Il latte contiene molti enzimi indigeni così come enzimi introdotti attraverso la crescita batterica. È stato affermato che ci sono oltre 60 enzimi tipici del latte, anche se con la moderna analisi proteomica delle proteine del latte questo valore potrebbe aumentare e diventare molto più alto. Un database  recentemente realizzato conta ben 4654 elementi nel latte vaccino, di cui molti sono enzimi; molti di questi sono comuni ad altre secrezioni e tessuti.

I trattamenti termici sono ampiamente utilizzati nell’industria lattiero-casearia, principalmente per inattivare i batteri  e gli enzimi che possono causare effetti dannosi ma alcuni enzimi hanno attirato l’attenzione per la loro capacità di marcatori in particolari processi termici. La conoscenza attuale degli effetti dei diversi trattamenti termici sui vari enzimi del latte, sia indigeni che endogeni (batterici), sono state acquisite da indagini approfondite nel corso di molti anni.

La maggior parte degli enzimi hanno temperature ottimali per la loro attività tra 30°C  e 40°C, ma al di sopra di queste temperature si denaturano perdendo la loro attività. Gli enzimi nel latte variano nella velocità con cui perdono attività all’aumentare della temperatura.

Il tasso di inattivazione di solito segue una cinetica di primo ordine ma ci sono eccezioni causate dalla presenza di più di un enzima, ad esempio gli isoenzimi, e altri fattori come la proteolisi. Inoltre, i vari enzimi hanno tassi  di inattivazione  talmente differenti che è stato necessario osservarli a diversi intervalli di temperatura.

Diversi autori hanno esaminato la stabilità al calore di enzimi esogeni del latte. Infatti, alcuni riportano i valori D e Z come parametri di valutazione, molti riportano la percentuale di inattivazione in particolari condizioni di riscaldamento, alcuni riportano gli effetti della pastorizzazione (P*), mentre altri riportano dati di cinetica di inattivazione come l’energia di attivazione cinetica, le energie di attivazione e le costanti di inattivazione . Come è noto, il valore D per l’enzima è il tempo necessario, ad una particolare temperatura per ridurre l’attività del 90%, cioè 1 ciclo logaritmico o una riduzione decimale mentre il valore Z è il cambiamento di temperatura necessario per causare un cambiamento di dieci volte nel valore D. P* si basa su una temperatura di riferimento di 72°C e un valore Z di 8°C; il trattamento termico a 72°C per 15 s ha un valore P* di 1.

Gran parte della ricerca in questione si è concentrata sugli indicatori di trattamenti termici particolari, ad esempio la fosfatasi alcalina per la pastorizzazione, o sulla distinzione tra diversi livelli di trattamento termico, ad esempio termizzazione e pastorizzazione, o pastorizzazione e alta pastorizzazione o trattamento ESL (extended shelf-life).

Questa ricerca raccoglie le informazioni pubblicate sulla stabilità al calore di 23 enzimi indigeni e di 2 enzimi batterici importanti per l’industria casearia. Il sito enzimi indigeni mostrano un’ampia fascia termica di stabilità al calore, con la maggior parte che viene completamente inattivata nell’intervallo 70-100°C e i rimanenti richiedono trattamenti a temperature più elevate per l’inattivazione totale.

Molti degli enzimi batterici mostrano una maggiore stabilità al calore rispetto a tutti gli enzimi indigeni e non sono inattivati anche dai trattamenti termici più intensi utilizzati nell’industria casearia.

Una caratteristica delle informazioni pubblicate sull’effetto del calore sugli enzimi è la variabilità dei dati. Ciò è attribuibile a diversi metodi di analisi, diverse soluzioni enzimatiche (buffer, latte scremato, latte intero, panna), diverse condizioni sperimentali di analisi e diversi metodi di riscaldamento.

Alcuni dei metodi utilizzati per misurare l’attività enzimatica coinvolgono substrati colorogenici o fluorogenici che differiscono notevolmente dai substrati del latte. Mentre questi sono convenienti e generalmente abbastanza sensibili, i dati ottenuti da questi possono non essere ben correlati con quelli ottenuti con i substrati lattiero-caseari.

Molti dei trattamenti termici sono stati eseguiti in laboratorio utilizzando tubi riscaldati in bagni d’acqua o d’olio. Per ridurre al minimo i tempi di riscaldamento, vengono spesso utilizzati tubi capillari contenenti volumi molto piccoli della soluzione enzimatica. In alcuni casi, sono stati utilizzati scambiatori di calore a piastre che assomigliano molto a quelli utilizzati nella pratica commerciale; tuttavia, i risultati delle prove che utilizzano scambiatori di calore spesso differiscono da quelli ottenuti dalle prove di laboratorio.

Gli enzimi discussi nella ricerca sono presentati in due sezioni: enzimi maggiori e minori. Si distinguono per il fatto che gli enzimi maggiori si trovano in una concentrazione significativa nel latte o hanno un significato unico nel latte e nei prodotti lattiero-caseari disposti in ordine alfabetico.

Dallo studio effettuato è risultato che gli enzimi indigeni del latte mostrano una elevata stabilità al calore. Inoltre, gli enzimi “maggiori”  hanno dimostrato di essere completamente inattivati, o quasi.

Per i trattamenti termici è quindi risultato che gli enzimi a-L-fucosidasi e fosfoesoso isomerasi sono utili indicatori dei trattamenti di termizzazione (55-65°C), la lipoproteina lipasi, la fosfatasi alcalina e la ƴ-glutamil transferasi sono adatti come indicatori di pastorizzazione (65-75°C), gli enzimi lattoperossidasi, lattato deidrogenasi, xantina ossidasi, bamilasi, N-acetil-b-D-glucosaminidasi, a-mannosidasi e superossido dismutasi sono applicabili all’alta pastorizzazione (80-90°C) e che gli enzimi fosfatasi acida, plasmina, attivatore del plasminogeno, catepsina D lisozima, solfidril ossidasi e ribonucleasi sono inattivati a 95°C, nei range di temperatura di lavorazione ESL e UHT.

La stabilità al calore di molte lipasi e proteasi batteriche extracellulari proteasi supera quella di tutti gli enzimi del latte indigeni.

Il presente articolo è una sinossi di Deeth, H. C. (2021). Heat-induced inactivation of enzymes in milk and dairy products. A review. International Dairy Journal, 105104.