Enzime

I. ENZIMELE

Enzimele sunt macromolecule de natură proteică , ce au rol de catalizatori în reacţiile din organismele vii .

Termenul de enzimă a fost introdus de Kühne în 1878 şi înseamnă în drojdie , ceea ce arată că activitatea enzimelor catalizatori ai reacţiilor biochimice nu este legată de viaţa celulei de drojdie .

Enzima a existat din cele mai vechi timpuri , dezvoltându-se pe baze empirice, pe experienţa câştigată de generaţii . În ultimii ani enzimologia s-a dezvoltat exploziv, pe baza unor cercetări ample privind structura enzimelor , mecanisme de reacţii studiate la nivel electronic si cuantic , integrarea şi reglarea proceselor enzimatice în cadrul metabolismului intermediar . Sinteza chimică a unor enzime reprezintă una din marile performanţe ale enzimologiei moderne – ce deschide calea unor importante posibilităţi de aplicabilitate teoretică şi practică . S-au obţinut preparate enzimatice înalt purificate (proteaza, pectinaze, amilaze, ribonucleaze, celulaze etc.) în stare liberă sau imobilizate pe suporturi solide , care deschid perspectiva obţinerii unor complexe multienzimatice , utilizate ca medicamente, ca senzori enzimatici pentru poluare , în microbiologie , în industria alimentară , în industria medico-farmaceutică , în menaj .

Printre factorii care determină calitatea alimentelor , gustul şi mirosul joacă un rol important . Complexul de senzaţii compus din gust şi miros formează arma. Substanţele aromate pot exista ca atare în legume şi fructe sau se formează după recoltare sub influenţa activităţii diferitelor enzime al căror substrat poate fi aminoacizi , zaharide , derivaţi , lipide , acizi graşi sau alte substanţe numite precursori aromatici . În general substanţele aromatizante sunt uşor volatile şi în timpul conservării se pierd . Produsul conservat îşi pierde de cele mai multe ori aroma de produs natural proaspăt şi capătă în schimb alte caractere organoleptice . Cercetătorii au constatat că prin sterilizare termică se distrug pe lângă alte enzime şi enzimele ce caracterizează formarea substanţelor aromatizante dar nu se distrug precursorii substanţelor aromatizante . Dacă la procesul alimentar conservat se adaugă preparate enzimatice extrase din produsul natural (sau din altă plantă din aceeaşi familie), alimentul conservat redobândeşte gustul şi mirosul specific al produsului crud.

Gustul amar al grepfruturilor şi al produselor fabricate din acesta (sucuri, gemuri, marmelade ) se datorează unui glicozid naringina care se găseşte în cantitate mare în albedo ( partea albă a cojii). Prezenţa naringinei în concentraţie mare în sucurile de grepfrut le face dezagreabile. Aceste neajunsuri pot fi înlăturate prin hidroliza naringinei rezultând substanţe ce nu sunt amare. Enzima naringinaza, ce catalizează această reacţie, a fost identificată în seminţele de ţelină în cantităţi mici în regiunea dintre flavedă şi albedo din grepfruturi.

Îmbrumarea enzimatică a fructelor şi legumelor se datorează faptului că sunt oxidaţi compuşii fenolici cu formare de chinone apomelanine – substanţe de culoare închisă – procese ce implică enzime din categoria fenoloxidazelor, tirozinazelor. Acest fenomen este dependent de lumină şi căldură, de aceea fructele şi legumele care primesc mai multă lumină au o valoare mai intensă decât cele umbrite.

Procesele enzimatice care au loc în produsele animale. Şi în produsele animale, în special carne, au loc procese enzimatice după sacrificarea animalului. Glicogenul nu mai este degradat aerob la bioxid de carbon şi apă, ci anaerob la acid lactic. De aceea pH – ul cărnii scade de la 7,3 – 7,4 la 5,4 – 5,6 , proces numit maturare. Frăgezirea cărnii se poate realiza cu preparate enzimatice proteolitice. Durata de gătire la carnea tratată cu preparate enzimatice se reduce cu 1/3. Datorită acestui fapt creşte valoarea nutritivă a cărnii. Se poate recurge şi la injectarea enzimelor proteolitice înainte de sacrificarea animalului, obţinând astfel carne fragedă şi din animale mai bătrâne.

Enzimele sunt considerate a fi indicatorii de calitate în industria alimentară. Aprecierea calităţii alimentelor se face prin :

• Dozarea activităţii enzimelor proprii produsului;

• Dozarea activităţii enzimelor străine de produs aduse de impurităţi sau apărute prin alterarea microbiologică.

Spre exemplu, aprecierea calităţii laptelui se face prin determinarea mai întâi a enzimelor proprii sau celor apărute prin fenomenul de contaminare bacteriană. Cu ajutorul enzimelor existente în lapte, se poate deosebi laptele crud de cel pasteurizat. Pentru laptele crud proba analizei este pozitivă ( se foloseşte coloraţia pe care o dă iodul cu amidonul ). Dintre enzimele conţinute în lapte, prezintă o importanţă deosebită în aprecierea calităţii amilazele, fosfatazele, prexidazele, xantin oxidaza.

În medicină şi farmacie enzimele îşi găsesc cele mai multe aplicaţii. Enzimologia clinică constă în determinarea enzimelor localizate în organe, ţesuturi, lichide biologice şi este un preţios instrument în diagnostic şi tratament.

Cu toate dificultăţile generate de structura lor proteică, enzimele sunt folosite din ce în ce mai mult în terapeutică. Enzimoterapia foloseşte enzime individuale, asociaţii enzimatice, asociaţii de enzime şi alte substanţe active, activatori şi inhibitori enzimatici. În cazul afecţiunilor digestive se folosesc pepticazele ( pepsina, tripina, chimotripsina ), lipaza şi amilaza. În afecţiuni dermatologice însoţite de procese inflamatorii se utilizează enzime proteolitice (tripsina, papaina, alfa-chimotripsina). În afecţiunile oftalmologice se folosesc lizozimul, tripsina, alfa-chimotripsina.

Enzimele au largi aplicaţii în industria de biosinteză enzimatică. Astfel se pot obţine substanţe optic active (aminoacizi, hidroxiacizi), antibiotice şi alte medicamente, biopolimeri folosiţi în industria extractivă. De asemenea se pot realiza diferite reacţii de oxidare a unor substanţe organice sau reacţii de transformare biochimică a unor compuşi naturali (hormoni steroizi).

Botanica şi chimia agricolă aplică analiza enzimatică în cercetarea fiziologiei plantelor, în controlul calităţii unor produse vegetale. Studiile privind comportamentul la ger şi la secetă a unor plante de cultură folosesc analiza enzimatică. Calitatea seminţelor este testată prin activitatea enzimatică a proteinelor, a alfa – amilazei.

Folosirea preparatelor enzimatice pentru hidroliza materialelor celulozice, deschide perspective transformării superioare a unor reziduuri vegetale sau animale.

Enzimele îşi găsesc o largă aplicabilitate şi în microbiologie. Microorganismele sunt crescute în medii de cultură încât pot produce cantităţi mari dintr-o gamă variată de substanţe organice.

În industria chimică enzimele sunt utilizate atât ca reactivi chimici de analiză, cât şi ca reactivi chimici de sinteză. În domeniul chimiei, proteinelor nu li se poate concepe studiul secvenţei de aminoacizi a unei proteine fără utilizarea metodelor de hidroanaliză enzimatică cu proteinoze. În chimia analitică sunt folosiţi electrozi enzimatici sensibili la concentraţia diferitelor substanţe. În chimia preparativă se folosesc diferite transferaze pentru grefarea unor grupări de compuşi organici rezultând substanţe noi, ce se obţin greu prin metode chimice clasifice. Preparatele enzimatice sunt folosite în industria textilă, industria tăbăcăriei, blănurilor, în curăţătorii chimice.

Importanţa deosebită a enzimelor explică varietatea domeniilor de aplicabilitatea acestora.