Enzime în industria alimentară

CAPITOL I.

1. Scurt istoric al enzimelor

Reacţiile enzimatice au fost folosite din timpurile cele mai vechi pentru fabricarea vinului, a oţetului, a berii şi a brânzei. O cercetare sistematică a lor a fost întreprinsă abia în epoca modernă. În 1713, Réaumur a observat dizolvarea cărnii în sucul stomacal al ciorii. De asemenea, fiziologul Spallanzani (1783) a hrănit animalele cu bucăţi de carne învelite în reţele de sârmă şi a observat dizolvarea cărnii în stomac.

Stahl, fondatorul teoriei flogisticului, explică fermentaţia ca un proces în care una din substanţele prezente transmite „mişcarea sa internă” substanţei care fermentează (1697). În 1680, van Leeuwenhoeck a observat la microscop celulele drojdiei de bere, dar această descoperire nu a fost luată în seamă timp de două secole. Lavoisier (1789) a făcut un bilanţ de materiale al fermentaţiei, arătând că oxigenul, hidrogenul şi carbonul din zahăr se regăsesc în alcoolul şi bioxidul de carbon ce iau naştere. Continuarea acestor idei a condus la ecuaţia lui Gay-Lussac a fermentaţiei alcoolice.

Cagnard-Latour şi, simultan şi independent, Kützing (1838) au atribuit fermentaţia alcoolică celulelor din drojdie, considerate ca fiinţe vii, probabil de natură vegetală. În aceste observaţii îşi are originea teoria vitalistă a fermentaţiei. Susţinătorul principal al acestei teorii, Pasteur, a publicat în 1857 cercetarea sa celebră asupra fermentaţiei alcoolice, în care susţine sau sugerează că fermentaţia este un proces legat direct de metabolismul celulelor drojdiei. Liebig (1839) considera dimpotrivă că fermentaţia este o descompunere a zahărului, datorită unor vibraţii moleculare provocate de fenomenele chimice din celulele vii ale drojdiei.

În jumătatea a doua a secolului al IXX-lea, în urma lucrărilor lui Pasteur, mulţi chimişti făceau deosebire între fermenţii formaţi sau figuraţi presupuşi legaţi inseparabil de anumite elemente din celule sau chiar consideraţi identici cu celula vie, şi fermenţi neformaţi sau solubili, de tipul acelora din sucurile digestive sau din extractele apoase ale diferitelor materiale biologice. Fermenţii neformaţi sunt deci substanţe care îşi exercită acţiunea şi în afara celulei vii. Termenul enzimă, pentru a desemna fermenţii neformaţi, a fost introdus de Kühne, în 1878.

Buchner (1897) a izolat din drojdia de bere un suc liber de orice celulă şi totuşi capabil să provoace fermentaţia. Acest suc conţine deci o enzimă pe care Buchner a numit-o zimază. Aceasta este de fapt un amestec de mai multe enzime, după cum s-a dovedit mai târziu. În urma acestor descoperiri, deosebirea dintre termenii ferment şi enzimă a pierdut semnificaţia sa. În cursul secolului al IXX-lea, au fost preparate multe extracte de enzime. Astfel, după ce Kirchoff a observat, în 1820, că o componentă glutinoasă din bobul de orez încolţit, numit malţ, transformă cantităţi de amidon mult mai mari decât propria sa greutate, într-un zahăr solubil, maltoza, Dubrunfaut a găsit, în 1830, că extractul apos, limpede, de malţ are aceeaşi acţiune solubilizantă asupra amidonului ca malţul însuşi. Din acest extract, Payen şi Persoz (1833) au izolat prin precipitare cu etanol, prima enzimă, amilaza, sub forma unui material solid alb, amorf, capabil să solubilizeze o cantitate de amidon de 2000 de ori mai mare decât propria sa greutate. În 1830, Robiquet şi Boutron-Chalard au descoperit hidroliza amigdalinei, cu extract de migdale amare, iar în 1837, Liebig şi Wöhler au izolat enzima respectivă, numind-o emulsină. Printre primele enzime izolate, vom mai menţiona: pepsina din sucul gastric (Schwann, 1836); trepsina din sucul pancreatic (Kühne, 1848); lipaza (Claude Bernard , 1849); invertaza (Mitscherlich, 1841; Berthelot, 1860); ureeaza (Musculus, 1882), etc.