Peptidasen - Proteasen zur Proteinhydrolyse
Endopeptidasen: Trypsin, Chymotrypsin, Subtilisin, Thermolysin, Bacillolysin, Oryzin
Zu dieser Gruppe gehört auch Chymosin (► Chymosin ist aber separat abgehandelt)
Exopeptidasen: Aminopeptidasen, Carboxypeptidasen
Proteine werden durch Aminosäuren (20 proteinogene Aminosäuren) aufgebaut. In der Polypeptidkette sind die einzelnen Aminosäuren jeweils über eine Peptidbindung verbunden. Funktionelle Seitenketten der Aminosäuren können im Biosyntheseweg oder bei der Ausschleuschung modifiziert werden (Synthese von Glykoproteinen).
Enzymatische Hydrolyse von Proteinen
Proteine werden durch Peptidasen (Proteasen hydrolysiert. Sie spalten die Peptidbindung (CO-NH-) zwischen zwei Aminosäuren. Peptidasen werden zunächst Endo- und Exopeptidasen unterteilt, letztere wiederum in Amino- und Carboxypeptidasen.
Endopeptidasen hydrolysieren Proteine entsprechend ihrer Spaltungsspezifität in kleinere Bruchstücke (Polypeptide). Trypsin spaltet ausschließlichen C-terminal der basischen Aminosäuren Arginin und Lysin. Chymotrypsin präferiert die aromatischen Aminosäuren Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin. In weitgeringerem Maße erfolgt auch eine Spaltung an langkettigen aliphatischen Aminosäuren. Subtilisine wie auch Thermolysine dagegen weisen keine ausgeprägte Spezifität für bestimmte Aminosäuren auf.
Aminopeptidasen spalten vom Aminoende eines Polypeptids schrittweise Aminosäuren ab, während Carboxypeptidasen (A, B, C,) dies vom C-terminalen Ende her durchführen. Carboxypeptidase A (EC 3.4.17.1) bevorzugt aromatische und aliphatische Aminosäuren, Carboxypeptidase B (EC 3.4.17.2) hat eine Präferenz für basische Aminosäuren und Carboxypeptidase C (EC 3.4.17.5) besitzt keine ausgeprägte Spaltungsspezifität.
Peptidasen werden auch entsprechend der an der Katalyse beteiligten Aminosäuren eingeteilt, wobei lediglich eine Aminosäure aus dem aktiven Zentrum (MEROPS-Datenbank*) aufgeführt wird.
Einteilung von Peptidasen* entsprechend der an der Katalyse beteiligten Gruppe (Aminosäure)
* MEROPS: the peptidase database: https://academic.oup.com/nar/article/32/suppl_1/D160/2505256
Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung
Peptidasen werden in der Lebensmittelwirtschaft eingesetzt zur
● Hydrolyse von Proteinen zur Gewinnung von Gewürzsaucen, Brauwürzen, hypoallergener
Säuglings- und Kleinkindnahrung sowie für bilanzierte Diäten bei Sondenernährung.
Speisewürze: Bei einer kontrollierten Totalhydrolyse von Proteinen entsteht ein Hydrolysat mit kräftigenmGeruch von Fleischbrühe. Früher wurde hierfür eine Hydrolyse mit Salzsäure durchgeführt. Allerdings entsteht hier das krebserregende Monochlorpropandiol , so dass heute die Hydrolyse fast ausschließlich enzymatisch durch ein Gemisch von Peptidasen durchgeführt wird. Bekannte Beispiele für solche Hydrolysate sind die Maggisoße und Sojasauce (nicht traditionell fermentiert). Vegane „Fleischsaucen“ werden so aus Soja-, Weizen-, Mais-, Soja- und Rapsproteinen gewonnen.
Brauwürze: Einsatz von Peptidasen während des Mälzprozesses* zum Ausschluss von Gerstenproteinen. Schaumbildende Proteine / Polypeptide
Hypoallergene Nahrungsmittel: Hydrolyse von (meist Molken-) Proteinen zu Polypeptiden mit molekularen Massen kleiner 10 kDa. Polypeptide mit kleinen Molekularmassen weisen kaum allergene Eigenschaften auf bzw.
● Gewinnung von Geschmacksverstärker und zur Aromenausbildug
Hydrolyse von Hefezellen – Hefeextrakt Glutamat
Darstellung von Peptiden mit salzartigem Geschmackempfinden
● Verbesserung der Teiggängigkeit bei Back- und Teigwaren
● Optimierung der Ölgewinnung aus Ölsaaten
● Optimierung der „Zartheit“ von Fleisch**
* Nicht erlaubt beim Brauen nach dem deutschen Reinheitsgebot.
** In Deutschland nicht erlaubt.
EU-Kommission und EFSA-Bewertung
Mit Verabschiedung des FIAP-Gesetzespaket müssen alle Lebensmittelenzyme durch due EFSA sicherheitsbewertet und durch die Kommission zugelassen werden. Die Zulassung erfolgt durch eine Eintragung in die Unionsliste. Für Peptidasen liegen bei der Kommission 26 Anträge auf Eintragung in die Unionsliste vor. Bislang wurden erst Chymotrypsin-Trypsin (Nr. 2) und der Proteasenkomplex (Nr. 3) auf ihre Sicherheit bewertet.
► EU Commission (2016): Food enzyme applications submitted to the Commission within the legal deadline (from 11 September
2011 to 11 March 2015)
► EU Commission (2020): Register of food enzymes to be considered for inclusion the union list