Amylaza: niezbędny katalizator w kuchni i żywieniu

Czym jest amylaza

Amylaza, enzym o podstawowym znaczeniu dla trawienia i kulinarnego przetwarzania węglowodanów, odgrywa kluczową rolę zarówno w żywieniu człowieka, jak i w gastronomii. Ten enzym, obecny w ślinie i w trzustce, rozpoczyna rozkład skrobi na cukry prostsze, takie jak maltoza i dekstryna, ułatwiając ich wchłanianie przez organizm. W kuchni amylazę wykorzystuje się do przekształcania tekstur i smaków, podnosząc jakość żywności takiej jak pieczywo, piwo i inne produkty fermentowane.

W kategoriach biochemicznych jest hydrolazą: katalizuje hydrolizę wiązań glikozydowych węglowodanów złożonych — skrobi, glikogenu — i rozcina je na mniejsze fragmenty. Ten gest, powtórzony w ustach, w trzustce, w kadzi zaciernej albo w słoiku miodu, jest wszystkim, co robi amylaza. I wyjaśnia, dlaczego pojawia się jednocześnie w badaniu krwi, w zakwasie i w specyfikacji nazwy pochodzenia.

Skąd bierze się nazwa

Historia amylazy jest też historią własnego słownictwa biochemii.

W 1831 roku niemiecki chemik Erhard Friedrich Leuchs po raz pierwszy opisał enzym śliny zdolny hydrolizować skrobię, który nazwał „ptyaliną”. Dwa lata później, w 1833 roku, francuscy chemicy Anselme Payen i Jean-François Persoz wyizolowali kompleks enzymatyczny z kiełkującego jęczmienia i ochrzcili go „diastazą”. To odkrycie utrwaliło konwencję, która obowiązuje prawie dwa wieki później: nazywać enzymy przyrostkiem -aza. Cała późniejsza nomenklatura — proteaza, lipaza, laktaza i sama amylaza — wywodzi się z tamtej chwili.

Trzeci kamień milowy nadszedł w 1862 roku, kiedy rosyjski biochemik Aleksandr Yakovlevich Danilevsky zdołał oddzielić amylazę trzustkową od trypsyny, czyli odróżnić enzym atakujący skrobie od tego, który atakuje białka.

Warto zatrzymać nazwiska Payena i Persoza: „diastaza” nie jest archaizmem, żyje dziś w normie dotyczącej miodu, jak wyjaśniono niżej.

Trzy rodzaje: alfa, beta i gamma

Nie ma jednej amylazy, jest rodzina. Trzy warianty atakują ten sam substrat — skrobię — ale robią to w różny sposób i ta różnica decyduje, jaki cukier wychodzi z każdego procesu.

Praktyczny odczyt tabeli jest prosty. Alfa-amylaza tnie łańcuch w dowolnym punkcie i tworzy dekstryny. Beta-amylaza podcina koniec łańcucha i produkuje maltozę, cukier fermentujący w pełnym tego słowa znaczeniu. A gamma-amylaza jako jedyna potrafi rozmontować także rozgałęzienia — wiązania α(1→6) — co pozwala jej uwalniać glukozę bezpośrednio.

W przemyśle spożywczym amylazę sprzedaje się w kilku formatach w zależności od procesu: płynna, ze względu na łatwość dozowania i mieszania; w proszku, z dłuższym terminem przydatności i pomyślana do produktów suchych albo do włączania bez dodawania wody; w tabletkach albo kapsułkach, na polu suplementacji trawiennej; oraz jako koncentrat enzymatyczny do zastosowań przemysłowych, takich jak włókiennictwo albo detergenty.

W organizmie człowieka

Amylaza powstaje przede wszystkim w gruczołach ślinowych — w szczególności w przyusznicach — i w trzustce. Ta podwójna produkcja dzieli pracę: trawienie węglowodanów zaczyna się w ustach, przed połknięciem, i trwa w jelicie cienkim z udziałem trzustki. W obu miejscach enzym rozkłada skrobię i glikogen na fragmenty glukozy, maltozy i dekstryn, czyli na postacie, które organizm potrafi wchłonąć.

Jest dana, którą warto znać, bo łączy enzym z historią żywienia. Po rewolucji rolniczej, około 12.000 lat temu, człowiek zgromadził dodatkowe kopie genu AMY1, odpowiedzialnego za amylazę ślinową. Populacje o dietach historycznie bogatych w skrobię — pochodzenia europejskiego albo japońskiego — mają średnio około 6 kopii, wobec 2-3 kopii u populacji łowiecko-zbierackich, takich jak Biaka, Datog albo Jakuci. To ślad doboru naturalnego na rzecz wytwarzania większej ilości amylazy w dietach zależnych od zboża i bulwy.

Amylazy ślinowej używa się ponadto jako biomarkera stresu fizjologicznego, bo jej stężenie rośnie, kiedy uruchamia się układ współczulny.

Amylaza w badaniu krwi

To kąt, z którego wiele osób dochodzi do tego słowa: amylaza jest zwykłym parametrem w analityce. Prawidłowy zakres we krwi to od 40 do 140 U/L (0,67-2,34 µkat/L), z lekkimi różnicami między laboratoriami.

Poziom podwyższony może wskazywać, wśród innych przyczyn, na ostre zapalenie trzustki, raka trzustki, jajnika albo płuca, zapalenie pęcherzyka żółciowego, infekcję albo niedrożność przewodu gruczołów ślinowych, niedrożność jelit albo dróg żółciowych lub trzustkowych, wrzód perforowany, pękniętą ciążę pozamaciczną albo wirusowe zapalenie wątroby. Poziom niski może wynikać ze złamań kości, zastoinowej niewydolności serca, uszkodzenia trzustki z bliznowaceniem — przewlekłego zapalenia trzustki — raka przewodu pokarmowego albo z samej ciąży.

Ta informacja ma charakter popularnonaukowy i pochodzi z MedlinePlus, serwisu informacyjnego Biblioteki Narodowej Medycyny Stanów Zjednoczonych. Wartość poza zakresem sama w sobie nie jest diagnozą: interpretacja należy do pracownika ochrony zdrowia, który zlecił badanie.

W kuchni: pieczywo, piwo i ser

Pieczenie

W piekarnictwie amylaza przyspiesza uwalnianie cukrów prostych ze skrobi mąki. Te cukry są pokarmem drożdży podczas fermentacji i stąd bierze się pchnięcie ciasta, złoty kolor i skórka. Wiele pieczywa handlowego dodaje amylazę — często w postaci słodowanego jęczmienia — właśnie po to, żeby skrócić proces, który w tradycyjnym piekarnictwie na zakwasie wymaga znacznie dłuższej fermentacji. Innymi słowy: amylaza jest enzymatycznym skrótem czasu fermentacji.

Ta sama moc ma udokumentowaną cenę zawodową. Pracownicy narażeni na mąkę wzbogaconą amylazą mają większe ryzyko zapalenia skóry i astmy zawodowej: od 5 % do 9 % piekarzy wypada dodatnio w skórnych testach uczulenia na enzym.

Browarnictwo

W browarnictwie moment amylazy to zacieranie — mashing —: faza, w której enzymy ziarna zamieniają skrobię w cukry fermentujące. Bez tego kroku nie ma możliwego alkoholu, i tam rozstrzyga się profil smakowy piwa.

Dźwignią, którą obsługuje piwowar, jest temperatura, bo każda amylaza pracuje lepiej w innym paśmie:

Wybrać temperaturę zacierania to więc wybrać, który enzym rządzi, a z nim stopień alkoholu, ciało i smak powstałego piwa.

Sery i inne zastosowania

Amylazy można używać także przy wyrobie serów, żeby modyfikować teksturę i rozwijać bardziej złożone smaki podczas dojrzewania. I jako przypomnienie, że jej rzemiosło nie kończy się w kuchni: amylaza bakteryjna jest jednym ze zwykłych składników detergentów, gdzie odpowiada za rozpuszczanie resztek skrobi z tkanin i naczyń.

Dodatek do żywności i ramy prawne

Jako dodatek do żywności amylaza jest oznaczona kodem E1100 i można ją uzyskać z trzustki świni albo z grzybów strzępkowych.

Jej użycie nie jest wolne. W Unii Europejskiej rozporządzenie (WE) nr 1332/2008 harmonizuje warunki stosowania enzymów spożywczych i żaden nie może zostać dopuszczony bez wcześniejszej oceny bezpieczeństwa Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA). To te same ramy, które obowiązują w Hiszpanii.

Na polu klinicznym amylaza wchodzi w skład terapii zastępczej enzymami trzustkowymi (PERT) — jak Sollpura (liprotamaza) — które pomagają rozkładać cukry złożone do postaci wchłanialnych u osób z niewydolnością trzustki.

Na Kanarach: diastaza miodu

Warto powiedzieć to precyzyjnie: nie istnieje amylaza kanaryjska ani wyspiarski produkt, który nosiłby nazwę enzymu. Związek terminu z wyspami jest pośredni, ale jest realny i leży w normie: amylaza jest jednym z parametrów, którymi mierzy się, czy miód był dobrze traktowany.

Diastaza — historyczna nazwa, którą zostawili Payen i Persoz — to naturalna amylaza miodu, a jej aktywność kwantyfikuje się tak zwanym wskaźnikiem diastazy. Dyrektywa 2001/110/WE Rady, dotycząca miodu, wymaga w załączniku, żeby miód wprowadzany do obrotu nie był podgrzewany do punktu, w którym niszczy się albo wyraźnie obniża aktywność jego naturalnych enzymów, diastazy włącznie. W praktyce to wykrywacz przegrzania: miód o niskiej aktywności diastazy zdradza nadmierną obróbkę cieplną.

Każdy kanaryjski miód z oznaczeniem jakości musi spełniać ten wymóg, a w archipelagu odniesieniem jest DOP Miel de Tenerife.

W Argentynie: chicha muqueada z północnego zachodu

Najbardziej bezpośrednie zakorzenienie kulturowe amylazy jest po drugiej stronie Atlantyku i należy do tych, których nie trzeba forsować: enzym pojawia się z nazwy w opisie techniki przodków.

Chicha kukurydziana była głównym napojem alkoholowym wytwarzanym na obecnym terytorium Argentyny aż głęboko w hiszpańską epokę kolonialną. Na północnym zachodzie — Jujuy, Salta, Tucumán, Santiago del Estero i Catamarca — dokumentuje się wariant zwany chicha muqueada: mąkę kukurydzianą żuje się i wypluwa do naczynia, żeby ją fermentować, korzystając z tego, że ludzka ślina jest „bogatym źródłem amylazy, enzymu trawiennego, który ułatwia zamianę skrobi w cukry”. Dziś technika jest zakazana ze względów higienicznych, ale chicha nadal pije się na argentyńskim północnym zachodzie na świętach religijnych, urodzinach i obchodach Pachamamy. Mapucze z południa kraju przygotowują ponadto wariant bezalkoholowy, muday, wyrabiany z pszenicy albo z jabłek.

Paralela z browarnictwem jest dokładna i pomaga zrozumieć, co robiły te społeczności bez znajomości biochemii. Andyjska chicha de jora — z Peru i Ekwadoru — rozwiązuje ten sam problem inną drogą: zamiast śliny używa kukurydzy kiełkowanej albo słodowanej, „jory”. Słodowanie uruchamia amylazy samego ziarna, a to dokładnie zasada piwa jęczmiennego. Ślina albo kiełkowanie: dwie różne drogi kulturowe do tej samej reakcji chemicznej.

Terminy powiązane

• Przystawka — moment, w którym rusza trawienie, z amylazą ślinową już w ruchu przed pierwszym daniem.
• Aminokwasy — drugi wielki demontaż trawienny: ten białek, zamiast węglowodanów.
• Albumina — inne białko glosariusza, które czyta się jednocześnie w laboratorium i w kuchni.
• Okowita — każdy destylat wychodzi z fermentacji, a kiedy surowcem jest zboże, cukier dochodzi dzięki amylazie.
• Aktywność wody (a_w) — inny parametr nauki o żywności z bezpośrednim skutkiem dla konserwacji.

Źródła

• Wikipedia: Amilasa · Amylase (en) · Chicha · Miel de Tenerife
• MedlinePlus (Biblioteka Narodowa Medycyny USA): „Examen de amilasa en sangre”
• EFSA: „Food enzymes”
• Dyrektywa 2001/110/WE Rady, dotycząca miodu