ENSÜÜMID,S 2013
Download
Report
Transcript ENSÜÜMID,S 2013
ENSÜÜMID
Kaie Pappel, PhD
2013
Ensüümid ehk fermendid
ensüümid on biokeemiliste reaktsioonide
kiirendajad ehk katalüsaatorid,
suunavad ja reguleerivad tuhandeid reaktsioone.
valdav osa on koostiselt valgud
ENSÜÜMID = VALKKATALÜSAATORID
iseloomustab suur aktiivsus ja spetsiifilisus
Ensüümid kiirendavad reaktsioone 103 kuni 1017 korda
väga spetsiifilised reaktantide ehk substraatide
suhtes;
paljude toime on stereospetsiifiline
Ensüümreaktsiooni põhiskeem:
↔
E +
S
ensüüm
substraat
ES
↔
ensüümsubstraat
kompleks
P
+
produkt
E
ensüüm
Substraat – aine, mille muundumidt ensüüm katalüüsib
Produkt – tekib substraadist ensüümi toimel
Aktiivtsenter - ensüümi molekuli piirkond, mis otseselt
osaleb katalüütilises protsessis.
Aktiivtsentri mõjutamine muudab ensüümi aktiivsust
s.o ensüümireaktsiooni kiirust.
substraat seostub ensüümi aktiivtsentrisse
mittekovalentsete ehk nõrkade sidemete abil
(van der Waalsi jõud, ioonsed interaktsioonid, vesiniksidemed ja hüdrofoobsus)
reeglina moodustub substraadi ja ensüümi vahel
palju nõrku sidemeid
aktiivtsenter ja substraat on vastastikku
sobivad, nende aatomid ja funktsionaalrühmad
on ruumiliselt paigutatud nii, et tekiks
võimalikult palju sidemeid
Ensüümide toime spetsiifilisus :
iga ensüüm toimib ainult teatud substraadile või
substraatidele
iga ensüüm katalüüsib ainult ühe reaktsioonitüübi
toimumist
tekkivad produkt(id) sõltuvad ensüümist
Paljud ensüümid vajavad funktsioneerimiseks lisaks
valgule veel mittevalgulist komponenti,
kofaktorit
( nt metalli aatomid, nagu Zn2+, Mg2+, Cu2+ jt)
või koensüümi
(nt orgaanilised molekulid, nagu NAD, FAD jt).
Ensümaatilise reaktsiooni kiirus :
sõltub substraadi ja ensüümi kontsentratsioonist
keskonna pH-st, temperatuurist, efektorite
juuresolekust
Efektorid
aktivaatorid
inhibiitorid
konkureerivad mittekonkureerivad
Inhibiitor on aine, mis seostub ensüümiga ja mõjutab
selle aktiivsust (vähendab reaktsiooni kiirust)
Inhibiitorid
Pöördumatud
E-H+R-X → E-R+HX
konkurentsed
Pöörduvad
E + I EI
mittekonkurentsed
kus E-H –aktiivne ensüüm, R-X –pöördumatu inhibiitor,
E-R –inaktiivne ensüüm, I - inhibiitor
Reaktsiooni
kiirus
Reaktsiooni
kiirus
Ensüümide nimetused ja klassifikatsioon tulenevad
nende poolt katalüüsitavatest reaktsioonidest.
Triviaalsed nimetused:
nt amülaas, tsellulaas
(substraadi nimetus + sufiks –aas),
trüpsiin, pepsiin (vähem informatiivsed).
Süstemaatilised nimetused:
iseloomustavad lisaks substraadi(tide)le ka
katalüüsitavat reaktsiooni,
nt β,D-fruktofuranosidaas (invertaas),
Ensüümid jaotatud kuude klassi.
Nt klass 1 – oksüdoreduktaasid (nt glükoosi-oksüdaas)
klass 3 - hüdrolaasid ( nt amülaas, laktaas )
klass 5 – isomeraasid ( nt glükoisomeraas)
Ensüümide saamine
taimed
loomad
mikroobid
nt pepsiin nt laapensüüm nt pektinaasid
papaiast
vasika
hallituslibemagudest
seentest
geenitehnoloogia
ENSÜÜMIDE KASUTAMINE
Tehnoloogilised protsessid
• produktide saamiseks
• lisandi kõrvaldamiseks
Ensüümanalüüs
Meditsiin
Põhilised kasutusalad:
Toiduanetööstuses
• Toodete kvaliteedi parandamiseks
• Füüsikaliste omaduste mõjutamiseks
• Lõhna intensiivistamiseks
• Valkude funktsionaalsete omaduste
modifitseerimiseks
Analüütika
• Toiduainetööstus
• Meditsiin
Kliiniline diagnostika, teraapia, uurimistöö
Kerge-, peenkeemia- jt. tööstusharud
Juustu
tootmine
Hapupiimatooted
Mahlatootmine
ENSÜÜMIDE
KASUTAMINE
Jahu kvaliteedi
parandamine;
leivaküpsetamine
Pesupulbrid
Keemia- ja
farmaatsiatooted
Õlle
valmistamine
Veini
valmistamine
ENSÜÜMIDE KASUTAMINE TOIDUAINETÖÖSTUSES
α-amülaas
glükoamülaas
α-, β-, glükoamülaas
dekstriinid
glükoos
(α(1,4)-glükosidaasid) tärklis
Alates 1966. Jaapanis protsess naturaalsete
ensüümidega, 1979. – kinnisensüümidega
Käärimistööstus (õlu, piiritus)
Tärklise suhkrustamine meskimisel
Pagaritööstus
Tärklise suhkrustamine taigna käärimise
intensiivistamiseks
Siirupitööstus
Tärklise ja glükoossiirupi tootmine
Glükoosi tootmine
Tärklise kõrvaldamine mahladest
invertaas
Invertaas
(β-fruktofuranosidaas) sahharoos glükoos + fruktoos
Invertsiirupi /inventsuhkru tootmine
Kunstmee tootmine
Vedeldatud täidisega maiustuste tootmine
Glükoosi isomeraas
glükoosi isomeraas
glükoos
fruktoos
Invertsuhkru (kunstmee) tootmine.
kinnisensüümide abil alates 1974. a.
Laktaas
(β-galaktosidaas)
laktaas
laktoos
glükoos + galaktoos
Piimatööstus
Vähendatud laktoosisisaldusega / laktoosivabad
piimatooted laktoositalumatusega tarbijaile.
Piimavalkude külmumiskindluse parandamine.
Jäätisetööstus
Jäätise teralise konsistentsi (liivasuse) vältimine.
Juustutööstus
Juustu valmimisaja lühendamine
Glükoosi oksüdaas
(GO)
Glükoosi või hapniku kõrvaldamine
toodetest oksüdeerumise ja
tumenemise vältimiseks
GO
Glükoos + O2
δ, D-glükonolaktoon + H2O2
FAD
•
•
•
•
•
•
Õlu
Vein
Juust
Piimapulber
Munapulber
Puuviljamahlad jt.
CH2 OH
O
O
OH
OH
OH
Proteaasid
Toiduainete funktsionaalsuse
mõjutamine valkude osalise
hüdrolüüsi teel
Juustutööstus
Kümosiin ja/või selle mikroobsed analoogid – piima
kalgendamiseks.
Juuretise proteaasid – valmimisprotsessi kulgemiseks.
Leivatööstus
Taigna omaduste parandamiseks
Varia
Valkude emulgeerimisomaduste modifitseerimine.
Vahutekitamisvõime ja –püsimise mõjutamine.
Toodete toiteväärtuse parandamine.
Liha pehmendamine.
Pektinaasid
Toodete omaduste mõjutamine
pektiinainete hüdrolüüsi teel.
(pektinaasid: pektiini metüülesteraas,
polümetüülgalakturonaas, pektiinlüaas)
Mahlatööstus
Mahla väljatuleku suurendamine.
Mahla selitamine.
Varia
Oliividest õli ekstraktsiooni hõlbustamine.
Puuvilja pehmendamine.
Veini selitamine.
Kohviubade väliskesta hüdrolüüs.
Lipaas
Toote lõhna parandamine rasvade
hüdrolüüsil vabanevate rasvhapete,
mono- ja diglütseriidide toimel
Võile iseloomuliku lõhna teke
Piimašokolaadi ja šokolaadijäätise lõhna
tugevndamine
Teatud juustude (Blue, Romano jm ) lõhnabuketi
kujundamine
Munavalgepulbri vahustamisomaduste
parendamine
Toode
Ensüümi kasutamise eesmärk
Õlu
Juust
Sademe tekke ärahoidmine
Aroomi, maitse, struktuuri kujunemine
Saiatooted
Jahu kvaliteedi parandamine; taigna kergitamine
Mahlatooted
Hapupiimatooted
Veini tootmine
Tehismesi
Siirupid
Farmaatsia
Pesupulbrid
Mahlade selgitamine
Piima hapnemine
Aroomi kujunemine, sademe tekke ärahoidmine
Invertsuhkru saamine
Tärklisest glükoossiirupi ja laktoosist
galaktoossiirupi saamine
Vitamiin C saamine
Pesemisomaduste parandamine
TOITAINETE SEEDIMINE ENSÜÜMIDE TOIMEL
MAGU
OLIGO- ja DIPEPTIIDID
Oligo- ja dipeptiidid, aminohapped
SÜSIVESIKUD:
TÄRKLIS
GLÜKOOS
maltaas ehk
Β - amülaas
glükoamülaas
α-1,6 glükosidaas
α-amülaas
α-amülaas
glükoamülaas
Tärklise hüdrolüüs ensüümide toimel
Pankrease ja
peensoole nõre
Toidulipiididest 90...95 % on triglütseriidid ehk
neutraalrasvad, 5...10 % on fosfolipiidid, kolesterool,
vitamiinid A, D, E, K jm
Monoglütseriidid + rasvhapped