Ензимите са от основно значение за метаболизма на всички живи организми и все повече се използват, за да извършват химични реакции извън тяхната естествена локализация.  Самото използване на биокатализатори като хранителни добавки или в преработването на суровини се използва от много време насам. Всъщност ензимни препарати от екстракти от растителни и животински тъкани се използват отпреди да се останови  съществуването на самите ензими.

Хранителната индустрия постоянно търси нови технологии, с които да задоволи нуждите на консуматора. Ензимите отдавна се използват от индустрията като основен инструмент за трансформиране на суровините в крайни продукти. Когато са пречистени и добавени към хранителни заготовки, няколко ензима могат да подобрят вкуса, консистенцията, усвоимостта и хранителните стойности.  Въпреки това използването на ензими става актуално едва през средата на миналия век, когато технологиите за манипулиране на протеини  стават все по-достъпни, а едва преди 30 години става масово използването на комерсиални ензимни препарати в хранителната индустрия, превръщайки се прогресивно във важен аспект при обработка и производство на меса, зеленчуци, плодове, тестени продукти, млечни продукти и алкохолни или безалкохолни напитки. Нараства броят на публикуваните научни статии, които описват методи за увеличаване на добива и в хранително-вкусовата  промишленост и в промишлеността свръзана с производство на алкохолни и безалкохолни напитки. В миналото не се е смятало, че много от ензимите могат да бъдат използвани в хранителната индустрия, но все повече от тях намират приложение, тези биокатализатори успешно заменят използваните канцерогенни и опасни за здравето вещества. Това включва и използване на нови методи, при които характеристиките на естествените (натурални) продукти се променят.

Икономическите ползи от използването на ензимни препарати се изразяват в понижени производствени разходи, редуцуране на негативното влияние над околната среда, като се изпозлват възобновяеми суровини и често подобряване качеството на продуктите. Осевен това се постига удължен срок на годност , което подобрява качествената не само на храните, но и на напитките. Знае се например, че чрез модерни технологии при конвертиране на сокове в концентрати качеството не се променя дори при продължително съхраняване. Стабилизирането на вкуса и цвета също е пример за подобрено съхранение. Напредъкът в биотехнологиите е позволило преразглеждане на изпозлваните методи, което води до неочаквани решения и разкриване на нови вълнуващи възможности. Освен това някои от изпозлваните ензими са ярък пример за зелена технология, защото могат да бъдат използвани или за премахване на биологични отпадъци, или да се изпозлват за предотвратяване на тяхното образуване. В момента ензимите понякога произлизат от растения или животни, но повечето имат микробиален произход. Затова много от пречистените ензими се използват широко не само за преработка на храни, но и като хранителни добавки. Трябва да се отбележи, че ензимите, каткто всички протеини, предизвикват биологична реакция само, когато  се приемат/синтезират в големи количества. Тъй като ензимите в храните са в много ниски количества, те трудно биха причинили алергични реакции.

Ензими използвани при производство на хляб и тестени продукти

Хлябът, пастата и нудълите са сред основните, често срещани и евтини храни, а тяхното производство често се определя спрямо традициите на дадена страна или регион, в който се консумират. Въпреки, че производството на тези три основни продукта е много древно, в него участва една много сложна биотехнология.

Консуматорите на хляб имат определени качествени критерии към хляба, включително външен вид, свежест, вкус, разновидности и консистенция. Хлебната индустрия изпитва огромни затруднения да спазва всички тези критерии поради няколко причини. Първо, основната суровина за хляба е брашното, която варира изключително много, поради различните сортове пшеница, климатични и сезонни особености и технология на мелене на зърното. Въпреки, че мелничарите смесват различни брашна, за да се получи такова с добри и постоянни качества, често е трудно да се постигне продукт с добро качество и на ниска цена. Второ – тъй като има различни видове хляб, хлебарите използват различни съставки с различно качество и изпозлват различни процедури. Например хлябът за сандвичи трябва да има твърда коричка  и много мека сърцевина. Французите обаче предпочитат големи багети с хрупкава коричка и сърцевина на дупки. Други потребители пък настояват тези продукти да са „здравословни“. Понякога е възможно да се направят нови типове хляб като се натъкмят съществуващи технологии, но понякога трябва да се внедрят напълно нови технологии. Затова мелничари и пекари имат нужда от сътавки или процеси като химични оксиданти, емулгатори и ензими, които да стандартизират качеството на продуктите и да разнообразят продукцията.

От десетилетия ензими като алфа-амилаза се използват за производство на хляб. Поради промени в хлебарската индустрия и нуждата от повече различни продукти, ензимите придобиват все по-голямо значение при приготвяне на нови хлебни продукти. Поради бързите темпове на развитие на биотехнологиите, известен брой нови ензими наскоро бяха пуснати на пазара специално за хлебните производители. Един такъв пример е чиста ксиланаза с единична активност вместо традиционните хемицелулазни препарати, която подобрява обработката на тестото. Използването на липази пък стабилизира тестото и подобрява формирането на коричка. Използването на малтогенна алфа-амилаза пък забавя стареенето на хляба.

Когато се прави брашно, при  самият механичен процес нишестето може да се „нарани“ и да се намали качеството на брашното. Това е по-силно изразено при сортовете пшеница с по-твърди зърна. Затова се налага да се използва екзогенна алфа-амилаза от микрбиологичен произход. Алфа-амилазата хидролизира амилозата и амилопектина, за да осовбоди разтворими декстрини. Ензимът насища брашното с ферментируеми захари, което води до увеличен обем, по-добра коричка и подобрен вкус. Именно поради нараненото нишесте, варирането в използваното количество алфа-амилаза означава, че и полученото тесто ще е с варираща мекота. Продължителното действие на ензима или използването на голяма доза от него води до лепкаво и некачествено тесто.

Нормалното пшенично брашно съдържа около 3-4% (w/w) пентозани – една част водоразтворими, друга част неразтворими. От дълго време се използват (основно в европейския тип хляб) ксиланази и пентозанази, често наричани общо хемицелулази, като ензими подобряващи състоянието и консистенцията на тестото. При оптимална доза могат да подобрят обработваемостта на тестото, стабилността му, да се добива хляб с по-голям обем и по-добра структура на коричката.

Чрез молекулярно-биологични техники могат да се получат ксиланази от ГМО организми. Предимството на подобни ензими е, че те имат по-малко странични и нежелани активности. Това води до използване на по-малки дози от ензима и елиминиране на риска от странични ефекти.

През последното десетилетие липазите бяха припознати като ензими, които силно подобряват състоянието на тестото. Те увеличават значително обема на хляба, заглаждат коричката и я прават еднородна с по-бяла външност. Липазата има способността да замени частично и дори напълни всякакви други химични емулгатори.

За да се гарантира един постоянен и добър обем, хлебарите прибягват до използването на различни оксиданти като бромат или аскорбинова киселина. Знае се, че броматът действа бавно и е активен при високи температури. Аскорбиновата киселина има бързо действие и действа в ранните фази от производството. Все повече хора обаче искат да консумират по-натурален хляб с по-малко химикали, особено по-малко бромат, за който има опасения, че крие здравни рискове. Затова много производители прибягват до използване на ензими оксидази – липооксигеназа, лизил оксидаза, сулфхидрил оксизада, пероксидаза, лаказа и трансглутаминаза.

Много често срещан проблем при производството на паста и нудълие е, че при производство и със стареенето на продукта се образуват малки черни петна, чието количество е правопропорционално на степента на чистота на брашното. Използването на липази не само намаля броя на тези петна, но и честотата им на поява с течение на времето.

Суровите нудъли и разточеното тесто за нудъли имат тенденцията да почерняват по време на производство или докато са по рафтовете в магазините. Това може да се коригира, ако се използват липазни ензим, които не само избелват тестото, но и намаляват сериозно скоростта на потъмняване с времето. Освен това липазата увеличава твърдостта на пастата и нудълите, което е положителна характеристика.

Хареса ли ти тази статия? Може да подкрепиш biologist чрез Patreon!