مرکز ملی تحقیقات فرآوری آبزیان بندر انزلی > یادداشت های علمی

   شنبه 1 آبان 1400

وضعیت آب و هوای بندر انزلی

  صفحه اصلی     

  معرفی مرکز     

  امکانات مرکز     

  دستاوردهای مرکز     

  پروژه ها     

  نکته های سلامتی     

  یادداشتهای علمی     

  سخنرانی های علمی     

  معرفی مدیران     

  CV محققین     

 

 
یادداشت های علمی
فعالیت آنزیمها(پروتئازها) در آبزیان و فرآوری محصولات دریایی
دو شنبه 11 شهریور 1392
مینا احمدی

مقدمه:

آنزیمها ترکیباتی هستند که می‌توانند سرعت واکنش را تا حدود7 10 برابر افزایش دهند. آنزیم مانند یک کاتالیزگر غیر آلی میزان واکنش را با پایین آوردن انرژی فعال سازی واکنش لازم برای انجام واکنش تسریع می‌کند .انجام سریع یک واکنش در موقعیت آزمایشگاهی به شرایط ویژه‌ای مانند دما و فشار بالا نیاز دارد. لذا باید در یاخته که شرایط محیطی در آن کاملا ثابت است و انجام چنین واکنشهایی بسیار کند است، مکانیسمی دقیق وجود داشته باشد. این عمل بوسیله آنزیمها صورت می‌گیرد. از ویژگیهای مهم آنزیمها این است که پس از انجام هر واکنش و در پایان آن سالم و دست نخورده باقی می‌مانندومی‌توانندواکنش بعدی را کاتالیز کنند.


آنزیمها بر حسب نوع واکنشی که کاتالیز مینمایند در شش گروه اصلی قرار میگیرند:

1)اکسیدوردوکتازها که سبب اکسیداسیون یک جسم واحیا جسم دیگر میشوند و مهمترین انها اکسیدازها دهیدروژنازهاوسیتوکروم ها هستند.تاکنون650 انزیم در این گروه شناسایی شده اند از جمله: الکل دهیدروژناز لیپوکسیژناز و کاتالاز.

2)ترانسفرازها که عمل انتقال یک گروه مثل متیل اسیل گلیکوزیل امین و فسفریل را از یک ترکیب به ترکیب دیگر کاتالیز مینمایند. در حدود 750انزیم در این گروه قرارگرفته اند از جمله گلیکوژنفسفرلیازو هگزوکیناز.

3)هیدرولازها که هیدرولیز پیوندهای پپتیدی استری و گلیکوزیدی را کاتالیز مینمایند. در حدود 640هیدرولاز تا کنون نام برده شده اند از جمله:پپسین تریپسین لیپاز امیلاز.

4)لیازها که پیوندهایc-c,c-o,c-Nرا شکسته و موجب پیدایش پیونددوگانه میشود.تعداد انزیم های این گروه را حدود250میدانند از جمله:هیستیدین دکربوکسیلاز فوماراز و اسپارتاز.

5)ایزو مرازها که تغییرات ساختاری یا ژیومتریک درون یک ملکول راکاتالیز میکند .اکسیداسیون – احیای درون مولکولی نیز بوسیله این انزیم ها کاتالیز میشوند. در حدود120 انزیم در این گروه طبقه بندی شده اند از جمله:گلوکزایزومرازو فسفوگلکوموتاز.

6)لیگازها که پیوند دو مولکول همراه با هیدرولیز پیوند پیروفسفات درATPراکاتالیز مینمایند . این انزیمها قبلا سنتتاز نامیده میشدند. حدود100انزیم در این گروه قرار دارند از جمله: استیل COAلیگاز (سنتتاز).

فعالیت پرو تئاز ها در آبزیان

از گذشته دور می دانستند که فعالیت کاتپتیک در عضلات ماهی بیشتر از پسانداران است ودر فرایند پروتئولیزی وهمینطور متابولیسم اسید های آمینه مجموعهای آنزیم پرو تئو لیتیک عامل اصلی تغیرات هستند..امروزه حالت نرمی در بافت عضله ماهی در خلال نگهداری وبسیاری تغیرات بافتی دیگر از جمله تکه تکه شدن Gapping را نتیجه تغیراتی می دانند که در در اثر عمل آنزیم ها بر آنها بر پیوند ها و اتصالات پروتیینی رخ می دهد بعلاوه در مطالعاتی که در سالهای اخیر در جهت شناخت بیشتر پدیده Modoriدرسوریمی انجام گرفته نیز نقش تعداد زیادی پروتئاز متصل به شبکه سارکوپلاسمیک و میوفیبریل در گونه های مختلف بخوبی روشن گردیده است این آنزیم ها عمدتا در طول مرحله حرارتی فعال هستند

آنزیمها، رنگ و ظاهر غذاهای دریائی

رنگدانه ها در غذاهای دریائی دارای دو منشاء می باشند. رنگ دانه هایی که بطور طبیعی در بافت وجود دارند و آنهایی که پس از مرگ ماهی تولید می شوند. رنگدانه های طبیعی که معمولا کیفیت مواد غذائی دریائی تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از ، پروتئینهایی که دارای آهن می باشد و کاروتنوئیدها و رنگ های خاکستری و سیاهی می باشند که بعلت واکنش های آنزیمی و غیر آنزیمی در بافت ایجاد می شوند.

آنزیم ها و طعم غذاهای دریائی

بوی ماهی خام یکی از مهمترین نشانه ها برای ارزیابی کیفیت آن می باشد. عطر و طعم مزه غذاهای دریائی از پیچیدگی خاصی برخوردار می باشد. علت این پدیده تولید غذاهای دریائی از انواع و اقسام آبزیان مهره دار و بی مهره می باشد. بر اساس عطر، طعم و مزه می توان کیفیت آبزیان را به سه گروه به شرح ذیل تقسیم نمود:

1-آبزیان بسیار تازه ای که دارای بوی بسیار مطبوع مثل بوی گیاهان تازه دریائی یا شبیه به خربزه (Melom-like) می باشند.

2-آبزیان مانده و فاسد شده ای که دارای بوی بسیار زننده می باشند.

3-طعم و مزه ماهیان و صدف داران پخته شده

در آبزیان دسته اول، آنزیم های داخلی عامل اصلی ایجاد بوی تازگی در آنها می باشند. اما در دسته دوم، آنزیمهای داخلی در ماهی همراه با باکتری های فاسد کننده علت تولید بوی ماندگی (Fishy Odor) یا ترشیدگی و تندی در آبزیان می باشند. علت ایجاد طعم و مزه پخته گی هم چنین بعلت فعالیت آنزیم های داخلی قبل از پخت آبزی و ایجاد ترکیب هایی که باعث تحریک عصب های بویائی و چشائی می گردند نیز می باشند.

آنزیم ها و بافت غذاهای دریائی

آنزیمهای موجود در مواد اولیه برای تولید غذاهای دریائی می توانند یا بیش از حد باعث نرم یا سفت شدن فرآورده های دریائی گردند. آنزیم هایی که باعث نرم شدن گوشت ماهیان سرد شده می شوند، معمولا روی میوفیبریل و یا بافتهای پیوندی پروتئین عمل نموده و از این پروتئین ها بعنوان سوبسترا استفاده می کنند.آنزیمهای پروتینازی که بر اثر حرارت فعال می شوند عموماً باعث نرم شدن ژل در سوریمی می گردند. اخیراً آنزیمی هایی حقیقی کلاژناز از بافت های آبزیان دریائی دریائی که به منصرف غذاهای دریائی می رسند به اسم کلاژنازهای حقیقی (True Collagenase) تهیه و خالص سازی شده است. عقیده این پژوهشگران بر این است که این آنزیمها باعث ایجاد شکستگی (Gaping) در بافت و متلاشی شدن در زمان فیله نمودن ماهی می گردد آنزیم ترانس گلوتامیناز (Tgase, EC .2.3.2.13) باعث ایجاد پیوند در سوریمی و در نتیجه باعث قوام بخشیدن به ژل سوریمی در درجه حرارت بیبن 5-40c می گردد . از سوی دیگر آنزیم تری متیل آمین اکسید دی میتالاز (TMAO-Demethylase, EC.4.1.2.32) در ماهیان منجمد شده به علت تولید فرم آلدئید و ایجاد باندهای پیوندی بین فرم آلدئید و پروتئین گوشت ماهی، باعث از دست رفتن خاصیت آبدار بودن گوشت و سفت شدن آن در زمان فراوری می گردد.

آنزیم های پروتیناز که بوسیله حرارت فعال می شوند

پختن گوشت ماهی یا فرآورده های تولید شده از سوریمی در حرارت حدود 60 سانتیگراد ممکن است باعث فعال شدن آنزیمهای پروتئیناز طبیعی در گوشت و در نتیجه باعث متلاشی شدن بافت فراورده و با مواد اولیه برای تولید سوریمی گردد. برخلاف گوشت سرد شده آبزیان این آنزیمهای پروتئیناز فعال شده بوسیله حرارت در میوزین پروتئین معمولا تأثیر نموده و باعث شکسته شدن آن به مقدار زیادی می گردند وجود آنزیمهای پروتئیناز که به وسیله حرارت در زمین پخت فعال می گردند وابستگی به گونه آبزی دارد و این وابستگی به گونه بسیار متغیر می باشد تعدادی از این آنزیمهای پروتئیناز قلیایی دارای وزن مولکولی خیلی بزرگ می باشند. تعدادی از این آنزیمهای پروتئیناز قلیایی که باعث شل شدن ژل در سوزیمی می شود به وسیله نمک نیز فعال می گردد و در نتیجه در مرحله های شستشوی سوریمی به وسیله آب از سوریمی به وسیله آب شسته نشده و شکل آخرین در تولید فراورده از سوریمی ممی باشد

ترانس گلوتامیناز

این ترانس طبیعی با اضافه شدن به سوریمی باعث ایجاد پیوندهای ازوپپتید بین مولکولهای میوزین و بهبود قوام ژل در زمان تشکیل ژل در فراوری سوریمی می گردد.

ژل تولید شده در درجه حرارت پایین در مقایسه با ژل تولید شده که بصورت مستقیم در زمان پخت تولید می شود از قوام بیشتری پس از پخت برخوردار می باشد وجود آنزیم ترانس گلوتامیناز در ماهیان متغیر بوده و بستگی به گونه ماهی دارد.

آنزیم ترانس گلوتامیناز از گوشت سوریمی تهیه شده از ماهی آلاسکا پولاک استخراج و خالص سازی گردیده است.

استفاده از آنزیم ها در فراوری و کنترل کیفیت غذاهای دریائی

در طول سه دهه اخیر استفاده از آنزیم ها در فراوری ماهی بعنوان یک ابزار کمی و روشهای آزمایشگاهی در صنایع غذایی دریائی به نحو چشمگیری افزایش داشته است استفاده از این آنزیم ها در فرآوری غذاهای دریائی دارای مزیتهای فراوانی در مقایسه با بیشتر روشهای مرسوم به چند دلیل زیر می باشد معمولا واکنشهای آنزیمی انرژی کمتری مصرف می کنند و با محط زیست سازگارترند و اختصاصی تر عمل می کنند و واکنشهای جانبی زیان آور کمتری را ایجاد می کنند می توان آنها را در تحت شرایط نسبتاً متعادل از نظر درجه حرارت و pH به کار برد و همچنین به سادگی قابل کنترل می باشد استفاده از این آنزیم ها به عنوان روشهای آزمایشگاهی به عنوان تشخیص دهنده های زیستی برای کنترل کیفیت و شناسایی گونه ها و درجه تازگی به وسیله صنایع غذایی دریایی مدتهاست که بکار گرفته شده است. سر انجام آنزیم ها از ضایعات کارخانه های فرآوری غذاهای دریائی جداسازی و بعنوان مواد افزودنی در صنایع زیادی مورد استفاده قرار می گیرد

آنزیمهای پروتئولیتیک

اینها آنزیمهای مهم مورد استفاده در فرآوری غذاهای دریائی آنزیمهای پروتئیناز می باشند. برای بعضی از فراوری ها مثل تولید سس ماهی و جداسازی پروتئین ها نیاز به آنزیم پروتئیناز یا مخلوطی از این آنزیمها می باشد که اختصاصی عمل کرده قادر به هیدرولیز باندهای پپتیدی در یک دامنه وسیعی می باشند. از سوی دیگر در بعضی مواد مثل جداسازی کاروتینو پروتئین و یا تولید ترشی از شک ماهی نیاز به آنزیمهایی می باشد که حیطه عمل آنها اختصاصی تر و دامنه آن متل تریپسین محدود باشد. یکی از مشکلهایی که غالباً در هیدرولیز پروتئین ها مشاهده می شود تولید پپتیدهای تلخ مزه می باشد.

کاربرد آنزیم های هیدرولیز کننده پروتئین در فرآوری غذاهای دریایی

1- کارتنو پروتئین از ضایعات سخت پوستان 6- تولید فراورده از اسکوئید

2- تولید خاویار و تخمک ماهی 7- جداسازی غشاء کیسه شنا

3- پوستگیری از صدف 8- پوست کنی و رگ زنی در میگو

4- پروتئین هیدرولیز شده ماهی 9- جلوگیری از تولید لخته در کنسرو ماهی آزاد

5- سس ماهی 10- پپتون از ماهی کامل

ماهی و تریپسین های های سخت پوستان

تریپسین ها مهمترین آنزیم در ماهی ها هستند مخصوصاً در مراحل جوانی قبل از اینکه هضم معده ای در شرایط اسیدی بصورت کامل تکامل یابد. کاربرد آنزیم های پانکرانس بعنوان یک کمک گوارشی در غذای لارو ماهی مورد تحقیق و بررسی واقع شده است اما، بهرحال نتایج آن خیلی متغییر بوده و قابل اتکا نیست.

در ایسلند ، تولید تجاری تریپسین از ماهی کاد آتلانتیک در مقیاس کوچک احداث شده است و محدوده وسیعی از کاربردهای آن مورد بررسی واقع شده اند.در سال 1996 کارخانه تولید آنزیمی با خلوص بالا(penzim ) برای کاربردهای دارویی و آرایشی راه اندازی شده ست.از این آنزیم در ساخت یک نوع پماد پوست جهت فراهم کردن تاثیرات مرطوب کنندگی و کاهش سوزش پوست استفاده شد.

بعضی از آنزیم های تریپتیک استخراج شده از ضایعات سخت پوستان ممکن است دارای کاربردهای پزشکی برای برداشتن بافت های پوستی صدمه دیده باشد. آنزیم شبه کیمو تریپسین با فعالیت تجزیه کنندگی کلاژن از هپاتوپانکرانس شاه خرچنگ جدا شده است.آزمایش روی خرگوش ها نشان داد که این آنزیم برای ترمیم زخم ها موثر است. نتایج مشابه با مخلوطی از آنزیم های تریپتیک استخراج شده از کریل قطب جنوب بدست آمده است. این فرمول اکنون برای تائید و تصویب به عنوان یک فرآورده دارویی در حال آزمایش است.

پپسین ها و تریپسین های ماهی

پپسین آزاد ماهیان احتمالاً اولین آنزیم ماهی می باشد که برای اولین بار در اواخر دهه 30 خالص سازی و ویژگی های آن مشخص شده اند. از آن زمان به بعد تعداد زیادی از پپسین های ماهی مطالعه شده اند. اگرچه ساختار مولکولی پپسین های ماهی و پستانداران کاملاً مشابه هستند ، اما ویژگی های شیمیایی آن مختلف می باشند. تفاوت های عمده در این می باشد که پپسین های ماهی در درجه حرارت پائین و شرایط کم اسید فعال می باشند. نسبت به آنزیم پپسین در پستاندارانی که مزیت حداقل در دو فرآیند تجاری در حال استفاده است:اولی در تولید خاویار و دومین کاربرد آن در فلس کنی آنزیمی می باشد.از سویی بازار تجاری برای فیله های پوست کنی شده از گونه های خاص ماهی، مثل هیک و هد داک در حال حاضر وجود دارد . این گونه ها دارای بافت عضلانی بسیار نرمی میباشند که نسبت به فلس گیری بوسیله دستگاه مکانیکی فلس گیر بسیار صدمه پذیر می باشند. بعد از تیمار ماهی در پپسین در اسید ضعیف و دادن حرارت در درجه پائین فلس ها به آسانی بوسیله شستن با فشار آب برداشته می شوند. در نروژ این فرآیند در مقیاس صنعتی توسعه یافته است و ثابت شده که پپسین بدست آمده از ماهی کاد برای این فرآوری در مقیاس صنعتی خیلی مناسب می باشد . طی روشی مخصوص برای فرآوری سیلاژ از معده ماهی کاد پپسینی تولید گردیده که برای تولید سیلاژ در مقیاس صنعتی مورد استفاده واقع می شود. یک توجه خاص در مورد تولید Kosher Enzyme برای استفاده از در صنایع غذایی وجود دارد . یک مشکل اساسی پیدانمودن یک جانشین برای Kosher بجا ی رنین (Rennet) استخراج شده از گوساله برای تولید در پنیر سازی می باشد . امکان استفاده از پپسین استخراج شده از چند گونه تابحال مورد آزمایش قرار گرفته است، اگرچه، چند نتیجه امیدوار کننده بدست آمده اما هنوز پنیری که از این آنزیم ها درآن استفاده شده باشد گزارش نگردیده است.

 

)Fish Protein Hydrolysate ( FPH هدف از تولید

سالانه بیش از 100 میلیون تن ماهی در سراسر جهان صید می شود که بیش از 50% کل صید انجام شده به عنوان ضایعات صنایع فرآوری دور ریخته می شود.این ضایعات حاوی مواد با ارزشی از جمله پروتئین ها و مواد معدنی هستند.یکی از بهترین روش ها برای استفاده از این ضایعات، کاربرد پروتئازهاست که علاوه بر رفع مشکل دفع ضایعات، سبب تولید محصولاتی با ارزش افزوده و تشدید خواص کاربردی پروتئینها می شود.

روش های تولید پروتئین هیدرولیز شده

1- روش شیمیایی: با استفاده از اسید و قلیا

2- روش تخمیر: با دخالت آنزیم های درونی ماده خام اولیه

3- روش بیوشیمیایی: با استفاده از آنزیم های سنتزی

درجه هیدرولیز (DH)

درجه هیدرولیز تعیین کننده حد پیشروی واکنش است.

درجه هیدرولیز تحت تأثیر عوامل مختلفی است از جمله :

1- نوع ماده اولیه

2- مدت زمان واکنش

3- نسبت آنزیم به ماده اولیه

4- نوع آنزیم

درجه هیدرولیز خیلی بالا سبب تولید طعم تلخی بیشتری در فرآورده می شود.

Wardدر سال 1985دریافتند که بابررسی اثر آنزیم پاپائین روی درجه هیدرولیز آنزیمی پروتئین های میوفیبریلار ماهی کیلکا به این نتیجه دست یافتند که با افزایش فعالیت آنزیم از 10 به 300، درجه هیدرولیز حدود 7 برابر افزایش می یابد. همچنین با افزایش درجه حرارت تا حدود 60 درجه سانتی گراد شدت هیدرولیز زیاد می شود ولی پس از آن نرخ رشد هیدرولیز کاهش می یابد و تقریباً ثابت می ماند.

کاربرد های پروتئین هیدرولیز شده

1- مکمل پروتئینی در غذای انسان، دام، طیور و آبزیان

2- آنتی اکسیدان طبیعی

3- منبع پپتونی ( نیتروژنی ) در تهیه محیط کشت میکروبی

4- جایگزین مناسب شیر

Gildberg و همکاران(2002) بیان نمودند که از پروتئین هیدرولیز شده به عنوان تقویت کننده طعم در شیرینی جات، تثبیت کننده در نوشیدنیها، مکمل پروتئینی در فرمولاسیون مواد غذایی استفاده می شود. Grassmann، (1960)به این نتیجه رسیدند که از پروتئین هیدرولیز شده به عنوان جایگزین پروتئین در غذاهای آلرژی زا استفاده می شود.

فواید :

هضم آسانتر به سبب شکسته شدن پروتئین ها.

دارا بودن محتوی خاکستر و چربی کم و پروتئین بالا.

دارا بودن خواص کاربردی پروتئین به صورت تشدید شده.

معایب :

تلخی و مزه شبیه اسید، به علت شکل گیری پپتید های آب گریز ( Hydrophobic) و نیز آمینو اسیدهای آزاد، مهمترین مشکل پروتئین هیدرولیز شده است.

Kishimura و همکاران در سال 2006،علت اصلی ایجاد طعم تلخ، شکل گیری پپتیدهای آب گریز کوچک می باشد.ایجاد طعم تلخ به نوع پروتئین و فعالیت اختصاصی آنزیم نیز بستگی داردهیدرولیز آنزیمی، ممکن است به دلیل تجزیه بیش از اندازه ملکول پروتئین سبب تضعیف خواص عمل کنندگی شود، ولی حلالیت ترکیبات نیتروژن دار آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

برطرف ساختن و پیشگیری از ایجاد تلخی

کنترل درجه هیدرولیز، واکنش پلاستئین، پوشاندن با سیکلودکسترین، ترکیب با مواد دیگر، استفاده از گلوتامیناز، انتخاب آنزیم مناسب ...به هرشکل همه این راهکارها، محدودیت هایی برای کاربرد دارند، مثلا، نیاز به تجهیزات خاص، محصول با بازیافت پروتئینی کم، از دست رفتن خواص کاربردی پپتیدها،هزینه بالا و ...

منابع:

1- معینی، س و همکاران. 1390.امنیت و مسائل مربوط به کنترل کیفیت در فرآوری آبزیان.موسسه تحقیقات شیلات ایران.
2-رضوی شیرازی. ح. 1380. تکنولوژی فرآورده های شیلاتی. انتشارات نقش مهر.
3- معتمدزادگان, علی و همکاران .1388 اثر آنزیم پاپائین بر درجه هیدرولیز و طول زنجیره پپتیدی پروتئین های میوفیبریلار ماهی کیلکا . مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی .جلد شانزدهم، شماره سوم
4- زمانی , ع.1390. اثرات برخی از عوامل بیوشیمیایی بر فعالیت آنزیم تریپسین روده و ضمائم پیلوریک برای جلوگیری از پدیده هضم دیواره شکمی (Clupeonella cultriventris caspia) کیلکای معمولی. در محیط in vitro. مجله علمی شیلات ایران .سال بیستم/ شماره 4/ زمستان90

5- Gildberg A., Arnesen J.A., Carlehog M., 2002. Utilisation of cod backbone by biochemical fractionation.Process Biochem, 38, 475–480.

6-Grassmann W., Nordwig A. 1960. Quantitative colorimetric test for collagenase (In German). Hoppe-Seyler's Zeitschrift fur Physiologische Chemie, 322, 267-272.

7-Hochstei H.D., 1987. The LAL test versus the rabbit pyrogen test for endotoxin detection: Update 87.Pharm. Technol., 11(6), 124-129.

8-Kishimura H., Hayashi K., Miyashita Y., Nonami Y., 2006. Characteristic of trypsins from the viscera of true sardine (Srdinopsm melanosticus) and the pyloric ceca of arabesque greenling(Pleuroprammus azonus). Food Chemistry, 97, 65-70.

9-Ward, O. P. 1985. Proteolytic enzymes, In Comprehensive Biotechnology, Pergmon Press Ltd., New York, pp: 789-818


تعداد بازديد:1644
 
Copyright (c) 2021 مرکز ملی تحقیقات فرآوری آبزیان بندر انزلی
Powered by r.ravvar