Invertáza
Invertáza nebo invertin ( β-fruktofuranosidáza , EC 3.2.1.26), také známý pod názvem sacharáza ( protože je to jedna z nejběžnějších sacharáz), je enzym , který katalyzuje hydrolýzu neredukujících β-d-fruktofuranosylových terminálů fruktofuranosidy, rozrušující β-d-fruktofuranosylovou vazbu.
Mezi substráty, na které působí, je nejvýznamnější sacharóza , proto je enzym také znám, jak již bylo uvedeno, pod názvem sacharóza. Tento enzym hydrolyzuje fruktózu a glukózu následující reverzibilní reakcí :
- Sacharóza ↔ Fruktóza + glukóza
Tyto sacharidy , kromě toho, že jsou široce používány v potravinářském průmyslu , jsou hlavními zdroji uhlíku a energie pro prokaryotické a eukaryotické organismy .
Název invertázy odkazuje na skutečnost, že produkty reakce jsou známé jako „invertní cukry“ kvůli rotační změně, která modifikuje jejich optické vlastnosti; z kladné nebo pravotočivé rotace na zápornou nebo levou rotaci:
- Sacharóza ([α] D = + 66,5º) + H₂O → D-glukóza ([α] D = + 52,5º) + D-fruktóza ([α] D = -92º)
První, kdo tuto vlastnost popsal a enzym pojmenoval, byl v roce 1860 Francouz Marcellin Berthelot (1827-1907). [ 1 ] Švýcarský přírodovědec a chemik Adolph von Planta-Reichenau (1820-1895), prokázal přítomnost enzymu v r. včelí med.
Tento enzym se nachází v kvasinkách , typicky v kvasinkách Saccharomyces cerevisiae ; ve včelách , které používají invertázu k výrobě medu z květového nektaru , v rostlinách a bakteriích, jako jsou ty, které se nacházejí v lidském střevě.
Kromě toho je studium aktivity invertázy velmi zajímavé pro aplikovaný výzkum, protože jde o jeden z nejznámějších enzymů. Za zmínku stojí fakt, že kinetika tohoto enzymu byla jako první do hloubky studována (klasické Michaelis-Mentenovy studie).
Fyzikální a chemické vlastnosti
Patří do rodiny GH32, tj . glykosidické hydrolázy . Tato rodina zahrnuje asi 370 enzymů (stav k únoru 2004) patřících rostlinám, houbám a bakteriím. V této rodině lze kromě invertázy nalézt mimo jiné inulázu (EC 3.2.1.7) a levanazu (EC 3.2.1.65).
Všechny tyto enzymy, a tedy i invertáza, mají společnou konformační charakteristiku, sestávající ze dvou kyselých zbytků, které tvoří katalytický mechanismus odpovědný za štěpení glykosidických vazeb. Tyto zbytky byly experimentálně identifikovány v kvasinkové invertáze jako N-koncový aspartát působící jako nukleofil a glutamát působící jako kyselina/báze. [ 2 ]
Kromě toho tento enzym existuje ve více než jedné formě. Například intracelulární invertáza má molekulovou hmotnost 135 000 Daltonů, zatímco extracelulární invertáza má molekulovou hmotnost 270 000 Daltonů.
Sacharóza se dá poměrně snadno hydrolyzovat, proto může reakce probíhat mnohokrát v kyselém prostředí bez pomoci invertázy. Na rozdíl od většiny enzymů vykazuje invertáza vysokou aktivitu v širokém rozmezí pH (3,5-5,5), s optimálním pH při 4,5. Pozoruhodný je také fakt, že jeho enzymatická aktivita dosahuje maxima při 55 °C.
Deficit u lidí
Ačkoli zvířata, včetně lidí, preferují stravu bohatou na sacharózu, jejich genomy nejsou kódovány tak, aby produkovaly invertázu. Místo tohoto enzymu lidské tělo používá sacharózu x-glukosidázu (EC 3.2.1.48), která také sacharózu hydrolyzuje.
Nedostatek tohoto enzymu v klcích tenkého střeva způsobuje onemocnění známé jako intolerance sacharózy. Sacharóza prochází do tlustého střeva , kde je fermentována bakteriemi , jako jsou Bacterioides thetaiotamicron a Bifidobacterium longum, což způsobuje kyselé průjmy s nebezpečím dehydratace , plynatosti , krvácení a hubnutí. Jde o patologii , která je obtížně diagnostikovatelná a vzácná, s výjimkou Kanady a Grónska, která je často zaměňována s intolerancí laktózy . Léčba je založena na dietě bez sacharózy, škrobu a dextrinů.
Aplikace
Invertáza je enzym široce používaný jako náhrada kvasinek v cukrovinkách a krmivech pro zvířata. Nejběžnější použití invertázy v sladkých potravinách je založeno na pomalé a částečné přeměně sacharózy na invertní cukr (glukóza + fruktóza). Fruktóza má větší sladící schopnost , větší hydratační schopnost, větší rozpustnost a tudíž menší tendenci krystalizovat a tvrdnout. Působí tak jako změkčovadlo v sladkých potravinách se sklonem ke krystalizaci sacharózy a odpařování vody. To ovlivňuje jeho vzhled a konzistenci.
Cukrářské výrobky jako plněné čokolády, želé, marcipány a dorty získávají hladkou, krémovou a měkkou konzistenci i po delším skladování.
Zajímavým faktem je, že kariogenní účinek invertního cukru je mnohem nižší než účinek způsobený sacharózou, takže nezpůsobuje tolik dutin . [ 3 ]
Někdy se invertáza přidává k produktům, které byly předtím smíchány se sorbitolem , který má také velkou hydrostatickou nebo vlhkost stabilizující sílu a je schopen ji zadržet tváří v tvář změnám prostředí.
Reference
- ↑ Wade LG.1993.Organická chemie. Prentice Hall. Mexiko. P1149
- ^ François Alberto, Christophe Bignon, Gerlind Sulzenbacher, Bernard Henrissat a Mirjam Czjzek. Trojrozměrná struktura invertázy (β-fruktosidáza) z Thermotoga maritima odhaluje bimodulární uspořádání a evoluční vztah mezi zadržujícími a invertujícími glykosidázami. Časopis biologické chemie. ročník 279, č. 18, vydání ze dne 30. dubna, s. 18903–18910, 2004
- ^ Whitaker. 1972. Principy enzymologie pro potravinářské vědy Prentice hall. POUŽITÍ. P2, 249-50
