Biotecnologie Agro-Alimentari

Enzimi e alimenti: che connubio!

Enzimi – La Storia

I processi di fermentazione sono stati sfruttati dall’uomo fin dalla preistoria. Una delle prime testimonianze scritte dell’impiego di enzimi è rappresentata dai poemi epici di Omero, risalenti all’800 aC, in cui è menzionato l’uso di enzimi per la produzione di formaggio.

Nel campo alimentare è sempre maggiore la richiesta di metodi meno invasivi per modificare i prodotti, al fine di ridurre l’impiego di additivi chimici. Le modifiche chimiche richiedono infatti condizioni di reazione drastiche e possono generare problemi di non specificità e di presenza di sottoprodotti.

Ai giorni nostri gli enzimi sono ampiamente impiegati e i loro vantaggi riguardano principalmente: abilità di funzionare in condizioni blande (pH neutro, bassa temperatura), elevata specificità di substrato, elevata efficienza di reazione, elevata velocità di reazione, minore impatto ambientale, riduzione di sottoprodotti di reazione.

Enzimi differenti sono in grado di catalizzare diverse reazioni, ad esempio:

  • amilasi (degradazione dell’amido)
  • lipasi (degradazione dei lipidi)
  • proteasi (degradazione delle proteine)
  • pectinasi (degradazione della pectina, polisaccaride presente nella frutta)

L’impiego degli enzimi nel settore alimentare è regolato da leggi specifiche. Nell’Unione Europea l’AMFEP (Association of Manufacturers and Formulators of Enzyme Products) garantisce che gli enzimi impiegati in campo alimentare siano ottenuti da microrganismi non patogeni (patogeno = possibile fonte di malattia) e non tossicogeni (tossicogeno = produce sostanze pericolose, ad esempio tossine).

La maggior parte degli enzimi alimentari vengono impiegati nel processo di produzione ma non sono presenti nel prodotto finito e in questo caso non devono essere dichiarati in etichetta. Quando invece gli enzimi vengono utilizzati come veri e propri additivi, e quindi risultano presenti nel prodotto finito, devono essere obbligatoriamente dichiarati in etichetta.

Vediamo alcuni esempi di settori dell’industria alimentare in cui vengono utilizzati gli enzimi.

Dolcificanti

dolcificantiUna grande svolta nell’impiego di enzimi nell’industria alimentare è avvenuta negli anni ’60 con l’introduzione di amilasi per scindere l’amido in unità di glucosio. L’industria dell’amido ha iniziato molto presto ad impiegare enzimi poichè speciali tipi di dolcificanti (principalmente sciroppi di glucosio e fruttosio) non potevano essere ottenuti con le tradizionali reazioni chimiche, per cui sono stati sviluppati dei processi completamente enzimatici. L’impiego dell’amilasi riduce i costi di produzione e permette di condurre una reazione con un’alta resa e di ottenere prodotti altamente puri e facilmente cristallizzabili. Sciroppi e amido modificato trovano impiego in una vasta gamma di prodotti alimentari quali bevande, dolci, prodotti da forno, gelati, salse, alimenti per neonati, conserve di frutta, ecc.

 Pane e prodotti da forno

paneL’impiego di enzimi in questo settore permette di ridurre l’utilizzo di additivi chimici e garantisce pane di alta qualità con una lievitazione unifome e in grado di mantenere la freschezza più a lungo. L’impasto di pane, focacce e prodotti analoghi è composto principalmente da farina, lievito e sale. La farina a sua volta contiene glutine, amido, altri polisaccaridi, lipidi e sali minerali. Quando la pasta è pronta, il lievito inizia la sua azione sugli zuccheri trasformandoli in alcol e anidride carbonica (quest’ultima provoca l’aumento di volume della pasta). Il componente principale della farina di grano è l’amido e per questo è possibile impiegare un’amilasi che scinde l’amido in molecole più piccole, favorendo l’azione del lievito. Il glutine è composto da un insieme di proteine che costituisce una rete durante la formazione dell’impasto; questa rete trattiene l’anidride carbonica durante la cottura ed è perciò molto importante per la buona lievitazione del pane. Enzimi come emicellulasi, xilanasi, lipasi ed ossidasi possono migliorare la resistenza della rete di glutine e quindi permettono di ottenere un pane di alta qualità.

 Latte e formaggio

formaggioL’applicazione degli enzimi nella trasformazione del latte ha una lunga tradizione. Già in tempi antichi il caglio di vitello veniva utilizzato per la produzione del formaggio. Il caglio contiene un insieme di proteasi in grado di scindere la caseina, proteina presente nel latte, e causare la coagulazione. In passato il caglio veniva estratto dalla mucosa gastrica di vitelli o agnelli; al giorno d’oggi lo si ottiene per fermentazione impiegando microrganismi geneticamente modificati nei quali è stato inserito il gene di vitello che determina la produzione di caglio.

Altri usi molto diffusi degli enzimi nel settore lattiero-caseario riguardano:

  • produzione di latte per bambini: le proteasi sono utilizzate da più di 50 anni nella produzione di latte vaccino per neonati poichè agiscono scindendo le proteine presenti nel latte e quindi evitano reazioni allergiche e di sensibilizzazione e inoltre rendono il latte facilmente digeribile.
  • produzione di latte ad alta digeribilità, privo di lattosio: viene impiegata la beta galattosidasi che idrolizza il lattosio.

Succhi di frutta

Le pectinasi vengono impiegate da più di 60 anni nella produzione dei succhi di frutta e giocano un ruolo fondamentale in questo settore. La loro funzione è quella di scindere la pectina, un polisaccaride presente nella frutta. (polisaccaride = polimero il cui monomero è uno zucchero). Le pectinasi sono un requisito fondamentale per ottenere succhi di frutta limpidi e stabili.

Gli enzimi trovano anche altre applicazioni legate alla lavorazione della frutta: il cosidetto “peeling enzimatico” degli agrumi ha sostituito l’impiego di soda caustica nella produzione di frutta fresca sbucciata e insalate.

 Altre applicazioni

Oltre ai settori citati, gli enzimi trovano impiego in molti altri processi produttivi dell’industria alimentare, quali ad esempo:

  • produzione della birra: l’aggiunta di amilasi alla miscela di malto d’orzo e acqua favorisce la fermentazione
  • produzione del vino: le preparazioni enzimatiche, introdotte a partire dagli anni ’70, vengono impiegate in diverse fasi quali la macerazione (favoriscono il rilascio dell’aroma e del colore), la chiarificazione e l’invecchiamento
  • estrazione dell’olio dai semi di colza, cocco, girasole, ecc.
  • produzione di idrolizzati di proteine: produzione di latte di soia, recupero della gelatina animale, produzione di estratti di carne, ecc.
  • modificazione dei lipidi per la produzione di nuovi prodotti o per migliorare la qualità di quelli esistenti

Bibliografia

Enzymes at work

Novozymes

3rd edition 2008

Final editing: Ture Damhus, Svend Kaasgaard, Henrik Lundquist, and Hans Sejr Olsen, all of Novozymes A/S.

www.novozymes.com

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One Comment

  1. Più che un commento sarebbe una richiesta: intenderemmo produrre degli idrolizzati proteici a partire dalla soia e dobbiamo farlo solo per via enzimatica, poiché si tratta di soia da agricoltura biologica.
    Se fposse possibile ricevere una collabrazione in merito saremmo felici di poter iniziare tale possibilità.
    Grazie, rimango in attesa ed invio i più cordiali saluti.

    Claudio Patrucco
    Bioway
    Via Pozzobonello 5/9
    17100 Savona
    tel 019 7700311

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