Enzimi e food – II parte

Dopo l’introduzione fatta nel post precedente vediamo insieme alcuni utilizzi che l’industria alimentare fa degli enzimi per ottimizzare alcuni processi tecnologici, proporre a volte nuovi alimenti e in altri casi sviluppare prodotti con particolari caratteristiche siano esse fisiche, chimiche o sensoriali (sotto la relazione di Michaelis-Menten che verrà ripresa nella III parte).

Dell’invertasi (beta-D-fruttofuranosidasi) abbiamo già dato cenno e, sempre in tema di zuccheri, l’enzima glucosio ossidasi è noto per riuscire a “rimuovere” il glucosio e/o l’ossigeno da alcuni speciali preparati, ad esempio durante il processo di produzione delle uova in polvere. Questo permette di mantenere inalterate le caratteristiche montanti della materia prima ed evitare reazioni secondarie indesiderate. Anche nella preparazione delle gustosissime chips, le patatine fritte che tutti conosciamo, trova impiego questo enzima. Talvolta lo si usa infatti per migliorare il loro colore. Come? Il glucosio, se presente in eccesso durante il processo di frittura, può dare origine a composti di colore bruno, generalmente non voluti. Se il contenuto di questo zucchero viene invece calibrato, i composti in questione tenderanno ad essere di colore giallo-oro, migliorando l’aspetto e l’appetibilità del prodotto.

Gli enzimi attivi sulle proteine, le proteasi/peptidasi, molto utilizzate nel settore bakery (prodotti da forno) vengono usati per impartire peculiari caratteristiche reologiche alle miscele, “freschezza” al prodotto finito e per migliorare nel complesso la shelf-life (durata) del prodotto finito. Nelle farine particolarmente ricche in glutine questi enzimi agiscono sulla maglia proteica rendendo più soffice l’impasto che ne risulta.

Anche l’industria casearia si avvale di questi classe di enzimi. Storicamente infatti per la trasformazione del latte in formaggio si è sempre utilizzato il caglio (proteasi) estratto dallo stomaco del vitello o dell’agnello. Il caglio infatti è un insieme di enzimi in grado di agire su specifiche proteine e, nel caso del latte, sotto particolari condizioni di temperatura e pH, di precipitarle e trasformarle in formaggio. Anche a causa della carenza, difficoltà di reperimento e costo del caglio a fronte delle ingenti quantità richieste dall’industria alimentare, si sono standardizzati negli anni degli enzimi specifici in grado di ricreare la stessa attività sulle stesse proteine.

Ci sono poi gli enzimi attivi sui grassi, le lipasi, che trovano impiego più o meno vasto anche nel settore degli aromi. Sono efficacemente impiegati nelle reazioni di incremento aromatico in ambito caseario, nel settore del confectionery per ottenere grassi con specifiche proprietà reologiche e nel bakery per prolungare la shelf-life dei prodotti.

Latte delattosato, zero lattosio e simili negli ultimi anni hanno riscosso grandi successi. Tutto ciò è stato reso possibile anche grazie agli enzimi. Le beta-galattosidasi scindono il lattosio, non da tutti perfettamente digerito, in glucosio e galattosio che al contrario sono digeriti in modo praticamente immediato. In pratica quello che si fa è mettere a contatto, generalmente in soluzione, una piccola quantità di enzima (a d es. qualche grammo per tonnellata) con il latte ad una determinata temperatura (ad esempio +4 °C) per un certo tempo (ad esempio 12 ore), dopo di che lo si pastorizza o processa come richiesto dal processo. Quello che accade durante le 12 ore è presto detto: il lattosio contenuto nel latte viene scisso dall’enzima lattasi in glucosio e galattosio in una sorta di totale “digestione programmata”. Il trattamento termico successivo denatura l’enzima e ne blocca l’attività rendendolo inattivo nel prodotto finito.

Sotto il nome di amilasi ci sono diversi enzimi che come substrato hanno l’amido. Vengono utilizzati ad esempio per liquefare matrici amilacee trasformandole in sciroppi densi ricchi in zuccheri più o meno semplici. Nell’industria della birra per accelerare e migliorare la degradazione dell’amido. Detto ciò, proviamo ad entrare un po’ più nel dettaglio del meccanismo di azione di questi enzimi visto che, se sulla struttura e le funzioni dell’amido abbiamo parlato qui, qui e anche qui, pochi dettagli abbiamo fornito su come questo macronutriente venga trasformato dal punto di vista enzimatico.

Le alfa-amilasi, attivate in maniera significativa dagli ioni calcio, idrolizzano l’amido in maniera più o meno casuale agendo direttamente dall’interno del polimero e sui legami alfa-1,4 glucosidici per dare origine a maltodestrine a basso peso molecolare (oligosaccaridi con 6-8 unità di glucosio). Le beta-amilasi originano invece beta-destrine e beta-maltosio dalle catene lineari del polimero. La glucoamilasi liberano glucosio partendo invece dalle estremità non-riducenti agendo sia sui legami 1,4 che 1,6 glucosidici. La pullulanasi (alfa-destrina endo 1,6-alfa glucosidi) idrolizza i legami alfa-1,6 glucosidici dell’amilopectina originando frammenti lineari di amilosio (maltodestrine).

Tutti questi enzimi possono agire sia da soli che in sinergia e in momenti consequenziali a seconda dell’effetto che si desidera ottenere. Le applicazioni sono molteplici e gli effetti tanto diversi quanto numerosi i prodotti ottenibili combinando tra loro tempi, temperature, pH e substrati.

Altra importante categoria di enzimi è quella dei pectolitici o pectinolitici. Questi enzimi, particolari idrolasi, sono gli stessi responsabili del “rammollimento” dei frutti durante il ciclo di maturazione. Sfruttando alcune loro proprietà l’industria ha saputo trovare delle efficienti applicazioni quali ad esempio la chiarificazione dei succhi e la pelatura di alcuni frutti. Le endopectinasi poligalatturonasi (PG) e le pectinesterasi (PE) idrolizzano rispettivamente i legami 1,4 e i gruppi metil-estere delle pectine. La pectinliasi (PEL) invece, una esopectinasi, catalizza l’idrolisi delle unità di acido galatturonico non metilate.

Esistono poi una serie di altri enzimi che assolvono in maniera mirata ad altrettante funzioni: deamarizzanti (ramnosidasi,…), chiarificanti (cellulasi, emicellulasi,…), dealcolanti (alcol deidrogenasi,…), detannizzanti (tannasi,…), adesivanti (transglutaminasi,…), ecc. Il mondo degli enzimi insomma è tanto vario quanto complesso e affascinante. Ci resta solo che approfondire.

Nella III parte vedremo i principali fattori in grado di influenzare la velocità delle reazioni enzimatiche.