ENZİMLER
Enzimler canlı hücreler tarafından genetik kontrol altında hücre içinde sentez edilen organik katalizörlerdir. Kataliz deyimi, Yunanca’da, kimyasal reaksiyonlarda etkili olan, reaksiyonu hızlandıran ve kolaylaştıran anlamında kullanılmaktadır. Biyolojik olaylarda ise katalizör olma özelliğinde olan maddelere enzim adı verilmiştir. Genel olarak enzimler belirli maddeler arasındaki belirli reaksiyonları katalize eder.
Besin öğeleri vücutta enzimlerin yardımıyla kullanılır ve tepkimeler sonucu vücut yapısına dönüşür. Yaşamsal olayları tümü enzim gerektirir. Enzimler nükleik asitlerden DNA (deoksiribonükleik asit) denetiminde sentezlenir. DNA yapısındaki küçük bir değişiklik bazı enzimlerin sentezlenmemesine veya bozuk sentezlenmesine neden olur. Bozuk sentezlenen enzim ise etkinlik gösteremez ve vücut çalışmasında çeşitli sorunlara neden olur.
Enzimler olmazsa vücut canlılığım sürdüremez. Sindirim, solunum, büyüme, kas kasılması, fotosentez vb daha birçok fiziksel ve kimyasal olayların oluşumunda enzimler rol oynar.

Yapısı ve Özellikleri
Bazı enzimler yalnız proteinden oluşmuştur. Fakat çoğunluğunda yapı ve görev bakımından farklı olan “apoenzim” ve “koenzim/kofaktör” olarak adlandınlan iki ayrı grup bulunur.
Apoenzim, enzimin özgünlüğünü ( spesifikliğini ) yani sadece özel bir reaksiyonu katalize etme ve başka bir reaksiyonda görev yapma özelliğini sağlayan kısmıdı. Protein yapısındadı. Isı ile kolayca “denatüre” ( proteinin doğal özelliğinin kaybolması) olur.

Koenzim (kofaktör ) ise enzimin yardımcı ve etkin biçimidir. Tek başına etkili değildir. Etkinlik gösterebilmesi için apoenzime ihtiyaç duyar. Organik ya da inorganik maddelerden meydana gelmiştir. En önemli yardımcı enzimler vitaminlerdir. Eğer bir koenzim apoenzime kolay ayrılmayacak bir şekilde sıkıca bağlı ise o zaman koenzime “prostetik grup” adı verilir. Apoenzim ile koenzimin birlikte oluşturduğu gruba tam enzim anlamına gelen haloenzim ( aktif enzim ) denir

Bir aktif enzimin yapısı

Enzimler genellikle renksizdir ve suda çözülür. Enzimlerin etki ettiği maddelere substrat ( etkinen madde ) denir. Reaksiyon sonunda meydana gelen maddeye ise ürün adı verilir. Enzim substrat ilişkisi anahtar ile kilidin uyumuna benzer. Enzim molekülünde aktif bölge denilen özel bir bölüm vardır. Enzim substratına geçici olarak aktif bölgeden bağlanır ve substrat-enzim bileşiği ( SE ) oluşur. Daha sonra substrat ürüne veya ürünlere dönüşür. Enzimler ise reaksiyondan değişmeden çıktıklan için tekrar tekrar kullanılabilir.

Enzimle substrat arasındaki ilişki

Enzimler genellikle çift yönlü çal ışı yani geri dönüşümlüdür. Örnek; lipazın yağı parçalaması.

Enzimlerin çift yönlü çalışmasının şematik olarak gösterilmesi

Ayrıca çok hızlı çalışı. Örneğin üre, enzim olmadan yüzyılda parçalanırken üreaz enziminin varlığında saniyede 30 000 üre molekülü parçalanabilir.
Her hücrede tepkime çeşidi kadar enzim çeşidi vardır ve takım halinde çalışır. Bir enzimin etki ettiği tepkimenin ürünü, kendinden sonra gelecek enzimin substratinı yapar. Örne ğin, nişaşta parçalanırken amilaz enzimi ürünü olan maltoz, maltaz enziminin substratını oluşturur.

Enzimlerin takım halinde çalışmasının şematik olarak gösterilmesi

Enzimlerin bazıları tek substrata etki eder yani spesifiktir. Örneğin, L-laktat dehidrogenaz enzimi laktik asidin yalnızca L-izomerine etki etmekte D-laktik asidi substrat olarak kullanmamaktadır. Bazı enzimler ise çeşitli substratlara etki eder yani daha az özgüldür. Örneğin, heksokinaz enzimi hem glikoza etki eder hem de mannoza etki ederek ürüne dönüş türür.

Adlandırılması
Enzimler aktif ya da inaktif ( etkisiz ) durumda olmalarına göre adlandırılır. Enzim inaktif durumda ise substratının sonuna “jen”eki getirilerek adlandırılır. Örne ğin, pepsinojen, kimotripsinojen vb. enzim aktif durumda ise etki ettikleri maddenin sonuna “ase=az” eki getirilerek ve etki ettiği reaksiyonun çeşidine adlandılır. Örne ğin, maltoza etki eden, maltaz enzimi, üreye etki eden üreaz enzimi, lipidlere etki eden lipazlar, proteinlere etki eden proteinazlar, dekorboksilasyon reaksiyonunu katalizleyen dekorboksilaz vb. enzimler etkili olduğu substratın sonuna “litik” eki getirilerek de isimlendirilir. Örneğin; proteinleri parçalayan enzimlere “proteazlar” denilebildiği gibi “proteolitik enzimler”de denilir.

Sınıflandırılması
Enzimler salgılanıp faaliyet gösterdikleri yere göre sınıflandırılır. Bu sınıflandırmada hücre içinde bulunup, orada aktivitesini gösteren enzimlere “hücre içi”(endojen), salgılandıkları yerden başka yerde faaliyet gösterenlere ise “hücre dışı”(eksojen) enzimler denir.
Enzimler ayrıca etki ettikleri reaksiyon çeşidine göre de sınıflandırılmıştır. Her enzimin 4 rakamlı bir numaras ı vardır. Örne ğin, 3.6.1.3 “ATP Fosfohidrolaz” da birinci numara sınıfını, 2. numara alt sınıfını, 3. numara grubunu, 4. numara da kendine özgü sıra numaras mı verir. Buna göre enzimler aşağıdaki gibi sın ıflandınlır.

Oksidoredüktazlar
Oksidasyon-redüksiyon yani yükseltgenme indirgenme reaksiyonlarını katalize eden enzimlerdir. İki gruba ayrılırlar. Oksitlenme, moleküle oksijen eklemekle veya molekülden hidrojen ayrılmakla, böylece + ( artı ) değerin artmasıyla olur. Redüklenme ise bunların tersidir. Bu tepkimeleri düzenleyen enzimler; 

• Dehidrogenaz: Hidrojen taşıyan ve aktaran enzimlerdir.
• Oksidazlar: Elektron kaybeden ve aktaran enzimlerdir.

Transferazlar
Hidrojen dışında bir atomun veya atom grubunun bir molekülden diğerine aktarılmasını sağlar. Örnek transaminaz, fosforilaz vb.

• Hidrolazlar

Kimyasal tepkimede büyük moleküllerin yıkılması için kimyasal bağa su eklemek yoluyla veya başka bir grubu suya çevirerek kolay kullanılır hale getiren enzimlerdir. Örnek; proteazlar, karbonhidrazlar, lipazlar vb.

Liyazlar
Su molekülü çıkarmadan molekülleri yıkan enzimlerdir.

İzomerazlar
Molekül içinde değişiklik yaparak onun uzayda dizilişini değiştiren enzimlerdir.

Ligazlar(Sentetazlar)
Enerji kullanarak substrat moleküllerinin birbirine bağlanmasim sağlayan enzimlerdir. Örnek; aminoasitlerin veya yağ asitlerinin aktifleşmesi.

Enzim Reaksiyonları
Enzimlerin reaksiyonları katalizlemesi (reaksiyon hızını arttırması) diğerkatalizörlerden daha hızlıdı. Her kimyasal reaksiyonun gerçekleşmesinde aşılması gereken bir enerji vardı. Bu enerji engeline “aktivasyon enerjisi” (substratm ürüne dönüşmesi için gerekli enerji) denir ve birimi kalori/mol’dur. Reaksiyon hızı, aktivasyon enerjisine bağlıdır.

Browning ( Kahverengileşme) Reaksiyonları
Doğada “Browning” reaksiyonları yaygı olarak organik maddelerin çözülmesi i şleminin bir parçasıdrn ve karbonhidratlarda karşımıza ç ıkar. Gıda maddelerinde görünen “Browning” olayı ise reaksiyonun başlamasına neden olan faktörler göz önüne alınarak “oksidatif” veya “oksidatif olmayan” olarak sınıflandırılabilir.

Oksidatif browning
Gıdalarda Oksidatif Browning reaksiyonu 2 şekilde olmaktadır. l.tip olan askorbate oksidaz ve lipoksitaz gibi oksidaz enzimlerinin başlattlkl fakat sonradan enzimik olmayan reaksiyonların devam ettirdiği reaksiyonlardı. İkinci tip Oksidatif Browning ise ilk oksidasyonlar “oksidaz”enzimleri olmadan da başlayabilmektedir. Fakat o zaman reaksiyonlar yavaş gelişmektedir.

Oksidatif olmayan browning
Oksidatif browning gibi ilk aşamada enzimlerle başlayabilmektedir. Doğal haldeki ürünlerde bazı enzimler (örneğin; glikozil hidrolazlar) browning reaksiyonunu başlatabilir ve reaksiyon indirgen şekerleri meydana getirir. Bu gelişme hurma, bal, çikolata ve vanilya gibi ürünlerde renk ve aroma oluşumunda önemli bir basamaktır.

Enzimatik Esmerleşme
Meyve ve sebzelerde çarpma, kesme, kabuk soyma, dilimleme vb. gibi mekanik zedelenmelerle bazı renk değişmeleri ortaya çıkmaktadır. Pembeden, mavimsi - siyaha kadar olan farklı tondaki bu renk değişmelerine “esmerleşme” denir. Örneğin parçalanmış elmaların esmerleşmesi, hücre öz suyundaki bazı maddelerin hava oksijeninin etkisiyle, oksidasyonunun sonucudur. Bu oksidasyon bazı enzimler tarafından katalize edilmektedir. Enzimatik esmerleşme reaksiyonlarında fenolik maddeler ve spesifik oksidasyon enzimleri rol oynamaktadı.

Yağlarda Lipolitik Ransidite
Yağlar bazı etkiler sonucu hidrolize olarak bozulur. Yağlarda ransidite olarak bilinen bu olaylarda, acı bir tat ve istenmeyen bir koku, aroma ortaya çıkar ve bu yağlar bozulmuş olarak tanımlanın Yağlarda, kısa zincirli (12 karbondan az) yağ asitlerinde görülen ve “Lipaz” enziminin etkisi ile ortaya çıkan bir bozulmadır. Süt yağında ve margarinlerde önemlidir.

Bilindiği üzere insanlar bitki ve hayvansal kaynaklı gıdaları tüketir. Bitkisel ve hayvansal gıda ham maddelerinin yapısında doğal olarak çeşitli enzimler bulunmaktadı.
Doğal enzimler gıdaların kalite özellikleri olan yapı, renk, tat-koku, aroma ve besin değeri üzerine istenen ve istenmeyen yönde bazı deği şimlere neden olabilmektedir. Gıdalardaki doğal enzimlerin neden olduğu istenmeyen değişimler enzimatik gıda bozulmaları olarak adlandırılır. Enzimatik bozulmaları önlenmesi için kurutma, dondurma, soğukta muhafaza, sterilizasyon, pastörizasyon, haşlama, inhibitör (engelleyici) madde ekleme gibi gıda muhafaza yöntemleri kullanılır.
Doğal enzimleri varlığı bazı gıdalarda kalitenin oluşması ve gelişmesi için gereklidir. Bu gibi durumlarda, gıdadaki doğal enzim varlığı istenen bir özellik haline geçer. Örneğin, meyvelerin olgunlaşması, bunların yapısında doğal olarak bulunan belirli bazı enzimler tarafından gerçekleştirilmededir. Taze sıkılmış üzüm suyu yapısındaki pektin nedeniyle genellikle bulanıktır ve süzülmesi güçtür. Bu nedenle pektin, pektik enzimlerle hidroliz edilir ve berrak meyve suyu elde edilir.

Patateste bulunan amilaz enzimleri, yumrunun istenilen tat-koku kazanması yönünde olgunlaşmasını sağlar. Kasaplık hayvan etleri kesimden sonraki dönemde yapısındaki doğal proteazlar sayesinde rigor motris (ölüm sertliği ) olayını atlatarak tekrar yumuşak ve gevşek hale geçer.
Gıdalardaki doğal enzimlerin pek çoğu ise gıdada istenmeyen değişikliklere yol açarak bozulmalara neden olmaktadrn. Bu tipteki enzimler gıdanın besin değerini düşürebildi ği gibi aynı zamanda da gıdanın yapı, tat-aroma, koku ve renginde istenmeyen değişikliklere neden olmaktadrn. Bu olumsuzluklara yağların acılaşması (ransidite) ve meyve-sebzelerin enzimatik esmerleşmesi örnek olarak verilebilir. Yağların acılaşması lipaz enzimleri tarafından gerçekleştirilmektedir. Örneğin, çiğ sütler uygun olmayan sıcaklıkta depolandığında, yapısmda doğal olarak bulunan lipaz enzimleri aktifleşmekte ve süt yağını hidrolize ederek yağın acılaşmasına neden olmaktadrn. Bitkilerdeki esmerle şme olaylarını ise bazı bitkilerde (elma, muz, mantar, patates vb.) doğal olarak bulunan polifenol oksidazlar gerçekleştirir. Bunlar bitkide bulunan bazı kimyasal maddeleri oksijen varlığında hızla okside etmekte ve esmer renkli ürünlerin oluşumuna neden olmaktadır. Enzimatik esmerle şme olayı; meyve ve sebzenin kesilmesi, kabuk soyulması veya berelenmesi gibi durumlarında dokuların direk olarak hava ile temas etmesi (oksidasyon) sonucunda oluşmaktadırn. Aynı zamanda esmerleşme reaksiyonları; gıdaların yapısında ve tadında da değişimlere neden olabilmektedir.
Bazı taze sebze ve meyvelerdeki yeşil rengin ileri olgunluk döneminde kırmızı, sarı, portakal rengi ve siyaha dönüşmesi de doğal olarak bulunan klorofilaz enziminin aktivitesinden kaynaklanmaktad ıı. Klorofilaz, lipoksigenaz ve polifenol oksidazlar meyve ve sebzelerdeki pigmentleri etkileyen ve renk değişimlerine neden olan üç temel enzim grubudur.
Bütün bunlara karşı^ıı, bazı doğal enzimlerin belirli gıdalarda oluşturduğu bir olumsuzluk diğer bazı gıdalar için istenen özellik haline dönüşebilmektedir. Örneğin polifenol oksidazların belirli meyvelerde neden olduğu istenmeyen esmerleşme reaksiyonları, çay, kahve, kuru üzüm, kuru erik gibi gıdalarda kahve rengi veya siyah renk oluşumlarına yol açan istenilen bir özelliktir. Meyvelerde doğal olarak bulunan pektik enzimlerin aktivitesi bulanık meyve sularında istenmezken, berrak meyve sularında istenmektedir.
Meyve ve sebzelerde bozulmalara neden olan diğer doğal enzimler ise lipoksidaz, klorofilaz ve askorbik asit oksidazdıı. Polifenol oksidazlar da dahil olmak üzere, bütün bu enzimler sıcaklığa çok duyarlıdrn. Bu enzimler sebzelere uygulanan haşlama işlemi ile kolayca inaktif ( etkisiz ) hale getirilebilmektedir. Haşlama işleminin başarısı peroksidaz enziminin varlığı ile test edilir. Çünkü peroksidaz sıcaklağa en dayanıklı doğal enzimlerden biridir.
Etin istenilen kırmızı renginden, etteki temel pigment (renk maddeleri) olan oksimiyoglobin sorumludur. Ancak +2 değerli Fe ( demir ) içeren oksimiyoglobinin +3 değerli Fe içeren metmiyoglobine oksidasyonu, et renginin istenmeyen kahverengiye dönüşmesine neden olur. Bu olay ette, doğal olarak bulunan oksidasyon/redüksiyon enzimleri tarafından oksij en varlığında gerçekleşir.

Lipoksigenaz, buğday ve soya fasulyesi unlannda renk ağarmasından sorumludur. Bu enzimin bir başka yararlı etkisi de ekmek hamurunun hazırlanması sırasında, glutende (buğday unu proteini) kaliteyi olumlu yönde etkileyen disülfit bağlannın oluşumunu sağlamasıdır. Buna karşılık, lipoksigenaz enzimi bazı gıdalarda enzimatik bozulmalara neden olabilmektedir. Bu enzim klorofil ve karotenleri parçalamakta, gıdalarda çoğunlukla samanımsı tipte bir tat ve aroma de ğişimine neden olmakta, vitaminler ve proteinler gibi bazı gıda bileşenlerinde oksidatif bozulmalara yol açmakta ve elzem ( gerekli ) yağ asitleri olan lineoleik, linolenik ve araşidonik asidi oksidasyona uğratmaktadır.
Undaki alfa-amilaz, beta -amilaz ve proteazlar ekmek kalitesini belirler. Bu enzimler, buğday çeşidine ve yetiştirme koşullarına bağlı olarak unda farklı miktarlarda bulunur. Bu durum da ekmek kalitesini direkt olarak etkilemektedir.
Ülkemiz unlarında genel olarak alfa-amilaz eksikliği ve proteaz enzimleri fazlalığı vardır. Bu unlardaki proteaz enzimleri fazlalığı, çoğunlukla buğdayın süne zararlısinin etkisine maruz kalması sonucunda ortaya çıkmaktadm. Kaliteli ekmek yapmak için eksikliği duyulan enzimlerin hazır ticari preparatlar halinde una eklenmesi zorunludur.
Doğal enzimlerden bazı gıdalar için, ısıl işlemin uygulanıp uygulanmadığının veya ısıl işleminin yeterli olup olmadığnım anlaşılması açısından da yararlamlmaktadır. Örneğin bir sütteki veya peynirdeki fosfataz enzimi varlığı, bu süte ısıl bir işlemin uygulanmadığının ya da yetersiz uygulandığının, peynirin ise çiğ sütten üretildiğinin bir kanıtıdır. Aynı şekilde, sebze ürünlerindeki peroksidaz veya katalaz enzimi varlığı yetersiz bir haşlamanın işaretidir.