Opracowane pytania

  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.

  1. 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

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.

Proteoliza prowadzona przy użyciu odpowiedniej kombinacji enzymów stwarza możliwości bardziej efektywnej produkcji hydrolizatów o obniżonej alergiczności.

Celem takiej hydrolizy jest:

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.

Na koniec należałoby wspomnieć o mikroflorze szczepionek w przemyśle mleczarskim. Obejmuje ona różnorodne grupy mikroorganizmów, które mają za zadanie:

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:

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)

O cennych właściwościach decyduje zawartość i budowa części wielkocząsteczkowej. Handlowy produkt niemiecki SHD (starhehydrolizenprodukte), produkowany przy wykorzystaniu a- amylazy charakteryzujący się DE w granicach 5-8,. Pozwala to na obniżenie zawartości:

¨ tłuszczu w majonezach majonezach 83% do 20-25% oraz

¨ na zastąpienie 40% masła i 15% sacharozy przy pominięciu dodatku jaj w masach tortowych (przy niezmienionej słodkości).

W procesach enzymatycznych hydrolizy z zastosowaniem a-amylazy i pullulanazy można, przy odpowiednio dobranych czynnikach kinetycznych uzyskać:

® liniowe elementy strukturalne

® lub zrożnicowany skład i stopień rozgałęzienia części wielkocząsteczkowej

utrzymując przy tym niską wartość DE

Scukrzanie skrobi

Hydroliza przy zastosowaniu:

Produkty te są składnikami wykorzystywanych w przemyśle spożywczym syropow. Ze skrobi zhydrolizowanej do glukozy otrzymuje się także syropy fruktozowe. Izomeryzacja odbywa się przy udziale izomerazy ksylozowej [EC 5.3.1.5]. Uwaga- dawna nazwa izomeraza glukozowa została skreślona z rejestru enzymow!

Scukrzanie skrobi ma miejsce także w wykorzystywanych w przem. spożywczym surowcach roślinnych, gdzie działają rodzime enzymy amylolityczne. Amylazy w ziarnach zboż dostarczają glukozy niezbędnej podczas procesow fermentacji przy wyrobie ciasta, piwa (słod) itp. Często ich działanie wspomagane jest dodatkiem preparatow enzymatycznych lub żywych komorek.

9. Scharakteryzuj jedną z metod enz. modyfikacji tłuszczów. Określ rodz. substratu, rodz i specyf. enz. i omów wpływ działania na jakość tł. spoż.

Hydroliza tł. Przy zastosowaniu lipa 1,3 lub 2- specyficznych otrzymuje się odpowiednio

monoacyloglicerole lub diacyloglicerole.

Lipazy niespecyficzne prowadzą hydrolizę triacylogliceroli do glicerolu i kwasow tłuszczowych.

Monoacyloglicerole są powszechnie stosowanymi dodatkami do żywności. Znalazły zastosowanie jako:

Produkty hydrolizy tłuszczu, w procesach technologicznych często są przekształcane przy udziale innych enzymow obecnych w środowisku lub wytwarzanych przez stosowane kultury mikrobiologiczne.

Enzymy pozyskiwane z: Candida rugosa i Aspergillus niger

10. OMÓW MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA ENZYMÓW OX-RED W PRZEMYŚLE SPOŻ

Oksydoreduktazy

Enzymy z klasy oksydoreduktaz podobnie jak ligazy, nigdy nie pełniły znaczącej roli jako celowo dodawane katalizatory w procesach przemysłu spożywczego. Katalaza wykorzystywana była do sterylizacji mleka nadtlenkiem wodoru. Przykłady oksydoreduktaz stosowanych w przemyśle spożywczym:

  1. Oksydoreduktaza glukozowa w połączeniu z katalazą – zastosowanie: używana jest do usuwania tlenu z napojów gazowanych i z mleka w proszku oraz glukozy z jaj;

  2. Oksydoreduktaza piranozowa – zastosowanie: stosowana do produkcji D-fruktozy, mannitolu i sorbitolu, odpowiednio z glukozy, ksylozy i sorbozy;

  3. Lipooksygenaza (pochodząca z soi) – zastosowanie: używana do wybielania mąki i poprawy właściwości związanych z formowaniem ciasta i wypiekiem

11. CO TO SĄ ANALIZATORY PRZEPŁYWOWE? JAK DZIAŁAJĄ I GDZIE SIĘ STOSUJE?

Analizatory przepływowe

Są to reaktory enzymowe w postaci małych kolumn z immobilizowanym enzymem lub rurki, na których wewnętrznej powierzchni związany jest enzym. Stosowane są w przepływowych, otwartych lub zamkniętych układach.

Np. glukoza oznaczona przy unieruchomionej oksydazie glukozowej

Można mierzyć:

Analizatory te stosuje się do pomiaru różnych toksycznych substancji: fenole, aminy aromatyczne, związki siarki i fosforu, środki ochrony roślin.

Wykorzystuje się ich inhibujące działanie na odpowiednie enzymy. Inhibicja zachodzi w wyniku działania związków na centrum aktywne enzymu.

Przykłady:

Na inhibującym lub aktywującym działaniu na enzymy lub na reaktywującym działaniu na apoenzymy opierają się metody oznaczania jonów metali.

12. JAKA JEST RÓŻNICA MIEDZY PRAPARATEM ENZYMATYCZNYM A ENZYMEM. UZASADNIJ.

Enzym to jeden enzym odznaczajcy się bardzo wielką specyficznością działania tj. katalizują ściśle określoną reakcję biochemiczną nie zakłócając innych.

Preparaty enzymatyczne stosowane w przemyśle spożywczym zwane są często enzymami hodowlanymi lub technicznymi. W przeciwieństwie do wysoko oczyszczonych enzymów, prod. przez firmy specjalistyczne dla celów farmaceutycznych lub badawczych w post. krystalicznej w mg lub g, enzymy te wytwarzane są w dużych ilościach liczonych w tonach i nie są w pełni oczyszczone. Preparaty enzymatyczne zawierają dużą liczbę enzymów, które współdziałają ze sobą dla lepszych efektów procesów technologicznych. Np:

13. SPECYFICZNOŚĆ LIPAZ

Specyficzność lipaz

Specyficzność lipaz wiąże się:

Ze względu na selektywność w stosunku do położenia wiązań estrowych hydrolizowanych w triacyloglicerydach lipazy dzieli się na:

 sn-1,3 specyficzne, hydrolizujące lub tworzące wiązania estrowe w pozycjach 1 i 3,

 sn-2 specyficzne, hydrolizujące lub tworzące wiązania estrowe w pozycji 2,

 niespecyficzne, hydrolizujące lub tworzące wiązania estrowe we wszystkich pozycjach triacyloglicerolu.

Większość lipaz w niewielkim stopniu rozrożnia nasycone kwasy tłuszczowe pod względem długości ich łańcucha węglowego. Hydrolizują one lub estryfikują z podobną szybkością nasycone kwasy tłuszczowe o długości łańcucha od 2 do 18oC. Otrzymano też enzymy selektywne wobec długości łańcucha węglowego azyli (np. Aspergillus, Penicillium), ktore preferencyjnie uwalniają kwasy o krotkich łańcuchach (C4- C6) lub produktow średniej długości łańcucha (C12-C14), co często decyduje o cechach smakowo-zapachowych produktow (np. odpowiednio: ostry lub sodki posmak i zapach serow, imitacji i preparatów smakowych).

Lipazy wykazują znacznie wyższą specyficzność wobec nienasyconych kw. tłuszczowych

14. CO TO SĄ I ZASADA DZIAŁANIA Termistorów enzymowych

Mierzą efekty cieplne reakcji enzymatycznych (5-100 kJ/mol).

Zasada działania:

- termostatowany bufor przepuszczany jest z szybkością 0,5-3cm3/min przez kolumnę z immobilizownym enz. umieszczoną w izolowanej termicznie komorze

- do obiegu wprowadza się analizowaną próbkę w ilości 0,1-0,5 cm3. Mierzy się różnicę temperatur podczas reakcji enzymatycznej, wykorzystując do tego celu czujniki temperatury na wlocie i wylocie do/z kolumny.

Termistory stosowane są do oznaczania:

Ich zastosowanie ogranicza wysoka cena aparatury.

15. ENZYMATYCZNA SYNTEZA PEPTYDÓW

OTRZYMYWANIE BIOAKTYWNYCH PEPTYDOW

Specyficzność enz. proteolitycznych wykorzystywana jest przy otrzymywaniu bioaktywnych

peptydow, charakteryzujących się ściśle sprecyzowanymi właściwościami. Otrzymano

peptydy analogiczne do uwalnianych w przewodzie pokarmowym człowieka. Stwierdzono, że

ich aktywność nie ogranicza się jedynie do miejsc, w ktorych są uwalniane, ponieważ mogą

być transportowane poprzez nabłonek jelita i krew do innych organow oraz do systemu

immunologicznego.

Zbadano peptydy wykazujące rożnorodne aktywności i stwierdzono ich wpływ m.in. na:

¨ Funkcjonowanie przewodu pokarmowego,

¨ Przepływ krwi,

¨ Nadciśnienie

Stwierdzono, że mogą działać jako:

 Immunoregulatory

 Czynniki wzrostu mikroorganizmow probiotycznych

 Wspomagać proces wiązania Ca i innych pierwiastkw.

Potencjalne możliwości zastosowania całej gamy bioaktywnych peptydow otrzymanych z

rożnych białek przy wykorzystaniu specyficzności enz. proteolitycznych, wydają się być

duże, jednak proces wymaga szczegołowych badań nie tylko funkcjonalnych ale także

immunochemicznych, cytochemicznych i klinicznych.

Hydroliza białek do małych peptydów i aminokwasów

Hydroliza białek przy udziale mało specyficznych enzymow proteolitycznych

wykorzystywana jest do produkcji hydrolizatow smakowych. Uzyskuje się w ten sposob:

§ małe peptydy i wzbogacające smak art. spożywczych

§ aminokwasy

np. przy zastosowaniu alkalozy odzyskuje się z resztek mięsa rozpuszczalne peptydy

wzbogacające smak zup i konserw.

Hydroliza białek do małych rozpuszczalnych peptydow i aminokwasow stosowane jest także

w browarnictwie w celu zapobiegania zmętnienia piwa.

Całkowita hydroliza białka- otrzymywanie aminokwasów

Aby całkowicie zhydrolizować wybrane (kryterium stanowi zawartość pożądanych

aminokwasow) białko konieczne jest użycie kilku enzymow proteolitycznych o rożnej

specyficzności. Najczęściej stosuje się:

· pepsynę

· trypsynę

· papainę

· dipeptydazę prolinową

· aminopeptydazę leucynową.

Często wykorzystuje się nieczyszczone preparaty enzymatyczne, np. wyciąg z trzustki przy

otrzymywaniu Glu i Asp.

ASP procesach należy uwzględnić optimum pH poszczegolnych enzymow, np. inkubacja z

pepsyną przy pH 2, zmiana pH do alkalicznego i inkubacja z trypsyną. Po hydrolizie do rozdziału aminokwasow stosuje się metody chromatograficzne.

16. CO TO SĄ LIPAZY I ESTERAZY?

lipazy i esterazy katalizują hydrolizę glicerydów i estrów.

Zarówno lipazy, jak i esterazy mogą syntetyzować estry w określonych warunkach.

17. JAKIE SĄ RÓŻNICE MIĘDZY ETANOLIZĄ, GLICEROLIZĄ I ACIDOLIZĄ.

Tranestrygikacja (alkoholiza) Jest alternatywną do hydrolizy metodą otrzymywania mono- i diacylogliceroli przy udziale lipaz

a) Etanoliza

Reakcja ta wykorzystywana jest także do produkcji wielu estrow smakowych np..

o Estry etylowe kwasow do heksanowego do oleinowego (a głownie heksanowego i lautynowego o aromacie owocowym) używane są w dużych ilościach w przem. spoż.

b) Gliceroliza

Jako substrat można stosować także alkoholowe pochodne cukrow np. D-sorbitol, Dmannitol, rybitol, ksylitom. Powstające monoestry alkoholi i kwasow tłuszczowych są doskonałymi środkami powierzchniowoczynnymi stosowanymi do stabilizowania emulsji.

Acidoliza

Wymiana kwasow tłuszczowych wchodzących w skład triacylogliceroli może wpływać na poprawę właściwości tłuszczow (jakość, smarowność, wartość odżywcza).

 Acidoliza katalizowana przez sn 1,3 selektywne lipazy umożliwia m.in. wytwarzanie triacylogliceroli zawierających w pozycjach 1 i 3 średniołańcuchowe kwasy oktanowy i dekadowy, stosowane przy zaburzeniach wchłaniania.

 Acidoliza przy udziale 1,3 specyficznych lipa, jest rownież jedną z metod otrzymywania:

18. HYDROLAZY WYKORZYSTANIE W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

Hydrolazy

Jest to dominująca klasa enzymów w przemyśle spożywczym. Wykorzystywane są do degradacji różnych polimerów, często w celu otrzymania określonego produktu (związku), modyfikacji tekstury lub uzyskania określonych właściwości funkcjonalnych. Stosowane są enzymy hydrolizujące wiązania (tab. 5)

Tab. 5. Przykłady hydrolaz stosowanych i ich wykorzystanie w przemyśle spożywczym.

Lp. Hydrolizowane wiązanie (enzymy) Zastosowanie
1. Estrowe (np. lipazy, fosfolipazy, pektynoesterazy, endonukleazy) Stosowane głównie w przemyśle tłuszczowym, mleczarskim, warzywno-owocowym, przy produkcji intensyfikatorów smaku.
2. Glikozydowi (np. β-D-galaktozydaza, β-D-fruktofuranozydaza, amylazy, glikozydazy, dekstranaza, celulaza, ramnozydaza, poligalakturonazy, poligalakturozydazy) Stosowane w przemyśle mleczarskim, cukierniczym, skrobiowym, cukrowniczym, piwowarskim, winiarskim, gorzelnianym, piekarskim.
3. Peptydowe (np. chymozyna, pepsyna, trypsyna, chymotrypsyna, elastaza, papaina oraz cała gama enzymów pochodzenia bakteryjnego, pleśniowego i grzybowego) Wykorzystywane w przemyśle mleczarskim, mięsnym, piekarskim, piwowarskim; hydrolizaty białkowe.
4. Inne np. ureaza Stosowane w przemyśle winiarskim do rozkładu mocznika.
(mocznik + etanol → kancerogenny karbaminian etylu)
Deaminaza fosforanu adenozyny Stosowana przy produkcji intensyfikatorów smaku.

Enzymy z klasy hydrolaz znalazły zastosowanie praktyczne we wszystkich gałęziach przemysłu spożywczego, co wiąże się z faktem, że przy przetwarzaniu wszystkich wykorzystywanych w nim surowców niezbędne są ich modyfikacje związane z hydrolizą enzymatyczną.

19. ENZYMATYCZNA MODYFIKACJA OLIOGOSACHARYDÓW

Hydroliza

Najczęściej modyfikowane enzymatycznie oligosacharydy [2-10 podjednostek] to: dwucukry:

 sacharoza [Glc-Fru, a1-2b]

 laktoza [Gal-Glc, b1-4a]

 maltoza [Glc-Glc, a1-4a]

 celobioza [Glc-Glc, b1-4b]

¨ trisacharydy:

 rafinoza [Fru-Glc-Gal, b2-1-a6-1]

 oraz występujące głownie w soi galaktooligosacharydy np. stachiza,

werbaskoza.

Podstawą modyfikacji jest hydroliza wiązań glikozydowych, charakterystycznych dla

poszczegolnych cukrow, przy udziale specyficznych enzymow, tj:

· b- fruktofuranozydaza

· b- galaktozydaza

· a- glukozydaza

· b- glukozydaza

· a- galaktozydaza

Z dwucukrow otrzymuje się w ten sposob monosacharydy, ktore charakteryzują się większą

słodkością [laktoza-0,27, maltoza- 0,6, sacharoza- 1, podczas gdy Gal- 0,35, Glc- 0,6, Fru-

1,8], strawnością i rozpuszczalnością.

Cukry proste stanowią też substraty wykorzystywane do kolejnych modyfikacji

enzymatycznych.

Olisacharydy o większej liczbie podjednostek hydrolizowane są do mniejszych elementow,

ktore charakteryzują się wykorzystanymi w żywności właściwościami funkcjonalnymi, np.:

¨ z rafinozy przy udziale a- galaktozy, otrzymuje się sacharozę i Gal

Synteza oligosacharydow

W reakcjach tych wykorzystuje się aktywność transferazową niektorych enzymow

hydrolitycznych obserwowaną przy dużym stężeniu dwucukrow. Otrzymuje się w ten sposob

większe cząsteczki, ktore znalazły zastosowanie jako składniki funkcjonalne żywności, np.:

Laktoza Galaktooligosacharydy+aD-Glc(1-4)[bD-Gal(1-6)]n

+ Glc +Gal+Lac

n=2-5

Sacharoza Fruktooligosacharydy+aD-Glc(1-2)[bD-Fru(1-2)]n

+ Glc +Fru+ sacharoza

n=2-4

Laktoza+ Laktosacharoza+bD-Gal(1-4)aD-Glc(1-2)bD-Fru

+sacharoza

20.ELEKTRODY ENZYMATYCZNE CO TO DO CZEGO SŁUŻY

Elektrody enzymowe

Część robocza elektrody pokryta jest warstwą żelu z immobilizowanym enzymem (grubość warstwy 30-35 µm) i osłonięta półprzepuszczalną membraną o grubości około 20 µm.

W wyniku reakcji enzymatycznej substrat, który oznaczamy, przekształcany jest w produkt. Jego stężenie mierzy znajdująca się w układzie konwencjonalna elektroda. Służy ona do pomiaru stężenia: H+, NH4+, NH3, O2, SO2, NO2, CO2.

Przykłady:

dekarboksylazy – elektroda – (oznaczanie uwolnionego) CO2

Stosowane enzymy muszą być odporne na działanie występujących w analizowanym materiale inhibitorów oraz na stosowane podczas analizy czynniki fizyczne i chemiczne.

Wprowadzone są również elektrody bakteryjne, ale czas pomiaru jest dłuższy niż przy użyciu elektrod enzymowych.

21. ZASTOSOWANIE LIAZ W PRZEMYŚLE

Liazą wykorzystywaną w piwowarstwie jest dekarboksylaza acetomleczanowa. Inne liazy, często w formie immobilizowanej stosowane są do produkcji aminokwasów i kwasów organicznych, np. przy udziale amoniakoliazy asparaginianowej otrzymuje się asparaginian z fumaranu amonowego.

22. REAKCJA INTERSTRYFIKACJI, NA CZYM POLEGA, 2 PRZYKŁADY

Interestryfikacja

Wymiana reszt acylowych pomiędzy dwiema cząsteczkami triacylogliceroli lub triacyloglicerolu i innego estru, wykorzystywana jest często do modyfikacji tłuszczu zwierzęcego lub olejów roślinnych. Otrzymuje się w ten sposób:

Metodą interestryfikacji otrzymuje się tez stosowane w procesach kulinarnych tłuszcze o ograniczonej zawartości PUFA i LSFA wzbogacone w kwas oleinowy (kwasy wielonienasycone są podatne na procesy oksydacyjne, co stwarza ryzyko powstawania:

a wszystkie te produkty stanowią zagrożenie dla zdrowia, są rakotwórcze, powodują arteriosklerozę).

Przykład:

1,3 specyficzna lipaza z Mucor miehei katalizuje wymianę reszt kwasów linolowego i linolenowego w olejach:

przenosząc na pozycje zajmowane przez te acyle kwas oleinowy z oleinianu metylu. Tak zmodyfikowane oleje charakteryzują się większą stabilnością.

Poprzez wymianę acyli można uzyskać wzrost punktu topnienia tłuszczu, a co za tym idzie, przekształcać formę płynną w stałą. Wiąże się to z otrzymaniem na drodze enzymatycznej stałego tłuszczu z olejów roślinnych bez ryzyka powstawania szkodliwych dla zdrowia izomerów trans, które mogą występować w margarynach otrzymywanych metodą chemicznego uwodornienia.

Przedstawione rodzaje modyfikacji enzymatycznych mogą być przeprowadzane następczo w procesach technologicznych. Pozwala to na wykorzystanie różnorodnej specyficzności lipaz i uzyskanie całej gamy produktów o pożądanych cechach funkcjonalnych.

Przykład: Przy otrzymywaniu tzw. strukturyzowanych triacylogliceroli w pierwszym etapie stosuje się etanolizę z pozycji1.3,a w drugim estryfikację tych pozycji kwasem oleinowym. Wykorzystuje się 1,3 specyficzne lipazy z Rhizopus delemar i Rhizopus miehei.

23. ZALETY BIOKATALIZATORÓW I SPOSOBY ICH OCENY

+łatwosc oddzielania go od pouktów kat. reakcji'

+wielkokrotne uzycie

+niski koszt

użyteczność biokt. ocenia sie na podstawie wartosci:

-stabilnosc- półokres trwania (dni/godz. przech. w okreslonej temp do utraty 50% akt. enz)

-stabilnosc operacyjna- półokres trwania akt. mierzonej w war. ciaglego katalizowania danego procesu

-szybkosc objetosciowa- stos. obj. roztw. przeplywajacego w okresl. czasie przez reaktor do obj reaktora

-produktywnosc- il. prod. wytworz. przez 1kg biokat. w ciagu okresloneo czasu

-efektywnosc ekonomiczna- iloczyn akt. poczatkowej biokat., wydajnosci immobilizowania i polokr. trwania

efektywne, działające w łagodnych warunkach (temp. do 100°C, pH 3-10), pochodzące z naturalnych źródeł i łatwo ulegające inaktywacji po przeprowadzeniu odpowiedniej transformacji znalazły liczne zastosowania w przemyśle spożywczym.

24. DEFOSFORYLACJA I FOSFORYLACJA BIAŁEK

Defosforylacja i fosforyzacja białek

Odłączenie reszt fosforanowych od reszt fosfoprotein lub fosfopeptydow wpływa na

zwiększenie ich rozpuszczalności w obecności jonow wapnia. Reakcje katalizują fosfatazy:

· kwaśna [EC 3.1.3.2] i

· alkaliczna [EC 3.1.3.1].

ktore hydrolizują estry fosforanowe niezależnie od rodzaju związanego z kwasem alkoholu (w białkach najczęściej grupy –OH Ser).

Fosforyzacja białek wpływa:

§ na poprawę ich właściwości emulgujących i

§ wzrost objętości piany (ale zmniejsza jej stabilość).

Reakcję można przeprowadzić przy udziale kinaz białkowych [EC 2.7.1.37] występujących w

soi, zbożach, ryżu. Niezbędnym kosubstratem jest ATP (drogi).

25. OPISAĆ SIECIOWANIE ENZYMU ZA POMOCĄ ALDEHYDU GLUTAROWEGO

Sieciowanie

Polega na tworzeniu wewnątrz i międzycząsteczkowych wiązań poprzecznych pomiędzy

łańcuchami polipeptydowymi białek, np. w:

¨ kazienie,

¨ laktoglobulinie,

¨ glutenie,

¨ białkach soi.

Najczęściej wykorzystywana jest do tego celu reakcja przenoszenie reszt arylowych, ktorych

donorem są grupy karboksylowe lub karboksyamidowe reszt kwasu glutaminowego lub

glutaminy w łańcuchach polipeptydowych białek.

Stosuje się enzym:

 g- glutamylotransferazę glutaminylopeptydową [EC 2.3.2.13]

 lub g- glutamylotransferazę [EC 2.3.2.2]. Stosowana nazwa transglutaminaza

jest niepoprawna.

Zmiana struktury białka wpływa na jego:

® rozpuszczalność,

® zdolność wiązania wody,

® elastyczność i

® sprężystość

Akceptorem acylu białek lub peptydow zawierających reszty Gln lub Glu mogą być także Irzędowe

grupy aminowe innych związkow, np. amin lub aminokwasow H2N-R. Za pomocą

tej reakcji enzymatycznej można więc przyłączyć do białka odpowiednie grupy R wpływając

na zmianę jego ładunku i/lub właściwości (kowalencyjne wiązanie aminokwasow

niezbędnych). Najlepszym akceptorem amin jest gluten, zawierający dużo Glu i Gln.

Omowione modyfikacje znalazły zastosowanie:

¨ w przemyśle mięsnym (hamburgery, kotlety, farsze, konserwy),

¨ w przemyśle rybnym (poprawa konsystencji i wyglądu past),

¨ w przemyśle mleczarskim (substytuty tłuszczu, poprawa cech organoleptycznych

jogurtow i kremow, jadalne powłoki ochronne),

¨ w przemyśle owocowo-warzywne (modyfikacje białek roślinnych, imitacje, żele,

powłoki ochronne),

¨ w piekarnictwie (poprawa sprężystości pieczywa).

Reakcje sieciowania białek może mieć miejsce rownież podczas działania peroksydazy, w

obecności H2O2, na reszty Tyr.

26. ENZYMY MODYFIKUJACE WŁAŚCIWOŚCI PEKTYN

Pektyny

Głownym składnikiem pektyn jest długi łańcuch kwasu a-poligalakturonowego, w ktorym

część grup karboksylowych przy węglu 6 jest zestryfikowana metanolem. Łańcuch ten jest

powiązany z łańcuchami galaktanu i arabanu, ktorych zawartość nie przekracza kilkunastu %

oraz z występującymi w niewielkich ilościach:

¨ ramnozą

¨ fruktozą

¨ ksylozą

¨ mannową i

¨ glukozą (tab.1 rys.3).

W żywności największe znaczenie mają substancje pektynowe, ktore występują w

przestrzeniach międzykomorkowych roślin, łącząc komorki i zapewniając ich uwodnienie.

Występują także w bezpośredniej styczności z celulozą, w postaci nierozpuszczalnej w

wodzie protopektyny o rozbudowanej strukturze III-rzędowej. Protopektyna ulega w

tkankach hydrolizie enzymatycznej z wydzieleniem rozpuszczalnej pektyny, np. podczas

dojrzewania owoców i warzyw.

Tekstura owoców i warzyw podczas

¨ wzrostu i dojrzewania jest ściśle związana z ilością i budową obecnych w nich

pektyn,

¨ a zmiany, zarowno te celowe jak i niepożądane zachodzące podczas

przechowywania i procesow technologicznych,

¨ w wyniku działania endogennych lub egzogennych enzymow, odgrywają

dominującą rolę w kształtowaniu cech funkcjonalnych pektyn

(żelowanie, zdolność stabilizacji ukwaszonych produktów mleczarskich,

aktywności farmaceutycznych i dietetycznych)

Degradacja pektyn odbywa się przy udziale enzymow z klasy liaz i hydroliz

Liazy pektynowe są to:

 Endo i egzoliazy poli-a-1-4-D-galakturonidu [EC 4.2.2.2 i EC 4.2.2.9] (Rys.4)

Rozszczepiają wiązania sąsiadujące z wolnymi grupami karboksylowymi, wymagają

obecności jonow wapnia, są wytwarzane głownie przez bakteria. Mają małe znaczenie

w żywności z powodu wysokiego optimum pH(>9)

 Są to liazy poli-a-1-4-D-metoksygalakturonidu, np.[EC 4.2.2.10]. Działają na

wiązania pomiędzy metylowymi resztami galakturonidu, wykazują preferencje wobec wysoko metylowanych (HM) pektyn, produkowane są jedynie przez grzyby

27. Reakcja kat. przy udziale peroksydazy:

Utlenianie różnych zw.org. i nieorg. za pomocą H2O2.

H2O2 +XH2 ------PEROKSYDAZA------->2H2O + X

XH2 i X - to odpowiednio: substrat w stanie zredukowanym i utlenionym. Grupą prostetyczną peroksydaz roślinnych jest żelazoprotoporfiryna, natomiast enzymy zwierzęce zawierają inny typ heminy

28. Przeciwciało - immunoglobuliny – rodzaj białek wydzielanych przez komórki plazmatyczne (czyli pobudzone limfocyty B) w przebiegu odpowiedzi odpornościowej typu humoralnego. Charakteryzują się one zdolnością do swoistego rozpoznawania antygenów.

Jako część układu odpornościowego u człowieka i innych kręgowców przeciwciała odgrywają zasadniczą rolę w obronie organizmu przed bakteriami, wirusami i pasożytami zewnątrzkomórkowymi oraz w znacznie mniejszym stopniu, grzybami oraz pasożytami i bakteriami wewnątrzkomórkowymi.

Głównym zadaniem przeciwciał jest wiązanie antygenu, co umożliwia z kolei zachodzenie innych procesów:

Produkcja przeciwciał jest główną funkcją humoralnego układu odpornościowego

29. Transferazy w przem. spoż.

30. Rola wody - lipazy

Specyficzność lipaz wiąże się:

W środowisku wodnym niezbędne jest emulgowanie substratów, ułatwiające działanie enzymu na granicy faz.

Przy wysokim stężeniu wody rownowaga reakcji przesunięta jest w kierunku hydrolizy.

Niskie stężenie wody przesuwa rownowagę reakcji w stronę syntezy.

Zmieniając środowisko reakcji z wodnego na „bezwodne” można spowodować, że grupy

arylowe z cząsteczki donora przenoszone są na akceptory inne niż woda. Podczas przemian

katalizowanych „w takim środowisku” istotna jest zawartość tzw. wody niezbędnej.

Woda wpływa nie tylko na wartość stałej rownowagi reakcji. Jest niezbędna do:

 wysycenia hydrofilowych domen łańcucha polipeptydowego enzymu i

 utrzymania jego katalitycznej konformacji w środowisku hydrofobowym.

Z kolei rozp. niepolarne stabilizują hydrofobowe domeny centrum aktywnego lipaz.

Stwierdzono, że lipazy w środ. rozpuszczalnikow niepolarnych zachowują stabilność w

warunkach ekstremalnych (100-140oC).


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
haran egzamin opracowane pytania
Opracowane pytania BiUD
prawo opracowane pytania egzamin id 3
patomorfologia opracowane pytania opisowe egzamin
1.Rodzaje i geneza gruntów budowlanych, Opracowane pytania na egzamin
opracowane pytania MSI (1), Studia Zarządzanie PWR, Zarządzanie PWR I Stopień, V Semestr, Modelowani
opracowane pytania od Kolonki II(2)
POSTEPOWANIE EGZEKUCYJNE OPRACOWANE PYTANIA (1)
opracowane pytania metodologia III cz
opracowane pytania)
ściąga opracowane pytania z pierwszego koła
Gospodarowanie opracowane pytania
OPRACOWANE PYTANIA NA KOLOKWIUM
14 OGÓLNE OPRACOWANIE PYTANIA OGÓŁid334
Opracowane pytania na mechanikę płynów
opracowane pytania do testu z wytrzymki(2)
MIKOLOGIA EGZAMIN OPRACOWANE PYTANIA
Mikrobiologia opracowane pytania
Egzamin licencjacki Opracowane pytania finanse i rachunkowość collegium mazowia

więcej podobnych podstron