Gıda Kimyası II

EnzimlerMühendislik Mimarlık Fakültesi

Gıda Mühendisliği Bölümü

Prof. Dr. Farhan ALFİN

Bu Hafta

8.1. Gıdalarda Enzimlerin Varlığı

8.2. Enzimlerin Kimyasal Yapısı

8.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

8.3.1. Enzimlerin Spesifikliği

8.3.2. Enzimlerin Etki ve Reaksiyon Özellikleri

8.3.3. Enzimlerin Aktivitesi ve Enzim Kinetiği

8.3.4. Enzimlerin Aktivitesini Etkileyen Faktörler

Bu Hafta

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.1. Oksidoredüktazlar

8.4.2. Transferazlar

8.4.3. Hidrolazlar

8.4.4. Liyazlar

8.4.5. İzomerazlar

8.4.6. Ligazlar

8.5. Gıda Üretimi Alanında Enzim Preparatlarının Kullanımı

8.1. Gıdalarda Enzimlerin Varlığı

İnsan, hayvan ve bitkilerdeki tüm hayati olaylar

kompleks, genellikle birbiri içine girmiş,

biyokimyasal reaksiyonlar göstermektedir.

Bunlar, vücuda özgü organik maddelerle katalize

edilirler.

Diğer bir ifade ile bu maddeler olayları harekete

geçirmekte, kontrol etmekte ve frenlemektedirler.

Bu görevi enzimler yapmaktadır.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Her organizma yalnız kendisinin sentezleyebildiği,

kendine özgü enzimlere sahiptir.

Bitki, hayvan ve mikroorganizmaların canlı

hücreleri tarafından oluşturulan enzimler

hücrelerdeki fonksiyonlarının yanında (in vivo)

hücre dışında da (in vitro) aktivite gösterirler.

Enzimler yaşamın oluşumu ve devamı için elzem

olan maddelerdir.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Canlı dışında da aktivite göstermeleri enzimlerin

önemini bir kat daha arttırmaktadır.

Bu enzimlerin bir kısmı hücre içinde kalır ve

burada fonksiyon gösterir.

Bu tip enzimlere intrasellüler (hücre içi) enzimler

denir.

Bir kısım enzim ise, hücre içinde sentezlendikten

sonra hücre dışına salınır ve burada fonksiyon

gösterir.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Bunlara da ekstrasellüler (hücre dışı) enzimler

denmektedir.

Enzimler türlerine özgü karakter taşırlar.

Bu bakımdan tüm hayvansal ve bitkisel kaynaklı

gıdaların bileşenleri olarak da bulunurlar.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Günümüzde enzimlerden gıda, ilaç ve kimya

endüstrisinde; dericilik, boya ve temizlik

maddeleri üretimi gibi özel konularda; biyoloji ve

biyoteknoloji bilim dallarında; tıp, tarım ve

veterinerlik alanlarında yaygın olarak

faydalanılmaktadır.

Canlı organizmalarda bulunan bu özel enzimlerin

yanında, gıda üretimi için önemli olan enzimler de

vardır.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Bu enzimler genellikle mikroorganizmalar

tarafından üretilir.

Bunların özel enzimleri, gıdanın kullanılma

özelliklerini değiştirebilirler.

Diğer yandan, bu enzimler gıda üretiminde

endüstriyel olarak yapılmış enzim preparatları

formunda kullanılırlar.

Gıdalar için özel olan enzimler, gıda

araştırmalarının temelini oluştururlar.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Örneğin, doğal enzim olan peroksidazın sebze

konservelerinde belirlenmesi, konserve yapımında

uygulanan haşlama işleminin yeterince

yapılmadığının bir göstergesidir.

Diğer bir enzim olan alkalen fosfatazın pastörize

içme sütünde belirlenmesi, süt işletmesinde sütün

olması gereken sıcaklık derecelerinde pastörize

edilmediğinin bir göstergesidir.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

Bu enzim sıcaklığa karşı duyarlıdır ve sütlerin

gerçekten pastörize edilip edilmediği bu enzimin

tespiti ile anlaşılmaktadır.

8.1

. Gıd

ala

rda E

nzim

lerin

Varlığ

ı

8.2. Enzimlerin Kimyasal Yapısı

Enzimlerin tümü protein yapısındadır (belirli

reaksiyonları katalizleyen ve ribonükleik asit

yapısında olan ribozimler hariç).

Ancak enzimler, yapısında protein dışında başka bir

madde (mineral, vitamin v.b.) içerip içermemesine

göre gruplandırılarak incelenebilmektedir.

Bazı enzimler yalnızca proteinden, dolayısıyla da

amino asitlerden oluşmuştur.

8.2

. Enzim

lerin

Kim

yasa

l Yapısı

Bu tip enzimlerde protein yapı, hem spesifiklikten,

hem de katalitik aktivitelerden sorumludur.

Yalnızca proteinlerden oluşan enzimlere; pepsin ve

üreaz örnek gösterilebilir.

Bazı enzimlerin yapısında proteinin yanı sıra

protein olmayan organik veya inorganik maddeler

(vitamin, mineral maddeler v.b.) yer almaktadır.

Protein yapısında olmayan bu maddelere genel

olarak kofaktör denir.

8.2

. Enzim

lerin

Kim

yasa

l Yapısı

Kofaktörü ile birleşmiş ve aktif halde bulunan

enzimlere haloenzim adı verilir.

Haloenzimin protein kısmına ise apoenzim denir.

Kofaktörler ise kendi aralarında koenzimler, prostetik

gruplar ve inorganik iyonlar olarak gruplandırılır.

Bir enzimin sistematik gösterilişi için enzim tarafından

katalize edilen reaksiyon belirleyici rol oynar.

Reaksiyon isminin kelime köküne "az"eki eklenir

(hidroliz-hidrolaz gibi).

8.2

. Enzim

lerin

Kim

yasa

l Yapısı

8.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

Enzimler, biyokatalizatör olarak kimyasal

reaksiyonlara katılırlar.

Çeşitli maddeler arasında böyle bir reaksiyon

meydana gelmeden önce, bu maddelerden biri

aktif olmalıdır.

Aktif hale gelmiş enerji, enzimlerin iştirakiyle

düşürülür.

Bununla sözü edilen reaksiyon önemli derecede çok

hızlı meydana gelir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

Enzimler, böylece biokimyasal olayların reaksiyon

hızını yükseltirler.

Bunun için de enzimler değişen madde ile kısa bir

süre ara bileşikten sonra yeni bir reaksiyon için

hazır duruma gelir (Şekil 8.1).

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

Enzimatik reaksiyonlar kural olarak üç aşamada

meydana gelmektedir;

1. Önce enzim (E), substratı (S) ile birleşerek bir

ES kompleksi oluşturmakta,

2. Daha sonra da bu enzim-substrat (ES)

kompleksinden ürün (KG) oluşmakta,

3. Enzim ise reaksiyon ortamında tekrar serbest

hale geçmektedir (E+Ü).

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

ES kompleksinin oluşumu, enzim proteininin

yüzeyinde yer alan bir bölge üzerinde gerçekleşir.

Substratın enzime bağlandığı bu bölgeye aktif

merkez denir.

Aktif merkez katalitik merkez veya substrat

merkezi gibi isimlerle de anılır.

Enzimlerin aktif merkezi hem substratın

bağlandığı, hem de katalizlemenin gerçekleştiği bir

bölgedir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

8.3.1. Enzimlerin Spesifikliği

Enzimlerin müşterek etkisi altında parçalanan

maddelere substrat denilir.

Bu maddelerden dolayı enzimler farklı özellikler

gösterirler.

Her substrat için ayrı bir enzim özeldir.

Bu her kilite, kaide olarak yalnız bir anahtar

uymasına benzer.

Bunun için Anahtar-Kilit prensibinden söz edilir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.1. E

nzim

lerin

Spesifik

liği

Enzimlerin spesifikliği konusunda anahtar-kilit

modelindeki ilk açıklamayı 1894 yılında Fisher

yapmıştır.

Günümüzde bu modelin tam olarak doğru olmadığı

ispat edilmiştir.

Fisher'in anahtar-kilit modeline göre; enzimin aktif

merkezi substratın içine kalıp gibi gireceği bir

oyuktur.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.1. E

nzim

lerin

Spesifik

liği

Substrat bu oyuk kısma girmekte böylece ES

kompleksi oluşmaktadır.

Örneğin, üreaz enzimi yalnız spesifik olarak üreyi

parçalayan bir enzimdir.

Benzer şekilde lipaz enzimi sadece lipitleri,

proteaz enzimi ise sadece proteinleri parçalayan

enzimlerdir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.1. E

nzim

lerin

Spesifik

liği

8.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

8.3.2. Enzimlerin Etki ve

Reaksiyon Özellikleri

Bu, bir maddenin mümkün olan reaksiyonlarının

hangilerini katalize ettiğini belirler.

Örneğin basit bir α-aminoasit molekülü karboksil

grubunun parçalanması ile bir amin molekülüne

dönüşür veya amino grubu diğer bir karboksil

grubuna geçer.

Mümkün olan her reaksiyon için başka bir enzim

özeldir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.2. E

nzim

lerin

Etk

i ve R

eaksiy

on Ö

zellik

leri

Reaksiyon özelliği, ilgili enzimin aktif merkezi ile

belirlenir.

Bu, ya bir enzimin protein olmayan kompanentleri

veya enzim molekülü içindeki amino asitlerin

belirli bir hacim olarak sıralanışından ibarettir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.2. E

nzim

lerin

Etk

i ve R

eaksiy

on Ö

zellik

leri

8.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

8.3.3. Enzimlerin Aktivitesi ve

Enzim Kinetiği

Enzim aktivitesini enzim kinetiğinden ayrı

düşünebilmek mümkün değildir.

Çünkü aktivitenin belirlenmesi enzimatik reaksiyon

hızının belirlenmesinden başka bir şey değildir.

Enzim kinetiği ilk defa 1913 yılında Michaelis ve

Menten tarafından açıklanmıştır.

Buna göre bir enzimatik reaksiyon arada bir ES

kompleksi olacak şekilde aşağıdaki gibi gerçekleşir;

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.3. E

nzim

lerin

Aktiv

itesi v

e E

nzim

Kin

etiğ

i

Ef+S ↔ ES → E+Ü

Burada;

Ef, ortamdaki serbest enzim

S, substrat

ES, enzim-substrat ara kompleksi

E ortamdaki toplam enzim

Ü ürünü sembolize etmektedir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.3. E

nzim

lerin

Aktiv

itesi v

e E

nzim

Kin

etiğ

i

K1

K2

K3

İlk basamak bir denge reaksiyonudur.

İkinci basamak ise gerçek dönüşümün olduğu

basamaktır ve hız belirleyicidir.

Hız sabitleri k1, k2 ve k3 olarak gösterilmiştir.

ES → E+Ü

Yukarıdaki eşitlikte görüldüğü gibi reaksiyon hızı

(V), enzim konsantrasyonu ile orantılıdır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.3. E

nzim

lerin

Aktiv

itesi v

e E

nzim

Kin

etiğ

i

K3

V=K3(ES)

Enzim konsantrasyonunu sabit tutup substrat

konsantrasyonunu sürekli artırırsak enzimin

substrata doyduğu, başka bir deyimle ortamdaki

enzim molekülünün pratikçe tamamının substrat

ile kompleksleştiği değere ulaşır.

Böylece reaksiyon hızı da maksimum değerine [V=

Vmax] ulaşmış olur.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.3. E

nzim

lerin

Aktiv

itesi v

e E

nzim

Kin

etiğ

i

8.3. Enzimlerin Genel Özellikleri

8.3.4. Enzimlerin Aktivitesini

Etkileyen Faktörler

Sıcaklık: Enzimler protein yapısında oldukları için

proteinlerin tipik özelliklerine sahiptirler.

Enzimin etkisi en çok sıcaklığa bağlıdır.

Her enzim en fazla aktivite gösterdiği bir optimum

sıcaklık derecesine sahiptir.

Yani bu sıcaklıkta ve aynı sürede en fazla substrat

miktarını parçalar, ya da burada reaksiyonun hızı en

yüksektir.

Bu değer genel olarak 30°C ile 50°C arasında yer alır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Sıcaklığa dayanıklı bazı mikroorganizmaların

enzimleri 50°C'nin üzerinde bir sıcaklık direncine

sahiptirler.

Bazı termofilik mikroorganizmalara ait enzimler

70-72°C gibi çok yüksek optimum sıcaklıklara

sahiptirler.

Genel olarak sıcaklık 60°C'nin üzerine çıkarıldığı

takdirde enzim proteini denatüre olmaktadır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Böylece enzim etkisiz hale gelir.

Bu olaydan gıda üretiminde arzu edilmeyen enzim

faaliyetlerinin önlenmesi (örneğin süt yağını

parçalayan ve acı tad oluşumuna sebep olan lipaz

enziminin inaktif hale gelmesi) ve gıdaların

konserve edilmelerinde (peroksidaz enziminin

inaktif hale getirilmesi) yararlandır.

Başlıca uygulanan metotlar; pastörizasyon,

sterilizasyon, tütsüleme ve haşlamadır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

50°C'nin altındaki sıcaklıklarda enzim faaliyeti için

reaksiyon hızı sıcaklık kaidesi (RSK) prensibi

geçerlidir.

RSK ifadesinde, sıcaklığın 10°C yükselmesinde

reaksiyon hızı iki katına çıkar.

Enzimatik olmayan reaksiyonlar için de geçerli olan

bu durum Qıo=2 şeklinde ifade edilir.

Düşük sıcaklıklarda enzimler tarafından yapılan

değişmelerin reaksiyon hızı düşüktür.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Bu özellikten aynı şekilde gıdaların konserve

edilmesinde yararlanılır.

Serin, soğuk veya dondurularak saklamanın

prensibi bir gıdanın hem asıl kendi enziminin

aktivitesinin ve hem de gıdaların bozulmasına

sebep olabilen mikroorganizmalardaki enzimlerin

de aktivitelerinin düşürülmelerine dayanmaktadır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Enzimler düşük sıcaklıklarda tahrip edilmedikleri için

depolama sırasında ve depolamadan sonra gıdada

istenmeyen değişmelere sebep olurlar.

Bunu önlemek için dondurulmuş gıdalardaki belirli

enzimler önceden haşlama yapmak sureti ile etkisiz

hale getirilebilirler.

Dondurulmuş gıdalar veya gıda maddelerinin

çözünmesinden sonra geri kalan enzimlerin, yeniden

ve kuvvetli olarak faaliyeti, çok çabuk olarak gıdaların

bozulmasına sebep olur.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Bu nedenle, sebzelerin konserve edilmesinde

uygulanan haşlama işleminin etkinliğini belirlemek

için peroksidaz enzimi ile birlikte polifenol oksidaz

ve katalaz enzim varlıklarının da test edilmesi

gerekmektedir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

pH: Sıcaklık derecesi yanında her enzim için,

optimum pH değeri de bulunmaktadır.

Bu değer, enzim molekülünün yapısına katılan

aminoasiderin bazik veya asit reaksiyonuna

dayanmaktadır.

Örneğin, pepsin enziminin optimum pH'sı (mide özsuyu

enzimi) 1,5- 3’tür.

Tripsin enziminin (12 parmak bağırsağındaki enzim) pH

7-9, hafif bazik alanda bulunmaktadır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Bitkisel enzimlerin optimum pH’ları genellikle 4,0-

6,5 arasında bulunur.

Bu değer hayvanların doku enzimlerinde 6,5-

8,0'dir.

pH değerinin değişmesi, reaksiyon hızının

yavaşlamasına sebep olur.

Asitli ortamda enzimler, kısmen denatüre olurlar.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Enzimlerin bu özelliği, gıda maddelerinin konserve

edilmesine katkı sağlar (örneğin asetik asidin sebze

konserveleri için kullanılması).

Enzimlerin parçalanması için diğer bir yol da

enzimlerin protein komponentleri üzerine denatüre

edici etkide bulunan alkol ve enerji bakımından

zengin çeşitli ışınlardır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Bir enzimin aktivitesinin ölçüsü (25°C'de 1 dakikada

mmol cinsinden dönüşüme uğrayan substrat

miktarıdır) olarak onun aktivite değerinden

(değişim sayısı) yararlanılır.

Enzimler substrat ve reaksiyon için spesifik durum

gösterirler.

Yani, her substrat ve reaksiyon için enzimlerin,

etki düzeyi sıcaklığa ve pH değerine bağlıdır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Enzim faaliyetinde suyun bulunması da önemlidir.

Çünkü substratlar biyokimyasal olaylar için çözünür

durumda olmak mecburiyetindedirler.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Radyasyon: Elektromanyetik dalgaların

oluşturduğu radyasyon enzim aktivitesini etkiler.

Ultraviyole ışınlar tripsin, kimotripsin, lisozim ve

ribonükleaz gibi enzimlere uygulandığında

enzimlerin inaktive olduğu, bunun nedeninin

muhtemelen enzimlerin aminoasit yapısındaki

disülfid ve aromatik grupların fotokimyasal

ayrışımından kaynaklandığı belirtilmiştir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

İyonize radyasyonla ışınlama, gıda proseslerinde

bir koruma yöntemi olarak kullanılmaktadır.

Ancak enzimlerin inaktivasyonu için

mikroroganizmalara uygulanan radyasyondan daha

yüksek dozajda radyasyon uygulanması

gerekmektedir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Basınç: Enzim inaktivasyonuna neden olan bir

diğer faktör yüksek basınç uygulamasıdır.

Yüksek hidrostatik basınç pektinesteraz, lipaz,

polifenol oksidaz, lipoksigenaz, peroksidaz,

fosfataz ve katalaz gibi enzimlerin üzerine

uygulanmış ve enzimlerin inaktive olduğu

saptanmıştır.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Bu uygulamada enzim inaktivasyonunun uygulanan

basınç, zaman, sıcaklık ve pH değerleri ile enzim

türüne bağlı olarak değişkenlik gösterdiği ortaya

konmuştur.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Nem: Enzimatik reaksiyonların hızı ortamdaki

çözücü türü ile konsantrasyonuna bağlıdır.

Bu nedenle gıdaların nem miktarı enzimatik

reaksiyonların hızı üzerinde önemli bir etkiye

sahiptir.

Düşük nem seviyelerinde katı ortam enzim veya

substratın difüzyonunu önlediğinden özellikle

hidrolitik reaksiyonlarda sadece enzim ile iç içe

olan substrat hidrolize edilir.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

Tahılların depolanması esnasında ürün nemi %14'ün

üzerine çıktığında küflerden kaynaklanan enzimler

de istenmeyen hidrolitik reaksiyonların

oluşmasında önemli rol oynamaktadırlar.

8.3

. Enzim

lerin

Genel Ö

zellik

leri

8.3

.4. E

nzim

lerin

Aktiv

itesin

i Etk

ileyen F

aktö

rler

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

Günümüze kadar 1500-2000 enzim tanımlanmıştır.

Etkilenen reaksiyon tipine bağlı olarak enzimler 6

gruba ayrılabilir.

Bu grupların her biri çok sayıda alt gruplara da

ayrılır (Çizelge 8.1).

1. Oksidoredüktazlar, substratların oksidasyonu

veya redüksiyonunu katalize eder.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

2. Transferazlar; bir kimyasal grubun (metil, amin,

fosfat vb. grubu) bir molekülden diğerine

transferini, katalize ederler.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

3. Hidrolazlar, substratın hidrolitik olarak (su

katılmasıyla) parçalanmasını sağlarlar.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

4. Liyazlar, iki bileşiğin yeni bir bileşik verme

reaksiyonunu veya tersini katalize ederler.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

5. İzomerazlar, bir molekülde atomların yeniden

düzenlenmesini katalize eder.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

6. Ligazlar, moleküler bağlantılarda bağlı grupların

serbest bırakılmasını ATP'nin enerjisiyle

gerçekleştiren enzimlerdir.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.1. Oksidoredüktazlar

Tüm redoks reaksiyonları için genel prensip

oksidasyon ile aynı zamanda bir redüksiyon

meydana gelmesidir.

Böyle redoks reaksiyonlarına oksidoredüktazlar ile

etki edilir.

Bu enzimler aşağıdaki bileşikler üzerine etki

ederler.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.1. O

ksid

ore

dükta

zla

r

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.1. O

ksid

ore

dükta

zla

r

Önemli oksidoredüktazlar; fenoloksidazlar,

lipoksidazlar, peroksidazlardır.

Fenoloksidazlar alkol oksitleyici oksidoredük-

tazlardandır.

Fenolleri ve benzer gıda maddelerini kinona

oksitler, bu maddeler sonra kahverengi ve siyah

boya maddeleri ile reaksiyona girer.

Böylece elma, patates ve kerevizlerin taze kesilmiş

yüzeylerinin kahverengileşmesine neden olurlar.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.1. O

ksid

ore

dükta

zla

r

Lipoksidazlar, doymamış yağ asitlerinde oksijeni

depolarlar ve böylece yağların peroksit acılığına sebep

olurlar.

Peroksidazlar hidrojen peroksitten ve diğer organik

peroksitlerden oksijeni serbest hale getirir ve bunu

diğer organik maddelere taşırlar.

Oksidoredüktazlar etin bozulmasında rol oynarlar.

Taze sucuğun olgunlaştırılmasında nitrat redüktazlar

nitrat iyonlarını nitrit iyonlarına indirgerler.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.1. O

ksid

ore

dükta

zla

r

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.2. Transferazlar

Bunlar molekülün bir kısmını (R), diğer bir

substrata naklederler.

Bu gruptaki enzimler, metal, açil, amino, glikozil

veya fosfat gibi fonksiyonel grupları verici bir

maddeden alıcı bir maddeye (su hariç)

aktarılmasını katalizler.

Amino transferazlar veya transaminazlar amino

gruplarını taşırlar ve örneğin protein

metabolizmasına etki eder.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.2. Tra

nsfe

razla

r

Bunlar peynir olgunlaşmasında da rol oynarlar.

A—R + B A + B-R

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.2. Tra

nsfe

razla

r

Enzim

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.3. Hidrolazlar

Hidrolazlar hidrolitik reaksiyonlara iştirak ederler.

Ester hidrolazların grupları ester bileşiklerini

parçalarlar.

Yağ bozulmasında, yağların serbest yağ asitlerine

parçalanmasını katalize ederler.

Pankreas-karaciğer ve bağırsak lipazları yağın

sindirimine yardımcı olurlar.

Bunlar gıdalardaki yağı (gliserin esteri) gliserin ve

serbest yağ asitlerine parçalarlar.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.3. H

idro

lazla

r

Diastaz ve maltazlar hamur işlerinin yapımında

önemlidir (nişastanın parçalanması).

İnvertaz; Sakkaroz molekülündeki glukozidik

bağlara etki eder ve invert şeker meydana gelir

(glikoz ve fruktozun karışımı).

Bu özelliklerden yapay balın yapımında yararlanılır.

Amilazlar; Hayvansal kaslar içinde diğer enzimlerle

birlikte glikojenin laktik aside (2- hidroksi propan

asidi) dönüşmesinde rol oynarlar.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.3. H

idro

lazla

r

Peptid hidrolaz enzimlerine sindirim enzimleri,

pepsin, tripsin, kimotripsin ve protein enzimi

olarak rennin (buzağı midelerinin rennin enzimi)

dâhildirler.

Pepsin; Mide özsuyunun bir peptid hidrolazıdır.

Tripsin; 12 parmak bağırsağında rol oynar (kas

donmasının çözünmesi, tat maddelerinin

teşekkülü).

Bu enzim peptid (-CO-NH-) bağlarını çözer ve

bununla protein parçalanmasına katkıda bulunur.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.3. H

idro

lazla

r

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.4. Liyazlar

Bu enzimler substrattan grupların hidrolitik

olmayan yolla ayrılmalarını ve buraya çift bağ ilave

edilmesini katalize ederler (örnek; L-histidin

karboksiliyaz).

Pratik ismi histidin dekarboksilaz olan bu enzimin

katalize ettiği reaksiyon aşağıdaki gibi

gerçekleşmektedir;

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.4. L

iyazla

r

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.5. İzomerazlar

Substratında bir izomerasyon (molekülde geometrik

veya yapısal yeni bir düzenleme) meydana gelmesini

katalizleyen enzimlerdir.

Bu tip enzimler gerçekleştirdikleri izomerasyona göre;

rasemazlar, epimerazler, cis-trans izomerazlar vb. gibi

alışılagelmiş isimlerle bilinir.

D-riboz-fosfat D-ribuloz-5 fosfat

Bu reaksiyonu katalizleyen enzimin alışılagelmiş ismi

ribozfosfat izomeraz, sistematik ismi D-riboz-5-fosfat

ketol-izomerazdır.

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.5. İz

om

era

zla

r

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.6. Ligazlar

Bu enzimler genellikle ATP veya diğer bir nükleosit

trifosfattan bir fosfat veya pirofosfatın hidrolize

olmasını sağlayarak iki molekülün kovalent bir bağla

bağlanmasını katalizlemektedirler.

ATP + L – aspartat + NH3 --> AMP + pirofosfat + L-asparagin

Ligazlar, 1983 yılına kadar sentetazlar olarak

anılmışlardır.

Ancak sentaz enzimi ile karışmasını engellemek için

ligazlar olarak isimlendirilirler.

Bu enzimin sistematik adı, L-aspartat : amonyak ligaz

(AMP oluşumu).

8.4

. önem

li Enzim

ler v

e ö

zellik

leri

8.4

.6. L

igazla

r

8.4. önemli Enzimler ve özellikleri

8.4.6. Ligazlar

Enzim preparatları gıdaların üretiminde geniş

ölçüde kullanılmaktadır.

Endüstriyel olarak yapılmış enzim preparatlarının

kullanılması iş verimliliğinin artmasına neden olur.

Çünkü üretim olayı bazen önemli derecede

kısalabilir.

Gıda maddeleri üretimi ekseriya çok uzun süren

doğal olgunlaşma işlemine ihtiyaç gösterir.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Bu tip olgunlaşma olayları, daima enzim

faaliyetine ihtiyaç duymaktadır.

Enzim preparatlarının katılması olgunlaştırmayı

hızlandırır.

Bununla kısmen teknolojik işlemler kolaylaşabilir.

Randımanın yükseltilmesi ve kayıpların azaltılması

ile hammaddelerin ekonomik olarak kullanıl-

masında ulusal ekonomi bakımından önemli bir

katkı sağlamaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Enzim preparatlarının kullanılması sürekli veya

otomatik üretim metotlarının oluşturulması için de

gerekebilir.

Böyle preparatların diğer avantajları;

1. Sıcaklık ve pH değeri bakımından reaksiyon

koşullarının çok kolay gerçekleştirilebileceği,

2. Bunların fizyolojik olarak zararsız olması,

3. Çok kolay inaktif hale gelebilmesi,

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Enzim preparatlarının hazırlanmasında, enzimlerin

zengin olarak bulundukları ve izole edilebildiği

bitkisel tohumlar, hayvansal organlar ve bilhassa

mikroorganizmalar kullanılır.

Günümüzde enzimler gıda endüstrisinin birçok

dalında yaygın kullanım alanlarına sahiptir.

Bunlar arasında unlu mamuller, içecek ve et ile

nişasta-şeker endüstrileri ilk sıralarda yer

almaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Unlu Mamuller Sanayinde Enzimlerin Kullanımı:

Gerek ekonomik, gerekse geleneklere bağlı olarak

ekmek tüketiminin artması ve tüketicilerin standart

ürün istekleri ekmekçilikte ticari enzim preparatlarının

kullanımını günden güne arttırmaktadır.

Özellikle 2000'li yıllardan itibaren tüketicilerden gelen

talep doğal hammaddeden ve doğal ekmek isteği

olunca enzimler de bu noktada önem kazanmışlardır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Unlu mamuller ve özellikle ekmekçilikte kullanılan

bu enzimler bitkisel, hayvansal ve mikrobiyel

kökenli olabilmektedir.

Ekmekçilikte amilazlar, proteazlar, lipazlar,

hemiselülazlar ve lipoksidazlar yaygın olarak

kullanılmaktadır.

Ekmekçilikte enzim kullanımı 1950'lerde başlamış,

pahalılığı ve yeterince bulunamaması nedeniyle

1990'lara kadar yaygınlaşamamıştır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Daha sonraki yıllarda ise öncelikle amilazlar ve

proteazlar ve bunların ardından hemiselülazlar un

ve ekmek yapımında yaygın bir şekilde

kullanılmaya başlanmıştır.

Enzimler özellikle ekmek yapımında prosesi

kolaylılaştırmak ve kaliteli bir ürün elde etmek

amacıyla kullanılırlar.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Amilazlar: Ekmek yapımında en önemli nokta

glikozun maya tarafından parçalanarak CO2 gazının

ortaya çıkması ve daha sonra ekmeğe istenilen

hacmi vermesidir.

Mayanın CO2 oluşturması için ortamda yeterli

miktarda glikoz bulunmalıdır.

Amilazlar ekmekçilikte mayalara besin ortamını

oluşturmak için istenen ürünü (glikozu) elde etmek

maksadıyla kullanılmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Amilazlar undaki zedelenmiş nişastayı parçalayarak

fermente olabilir şekerler haline getirirler.

Amilaz enzimleri zedelenmiş nişasta ve jelatinize

olmuş nişastayı parçalayarak ortamdaki fermente

olabilir şeker miktarını arttırarak mayanın işini

kolaylaştırırlar.

Günümüzde ekmekçilik endüstrisinde en çok α-

amilaz enzimi kullanılmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Bunun yanında β-amilaz, glukoamilaz, izoamilaz,

proteaz, hemiselülaz, lipaz, glukoz oksidaz,

lipoksidaz, maltaz, invertaz, ve zimaz enzimlerinin

de yaygın kullanım alanları bulunmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

İçecek Sanayinde Enzimlerin Kullanımı

Hammaddesi nişasta olan fermente alkollü içkilerin

üretimi ve kullanımı hemen hemen insanlık tarihi

kadar eskilere uzanmaktadır.

Bu tür içeceklerin hammaddeleri olarak genellikle

arpa, mısır, çavdar, buğday gibi tahıllar

kullanılmaktadır.

Hammadde ne olursa olsun, bu tür içkilerin

üretiminde esas unsur nişastadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Nişasta daha önceden de bilindiği gibi, uzun glikoz

moleküllerinin bir araya getirdiği bir

polisakkarittir.

Enzimler, bu noktada görev alarak nişastanın önce

disakkaritlere, daha sonra da basit şekerler olarak

isimlendirilen monosakkaritlere parçalanmasını

katalize ederler.

Hububat tanelerinde nişasta haricinde β-glukanlar

(glikoz polimerleri) da mevcuttur.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

β-glukanlar bira üretimi sırasında mayşeye geçerek

proses sırasında bulanıklık oluşumu ve filtrasyon

blokajına neden olabilirler.

Bu problemlerin önüne geçebilmek için glukanaz

enzimleri kullanılır.

Yine biralarda bulanıklık oluşumuna neden olan

protein yapısında maddeler bulunmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Bu amaçla kullanılan papain enzimi de proteinleri

parçalayarak (biralarda bulunan protein ve tanenin

gözle görülebilir partiküller halinde kompleks

oluşturmasını engelleyerek) biralarda bulanık bir

yapı oluşmasını önlemektedir.

Şarap yapımında ise pektolitik enzim preparatları

yaygın olarak kullanılmakta ve özellikle süre

açısından önemli avantajlar sağlamaktadırlar.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Elma suyu yapımında kullanılan pektin metil

esteraz (PME) enzim ilavesi ise meyve suyunda

bulunan serbest çözünür pektinin metil esterlerini

hidroliz etmektedir.

Çay yapımı sırasında, özellikle çayın kalitesi

üzerine etkili olan teaflavin/tearubigin oranının

ayarlanmasında fiziksel faktörler kadar, polifenol

oksidaz (PPO), peroksidaz (PER) ve katalaz gibi

enzimler de etkili olmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Ayrıca lipoksigenaz enzimi de çay aroması için

önemli olan yaprak aldehiti "heksanal"i

üretmektedir.

Kakao üretimi esnasında kullanılan PPO ticari

enzim preparatları fermentasyon sırasında aşın

acılığın oluşmasını engellemektedirler.

Bunun yanında bazı narenciye ürünlerinde,

özellikle greyfurtta acılık önemli bir sorun olarak

karşımıza çıkmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Bu tür ürünlerde acılığın giderilmesi için ticari

naringinaz preparatları yaygın olarak

kullanılmaktadır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Et Endüstrisinde Enzimlerin Kullanımı.

Et endüstrisinde özellikle etin gevrekleştirilmesi ya

da yumuşatılması (tenderizasyon) amacıyla papain,

fisin ve bromealin gibi bitkisel proteazlar ile fungal

proteazlardan geniş ölçüde yararlanılmaktadır.

Proteaz grubu enzimler, proteinlerdeki peptid

bağlarını hidrolize ederek, etin yapısında bulunan

elastin ve kollajeni kısmi hidrolizasyona uğratarak

etin yumuşamasına sebep olurlar.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Etin yumuşatılmasında karşılaşılan başlıca

problem, enzimin ette tekdüze dağılımının et

parçalanmaksızın sağlanmasındaki güçlüktür.

Enzim bir veya birden fazla kas doku bileşenlerini

parçalar.

Bunun başında sarkolema proteinleri gelmektedir.

Sarkolema proteinleri kas liflerini bir arada tutan

proteinlerdir.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Sarkolema hidrolize olurken kas liflerinde aşırı

hidroliz gerçekleşmez.

Sonuç olarak lapamsı dokuda bir ürün elde

edilebilir.

Istenilen düzeyde gevrekliğin sağlanabilmesi için

proteolizin sınırlı gerçekleşmesi ve bu nedenle

enzim ya da enzimlerin biraz düşük

konsantrasyonlarda kullanılması gerekmektedir.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Glukozid Hidrolazlar: Nişasta işleyen endüstride

nişastanın glikoza parçalanmasında kullanılır

(örneğin mısır nişastasından glikoz eldesi).

Şeker endüstrisi; invertaz enzimi yapay bal yapımı

ve çikolatalı şekerlemelerin yumuşak tutulmasını

sağlamak için kullanılır.

Enzim preparatlanmn kullanılması izne bağlıdır ve

daima gıda kimyası ve hijyeni bakımından kontrol

edilmelidir.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı

Toksik parçalanma ürünlerinin oluşması, ürün

renginde istenmeyen değişimler meydana gelmesi

gibi olumsuz etkilerle karşılaşmamak için,

gıdalarda enzim preperatlarının kullanılmasında,

mutlaka gıda mevzuatının esasları dikkate

alınmalıdır.

8.5

. Gıd

a Ü

retim

i Ala

nın

da E

nzim

Pre

para

tların

ın K

ulla

nım

ı