بخشی از مقاله
بررسی فساد آنزیماتیک شیر هاي UHT با استفاده از روش هاي مهار آنزیمی
چکیده : در صورتی که شیر خام مدت زیادي پس از سرد شدن (بالاتر از 24 ساعت) در تانکهاي ذخیره باقی بماند باکتري ها ي سرمادوست می توانند رشد و تکثیر نموده و در صورتی که تعداد آنها به حد قابل توجهی برسد (حدود یک میلیون) می توانند آنزیم هاي برون سلولی (پروتئولیتیک و لیپولیتیک) را از خود آزاد نمایند. آنزیم هاي لیپولیتیک آزاد شده سبب تجزیه چربی ها به خصوص در محصولاتی نظیر خامه(پاستوریزه و استریلیزه) و کره شده و سبب ایجاد طعم تند در آنها می شوند. آنزیم هاي پروتئولیتیک با تاثیر بر روي پروتئین هاي شیر باعث حالت ژله اي شدن (لخته شیرین) در شیر استریل، همچنین سبب تغییرات بافتی در ماست (آب انداختگی) و پنیر (شل شدگی بافت) می شوند.
دراین مقاله روش هاي مقابله یا مهار فعالیت هاي آنزیم هاي میکروبی بررسی میگردد که شامل حذف اکسیژن(عمل آوري تحت خلا) حذف عناصرموجوددرساختارآنزیم با استفاده از عوامل چلاته کننده مانند اسیدسیتریک، اسیدهاي آلی، EDTA، آزیدها، سیانید، مونوکسیدکربن، L آسکوربیک اسید، غیرفعال کردن آنزیم با استفاده ازتابش و استفاده ازمهارکننده هباشديسوبسترا می . در این مقاله سعی شده است ضمن بررسی انواع خاص آنزیم هاي موجود در شیر به بررسی راهکارهاي عملی در خصوص مهار آنها ارائه دهیم.
کلمات کلیدي: آنزیم، پروتئولیتیک، رینیچر شدن، شیر خام.
-1 مقدمه
در صنعت غذا مواردي مشاهده می شود که آنزیم غیرفعال شده بار دیگر بصورت فعال1 در می آید و اثرات مخرب خود را ظاهر می سازد. چنین حالتی در مورد پراکسیدازها در شیر و سبزیها، کاتالاز درسبزیها و لیپاز در فراورده هاي لبنی و آنزیم هاي تجزیه کننده پروتئین درعصاره مرکبات مشاهده می شود.
علت چنین وضعی این است که یا فرایند حرارتی به کارگرفته شده کافی نبوده و تغییرات لازم وکافی را روي محل فعال آنزیم بوجود نیاورده و یا اینکه مقدار آنزیم تولید شده بسیار بالا باشد و فرایند حرارتی نتواند کفایت لازم را براي از بین بردن آنزیم داشته باشد. از این نظر است که علی رغم آنکه پس از پایان یک عملیات حرارتی هیچ فعالیت آنزیمی مشاهده نمی شود، پس از مدتی قسمت محل فعال شکل اولیه خود را به دست می آورد و آنزیم می تواند اثرات بد خود را روي ماده غذایی ظاهر سازد. لبته این حالت بازگشت ساختمان طبیعی و اولیه درآنزیم ها برخلاف دناتوره شدن آنزیم به کندي و درطول زمان نگهداري ماده غذایی صورت می گیرد. چنین وضعی معمولا وقتی اتفاق می افتد که عمل آنزیم زدایی سریع انجام گرفته باشد.آنزیم هاي که می توانند در ماهاي بالاتراز 70 درجه سانتی گراد فعال بوده و قدرت آنزیمی را دارا می باشند. عموما مقاومت آنزیم ها به حرارت وابسته است به ساختار اول پروتئینی آن ها که همان آمینو اسید هاي سازنده آن می باشند. بسیاري از فاکتور هاي خارجی نیز بر توانایی تحمل حرارت آنزیم ها موثرند که از جمله می توان به سوبسترا، کاتیون ها، پروتئین ها و کوآنزیم ها که سبب افزایش قدرت تحمل حرارت آنزیم ها می شوند را نام برد. آنزیم هاي تولید شده توسط سرمادوست ها می توانند مقاومت بالایی را نسبت به حرارت داشته باشند به طوري که دماهاي بالایی همچون استریلیزاسیون (دما 145 درجه سانتی گراد به مدت 4 ثانیه) را تحمل می کنند.
شکل :1 مکانیسم تجزیه آنزیمی پروتئین ها
-2 آنزیمهاي متالو پروتئینی
آنزیم ها عموما داراي فلزات در ساختار خود به منظور فعالیت کوفاکتوریو حفظ پایداري خود می باشند. به عنوان مثال آنزیم زایلوز ایزومراز با دو فلز کبالت، منیزیوم و منگنز باند می باشد. عموما یکی از کاتیون ها به عنوان کاتالیزور عمل کرده و دیگري به عنوان حفظ ساختار نقش دارد.
جدول (1) بررسی تاثیر فعالیت آنزیمی و دناتوراسیون آنزیم زایلوز ایزومراز باکترایی (3)
بررسی مکانیسم مقاومت حرارتی آنزیم ها مکانیسم مقاومت به حرارتی آنزیم ها مرتبط است با ساختار آبگریزي آنزیم ها و
متعاقبا در هم پیچیدن ساختار2 آن می باشد. این مورد در واقع مهمترین دلیل مقاومت حرارتی آنزیم هاست. نیروي آبگریزي3 پروتئین ها سبب فروپاشی ساختار4 آن ها شده و از حالت طبیعی خارج می گردند. مطالعه انرژي ساختاري آنزیم ها نشان می دهد که تمایل پایداري انرژي آزاد آنزیم ها براي حالت درهم پیچیده است و براي باز شدن ساختار نیاز است مقدار زیادي انرژي به سیستم وارد نمود.
شکل: 3 فروپاشی ساختار و بازشدگی پروتئین ها و مقایسه انرژي پایداري
نمونه اي از فروپاشی ساختار در تولید کازئینات سدیم مشخص می باشد و با استفاده از فرایند حرارتی پروتئین ها پروتئین ها به فرم رشته اي درامده و سبب افزایش جذب آب می گردد. نمونه اي از ساختار در هم پیچیده نشان می دهد که عمدتا در آن ها از باندهاي دي سولفیدي و پیوند هاي هیدروژنی براي حفظ ساختار و پایداري استفاده شده است.
بسیاري از فلزات به طور طبیعی به ساختار هاي آنزیمی متصل هستند. نظیر منیزیم در کلروفیل، مس، روي و منگز در آنزیم هاي مختلف، آهن در پروتئین ها و هموگلوبین ها. زمانی که این یون ها به هردلیلی آزاد شوند و در انجام واکنش هاي مخرب مثل تغییر رنگ، ترشیدگی چربی، ایجاد حالت کدري و تغییر طعم در ماده غذایی شرکت می کنند. از این نظر جهت ایجاد پایداري در مواد غذایی از عوامل تشکیل دهنده کمپلکس استفاده می شود. این آنزیم ها براي فعالیت به یک فلز نیاز دارند و ترکیبات کلاته کننده فلز از فعالیت آنها جلوگیري می کنند. برخی از آنها اگزوپپتیداز بوده وشامل کربوکسی پپتیداز) A پپتیدیل L – -آمینواسیدهیدرولاز) و B (پپتیدیل--Lلیزین هیدرولاز) می باشند. این آنزیم ها اسید آمینه را از انتهاي زنجیره پپتیدي حامل یک گروه آلفا کربوکسیل آزاد جدا می کند. آمینوپپتیدازها، اسیدهاي آمینه را از انتهاي آلفا آمینوي آزاد در زنجیره یپپتیدي جدا می نمایند. متالواگزوپپتیدازها به یک فلز دو ظرفیتی به عنوان کوفاکتور نیاز دارند. براي مثال کربوکسی پپتیدازها داراي فلز روي هستند. این آنزیم ها در عمل کاملا ویژه هستند. براي مثال کربوکسی پپتیداز B نیاز دارد که
