Amylase: essentiële katalysator in de keuken en de voeding

Wat amylase is

De amylase, een fundamenteel enzym bij de vertering en de culinaire verwerking van koolhydraten, speelt een cruciale rol in zowel de menselijke voeding als de gastronomie. Dit enzym, aanwezig in het speeksel en de alvleesklier, begint het proces waarbij zetmeel wordt afgebroken tot eenvoudigere suikers, zoals maltose en dextrine, en vergemakkelijkt zo de opname door het lichaam. In de keuken wordt amylase benut om texturen en smaken te veranderen en de kwaliteit te verbeteren van levensmiddelen zoals brood, bier en andere gefermenteerde producten.

Biochemisch is ze een hydrolase: ze katalyseert de hydrolyse van de glycosidische bindingen van de complexe koolhydraten —zetmeel, glycogeen— en breekt ze in kleinere fragmenten. Dat gebaar, herhaald in een mond, in een alvleesklier, in een maischkuip of in een pot honing, is alles wat amylase doet. En het verklaart waarom ze tegelijk opduikt in een bloedonderzoek, in een desem en in het lastenboek van een oorsprongsbenaming.

Waar de naam vandaan komt

De geschiedenis van amylase is ook die van het eigen vocabulaire van de biochemie.

In 1831 beschreef de Duitse chemicus Erhard Friedrich Leuchs voor het eerst een enzym van het speeksel dat zetmeel kon hydrolyseren, en hij noemde het „ptyaline”. Twee jaar later, in 1833, isoleerden de Franse chemici Anselme Payen en Jean-François Persoz een enzymcomplex uit gekiemde gerst en doopten het „diastase”. Die vondst legde een conventie vast die bijna twee eeuwen later nog geldt: enzymen benoemen met het achtervoegsel -ase. De hele latere nomenclatuur —protease, lipase, lactase en amylase zelf— stamt uit dat moment.

De derde mijlpaal kwam in 1862, toen de Russische biochemicus Aleksandr Yakovlevich Danilevsky de pancreasamylase wist te scheiden van het trypsine, dat wil zeggen het enzym dat de zetmelen aanvalt te onderscheiden van het enzym dat de eiwitten aanvalt.

Het is de moeite de naam van Payen en Persoz te onthouden: „diastase” is geen archaïsme, ze leeft vandaag nog in de honingnorm, zoals hieronder wordt uitgelegd.

De drie typen: alfa, bèta en gamma

Er is niet één amylase, maar een familie. De drie varianten vallen hetzelfde substraat aan —het zetmeel— maar ze doen dat op een verschillende manier, en dat verschil beslist welke suiker uit elk proces komt.

De praktische lezing van de tabel is eenvoudig. De alfa-amylase hakt de keten op elk punt in stukken en levert dextrinen. De bèta-amylase snoeit het uiteinde van de keten en produceert maltose, de vergistbare suiker bij uitstek. En de gamma-amylase is de enige die ook de vertakkingen kan afbreken —de bindingen α(1→6)—, waardoor ze glucose rechtstreeks kan vrijmaken.

In de voedingsindustrie wordt amylase in verschillende vormen verhandeld, naargelang het proces: vloeibaar, door het gemak van doseren en mengen; in poeder, met een langere houdbaarheid en bedoeld voor droge producten of om haar toe te voegen zonder water aan te brengen; in tabletten of capsules, op het terrein van spijsverteringssupplementen; en als enzymconcentraat voor industriële toepassingen, zoals textiel of wasmiddelen.

In het menselijk lichaam

Amylase wordt vooral aangemaakt in de speekselklieren —in het bijzonder de oorspeekselklieren— en in de alvleesklier. Die dubbele aanmaak verdeelt het werk: de vertering van de koolhydraten begint in de mond, vóór het slikken, en gaat verder in de dunne darm met de bijdrage van de alvleesklier. Op beide plaatsen breekt het enzym het zetmeel en het glycogeen af tot fragmenten van glucose, maltose en dextrinen, de vormen die het organisme wél kan opnemen.

Er is een gegeven dat de moeite waard is omdat het het enzym verbindt met de geschiedenis van de voeding. Na de landbouwrevolutie, zo’n 12.000 jaar geleden, heeft de mens extra kopieën verzameld van het gen AMY1, verantwoordelijk voor de speekselamylase. Populaties met een voeding die historisch rijk was aan zetmeel —van Europese of Japanse afkomst— hebben gemiddeld rond 6 kopieën, tegenover de 2-3 kopieën van jager-verzamelaarspopulaties zoals de Biaka, de Datog of de Jakoeten. Het is een aanwijzing van natuurlijke selectie ten gunste van meer amylase aanmaken in voedingen die van graan en knol afhangen.

Speekselamylase wordt bovendien gebruikt als biomarker van fysiologische stress, omdat haar concentratie stijgt wanneer het sympathische zenuwstelsel wordt geactiveerd.

Amylase in een bloedonderzoek

Dit is de invalshoek waarlangs veel mensen bij dit woord komen: amylase is een gebruikelijke parameter in de bloedonderzoeken. Het normale bereik in het bloed is 40 tot 140 U/L (0,67-2,34 µkat/L), met lichte verschillen tussen laboratoria.

Een verhoogd niveau kan onder andere wijzen op acute pancreatitis, kanker van de alvleesklier, de eierstok of de long, ontsteking van de galblaas, infectie of verstopping van een afvoergang van de speekselklieren, verstopping van de darm of van de gal- of alvleesklierwegen, een geperforeerde zweer, een gescheurde buitenbaarmoederlijke zwangerschap of virale hepatitis. Een laag niveau kan komen door botbreuken, congestief hartfalen, alvleesklierschade met littekenvorming —chronische pancreatitis—, gastro-intestinale kanker of de zwangerschap zelf.

Deze informatie is vulgariserend en komt van MedlinePlus, de informatiedienst van de National Library of Medicine van de Verenigde Staten. Een waarde buiten het bereik betekent op zichzelf geen diagnose: de interpretatie komt toe aan de zorgprofessional die het onderzoek heeft aangevraagd.

In de keuken: brood, bier en kaas

Broodbereiding

In de bakkerij versnelt amylase het vrijmaken van enkelvoudige suikers uit het zetmeel van de bloem. Die suikers zijn het voedsel van de gist tijdens de gisting, en daaruit komen de stuwing van het deeg, de gouden kleur en de korst. Veel commerciële broden voegen amylase toe —vaak in de vorm van gemoute gerst— precies om een proces te verkorten dat in de traditionele desemabakkerij een veel langere gisting vraagt. Anders gezegd: amylase is de enzymatische kortere weg van de gisttijd.

Diezelfde kracht heeft een gedocumenteerde tegenhanger op het werk. Werknemers die worden blootgesteld aan bloem verrijkt met amylase hebben een groter risico op dermatitis en beroepsastma: tussen 5 % en 9 % van de bakkers test positief in huidtesten op sensibilisatie voor het enzym.

Brouwerij

In de brouwerij is het moment van de amylase het maischen —het mashing—: de fase waarin de enzymen van het graan het zetmeel omzetten in vergistbare suikers. Zonder die stap is er geen alcohol mogelijk, en het smaakprofiel van het bier wordt daar beslist.

De hefboom die de brouwer hanteert, is de temperatuur, omdat elke amylase beter werkt in een andere band:

De temperatuur van het maischen kiezen is dus kiezen welk enzym de leiding heeft, en daarmee het alcoholgehalte, de body en de smaak van het bier dat eruit komt.

Kazen en andere toepassingen

Amylase kan ook worden gebruikt bij de bereiding van kazen, om de textuur te wijzigen en complexere smaken te ontwikkelen tijdens de rijping. En als herinnering dat haar vak niet in de keuken ophoudt: bacteriële amylase is een van de gewone ingrediënten van wasmiddelen, waar ze de zetmeelresten van textiel en vaat oplost.

Levensmiddelenadditief en wettelijk kader

Als levensmiddelenadditief wordt amylase aangeduid met de code E1100 en kan ze worden gewonnen uit varkensalvleesklier of uit draadvormige schimmels.

Haar gebruik is niet vrij. In de Europese Unie harmoniseert Verordening (EG) nr. 1332/2008 de gebruiksvoorwaarden van voedingsenzymen, en geen enkel enzym kan worden toegelaten zonder eerst een veiligheidsbeoordeling van de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA). Het is hetzelfde kader dat in Spanje geldt.

Op klinisch terrein maakt amylase deel uit van de pancreasenzymvervangende therapieën (PERT) —zoals Sollpura (liprotamase)—, die helpen de complexe suikers af te breken tot opneembare vormen bij mensen met alvleesklierinsufficiëntie.

Op de Canarische Eilanden: de diastase van de honing

Het loont de precisie: er bestaat geen Canarische amylase, en ook geen eilandproduct dat de naam van het enzym draagt. De band van de term met de eilanden is indirect, maar ze is reëel en staat in de norm: amylase is een van de parameters waarmee wordt gemeten of een honing goed is behandeld.

De diastase —de historische naam die Payen en Persoz nalieten— is de natuurlijke amylase van de honing, en haar activiteit wordt gekwantificeerd met de zogenaamde diastase-index. Richtlijn 2001/110/EG van de Raad, betreffende honing, eist in haar bijlage dat de verhandelde honing niet zo ver is verhit dat haar natuurlijke enzymen worden vernietigd of weinig actief worden, de diastase daaronder. Het is in de praktijk een detector van oververhitting: een honing met lage diastaseactiviteit verraadt een overmatige warmtebehandeling.

Elke Canarische honing met een kwaliteitsfiguur moet aan die eis voldoen, en in de archipel is de referentie de BOB Miel de Tenerife.

In Argentinië: de chicha muqueada van het noordwesten

De meest directe culturele verankering van amylase ligt aan de andere kant van de Atlantische Oceaan, en ze is van het soort dat je niet hoeft te forceren: het enzym verschijnt bij naam in de beschrijving van een voorouderlijke techniek.

Maïschicha was de voornaamste alcoholische drank die op het huidige Argentijnse grondgebied werd geproduceerd tot ver in de Spaanse koloniale tijd. In het noordwesten —Jujuy, Salta, Tucumán, Santiago del Estero en Catamarca— is een variant gedocumenteerd die chicha muqueada heet: het maïsmeel wordt gekauwd en in een vat gespuwd om het te vergisten, gebruikmakend van het feit dat menselijk speeksel een „rijke bron van amylase is, een spijsverteringsenzym dat de omzetting van zetmeel in suikers vergemakkelijkt”. Vandaag is de techniek om hygiënische redenen verboden, maar chicha wordt in het Argentijnse noordwesten nog gedronken bij religieuze feesten, verjaardagen en vieringen van de Pachamama. De Mapuche in het zuiden van het land bereiden bovendien een niet-alcoholische variant, de muday, gemaakt met tarwe of met appels.

De parallel met de brouwerij is exact, en helpt te begrijpen wat die gemeenschappen deden zonder biochemie te kennen. De Andes-chicha de jora —uit Peru en Ecuador— lost hetzelfde probleem langs een andere weg op: in plaats van speeksel gebruikt ze gekiemde of gemoute maïs, de „jora”. Het mouten activeert de amylasen van het graan zelf, en dat is precies het beginsel van het gerstebier. Speeksel of kieming: twee culturele wegen naar dezelfde chemische reactie.

Verwante termen

• Aperitief — het moment waarop de vertering op gang komt, met de speekselamylase al aan het werk vóór het eerste gerecht.
• Aminozuren — de andere grote spijsverteringsafbraak: die van de eiwitten, in plaats van die van de koolhydraten.
• Albumine — een ander eiwit uit het glossarium dat je tegelijk in het laboratorium en in de keuken leest.
• Aguardiente — elk distillaat vertrekt van een gisting, en wanneer de grondstof een graan is, komt de suiker dankzij de amylase.
• Wateractiviteit (a_w) — een andere parameter van de levensmiddelenwetenschap met een rechtstreeks effect op de bewaring.

Geraadpleegde bronnen

• Wikipedia: Amilasa · Amylase (en) · Chicha · Miel de Tenerife
• MedlinePlus (National Library of Medicine van de VS): „Examen de amilasa en sangre”
• EFSA: „Food enzymes”
• Richtlijn 2001/110/EG van de Raad, betreffende honing