Universitatea Lucian Blaga-Sibiu Facultatea de Stiinte Agricole Industrie Alimentara si Protectia Mediului Specializare Managementul procesrii moderne a alimentelor

Proiect Disciplina:Tehnologii enzimatice in procesarea moderna a alimentelor Tema:INVERTAZA

Coordonator: Prof.univ.dr.Neli Darie Masterand:Stanescu Cosmina Anul: I

Sibiu 2012

Tema:INVERTAZARezumatInvertaza este utilizata n primul rnd n industria alimentara, unde este preferata a se folosi n locul zaharozei, datorita gradului de ndulcire mai mare si faptului ca nu cristalizeaza att de usor ca zaharoza, precum si a faptului ca zaharul invertit are o solubilitate mult mai mare dect zaharoza si nu cristalizeaza dect foarte greu

ScopulInvertaza, prezint un efect benefic asupra organismului, i mpreun cu alte substane importante (minerale,vitamine, substane antibiotice naturale), care lipsesc cu desvrire din produsul artificial, confer mierii naturale, valoare pentru om.

CUPRINSInvertaza............................................................................................1 Imobilizarea invertazei...2 Monitorizarea activitii invertazei3 Obinerea invertazei din microorganisme...........................................4 Fazele tehnologice i parametrii de proces n obinerea invertazei......5 Utilizri n industria alimentar6 Bibliografie ..7

2

InvertazaInvertaza este o enzim de origine microbiologic (drojdii), vegetal (usturoi, pere, frunze de vi de vie) sau animal, sub aciunea creia molecula de zaharoz este scindat n cele dou molecule componente, fructoza i glucoza. Invertaza transform zaharoza n zahr invertit. Hidroliza zaharozei sub aciunea catalitic a acestei enzime nu poate avea loc dac fructoza nu poate trece pe un anumit acceptor (substrat). Albinele secret invertaz la nivelul glandelor faringiene iar omul i animalele la nivelul intestinului subire.

Insuficiena invertazei secretate de intestinul uman conduce la un anumit grad, mai mic sau mai mare de intoleran la zaharoz. De cele mai multe ori invertaza intestinal este epuizat din cauza consumului mare de produse care conin zahr rafinat. Deficitul de

3

invertaz se poate asocia cu o insuficien a amilazei. n funcie de gradul carenei simptomele merg de la o digestie greoaie pn la diaree acid, rebel cu scaune pufoase. Invertaza este prezent n echipamentul enzimatic al numeroaselor tulpini de drojdii, fungi i la diferite ba Numele oficial al invertazei este beta-fructofuranozidaz (EC3.2.1.26), care arat faptul c reacia catalizat de aceast enzim este hidroliza reziduurilor terminale nereductoare beta-fructofuranozice n beta-fructofuranozide. De remarcat este faptul c -D-glucozidaza, care rupe unitatea terminal de glucoz, poate de asemenea cataliza aceast reacie. Sucroza poate fi catalizat relativ uor; reacia are loc ntr-un mediu acid, fr ajutorul invertazei. Invertaza utilizat n industria alimentar are simbolul E-1103. O palet larg de microorganisme pot produce invertaz i pot, din aceast cauz, utilizeaz sucroza ca i nutrient. Comercial, invertaza este biosintetizat n cea mai mare parte de drojdiile sau Saccharomyces cerevisiae molecular de 135000 Da, n timp ce varietile extracelulare au masa unei molecule de aproximativ 270000 Da.

Saccharomyces carlsbergensis. Chiar i n aceeai cultur de drojdii, invertaza exist n mai multe forme. De exemplu, invertaza intracelular are o greutate Inhibarea enzimei este foarte important pentru cercetarea din domeniul medical. De exemplu, plumbul, mercurul, alte metale grele i gazele paralizante sunt extrem de otrvitoare pentru om deoarece pot fi inhibitori de enzime. De exemplu, reaciona uor cu gruprile sulfhidril (-SH) din cadrul proteinelor: protein-SH + Pb2+ + HS-protein protein-S-Pb-S-protein + 2H+ Invertaza a fost probabil prima enzim utilizat la scar larg ntr-o form imobilizat. n perioada 1941 1946, acidul folosit fabricarea siropului golden nu a mai fost disponibil, aa c invertaza obinut din drojdii a fost folosit ca nlocuitor. Celulele de drojdie au fost autolizate, iar autolizatul a fost clarificat prin ajustare la pH 4,7, urmat de filtrare printr-un pat de sulfat de calciu i apoi absorbit pe crbune. Un strat de crbune coninnd invertaz a fost inclus n patul de crbune folosit deja pentru decolorarea siropului. Mrimile folosite 4 Pb2+ poate

au fost foarte variate, patul de crbune cu invertaz fiind de 60 cm grosime ntr-un pat de crbune de 610 cm grosime. Preparatul era foste stabil, factorii limitativi fiind contaminarea microbian sau pierderea puterii de decolorare mai repede dect pierderea activitii enzimatice. Procesul a fost costisitor, dar, nesurprinztor, produsul nu avut fineea aromei de material acid-hidrolizat, iar procesul de obinere a enzimei imobilizate a fost abandonat atunci cnd acidul a devenit disponibil din nou. Totui, recent, a fost reluat folosind BrimacTM, unde stratul de crbune cu invertaz a fost stabilizat prin cross-linking i a avut un timp mediu de via de 90 de zile (pH 5.5, 50C). Rezistena lui se datoreaz n parte procesului de HFCS ca i ndulcitor slab colorat. Este imposibil producerea siropurilor invertite de calitatea echivalent prin hidroliz acid. Inversia enzimatic evit supra colorarea, cantitate mare de cenu, conversie relativ sczut i probleme de variabilitate ale arjei de hidroliz acid. Dei poate fi folosit invertaza pur (cu timp de reziden de aproximativ o zi), folosirea enzimelor imobilizate ntr-un PBR (cu timp de reziden de aproximativ 15 minute) face procesul mai competitiv; costul inversiei de 95% (la 50% (w/w)) nefiind mai mare dect costurile evaporrii finale (la 75% (w/w)). O productivitate la 16 tone de sirop invertit (greutate uscat) poate fi obinut folosind un litru de enzim granular.

Imobilizarea invertazeiInvertaza a fost prima dat imobilizat de Nelson i Griffin n 1916, ei folosind crbune activat. Invertaza poate fi mult mai uor imobilizat folosind alginat de calciu. Pentru aceasta se sugereaz ca preparatul curat de enzim s fie amestecat cu un volum egal de soluie de alginat de sodiu 2%, care este adugat apoi n picturi ntr-o soluie de clorur de calciu 1,5%. Se permite linitirea paturilor cteva minute nainte de folosire.

Monitorizarea activitii invertazeiSucroza nu este un zahar reductor, ns, glucoza i fructoza, produsele aciunii invertazei asupra sucrozei, sunt. Apariia zaharurilor reductoare ntr-o reacie poate fi folosit pentru monitorizarea activitii invertazei.

5

Pentru aceasta, se prepar un standard pentru determinarea curbei de calibrare cu soluii de glucoz de concentraii cunoscute ntre 1-10%, nregistrndu-se timpul necesar decolorrii soluiei acidifiate de manganat de potasiu. Pentru fiecare reacie se folosesc 10 ml dintr-o soluie de glucoz, 5 ml de acid sulfuric 1 M i 2 ml soluie 0,01 M de manganat de potasiu. Pentru monitorizarea activitii invertazei, se dizolv 10 g de sucroz n 100 ml ap. Se adaug 2 ml de preparat de invertaz. Se iau cte 2 ml din acest amestec de reacie la intervale de timp de 1 11/2 ore. Pentru fiecare prob se nregistreaz timpul necesar decolorrii soluiei acidifiate de manganat de potasiu, ca i anterior, dar substituind proba cu soluia de glucoz. Se folosesc curbele standard pentru estimarea cantitii de zaharuri reductoare prezente. Contrar celor mai multe enzime, invertaza prezint o activitate relativ mare la un pH de 3,5 5,5 cu un optim n apropierea valorii de 4,5. Activitatea enzimei ajunge la un maxim n jurul valorii de 550C. Valorile Michaelis-Menten pentru diferite enzime variaz mult, dar pentru cele mai multe dintre ele Km este cuprins ntre 2 mM i 5 mM. Valoarea MichaelisMenten pentru enzimele libere este n general aproximativ 30 mM.

Obinerea invertazei din microorganismeUna din principalele surse de obinere a enzimelor sunt drojdiile, care au un bogat echipament enzimatic, iar dintre acestea Saccharomyces cerevisiae este specia principal folosit n mod curent n diferite procese fermentative. Invertaza este o enzim care hidrolizeaz zaharoza n glucoza i fructoz i este prezent n echipamentul enzimatic al numeroaselor tulpini de drojdii (Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae), fungi (Aspergillus (Clostridium niger, Penicillium pasteuranum, chrysogenum) i la diferite bacterii Streptococcus), din care poate fi izolat i purificat prin diferite tehnici.

6

Procesele membranare i-au gsit o aplicaie larg n domeniul biotehnologiilor datorit posibilitii de separare i concentrare eficient a compuilor termolabili (proteine, enzime, celule microbiene etc.). Aplicarea procedeelor membranare la separarea, purificarea i concentrarea enzimelor din medii biologice este justificat n plus de faptul c ele conduc la obinerea unor compui cu puritate avansat, asigurnd randamente mari de separare i conservarea tuturor calitilor acestor preparate.

Fazele tehnologice i parametrii de proces n obinerea invertazei

Parametrii de proces:

autoliza :

7

timp de agitare: 1 or; turaie agitator: 1000rpm: temperatura de lucru: 50C; dup intervalul de 1 or se rcete la cca.20 ultrasonarea:

frecvena: 40 KHz timp: 20 min. ultrafiltrarea (membrane MEMBRAFIL-UF, cut-off: 7.000-10.000 Da): presiune: 6 bar temperatura: 20C microfiltrarea (membrane MEMBRAFIL-MF, diametrul porilor: 0,1-0,45mm): presiune: 2,5 bar temperatur: 20C Indicatorii de calitate ai produsului finit aspect: lichid vscos, de culoare bej, opalescent, fr impuriti mecanice; activitatea enzimatic specific (A.E. specific, mmoli/gSU.min): min. 100.000; perioada de conservare la 4C: - min. 1 lun (fr stabilizator) Efecte socio - economice - obinerea unui produs de calitate ridicat cu utilizare n industria alimentar (la obinerea unor lichioruri de calitate, respectiv diferitelor produse zaharoase, ca de exemplu bomboanele fondante); - reducerea costurilor de obinere a invertazei active care introdus n mici proporii n masa zaharoas conduce la obinerea de produse cu caracteristici constante i termene de valabilitate crescute de cel puin dou ori, contribuind astfel la diminuarea pierderile de vnzare a produselor zaharoase fabricate.

-

Utilizri n industria alimentarInvertaza este folosit n principal n fabricarea produselor de cofetrie, unde fructoza este preferat naintea sucrozei deoarece este mult mai dulce i nu cristalizeaz aa uor. Totui, folosirea invertazei este relativ limitat datorit unei alte enzime, glucozo-izomeraza, care

8

poate i ea s converteasc glucoza la fructoz, mult mai ieftin. Din motive de sntate i gust, invertaza utilizat n industria alimentar necesit s fie nalt purificat. Invertaza este utilizat pentru prepararea siropurilor de zahr invertit, care este un ingredient al multor produse alimentare. Este folosit de asemenea pentru prevenirea cristalizrii zahrului n maripan i bomboane fondante umplute. Mult mai interesant este folosirea n crearea umpluturilor cremoase ale ciocolatei cu lichior i a ciocolatei mentolate desert. Invertaza poate fi folosit, de asemenea, pentru reducerea coninutului de sucroz al unor sortimente de sucuri de fructe.

9

BIBLIOGRAFIE1. http://en.wikipedia.org/wiki/Invertase 2. http://greenwoodhealth.net/np/invertase.htm 3. http://www.invertase.net/single.htm 4. http://www.invertase.net/single.htm 5. http://images.google.ro/imgres? imgurl=http://njsas.org/projects/light_polarization/invertase.gif&imgrefurl=http://nj sas.org/projects/light_polarization/sugars.html&h=140&w=717&sz=4&hl=ro&start =1&um=1&tbnid=bcYOpXzedOJqXM:&tbnh=27&tbnw=140&prev=/images%3Fq %3Dinvertase%26um%3D1%26hl%3Dro%26sa%3DG 6. http://www.membrane.itcnet.ro/.htm7. http://www.bioterapi.ro/dictionar/index_substante/index_substanteI.html#invertaz

8. http://www.lsbu.ac.uk/biology/enztech/iminvertase.html

10