipoxygenase – Application • Lipases

generate free fatty acids

• Lipoxygenase act on the free fatty acid form peroxides, which will break disulfide bonds of gluten favoring the elasticity

Oxidative enzymes – Ascorbic acid - Oxidase • Catalize the oxidation of ascorbic acid