Ензими

Обща характеристика

Ензимите (наричани още ферменти) са биологично активни вещества, които участват във всички физико-химични процеси в живите организми. С тяхна помощ се реализира метаболизма при хората, животните и растенията. Ензимите ускоряват биохимичните реакции, без да се изразходват в процеса.

Източници

Част от ензимите, постъпващи в човешкото тяло, се доставят чрез храната – това са така наречените хранителни ензими. Те се съдържат в пресни сурови продукти: особено плодове, зеленчуци, ферментирали храни и покълнали зърна.
Въпреки това тяхното значение в метаболизма е ограничено, тъй като:

• те се разрушават при термична обработка,
• и често се инактивират от стомашната киселина.

Основните ензими, участващи в храносмилането и метаболизма, се произвеждат вътрешно в организма – от слюнчените жлези, стомаха, панкреаса и червата.

Строеж и наименование

Ензимите са белтъчни молекули със сложна пространствена структура. В зависимост от тяхната функция, всеки ензим е специализиран да разгражда определен тип вещество – например въглехидрати, мазнини или белтъци.

Наименованието на ензимите обикновено се формира от името на субстрата +  наставка -аза, например:

• малтаза – разгражда малтоза,
• лактаза – разгражда лактоза,
• амилаза – разгражда скорбяла.

Изключение от това правило правят някои ензими с традиционни имена, като:

• пепсин – действа в стомаха, разгражда белтъци,
• трипсин и химотрипсин – произвеждат се от панкреаса и също участват в разграждането на белтъци.

Разграждане на малцовата захар от ензима малтаза

Начин на действие

Ензимите, произвеждани от тялото, контролират всички основни биохимични процеси, включително приема на храна, храносмилането и производството на енергия. Всеки ензим е строго специфичен – отговаря за един точно определен процес или тип трансформация.

Много от ензимите проявяват своята активност в комбинация с други биологично активни съставки, като:

• хормони,
• витамини,
• минерали.

Нормалното функциониране на храносмилателната система, сърдечно-съдовата система и имунната защита зависи от наличието на достатъчно и активни ензими. Без тях организмът не би могъл да поддържа здравословно и жизнено състояние.

Свойства и значение

Ензимите са изключително чувствителни към температурата, химичните вещества и условията на околната среда.

Основни свойства:

• Всеки ензим има оптимална температура, при която действа най-ефективно – обикновено около 37-40 °C.
• При температури над 49 °C, ензимната активност рязко намалява, тъй като белтъчната структура се разрушава (денатурация).
• Ензимите са чувствителни и към студ, като ниските температури забавят реакциите.

Освен това, химични замърсители като тежки метали, торове, нитрати и пестициди потискат активността им.

За да бъде активен, всеки ензим се нуждае от:

• Свободно достъпна вода – това се определя чрез т.нар. стойност a_w. Вода, свързана с други вещества (напр. със захар или сол), не е достъпна за ензимната реакция.
• Специфична рН стойност (киселинност) – всяка ензимна система работи най-добре в точно определен pH диапазон. При промяна на pH активността на ензима намалява или се прекратява.

Приложение в кулинарията

Знанията за ензимите помагат на готвачите да управляват желаните промени в храната и да избягват нежеланите, като използват или ограничават ензимната активност според конкретната цел.

Ползи  при използване на ензимите:

• ферментация – при хляб с квас, вино, бира, сирена, кисело зеле, соев сос;
• омекване и зреене – месото става по-крехко, а плодовете – по-ароматни;
• ускоряване на узряването – използват в плодови десерти и пюрета;
• подобряване на вкуса и цвета – например при чай, ванилия, сушени плодове.

Избягване на нежелани ефекти с ензими:

• потъмняване на плодове и зеленчуци – чрез киселинност (лимонов сок), бланширане или охлаждане;
• гранясване на мазнини при съхранение – чрез дълбоко замразяване или защита от светлина и въздух;
• разпадане на желатинови структури – да се избягват сурови плодове с активни протеолитични ензими (киви, ананас, папая) в желета и мусове.

Практически съвети за готвачи:

• Ензимите не са врагове в кухнята – те са естествени помощници, когато се управляват правилно;
• Умелото боравене с топлина, киселинност, вода и време позволява оптимизиране на вкуса, структурата и вида на ястията;
• Разбирането на ензимната активност е особено важно при работа със сурови продукти, ферментирали храни и сложни десерти.

Бележки за упражнение

Разбирането и правилното използване на ензимите е от съществено значение в кулинарната практика и в различни хранително-вкусови технологии. В зависимост от условията, ензимната активност може да бъде активирана, забавена или напълно прекратена, като това има директно влияние върху вкус, текстура, цвят и срок на годност на хранителните продукти.

Ефективността на ензимите може да бъде повишена при подходяща температура и влажност. Това е от значение при:

• Ферментации, като при какао, кафе, чай и ванилия – подобряване на аромата, вкуса и цвета,
• Зреене на плодове, например при бананите има ускорено омекване и развитие на сладост,
• Зреене на месо и дивеч при контролирана ниска температура – повишава се крехкостта чрез разграждане на белтъчини,
• Втасване на тесто с мая – активността на ензимите от дрождите преобразува захарите в газове и аромати,
• Зреене на сирене – ензимите от млечнокисели бактерии и добавени култури придават аромат и текстура,
• Производство на бира и вино – ензимите разграждат скорбяла, глюкоза и танини, оформяйки вкусов профил.

Ензимната активност може да бъде ограничена чрез: 

• Понижаване на температурата – съхранението в хладилник или фризер забавя действието на ензимите. Въпреки това, ензимите за разграждане на мазнини остават активни до -40 °C, затова мазни храни могат да гранясат дори при замразяване.
• Добавяне на киселина – при подготовка на артишок, целина, гъби, ябълки и други, с лимонена или аскорбинова киселина се блокира окисляването и потъмняването (ензимно покафеняване).
• Премахване на влага – чрез сушене, изпаряване, сушене чрез замразяване пак се блокира ензимната активност.
• Свързване на водата (понижаване на стойността a_w) – добавянето на сол, захар, мазнини или млечни протеини намалява свободната вода, необходима за действието на ензимите. Това обяснява защо тесто с високо съдържание на мазнини втасва по-трудно.

Пълно инактивиране на ензимите се постига чрез: 

• Топлинна обработка – бланширането на зеленчуци (например картофи) унищожава ензими, отговорни за обезцветяване и влошаване на вкуса при съхранение.
• Бланширане и шоково охлаждане преди замразяване – запазват зеления цвят на зеленчуците (хлорофил) и ги предпазва от ферментация.
• Варене на плодове, преди използване в желета – това инактивира ензимите, разграждащи желатина, съдържащи се в ананас, папая, манго и киви