Enzimi SAŽETAK

Kemijska priroda i struktura enzima

Enzimi su proteini s katalitičkim djelovanjem koji specifično aktiviraju i pretvaraju supstrate u produkte. Neki enzimi su čisti proteini građeni od aminokiselina molekularne mase od $12\,000$ do približno $1\,000\,000$, dok drugi sadrže neproteinsku komponentu poput vitamina, metala ili lipida. Kompletan, aktivni enzim naziva se holoenzim, a sastoji se od proteinskog dijela (apoenzim) i neproteinskog dijela (kofaktor).

Svojstva i mehanizam djelovanja

Enzimi su visoko specifični katalizatori koji ubrzavaju reakcije faktorom od $10^3$ do $10^{11}$ puta u usporedbi s nekataliziranim reakcijama. Djeluju stereospecifično unutar aktivnog mjesta, a opći mehanizam reakcije prati slijed: enzim + supstrat $\rightarrow$ kompleks $\rightarrow$ enzim + produkt. Njihova aktivnost ovisi o temperaturi (npr. mikroorganizmi prilagođeni na $0\,^{\circ}C$ ili $100\,^{\circ}C$), $pH$ vrijednosti te koncentraciji enzima i supstrata.

Klasifikacija i nomenklatura enzima

Komisija za enzime (The Enzyme Commission) uvela je sustav u kojem svaki enzim ima sustavno ime, trivijalno ime i broj komisije ($EC$ broj sastavljen od četiri broja). Postoji šest osnovnih grupa enzima prema tipu reakcije: 1. Oksidoreduktaze (prijenos vodika ili elektrona), 2. Transferaze (prijenos grupa), 3. Hidrolaze (cijepanje veza uz sudjelovanje vode), 4. Liaze (stvaranje dvostrukih veza bez hidrolize), 5. Izomeraze (izomerizacija supstrata) i 6. Ligaze (vezanje dviju molekula uz utrošak $ATP$-a).

Upravljanje enzimskom aktivnošću i inhibicija

Enzimska brzina ovisi o više čimbenika, uključujući prisutnost inhibitora koji mogu biti kompeticijski ili nekompeticijski. Inaktivacija se može postići denaturacijom pomoću povišene temperature, visokog tlaka, zračenja ili organskih otapala, kao i kemijskom modifikacijom aktivnih skupina. Inhibitori su ključni za kontrolu kvarenja hrane i aktivnosti insekata ili mikroorganizama.

Utjecaj enzima na svojstva hrane

Enzimi utječu na boju, teksturu i aromu hrane. Polifenol oksidaza uzrokuje enzimsko posmeđivanje voća i povrća, dok lipoksigenaza i klorofilaza utječu na pigmente i masne kiseline. Tekstura ovisi o enzimima koji djeluju na ugljikohidrate, poput pektin metilesteraze, poligalakturonaze i amilaza ($\alpha$-amilaza, $\beta$-amilaza i glukoamilaza), te na proteine (proteaze). Aroma se formira tijekom dozrijevanja ili skladištenja, pri čemu su peroksidaza i lipoksigenaza često odgovorne za nepoželjne mirise.

Primjena i izvori enzima

Enzimi se proizvode iz mikroorganizama, biljaka (npr. papain iz papaje, bromelain iz ananasa, ficin iz smokve) i životinjskih organa (npr. renin iz telećih želudaca, tripsin iz pankreasa). Primjenjuju se u proizvodnji sirupa, piva, mliječnih proizvoda, pekarstvu te preradi voća i povrća. Suvremeni tehnološki pristup uključuje korištenje vezanih enzima na nosačima (npr. metil celuloza, silikagel) i multienzimskih kompleksa koji značajno ubrzavaju industrijske procese.