Industrielle Enzyme sind biologische Katalysatoren, die im kommerziellen Maßstab für den Einsatz in der Lebensmittelverarbeitung hergestellt werden. Sie bieten erhebliche Vorteile gegenüber chemischen Katalysatoren: hohe Spezifität, milde Reaktionsbedingungen, Reduzierung von Nebenprodukten und die Möglichkeit, in vielen Gerichtsbarkeiten als Verarbeitungshilfsstoffe und nicht als Zusatzstoffe gekennzeichnet zu werden. Der weltweite Markt für Lebensmittelenzyme wächst weiter, da Hersteller nach Alternativen mit saubereren Etiketten und effizienteren Prozessen suchen. Enzyme werden in Hydrolasen, Oxidoreduktasen, Transferasen, Lyasen, Isomerasen und Ligasen eingeteilt, wobei Hydrolasen das größte Segment in Lebensmittelanwendungen ausmachen.
Kohlenhydrate bilden die größte Kategorie der Lebensmittelenzyme. Amylasen (Alpha-Amylase, Beta-Amylase, Glucoamylase) hydrolysieren Stärke zu Dextrinen, Maltose und Glucose und werden beim Backen, Brauen, Destillieren und bei der Herstellung von Glukosesirup verwendet. Pektinasen (Polygalacturonase, Pektinlyase, Pektinmethylesterase) bauen Pektin in Früchten ab und sind für die Saftklärung, Maischebehandlung und Weinherstellung unerlässlich. Cellulasen und Hemicellulasen bauen pflanzliche Zellwandbestandteile ab und verbessern die Saftausbeute, Extraktionseffizienz und Textur bei der Obst- und Gemüseverarbeitung. Xylanasen werden beim Backen verwendet, um die Teighandhabung und das Brotvolumen zu verbessern.
Proteasen hydrolysieren Proteine und werden bei der Fleischzartmachung (Papain, Bromelain, Ficin), bei der Käseherstellung (Chymosin oder Lab zur Milchgerinnung), beim Brauen (zur Kühlfestigkeit), beim Backen (Glutenschwächung für Kekse) und bei der Herstellung von Proteinhydrolysaten zur Geschmacksverstärkung und für Ernährungsanwendungen verwendet. Lipasen katalysieren die Hydrolyse von Triglyceriden und werden in der Milchverarbeitung zur Geschmacksentwicklung von Käse, beim Backen zur Krumenweichheit und Teigkonditionierung sowie zur Herstellung modifizierter Lipide und strukturierter Triacylglycerine verwendet. Glucoseisomerase wandelt Glucose in Fructose um, um Maissirup mit hohem Fructosegehalt herzustellen. Invertase hydrolysiert Saccharose zu Glucose und Fructose, die in Süßwaren zur Verhinderung der Kristallisation und bei der Herstellung von künstlichem Honig verwendet werden.
Zu den Enzymquellen zählen Mikroorganismen (Bakterien, Hefen und Pilze), Pflanzen und tierische Gewebe. Mikrobielle Enzyme dominieren den Markt aufgrund der kostengünstigen Produktion mittels submerser oder fester Fermentation, der einfachen genetischen Modifikation für verbesserte Eigenschaften und der Fähigkeit, Enzyme mit gleichbleibender Qualität im großen Maßstab herzustellen. Der GRAS-Status (Generally Recognized As Safe) wird durch eine FDA-Benachrichtigung erreicht. Enzymimmobilisierungstechniken ermöglichen die Wiederverwendung und kontinuierliche Verarbeitung und senken die Kosten bei Anwendungen wie der Herstellung von Maissirup mit hohem Fruchtzuckergehalt und der Laktosehydrolyse in der Molkerei erheblich. Industrielle Enzyme werden durch Enzym-Engineering verbessert und häufig in immobilisierter Form für die kontinuierliche Verarbeitung verwendet. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Backen und Brauen.
