Enzymy: Co to są karboksypeptydazy i plazmina?

Karboksypeptydazy

W tradycyjnej produkcji serowarskiej proces dojrzewania serów podpuszczkowych trwa kilka-kilkanaście miesięcy, czasami parę lat (np. parmezan lub szlachetne odmiany sera cheddar). Jak wiadomo, nikt nie chce teraz tyle czekać, dlatego serowarzy poszukują takich metod przyspieszenia procesu dojrzewania serów, aby móc zaproponować konsumentowi dobry jakościowo produkt w krótkim czasie od chwili jego uzyskania.

Jedną z metod przyspieszania dojrzewania serów podpuszczkowych jest zwiększanie ilości mikroorganizmów lub ich enzymów w masie serowej, aby w sposób kontrolowany, ale w miarę tani, przyspieszyć procesy przemian białek i tłuszczów. Biotechnolodzy, współpracujący z technologami żywności, znaleźli rozwiązanie i opracowali preparaty enzymatyczne pomocne serowarom.

Są to wyekstrahowane z hodowli mikroorganizmów wodne zawiesiny enzymów. Takie preparaty mogą składać się z różnego rodzaju enzymów proteolitycznych lub lipolitycznych, otrzymywanych przede wszystkich z mikro-organizmów. Mogą być także mieszanką tych enzymów. Przykładem enzymów przyspieszających dojrzewanie serów podpuszczkowych i przygotowanych przez biotechnologów do tego celu są karboksypeptydazy (EC 3.4.16.-18.). Od paru lat firmy sprzedające dodatki funkcjonalne dla branży żywnościowej mają w swojej ofercie preparaty karboksypeptydaz, których podstawowym celem jest skracanie procesu dojrzewania serów podpuszczkowych (istnieją też preparaty enzymatyczne przyspieszające proces kruszenia mięsa surowego, czyli jego dojrzewania przed obróbką kulinarną). Dlatego warto orientować się w istnieniu i celu tego rodzaju dodatków. Karboksypeptydazy należą do klasy hydrolaz, podobnie jak plazmina, co oznacza, że rozrywają, przy współudziale cząsteczek wody, wiązania peptydowe łączące aminokwasy w peptydach i białkach.

Warto zauważyć, że bardzo podobnymi w działaniu enzymami są trypsyna, chymotrypsyna, elastaza i trombina. Trzy pierwsze są enzymami trawiennymi naturalnie występującymi w sokach trawiennych ludzi i zwierząt. Trombina natomiast jest enzymem osocza krwi (podobnie jak plazmina), powstającym z protrombiny pod wpływem tromboplastyny osoczowej. Enzym ten działa na fibrynogen, przekształcając go we włóknik i przyczyniając się do krzepnięcia krwi (ponadto w medycynie preparaty trombiny są stosowane jako przyspieszacze krzepnięcia krwi).

Wracając do karboksypeptydaz, są to enzymy naturalnie występujące w komórkach mikroorganizmów, w tym w komórkach drożdży piekarskich oraz bakterii serowarskich. Ponieważ znajdują się w komórkach bakterii stosowanych do produkcji serów, dlatego ich obecność w serach, nie jest niczym dziwnym. Enzymy te występują także w tkance roślinnej, organizmach zwierząt i człowieka (są w soku żołądkowym, z którym ułatwiają trawienie białek pokarmowych). W czasie produkcji serów podpuszczkowych karboksypeptydazy prowadzą hydrolizę peptydów, uwolnionych z białek na skutek działania podpuszczki, odłączając aminokwas z peptydowego końca łańcucha (tam, gdzie znajduje się wolna grupa –COOH). Ponieważ grupa –COOH nazywana jest przez chemików grupą karboksylową, dlatego enzymy te nazwano karboksypeptydazami. Najczęściej oferowaną dla serowarstwa jest karboksypeptydaza serynowa, która w centrum aktywnym ma aminokwas serynę jako główny aminokwas kontaktowy. Jest ona uzyskiwana jako czysty preparat z biotechnologicznych hodowli szczepów pleśni Aspergillus niger, Aspergillus oryzae lub drożdży Kluyveromyces marxianus (wymienione drobnoustroje nie są patogenne dla człowieka i nie wytwarzają toksyn). Preparaty te mają status GRAS, czyli są uznane powszechnie przez środowiska ekspertów za bezpieczne dla człowieka (a więc również bezpieczne do stosowania w produkcji żywności). Uzasadnienie statusu GRAS dla tych enzymów jest proste: jak wiadomo, aminokwasy, małe i duże peptydy odgrywają istotną rolę w szeregu procesów metabolicznych u wszystkich organizmów. W efekcie, są obecne w diecie człowieka jako naturalny składnik tkanek roślinnych i zwierzęcych. Nie ma zatem podstaw sądzić, że zastosowanie dodatkowych ilości karboksypeptydaz w celu uwolnienia aminokwasów i peptydów z białek żywnościowych będzie mieć jakikolwiek negatywny wpływ na organizm człowieka. Na marginesie warto zauważyć, że pleśnie Aspergillus niger są od dziesięcioleci bezpiecznie stosowe w komercyjnej produkcji kwasów organicznych i różnych enzymów spożywczych, takich jak oksydaza glukozy, pektynazy, alfa-amylazy i glukoamylazy. A co ważniejsze, od 1919 r. pleśnie Aspergillus niger są wykorzystywane do przemysłowej produkcji kwasu cytrynowego.

Preparat karboksypeptydazy dodaje się razem z bakteriami kwasu mlekowego na samym początku cyklu technologicznego produkcji serów podpuszczkowych. Dzięki temu enzym działa na białka w całej objętości mleka, a następnie w całej masie uzyskanego sera, przyczyniając się do uwalniania aminokwasów, które służą jako prekursory substancji smakowych i zapachowych podczas okresu dojrzewania. W ten sposób, związki smakowe powstają podczas etapu dojrzewania, ale tempo powstawania smaku i zapachu jest przyspieszane w sposób kontrolowany, a więc skraca się czas trwania procesu dojrzewania serów i zaoferowania go konsumentowi do sprzedaży.

Podsumowanie

W poprzednim numerze FMB omówiłyśmy enzymy koagulujące białka mleka, enzymy rozkładające laktozę w mleku, transglutaminazę i lizozym. Była też mowa, ogólnikowo, o enzymach przyspieszających dojrzewanie serów podpuszczkowych długodojrzewających. Powyżej przedstawiłyśmy dwa najważniejsze enzymy zaangażowane w proces dojrzewania serów podpuszczkowych.

Omawiane enzymy występują naturalnie w przyrodzie, w tym w żywności, nie należy ich się bać – nie czynią nam żadnej szkody, a wręcz przeciwnie ludzie nauczyli się je wykorzystywać. Enzymy są już stosowane powszechnie, nie tylko w przemyśle spożywczym, ale również w farmacji, w produkcji detergentów i proszków do prania itd. Dlatego warto mieć świadomość ich obecności i korzyści z tego płynących.