Enzimler - Proteaz

PROTEAZ
Proteazlar, doğada bitkisel, hayvansal ve mikrobiyal kalıntıların dekompozisyonunda önemli rol oynamaktadırlar ve böylece besin döngüsünü sağlamakta ve ayrıca bitkilerin besinleri alabilmelerini sağlamaktadır (Aokı ve ark., 1995). Proteazlar enzimlerin oldukça kompleks bir grubunu oluşturular ve oldukça farklı fizikokimyasal ve katalitik özelliklere sahiptirler. Proteaz sentezinin hücresel kontrolünden sorumlu mekanizma henüz tam olarak bilinmemekle beraber alkali proteazların üretimi amino asit veya amonyum gibi hızlı bir şekilde metabolize edilebilen azot kaynakları ile baskılanmaktadır. Diğer ortam bileşenleri küçük şekerler ve mineraller enzim sentezini etkilemektedir. Potansiyel proteaz kullanımı ve maksimum enzim üretimi ile endüstriyel işlemlerin maliyetini düşürmek amaçlanmaktadır.
Proteazlar, toplam endüstriyel enzim ticaretinin yaklaşık % 60’ını oluşturmaktadır. Proteazlar, çamaşır deterjanları, deri, et, süt, ilaç, bira, fotoğraf, organik sentezlerde ve atıkların muamelesinde kullanılmaktadır. Proteazlar arasında bakteriyel proteazlar, hayvan ve fungal proteazlar ile karşılaştırıldığı zaman daha etkin olduğu görülmektedir. Bu nedenle ticari ilgiden dolayı endüstriyel olarak uygun proteazları üreten mikroplar çok çeşitli habitatlardan araştırıcılar tarafından çalışılmıştır. Alkali proteazlar, bakteri, küf, maya gibi çeşitli kaynaklardan elde edilse de (Singh ve ark., 2000) alkalifilik Bacillus biyoteknolojide en fazla kullanılan mikroorganizmadır, çünkü çok geniş çeşitli ortamlardan izolasyonu nispeten kolaydır. Bununla birlikte Bacillus, hem kompleks hem de sentetik mediumda gelişebilmektedir. Termofilik ve alkalifilik Bacillus tarafından üretilen alkalifilik proteazlar yüksek sıcaklık ve pH’ya dayanmaktadır. Ayrıca Bacillus türleri post-eksponansiyal ve durgunluk fazlarında da ekstrasellüler proteazlar üretebilmektedir (Mabrouk ve ark., 1998).
Mikroorganizmalardan elde edilen proteolitik enzimler dünya çapında deterjan endüstrilerinde en fazla kullanım bulan enzimlerdir. 30 yıl boyunca deterjanlardaki proteazların önemi küçük katkı maddesinden, anahtar bileşenlere değişmiştir. İyi bir deterjan enzimi oksitleme ajanı ve ağartıcılarla beraber stabilitesini koruyabilmelidir. Ticari olarak kullanılan enzimlerin büyük bir kısmı ağartma/oksitleme ajanlarının varlığında stabilitesini koruyamamaktadır. Bu nedenle enzim tabanlı deterjanların daha iyi stabiliteye sahip olması için rekombinant DNA teknolojisi kullanılmaktadır. Bununla birlikte mikrobiyal çeşitliliği derinlemesine inceleyerek ticari olarak daha kullanışlı enzimler üretebilen mikroorganizmaların bulunma şansı da daima vardır (Oberoi ve ark., 2001). Klasik olarak deterjanlar yüksek yıkama sıcaklıklarında kullanılmaktadır. Şimdilerde alkalin proteazların tanımlanmasında geniş sıcaklık aralıklarında etkili olması oldukça ilgi çekmektedir. Diğer taraftan günümüzde deterjan endüstrisi, yıkama sıcaklığının düşürülmesi ve deterjan kompozisyonunun değişmesi yönünde çalışmalar yapmakta, fosfat tabanlı deterjanları uzaklaştırarak, deterjan uygulamaları için daha uygun yeni alkali proteazlar üzerinde durmaktadır (Jasvır ve ark., 1998).
Proteazların diğer ilginç bir kullanım alanı ise deniz Crustacea atıklarının deproteinizasyonudur. Kimyasal işlemlerin üstesinden gelmek için mikroorganizmaların veya proteolitik enzimlerin kullanılması üzerine çalışmalar yapılmaktadır (Yang ve ark., 1999). Kitin ve türevleri çok yönlü biyolojik aktiviteleri ve zirai- kimyasal uygulamalarından dolayı büyük ekonomik değere sahiptir. Deniz crustaceanları ise kitin bakımından oldukça zengindir. Klasik olarak deniz atık materyallerinden kitinin hazırlanması güçlü asit ve bazları kullanarak demineralizasyonu ve deproteinizasyonu gerektirmektedir. Bununla beraber kimyasalların kullanılması kitinin deasetilasyonunu kısmi olarak gerçekleştirmektedir. Kimyasal uygulamalar aynı zamanda atıksularda nötralizasyon ve detoksifikasyon yapılmasını gerektirmektedir. Bu nedenle kimyasal uygulamalardan doğan zararların üstesinden gelmek için alternatif olarak mikroorganizmaların kullanılması veya proteolitik enzimlerin kullanılması gündemdedir.

Proteolitik enzimler ( proteazlar, proteinazlar )
Bu enzimler proteinlerdeki peptit bağını hidrolize eder. Gıdaların yapısı, gıdada mevcut olan veya sonradan eklenen proteazların, proteinleri hidrolize etmesi sonucu değişmektedir. Örneğin, bir protein olan jelatin bileşimine bromelin içeren ananas eklendiğinde jelleşme özelliğini yitirmektedir. Rennin ve rennet sütü koagüle ederek jelleştirmektedir.
Proteazlann gıdanın yapısını değiştirme özelliğinden ekmekçilik ve et endüstrisinde de yararlanılmaktadı. Proteazlar buğday unundaki glüteni (un proteini) hidrolize etmekte ve böylece de hamur vizkozitedeki düşüşle birlikte vizkoelastik bir özellik kazanmaktadı. Böylece hamurun yoğrulma özelliği iyileşmekte, ekmek kalitesi artmaktadır.
Et endüstrisinde papain, fisin ve bromelin gibi bitkisel proteazlar ile fungal proteazlardan et yumuşatma amacıyla yararlanılmaktadır. Bu proteolik enzimler etteki elastin ve kollajeni ( et poteinleri) kismi hidrolizasyona uğratarak etin yumuşamasına neden olur. Yine proteazlardan biracılıkta biyolojik olmayan bulanıklığ ( biradaki protein ve tanninin gözle görülebilir partiküller halinde kompleks oluşturulması) engellemek için de yararlan ılmaktadıı. Bu tip uygulamalar ile biralar soğuğa karşı dirençli hale gelirler.
Proteotik enzimler, gıda endüstrisinde jelatin, pepton ve aspartam ( tatland ırıcı) eldesi amac ıyla da kullanılmaktadır.


Biracılıkta kullanılan enzimler

DEVAMI Enzim Nedir? Enzimler Hakkında