Sowohl bei der Herstellung von Lebensmitteln als auch im menschlichen Körper nehmen Enzyme eine wichtige Rolle ein. In früheren Jahren wurde hierfür der Begriff Ferment verwendet, der seit dem 15. Jahrhundert Teil der deutschen Sprache ist. Zu den Enzymen gehören beispielsweise Bakterien oder Hefe, weshalb die Nutzung auch schon auf die Antike zurückgeht und sowohl in der Herstellung von Bier als auch von Käse oder Brot stattfindet. In wissenschaftlicher Hinsicht war es dem deutschen Apotheker Constantin Kirchhoff vorbehalten, im Jahr 1811 erstmals Enzyme ohne Mikroorganismen zu nutzen. Das Wort Enzym wurde hingegen 1878 von Wilhelm Friedrich Kühne als Kunstwort aus dem griechischen Begriff für Hefe konzipiert.
Was sind Enzyme überhaupt?
Bis weit ins 20. Jahrhundert hinein, wusste man nicht, was Enzyme genau sind und wie sich diese chemisch zusammensetzen. Der enge Zusammenhang zu Proteinen wurden schon früh vermutet, doch dauerte es bis ins Jahr 1930 als John H. Northrop und Wendell M. Stanley nachwiesen, dass die Enzyme Pepsin, Trypsin und Chymotrypsin aus reinem Eiweiß bestehen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die katalytisch aktive Ribonukleinsäure eine Ausnahme bildet und nicht als Protein bezeichnet werden kann.
Erkennbar sind Enzyme an der Namensgebung, die stets auf -ase endet, sofern mit dem Enzym chemische oder organische Verbindungen getrennt oder geschaffen werden. Unterschieden werden dabei sechs Enzymklassen und zudem unterschieden sich Enzyme durch ihren Aufbau. Vereinfacht ausgedrückt, können diese wahlweise aus einer oder mehreren Proteinketten bestehen.
Welchem Zweck dienen Enzyme?
Die Definition und Klassifizierung der Enzyme mag für Laien kompliziert erscheinen. Einfacher ist da schon ein Blick auf die Bedeutung bzw. den Zweck dieser chemischen Substanzen. So dienen Enzyme als so genannte Biokatalysatoren, d.h. sie beschleunigen biochemische Reaktionen. Das funktioniert dadurch, dass dank der Enzyme weniger Energie erforderlich ist, um eine Reaktion herbeizuführen. Das funktioniert jedoch nur, wenn die einzelnen Stoffe strukturell zueinander passen, d.h. jedem Enzym ist wieder vereinfacht ausgedrückt ein bestimmtes Substrat zugeordnet, was sich als Substratspezifität bezeichnen lässt. Ebenfalls kann jedes Enzym nur eine ganz bestimmte Reaktion beschleunigen, was sich als Wirkungsspezifität bezeichnen lässt. Bei der Reaktion gehen manche Enzyme sogar zwischenzeitlich chemische Verbindungen ein, werden allerdings in ihrer Grundstruktur nicht verändert. Die wichtigsten Enzyme im menschlichen Körper sind die Peptidasen für den Abbau von Protein zu Aminosäuren, die Glykosidasen für den Abbau von Stärke, Lipasen, die in der Bauchspeicheldrüse das Fett aufspalten sowie Nukleasen und Laktasen. Letztere spalten Milchzucker zu Galaktose und Glukose.
Wozu brauchen wir Enzyme?
Enzyme sind für den menschlichen Stoffwechsel von zentraler Bedeutung. So lässt sich sogar behaupten, dass so gut wie jede biochemische Reaktion im Organismus durch Enzyme zustandekommt bzw. reguliert wird. Enzyme wirken einerseits als Katalysatoren, nehmen jedoch auch eine regulierende Funktion ein. Darüber hinaus sind Enzyme bei der Aufnahme und Weitergabe von Reizen und für die Verdauung sowie Wachstum und Atmung entscheidend und sind auch Teil des menschlichen Immunsystems. Fehlt ein bestimmtes Enzym, so kann dies lebensbedrohlich sein, weshalb in diesen Fällen medikamentös entgegen gewirkt werden muss. Gründe für die Inaktivität bestimmter Enzyme kann auch der Mangel an Vitaminen sein.
Neben dem menschlichen Körper werden Enzyme auch in der Käseherstellung, bei der Produktion von Waschmitteln und in der Verarbeitung und Nutzung von Stärke eingesetzt und kommen selbst in der Leder- und Textilindustrie zum Einsatz. Im Bereich der Ernährung finden sich Enzyme vor allem in Rohkost. Bananen, Kiwi, Ananas, Papaya sowie Feigen und Birnen sind hier ebenso gute Lieferanten wie Brokkoli, Gurke, Tomate und Zucchini.
