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  • 1. Seminario 07/07/2014 Conservazione e degradazione alimenti
  • 2. Alterazione e trasformazione delle sostanze alimentari Cause biologiche enzimi presenti nellalimento microrganismi (salubrit, caratteri organolettici e valore nutritivo) Cause fisico-chimiche ossigeno radiazioni calore variazione del contenuto idrico
  • 3. Cause biologiche Le principali reazioni di degradazione (idrolisi e ossidazione) sono catalizzate da enzimi presenti nellalimento o appartenenti ai microrganismi che lo contaminano Enzimi presenti nellalimento Gli alimenti naturali sono di origine vegetale o animale, parti o prodotti di essi. I tessuti e le cellule ne conservano il patrimonio enzimatico. Nei lisosomi, corpuscoli presenti (anche diverse centinaia) nel citoplasma delle cellule eucariote, sono presenti gli enzimi dellautolisi (sistema digerente endocellulare), un corredo di oltre 50 enzimi capaci di scindere una grande variet di molecole extra o intracellulari: perossidasi, lipasi, glicosidasi, peptidasi (es. catepsine frollatura carni). Con la morte dellorganismo, gli enzimi fuoriescono dando avvio ai fenomeni di autodigestione. Microrganismi La maggior parte delle sostanze alimentari costituisce un terreno adatto allaccrescimento di diversi microrganismi che si sviluppano a spese dei composti organici. Lazione microbica determina: alterazione dei caratteri organolettici e del valore nutritivo compromissione della salubrit
  • 4. Struttura proteina
  • 5. Proteine struttura tridimensionale
  • 6. La Struttura Terziaria La struttura terziaria la conformazione tridimensionale assunta da una proteina. stabilizzata da legami non covalenti come ponti idrogeno, interazioni idrofobiche tra amminoacidi non polari e legami ionici. indispensabile per la sua attivit biologica.
  • 7. La Struttura Ma anche da legTamie rziaria covalenti, sotto forma di ponti disolfuro fra due cisteine. Le interazioni che si instaurano a livello tridimensionale coinvolgono amminoacidi non necessariamente vicini nella struttura primaria.
  • 8. La Struttura Terziaria Include il ripiegamento delle strutture regolari (alfa-elica e beta-foglietto) dando luogo a combinazioni molto stabili (domini), che si possono trovare ripetute nella stessa proteina. gli elementi di struttura secondaria si trovano combinati in particolari motivi strutturali. Domini nei quali la struttura secondaria pu disporsi nello spazio.
  • 9. La Struttura Terziaria I gruppi R dei vari amminoacidi determinano anche loro la struttura della proteina. E le sue propriet macroscopiche.
  • 10. La Struttura Terziaria Quando le interazioni vengono meno, in presenza di elevate temperature, di pH non ottimale o di detergenti, la struttura tridimensionale viene persa, cos la proteina va incontro a denaturazione, perdendo la sua attivit biologica. la denaturazione a volte un processo reversibile, e, allontanando l'agente denaturante, la proteina riprende spontaneamente la sua conformazione tridimensionale (che dettata dalla struttura primaria).
  • 11. Proteine Fibrose e Globulari Le proteine possono essere divise in due classi: Proteine fibrose Proteine Globulari
  • 12. Le Proteine Fibrose Sono di origine animali, insolubili in acqua, Assolvono ruoli strutturali per lo pi. Si dividono in tre categorie: le cheratine i collageni le sete Formano tessuti protettivi Formano tessuti connettivi Come i bozzoli dei bachi da seta
  • 13. Le Proteine Fibrose Cheratine e collageni hanno strutture ad elica, Le sete hanno struttura foglietto beta Gruppi apolari e ponti disolfuro tendono a conferire rigidit e insolubilit alle proteine fibrose.
  • 14. Le Proteine Globulari Sono solubili in acqua, di forma quasi sferica, Assolvono funzioni biologiche. Possono essere: Enzimi Ormoni Proteine di trasporto Proteine di deposito
  • 15. Le Proteine Globulari Contengono amminoacidi con catene polari e carichi, Sono strutture elicoidali. Mioglobina, proteina globulare che trasporta lossigeno nei muscoli. Le interazioni sono dovute a ponti disolfuro, alla polarit o meno dei gruppi R, e alla capacit di formare legame ad idrogeno.
  • 16. La Struttura Quaternaria Ogni proteina tende ad assumere una sola struttura terziaria e proteine differenti assumono conformazioni differenti. Talvolta le proteine possono assumere anche una struttura quaternaria. composta da aggregati di un certo numero di subunit Emoglobina di un adulto
  • 17. La Struttura Quaternaria Laggregazione serve ad evitare alle parti apolari della superficie proteica lesposizione allambiente acquoso della cellula.
  • 18. Riepilogo
  • 19. G. Enzimi Sono catalizzatori biologici, alcuni dei quali agiscono su substrati specifici. Gli enzimi possono essere utilizzati per aiutare i conservatori, ma sono anche strumenti essenziali dei microrganismi nellattacco ed assimilazione dei vari materiali.
  • 20. Cosa fanno gli enzimi? Sono molecole proteiche naturali che agiscono come catalizzatori ad elevata efficienza nelle reazioni biochimiche. Un catalizzatore un facilitatore delle reazioni, che avvengono molto pi velocemente in sua presenza e che non cambia, anche dopo la fine della reazione. Alcune razioni sono velocizzate dalla presenza degli enzimi (in assenza in circa 24 ore mentre in presenza dellenzima in 4 ore) Gli enzimi sono specifici: ognuno catalizza un ristretto range di reazioni spesso una sola. Il primo step la formazione di un complesso tra il substrato e lenzima.
  • 21. Poich gli enzimi sono cos importanti necessario conoscere quali sono le loro attivit e come si possono controllare.
  • 22. Che tipi di enzimi ci sono? Gli enzimi vengono classificati in base ai composti sui quali agiscono: le proteasi attaccano le proteine, le cellulasi la cellulosa, le lipasi trasformano i grassi in glicerolo e acidi grassi, le amilasi gli amidi in zuccheri semplici. Alcuni enzimi agiscono su un vasto range di substrati (es. le proteasi), mentre altri sono meno specifici (es. collagenasi , che idrolizza il collagene della pelle e cheratinasi, che attacca la cheratina delle piume). Solo gli enzimi di vecchia scoperta non finiscono in asi es. rennina, pepsina, tripsina.
  • 23. Cosa condiziona lazione degli enzimi ? Condizioni fisico-chimiche - come temperatura, pH e forza ionica. Tutti gli enzimi hanno un OPTIMUM di temperatura e pH, al di fuori del quale sono meno (o per nulla) efficienti. Possono essere inibiti (o distrutti) da talune sostanze chimiche.
  • 24. Effetti della temperatura Molti enzimi animali hanno un optimum di temperatura intorno ai 37oC e sono rapidamente denaturati (distrutti) a 40oC. Agiscono debolmente a temperatura ambiente e possono essere conservati a 4oC. Per gli enzimi microbici invece i valori sono molto pi vari.
  • 25. Effetti del pH Il valore ottimale del pH varia molto tra gli enzimi. La lipasi dello stomaco ha un optimum a 4-5, mentre quella del pancreas a pH 8. Loptimum pH degli enzimi microbici non necessariamente uguale a quello della crescita cellulare.
  • 26. Inibitori degli Enzimi Possono essere specifici o non-specifici. Poich l'enzima deve reagire con il suo substrato, tutto ci che "sembra" substrato reagisce con l'enzima e cos inibisce il vero substrato. Questa linibizione specifica - gli enzimi che agiscono su altri substrati non sono coinvolti. Si chiama "inibizione competitiva", perch l'inibitore compete con il substrato.
  • 27. Inibizione competitiva dellenzima REAZIONE Enzima Substrato Enzima rilasciato Complesso Enzima-substrato Substrato degradato Inibitore INIBIZIONE Substrato bloccato dalla reazione con lenzima
  • 28. Inibizione non-specifica dellenzima Calore (come abbiamo gi visto!!) Le sostanze chimiche che reagiscono con l'enzima cambiano la sua configurazione ad esempio i solventi. Poich tutti gli enzimi sono proteine , molte di queste sostanze agiscono su tutti gli enzimi. Questa "l'inibizione non-competitiva".
  • 29. Inibizione non-competitiva dellenzima Enzima Substrato Inibitore Linibitore causa un cambiamento nella conformazione dellenzima che previene la formazione di un legame col subbstrato. Due esempi: Denaturazione dellinibitore che cambia la forma della proteina (enzima) LInibitore non reagisce (ma induce un cambiamento) nel sito di legame del substrato e quindi blocca il legame col substrato. ? 1 2
  • 30. Inibizione del Substrato A volte pu succedere che l'enzima venga "inondato" da grandi quantit di substrato, allora non pu agire. L'unico modo per aumentare la sua attivit allora di aumentare la quantit di enzima (o di ridurre la quantit di substrato). Ricordare che il substrato deve essere in soluzione perch l'enzima possa agire su di esso: un blocco di legno massello non "sommerso" dalla Cellulasi!!
  • 31. Dove troviamo gli enzimi? Quale le loro funzioni nneellllaammbbiittoo biologico alimentare?
  • 32. Alterazioni dei prodotti vegetali Reazioni indesiderate: ossidazione lipidica imbrunimento deterioramento dellaroma denaturazione delle proteine degradazione di pigmenti e vitamine Batteri e muffe Enzimi Enzima Temperatura ottimale (C) Temperatura di disattivazione (C) Perossidasi 45 95 Lipossigenasi 60 95 Polifenolossidasi 40 90 Pectinmetilesterasi 45 70 Pectinliasi 50 70 Poligalatturonasi 35 65 Clorofillasi 30 45
  • 33. Distribuzione di alcuni enzimi nella cellula vegetale Polifenolossidasi (PPO) Perossidasi (POD) Poligalatturonasi (PG) Pectin metil esterasi (PME) Pectinliasi (PL) ENZIMI DI PARETE Lipossigenasi (LOX) Clorofillasi ioni minerali metaboliti secondari acidi organici, glucosidi e tannini,
  • 34. Alterazioni enzimatiche dei prodotti vegetali poligalatturonasi (PG) nelle pectine scindono il legame tra due unit di acido galatturonico non metilate. Le esoPG agiscono sulle unit terminalidella catena, le endoPG agiscono allinterno della catena, provocando la perdita di consistenza del prodotto pectinmetilesterasi (PME) idrolizzano i gruppi metossilici, rendendo disponibile nuovo substrato per lazione delle PG pectinliasi (PL) agiscono tra due unit di acido galatturonico metilate
  • 35. CaCl2 (E509) Lattato di calcio (E327) Struttura della parete cellulare Many theories to account for the effect of the first blanching step on the firmness of vegetable tissues attribute it to pectinesterase activity . According to Bartolome and Hoff (1972), this pretreatment causes a loss of membrane selective permeability, giving rise to diffusion of cations to the cell wall. This activates the enzyme, leading to the de-esterification of pectins and facilitates the formation of bivalent bridges between residues of galacturonic acid belonging to adjacent pectic chains. The divalent ion-pectin complex thus formed acts as an intercellular cement to give firmness to tissues. (da: Alvarez and Canet, 1999. Eur. Food Res Technol. 210: 102-108) La prima fase di blanching attiva la pectn metilesterasi (PME) che agendo sulle catene di pectina (mediante de-esterificazione) favorisce lesposizione degli acidi galatturonici allazione degli ioni Ca2+, a questo punto si ha la formazione del complesso divalente ione-pectina. Gluconato di calcio (E578) Ca2+ Acido galatturonico Effetto della temperatura di blanching sullattivazione della PME. Da: Ni et al., 2005. J. of Food Eng., 70: 546-556.
  • 36. Alterazioni enzimatiche dei prodotti vegetali I principali enzimi coinvolti nella degradazione qualitativa dei vegetali sono: lipossigenasi LOX catalizza lossidazione di acidi grassi polinsaturi con formazione di idroperossidi coniugati, nei vegetali responsabile della comparsa di offflavours polifenolossidasi PPO ossida le funzioni fenoliche con formazione di chinoni, prima tappa del processo di imbrunimento enzimatico dei tessuti O OH HO O OH OH OH OH OH HO O O PPO
  • 37. ENZIMI OSSIDATIVI: LIPOSSIGENASI (LOX) LIPOSSIGENASI: ENZIMA MOLTO DIFFUSO, SPECIE NEL REGNO VEGETALE SPECIFICITA: cis cis CH CH CH CH CH 2 unit cis,cis - penta 1-4 dienica, avente il gruppo metilenico in posizione 8 8 AC. -LINOLENICO SUBSTRATI AC. LINOLEICO 6 10 AC. -LINOLENICO COOH COOH COOH LENZIMA SI ATTIVA NEL CORSO DELLESTRAZIONE DELLOLIO DI OLIVA ED E IL PRIMO ANELLO DI UNA SERIE DI REAZIONI ENZIMATICHE A CATENA DETTE VIA DELLA LIPOSSIGENASI, CHE PORTANO ALLA FORMAZIONE DI COMPOSTI CHIAVE IMPLICATI NELLAROMA DI FRUTTATO DELLOLIO
  • 38. MECCANISMO DAZIONE DELLA LIPOSSIGENASI 1) Formazione di un complesso con lac. grasso (linoleico o linolenico) 2) Estrazione di un atomo di idrogeno (H) dal gruppo metilenico 8, con formazione del radicale alchilico R 3) Lelettrone si delocalizza sulla struttura pentadienica 4) Reazione con lossigeno a livello del carbonio 9 oppure 13 e formazione del rispettivo radicale perossidico. Contemporanea coniugazione del doppio legame e isomerizzazione cis trans del legame che si spostato 5) Il radicale perossidico estrae un idrogeno dal mezzo, formando l idroperossido 6) Lidroperossido dellac. grasso si stacca dallenzima 9-IDROPEROSSIDI 13-IDROPEROSSIDI SIA PARTENDO DALLAC. LINOLEICO CHE DALLAC. LINOLENICO, SI FORMANO DUE SOLI ISOMERI PROSEGUONO LA CATENA DI REAZIONI CHIMICHE (OSSIDAZIONE) PROSEGUONO LA CATENA DI REAZIONI ENZIMATICHE (VIA DELLA LOX)
  • 39. VIA DELLA LIPOSSIGENASI (LOX) ACIDO LINOLEICO 9-idroperossidi + lipossigen asi O2 13- idroperossidi esanal e esanol o acetato di esile isomerizzaz. NADH Acetil-CoA idroperossidoliasi alcoldeidrogenasi acetiltransferas i ACIDO LINOLENICO 9-idroperossidi + lipossigen asi O2 13- idroperossidi cis-3- esenale idroperossidoliasi t-2- esenale cis-3- esenolo t-2- esenolo cis-3- esenilacatato t-2- esenilacetato isomera si alcoldeidrogen asi +Acetil-CoA acetiltransfera si C12-oxoacido C12-oxoacido ormone per danno da ferite (traumatina)
  • 40. PRODOTTI DELLA VIA DELLA LIPOSSIGENASI RAMO DELL AC. LINOLEICO RAMI DELL AC. LINOLENICO esanale esanolo acetato di esile cis-3-esenale cis-3-esenolo cis-3-esenilacetato t-2-esenale t-2-esenolo t-2 -3-esenilacetato note verdi principali nota verde-dolce nota verde-amaro-astringente indesiderabile (?) verde erbaceo fresco; erba tagliata erbaceo piu spento, maturo floreale FRUTTATO VERDE aldeidi alcoli esteri
  • 41. Alterazioni enzimatiche dei prodotti vegetali clorofillasi Enzima esterasico, localizzato nei cloroplasti, scinde la clorofilla con formazione di fitolo, alcol metilico e clorofillide. Responsabile della degradazione della clorofilla. Determinano alterazioni del colore, importante nei vegetali verdi Attivit enzimatica delle clorofillasi: lettura a 663 nm delle clorofillidi
  • 42. 1 Utilizzo di enzimi nellindustria Settore alimentare Mangimi per animali Settore tecnico Industria dei detergenti produzione di amido industria tessile industria chimica industria del pellame industria cartaria industria farmaceutica 2% nellindustria del pellame, 15% nella produzione della carta, fino al 25% per enzimi nellindustria alimentare.
  • 43. 2 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Milioni[ di $ 1960 1970 1980 190 Attualmente in ITALIA il mercato totale di 1.4 mld , e il mercato degli Enzimi di 30 mln (21.4%). Incrementi annui (AAGR =Average Annual Grow Rate) del 10%
  • 44. 3 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 x 1000 CPK ALT Amil AST g-GT ChE LDH ALP Lip ACP HBDH Ald Alimentazione Detergenti Tessile Carta Chimica amilasi
  • 45. 4 Settore alimentare 50 40 30 20 10 0 Amido Prodotti dietetici Vino, succhi di frutta Birra, malto, etc. Prodotti da forno Altro % Mondiale USA
  • 46. 5 SSeettttoorreeaalliimmeennttaarree
  • 47. Un primo impianto industriale nacque in Francia nel 1874 con un sistema che idrolizzava lamido usando diastasi (= amilasi) (al posto del pi costoso acido solforico) per ottenere destrina. La destrina veniva poi utilizzata per la fabbricazione del pane, della birra e del vino. 6 1833 Payen e Persoz purificano la diastasi (amilasi) del grano mediante precipitazione con etanolo, dimostrano che termolabile e postulano limportanza fondamentale degli enzimi nei sistemi biologici. (enzima = dal greco: fermento) Prima classificazione IUB = 1958
  • 48. ALCUNI DEI PIU IMPORTANTI USI INDUSTRIALI DEGLI ENZIMI IMMOBILIZZATI I vantaggi degli enzimi immobilizzati su quelli in soluzione sono la maggiore ECONOMICITA di esercizio e la grande PRODUTTIVITA. Enzyme EC number Product Aminoacylase 3.5.1.14 L-Amino acids Aspartate ammonia-lyase 4.3.1.1 L-Aspartic acid Aspartate 4-decarboxylase 4.1.1.12 L-Alanine Cyanidase 3.5.5.x Formic acid (from waste cyanide) Glucoamylase 3.2.1.3 D-Glucose Glucose isomerase 5.3.1.5 High -fructose corn syrup Histidine ammonia-lyase 4.3.1.3 Urocanic acid Hydantoinasea 3.5.2.2 D- and L-amino acids Invertase 3.2.1.26 Invert sugar Lactase 3.2.1.23 Lactose-free milk and whey Lipase 3.1.1.3 Cocoa butter substitutes Nitrile hydratase 4.2.I.x Acrylamide Penicillin amidases 3.5.1.11 Penicillins Raffinase 3.2.1.22 Raffinose-free solutions Thermolysin 3.2.24.4 Aspartame 7
  • 49. Applicazioni nellindustria alimentare Amido: prodotto pi utilizzato nellindustria alimentare mondiale 8
  • 50. APPLICAZIONI DEGLI ENZIMI NELLINDUSTRIA Enzimi usati nellidrolisi industriale dellamido: Enzima EC Fonte Attivit a-Amilasi 3.2.1.1 Bacillus amyloliquefaciens Idrolisi dei soli legami a-1,4-glicosidici per dare a-de-strine e principalmente maltosio e oligosaccaridi (G2), G3, G6 e G7. B. licheniformis Idrolisi dei soli legami a-1,4-glicosidici per dare a-de-strine e principalmente maltosio e oligosaccaridi G3, G4 e G5. Aspergillus oryzae, Aspergillus niger Idrolisi dei soli legami a-1,4-glicosidici per dare a-de-strine e principalmente maltosio e oligosaccaridi G3. a-amilasi 3.2.1.1 B. subtilis (amylosacchariticus) Idrolisi dei soli legami a-1,4-glicosidici per dare a-de-strine e principalmente maltosio e oligosaccaridi G3, G4 e pi del 50% (w/w) di glucosio. b-Amilasi 3.2.1.2 Malto dorzo Idrolisi dei soli legami a-1,4-glicosidici dallestremit non riducente per dare destrine e b-maltosio. Glucoamilasi 3.2.1.3 Aspergillus niger Idrolisi dei legami a-1,4 e a-1,6-glicosidici dallestremi-t non riducente per dare b-glucosio. Pullulanasi 3.2.1.41 B. acidopullulyticus Idrolisi dei soli legami a-1,6-glicosidici per dare malto-destrina a catena lineare. 9 DOLCIARIA
  • 51. La bioraffineria di Terni Qui nasce la plastica pulita Prodotti ecologici dal mais. La Novamont si distingue nell'innovazione 15 ottobre 2006 Stefano Raiola Fonte: Il Manifesto (http://www.ilmanifesto.it) Dall'agricoltura alla plastica, senza passare per il petrolio. In un panorama imprenditoriale nazionale che non brilla certo per la capacit di innovare, sembra esserci spazio per qualche sorpresa. E' il caso della Novamont, societ italiana che ha lanciato una sfida ecologista: fare a meno del greggio nel processo di produzione delle materie plastiche. Catia Bastioli non solo l'amministratore delegato della societ, ma soprattutto una chimica che ha dedicato la sua vita alla ricerca, caratteristica che si riflette nei numeri e nella filosofia dell'azienda: 120 dipendenti (di cui il 30% impiegati in ricerca e sviluppo), ha chiuso il 2005 con un turnover di 35 milioni di euro, il 50% del quale fatturato all'estero, oltre il 10% reinvestito in Ricerca e Sviluppo, e nella formazione del personale. Catia Bastioli, la chimica inventrice del Mater Bi, vincitrice del premio Europeo 2007 quale "Inventore Europeo dellAnno" per linvenzione del Mater Bi (la sigla significa: "materiale biologico" e sta ad indicare una bioplastica completamente degradabile in poco tempo (12 mesi,cio cio un milione di volte pi velocemente della plastica tradizionale). 10
  • 52. Biodegradabile e Compostabile per natura. Dal Mais al MaterBi: il nuovo biopolimero ricavato da materie prime rinnovabili. Prodotto nello stabilimento di Terni, il Mater Bi parte da mais e oli vegetali, minimizzando l'uso di origine petrolifera. Si presenta in forma di granulo e pu essere lavorato secondo le pi comuni tecnologie di trasformazione, per produrre prodotti bioplastici dalle caratteristiche equivalenti alle plastiche tradizionali ma perfettamente Biodegradabili e Compostabili. Secondo stime della compagnia l'impianto di Terni potrebbe fornire 60 mila tonnellate di bioplastiche all'anno a partire dal 2008, con l'ambizione di arrivare fino a 2 milioni di tonnellate (25% del fabbisogno nazionale di plastiche) mettendo a colture di mais e oleginose circa 800 mila ettari di terreno. 11
  • 53. APPLICAZIONI DEGLI ENZIMI NELLINDUSTRIA DOLCIARIA Zucchero da tavola Utilizzati 2*109 Kg nel 1977 solo negli USA Potere dolcificante = 100 12
  • 54. amilasi + Glucosio Fruttosio Potere dolcificante di alcuni edulcoranti naturali Fruttosio 1,73 Saccarosio 1,00 Miele 0,90 Glucosio 0,74 Maltosio 0,32 Galattosio 0,32 Lattosio 0,16 13 Zucchero da tavola
  • 55. APPLICAZIONI DEGLI ENZIMI NELLINDUSTRIA DOLCIARIA La produzione di zuccheri da amido lunica industria nella biotecnologia industriale che interamente dipendente dalluso di enzimi per una produzione su larga scala a scopo alimentare. Amido: Costituito da 2 polimeri del glucosio: 14 Produzione di zuccheri da amido
  • 56. Produzione di zuccheri da amido amilosio Amilosio: catena non ramificata di unit di glucosio unite da legami ( 1 4). Contiene fino a 100 residui. 15
  • 57. Produzione di zuccheri da amido Lamilopectina costituita da residui di glucosio legati con legami (1 4) ma presenta anche ramificazioni del tipo (1 6) ogni 2430 residui. Una molecola di amilopectina contiene fino a 106 residui di glucosio, ed quindi una tra le molecole pi grandi presenti in natura. 16
  • 58. 17 Demolizione del glicogeno o dellamido Lenzima deramificante ha sia attivit transferasica che glucosidasica amido
  • 59. -amilasi pancreatica gluco-amilasi intestinale Si ottiengono frammenti polisaccaridici o oligosaccaridici, soprattutto maltosio e matotriosio 18
  • 60. Amido: prodotto pi utilizzato nellindustria alimentare mondiale Glucosio Glucosio [] = + 52,5 19 Invertasi Keq ~ 1 Inverte il potere rotatorio della soluzione. Fruttosio [] = 92 Potere dolcificante Fruttosio 1,73 Saccarosio 1,00 Miele 0,90 Glucosio 0,74 Maltosio 0,32 Galattosio 0,32 Lattosio 0,16
  • 61. Amido in sospensione (40% w/v) a pH 3,54,2 amilasi da Bacillus licheniformis pH 6,06,2 105C per 58 min o 95C per 12 ore Lalta T necessaria per lidrolisi dellamido Fase di liquefazione Si ottiengono frammenti di 1013 residui di glucosio Fase di saccarificazione glucoamilasi e pullulanasi da Aspergillus niger pH 4,24,5 60C per 3648/96 ore Fase di isomerizzazione Glucosio isomerasi o invertasi da Streptomyces immobilizzata per adsorbimento su DEAEcerllulosa pH 7,8 60C per 0,33 ore Si ottiene una soluzione di glucosio al 95,5% HFCS High Fructose Corn Syrup. una soluzione con circa il 42% di fruttosio Con potere dolcificante molto pi elevato del saccarosio 20 Viene utilizzato amido di mais, grano o tapioca In batch In batch
  • 62. 21 amilasi (optimum a T = 95C). glucoamilasi e pullulanasi Glucosio isomerasi o invertasi immobilizzata per adsorbimento su DEAEcerllulosa E lenzima che inizia lidrolisi dellamido. Richiede Ca2+. Le specie Bacillus hanno amilasi estremamente termostabile. Uno di questi, brevettato come Thermamyl ha optimum di attivit a 100C Non riesce ad idrolizzare i legami (1 6) : si ottiene fino al 810% di glucosio oltre a frammenti di 1013 residui di glucosio e una destrina limite. Lenzima pullulanasi da Aspergillus niger ha anche effetto deramificante ma non molto termolabile (Tmax = 60C). Lazione combinata dei 2 enzimi riesce a ottenere fino al 96% di glucosio E lenzima finale che serve ad aumentare il potere dolcificante della soluzione perch la miscela contiene fino al 46% di fruttosio. Richiede un quantitativo stechiometrico di ATP (costoso!). Nel 1950 stato sostituito da una xylosio isomerasi che ha affinit anche per il glucosio. Si ottiene un HFCS con un contenuto di fruttosio del 42%. Con tecniche di cromatografia di adsorbimento si possono ottenere sciroppi di fruttosio pi dolci con un contenuto di fruttosio pi elevato
  • 63. 22
  • 64. __: 200 U/kg gluco-amilasi; ---: 400 U/kg gluco-amilasi; ..: 200 U/kg gluco-amilasi + 200 U/kg pullulanasi. 23
  • 65. APPLICAZIONI DEGLI ENZIMI NELLINDUSTRIA I prodotti di idrolisi dellamido sono utilizzati nellindustria per AUMENTARE IL SAPORE DOLCE dei cibi: Ingrediente nel cibo Dolcezza relativa Saccarosio 1.0 Glucosio 0.7 Fruttosio 1.3 Galattosio 0.7 Maltosio 0.3 Lattosio 0.2 Raffinosio 0.2 Ingrediente nel cibo Dolcezz a relativa Sciroppo di glucosio 11 DE