Utilizare enzime în industria vinului

Introducere

Reacțiile biochimice, reacții deosebit de complexe și variate, sunt mediate de biocatalizatori cu proprietăți remarcabile, cunoscuți sub denumirea de enzime. Capacitatea enzimelor de a crește de până la 1014ori viteza unei reacții, condițiile blânde de acțiune, specificitatea și posibilitatea de reglare a activității, constitue un avantaj major al acestora. Aplicațiile practice ale enzimelor în diferite sectoare de activitate au condus la necesitatea obținerii în cantități mari de preparate enzimatice cu diferite activități catalitice. În producția mondială de enzime un loc de frunte îl ocupă tehnologiile care vizează obținerea de preparate proteice cu activitate pectinolitică. Dezvoltarea biotehnologiilor care urmăresc găsirea de noi surse de izolare a enzimelor pectinolitice este o consecință firească a implicării și eficienței acestora în diferite procese. Numeroasele utilizări ale enzimelor pectinolitice în cele mai diverse domenii de activitate - industria alimentară, industria prelucrării fibrelor naturale, industria farmaceutică, industria chimică - au determinat demararea cercetărilor în vederea obținerii acestora din surse microbiene. Orientarea către microorganisme a avut în vedere avantajele oferite de astfel de surse și proprietățile enzimelor pectinolitice de origine microbiană.

Larga răspândire, variabilitatea, adaptabilitatea și potențialul de biosinteză al microorganismelor pot fi considerate puncte de plecare pentru noi cercetări consacrate descoperirii și manipulării unor agenți cu proprietăți superioare.

Reactiile enzimatice au fost folosite din timpurile cele mai vechi pentru fabricarea vinului, a otetului, a berii si a branzei. O cercetare sistematica a lor a fost intreprinsa abia in epoca moderna. In 1713, Réaumur a observat dizolvarea carnii in sucul stomacal al ciorii. De asemenea, fiziologul Spallanzani (1783) a hranit animalele cu bucati de carne invelite in retele de sarma si a observat dizolvarea carnii in stomac.

Stahl, fondatorul teoriei flogisticului, explica fermentia ca un proces in care una din substantele prezente transmite „miscarea sa interna” substantei care fermenteaza (1697). In 1680, van Leeuwenhoeck a observat la microscop celulele drojdiei de bere, dar aceasta descoperire nu a fost luata in seama timp de doua secole. Lavoisier (1789) a facut un bilant de materiale al fermentatiei, aratand ca oxigenul, hidrogenul si carbonul din zahar se regasesc in alcoolul si bioxidul de carbon ce iau nastere. Continuarea acestor idei a condus la ecuatia lui Gay-Lussac a fermentatiei alcoolice.

Cagnard-Latour si, simultan si independent, Kützing (1838) au atribuit fermentatia alcoolica celulelor din drojdie, considerate ca fiinte vii, probabil de natura vegetala. In aceste observatii isi are originea teoria vitalista a fermentatiei. Sustinatorul principal al acestei teorii, Pasteur, a publicat in 1857 cercetarea sa celebra asupra fermentatiei alcoolice, in care sustine sau sugereaza ca fermentatia este un proces legat direct de metabolismul celulelor drojdiei. Liebig (1839) considera dimpotriva ca fermentatia este o descompunere a zaharului, datorita unor vibratii moleculare provocate de fenomenele chimice din celulele vii ale drojdiei.

In jumatatea a doua a secolului al IXX-lea, in urma lucrarilor lui Pasteur, multi chimisti faceau deosebire intre fermentii formati sau figurati presupusi legati inseparabil de anumite elemente din celule sau chiar considerati identici cu celula vie, si fermenti neformati sau solubili, de tipul acelora din sucurile digestive sau din extractele apoase ale diferitelor materiale biologice. Fermentii neformati sunt deci substante care isi exercita actiunea si in afara celulei vii. Termenul enzima, pentru a desemna fermentii neformati, a fost introdus de Kühne, in 1878.

Buchner (1897) a izolat din drojdia de bere un suc liber de orice celula si totusi capabil sa provoace fermentatia. Acest suc contine deci o enzima pe care Buchner a numit-o zimaza. Aceasta este de fapt un amestec de mai multe enzime, dupa cum s-a dovedit mai tarziu. In urma acestor descoperiri, deosebirea dintre termenii ferment si enzima a pierdut semnificatia sa. In cursul secolului al IXX-lea, au fost preparate multe extracte de enzime. Astfel, dupa ce Kirchoff a observat, in 1820, ca o componenta glutinoasa din bobul de orez incoltit, numit malt, transforma cantitati de amidon mult mai mari decat propria sa greutate, intr-un zahar solubil, maltoza, Dubrunfaut a gasit, in 1830, ca extractul apos, limpede, de malt are aceeasi actiune solubilizanta asupra amidonului ca maltul insusi. Din acest extract, Payen si Persoz (1833) au izolat prin precipitare cu etanol, prima enzima, amilaza, sub forma unui material solid alb, amorf, capabil sa solubilizeze o cantitate de amidon de 2000 de ori mai mare decat propria sa greutate. In 1830, Robiquet si Boutron-Chalard au descoperit hidroliza amigdalinei, cu extract de migdale amare, iar in 1837, Liebig si Wöhler au izolat enzima respectiva, numind-oemulsina. Printre primele enzime izolate, vom mai mentiona: pepsina din sucul gastric (Schwann, 1836); trepsina din sucul pancreatic (Kühne, 1848);lipaza (Claude Bernard , 1849); invertaza (Mitscherlich, 1841; Berthelot, 1860); ureeaza (Musculus, 1882), etc.

Un moment istoric deosebit de important este recunoasterea clara, de catre Berzelius, in 1835, a caracterului catalitic al reactiilor enzimatice, precum si a rolului esential pentru viata animalelor si a plantelor jucat de aceste reactii.