Gli enzimi sono catalizzatori biologici, prevalentemente proteine, che accelerano in modo significativo le reazioni chimiche negli organismi viventi. Il termine "enzima" deriva dal greco "en" (dentro) e "zume" (lievito), coniato nel 1878 dal fisiologo tedesco Wilhelm Kühne per descrivere la capacità del lievito di produrre alcol a partire dagli zuccheri.
Ruolo degli Enzimi nei Processi Alimentari
Gli enzimi svolgono un ruolo cruciale in una vasta gamma di processi di trasformazione degli alimenti, sia desiderati che indesiderati. Un esempio lampante è la panificazione a lievitazione naturale, dove gli enzimi prodotti da lieviti e batteri sono essenziali per la fermentazione. L'industria alimentare sfrutta ampiamente gli enzimi per la produzione di sciroppi dolcificanti, amido modificato, formaggi, bevande, prodotti da forno e latticini delattosati.
Produzione Industriale di Enzimi
La produzione industriale di enzimi avviene principalmente tramite estrazione da piante, animali o microrganismi, oppure tramite fermentazione microbica. Quest'ultima è la via più comune grazie ai suoi vantaggi economici, tecnici, etici e ambientali. Gli enzimi commerciali sono disponibili in forma liquida o essiccata (granulare e in polvere).
Normativa e Etichettatura
La normativa europea sugli enzimi è armonizzata dal 2008, imponendo regole comuni per la produzione e l'uso di queste sostanze in tutti i Paesi membri. L'etichettatura non richiede la menzione dell'enzima se utilizzato come coadiuvante tecnologico, ovvero una sostanza che non è presente nel prodotto finito o vi è presente in quantità minime senza effetti significativi. Tuttavia, alcuni enzimi sono autorizzati come additivi e devono essere elencati tra gli ingredienti, come l'invertasi (E1103) e il lisozima (E1105).
Meccanismo d'Azione degli Enzimi
Gli enzimi possiedono un sito attivo, una sorta di tasca con una forma complementare al substrato, la sostanza su cui l'enzima agisce. Quando il substrato si lega al sito attivo, l'energia di attivazione della reazione diminuisce, accelerando notevolmente il processo. Ogni enzima è specifico per un determinato tipo di substrato e catalizza una specifica reazione. Al termine della reazione, l'enzima rimane inalterato e pronto per catalizzare altre reazioni. Alcuni enzimi richiedono coenzimi (come le vitamine) o cofattori (come ioni metallici) per attivarsi. L'attività enzimatica è influenzata dalla temperatura e dal pH.
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Nomenclatura degli Enzimi
Il nome di un enzima termina con il suffisso "-asi" e spesso indica la natura della reazione catalizzata. Ad esempio, le idrolasi catalizzano l'idrolisi, le transferasi il trasferimento di gruppi funzionali, le ossidoreduttasi le reazioni di ossidoriduzione e le ligasi la formazione di legami. Le idrolasi includono sottogruppi come le proteasi (che idrolizzano le proteine) e le amilasi (che idrolizzano l'amido).
Esempi di Enzimi e Loro Applicazioni
Sciroppo di Mais ad Alto Contenuto di Fruttosio (HFCS)
L'HFCS è un dolcificante ampiamente utilizzato nell'industria delle bevande e dei dolci, prodotto a partire dall'amido (principalmente di mais) tramite due fasi di attacco enzimatico. Nella prima fase, le idrolasi (amilasi, maltasi) liberano glucosio dall'amido. Successivamente, l'enzima glucosio isomerasi trasforma parte del glucosio in fruttosio, incrementando il potere dolcificante dello sciroppo.
Latte Delattosato
Il latte delattosato è ottenuto tramite trattamento con l'enzima lattasi, un'idrolasi che scinde il lattosio in glucosio e galattosio, rendendo il latte adatto agli intolleranti al lattosio. L'Italia vanta un primato in questo settore, con un processo sviluppato nel 1975 dalla Centrale del latte di Milano che utilizzava l'enzima immobilizzato su una resina.
Enzimi nella Panificazione
L'utilizzo di enzimi nel settore dei prodotti da forno è in crescita, poiché permette di migliorare i risultati senza dover dichiarare queste sostanze in etichetta. Gli enzimi vengono distrutti durante la cottura e sono considerati coadiuvanti tecnologici. Esempi di enzimi utilizzati nella panificazione includono:
- Lipasi: idrolizzano i trigliceridi in digliceridi e monogliceridi, con funzione emulsionante.
- Alfa e beta-amilasi: scindono l'amido in molecole più semplici, agevolando la fermentazione e rallentando il raffermamento.
- Proteasi: Modificano il glutine. Si formano così reticoli proteici che stabilizzano la struttura dei lievitati.
Enzimi nei Surgelati
Gli enzimi possono agire anche a temperature negative, seppur più lentamente. Per inattivare gli enzimi prima della surgelazione, i vegetali vengono sottoposti a blanching, un trattamento termico che consiste in una scottatura veloce.
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Enzimi nella Detergenza
I detergenti enzimatici idrolizzano le molecole alimentari (proteine, lipidi, amido), facilitandone la rimozione. Sono utili anche per eliminare i biofilm, colonie batteriche racchiuse in matrici polisaccaridiche.
Interazione con la Gelatina
Ananas, papaia, kiwi e fichi contengono proteasi che impediscono l'utilizzo di questi frutti con gelatine proteiche, poiché gli enzimi idrolizzano le proteine, impedendo la formazione della struttura del gel.
Enzimi nella Panificazione: Un Approfondimento
Gli enzimi stanno rivoluzionando la panificazione, rendendo il processo più efficiente e migliorando qualità, sapore e digeribilità del prodotto finale. Questi catalizzatori naturali trasformano ingredienti semplici in un alimento fragrante e irresistibile.
Ruolo degli Enzimi nella Panificazione
Gli enzimi agiscono su amidi, proteine e grassi presenti nella farina, migliorando le caratteristiche dell'impasto e del pane cotto.
- Amilasi: Degradano l'amido in zuccheri più semplici, fornendo nutrimento ai lieviti e migliorando la lievitazione.
- Proteasi: Modificano il glutine, rendendo l'impasto più estensibile e facile da lavorare.
- Lipasi: Influenzano la struttura dei grassi, migliorando la stabilità dell'impasto e la consistenza del pane.
- Xilanasi: Riducono la viscosità dell'impasto, migliorando la lavorabilità e il volume del pane.
Benefici dell'Utilizzo degli Enzimi
- Migliore lievitazione: Le amilasi rendono l'impasto più nutriente per i lieviti, che producono più gas.
- Maggiore estensibilità dell'impasto: Le proteasi modificano il glutine, rendendolo più elastico e facile da lavorare.
- Migliore conservabilità: Alcuni enzimi rallentano il raffermamento del pane, mantenendolo fresco più a lungo.
- Sapore e aroma migliorati: Gli enzimi possono contribuire allo sviluppo di aromi più complessi e intensi.
- Maggiore digeribilità: La degradazione degli amidi e delle proteine rende il pane più facile da digerire.
Enzimi nella Panificazione Artigianale
Anche nella panificazione artigianale, gli enzimi rappresentano un valido supporto. Molti panettieri tradizionali beneficiano dell'uso di enzimi naturali per ottenere un prodotto finale di qualità superiore. A differenza degli additivi artificiali, gli enzimi sono sostanze naturali che si degradano durante la cottura, lasciando il prodotto privo di residui.
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Sostenibilità
L'uso degli enzimi promuove la sostenibilità, consentendo di ottenere pane di alta qualità in modo naturale ed efficiente.
Esempi di Prodotti Enzimatici per la Panificazione
- PAN XT: Un alleato per impasti soffici e manipolabili, ideale per pane, biscotti e crackers.
- PAN AMY 10: Endo-alfa amilasi fungina per migliorare la qualità e le prestazioni degli impasti.
- PAN AG: Glucoamilasi fungina per migliorare la qualità dei prodotti da forno.
- Superpan GF: Miscela funzionale senza glutine per prodotti da forno dolci e salati.
- Multiuso: Enzima ottenuto da Bacillus Subtilis, sostituisce i miglioratori classici.
- Pan Mix: Miscela in polvere per il settore della panificazione.
- SUPER PAN: Preparazione enzimatica contenente amilasi maltogenetica da Bacillus subtilis, allunga i tempi di raffermamento.
Lieviti e Fermentazione: Il Ruolo del Saccharomyces Cerevisiae
I lieviti sono funghi microscopici che, in assenza di ossigeno, compiono una respirazione anaerobica o fermentazione, demolendo gli zuccheri degli alimenti e trasformandoli. Il Saccharomyces cerevisiae, comunemente detto lievito di birra, è il re dei lieviti, utilizzato nella preparazione del pane, del vino e della birra. In condizioni naturali, si trova nell'aria e sulla buccia dell'uva o della frutta. Può essere utilizzato il lievito di birra prodotto industrialmente o il lievito naturale (lievito acido), ottenuto dall'impasto di farina e acqua che assorbe ceppi di lieviti liberi nell'aria. Durante la lievitazione, l'anidride carbonica prodotta è trattenuta dal glutine, facendo gonfiare l'impasto, mentre l'alcol etilico evapora.
Fermentazione del Vino e della Birra
Il Saccharomyces cerevisiae, insieme al Saccharomyces ellipsoideus, avvia la fermentazione del mosto d'uva, trasformando gli zuccheri in alcol. Per la birra, si utilizza l'orzo, che viene fatto fermentare, trasformando l'amido in maltosio e glucosio (malto).
Enzimi: Onnipresenti nel Mondo Organico
Gli enzimi sono alla base di tutte le reazioni che avvengono nel nostro corpo, indispensabili per la respirazione, la glicolisi, la fotosintesi, la replicazione del DNA e RNA. Sono proteine che creano intermedi di reazione a più bassa energia di attivazione rispetto alla reazione diretta. Secondo la teoria dell'adattamento indotto, l'enzima accoglie i reagenti in siti specifici e si modifica per stabilire legami stabili che facilitano la catalisi.
Applicazioni Industriali degli Enzimi
Gli enzimi sono impiegati in numerosi processi industriali, come la produzione di formaggio, birra, carta (al posto del cloro), la depurazione, la produzione di biodiesel e bioetanolo.
Pectinasi: Un Enzima Chiave nell'Industria Alimentare
La pectina ha un forte potere gelificante e contribuisce alla croccantezza dei frutti e alla viscosità delle marmellate. La pectinasi viene utilizzata per migliorare le rese in succo, le chiarifiche di prodotti alimentari derivanti da frutti e per la scissione delle catene pectiniche.
Enzimi Pectolitici nella Vinificazione
Gli enzimi pectolitici, naturalmente presenti nell'uva, idrolizzano le pectine, rendendo più morbida la polpa, accelerano alcune reazioni e l'ossidazione dei composti fenolici, migliorando la struttura e la composizione aromatica. In campo enologico, l'uso di preparati enzimatici si è diffuso negli anni '80, con l'ottenimento di prodotti purificati a base di Pectinasi. Questi preparati sono utili in fase prefermentativa per la chiarifica, la macerazione pellicolare e l'estrazione del colore.