2.4 Ферменты

Ферментами называются сложные биологические катализаторы белковой природы, изменяющие скорость химической реакции. Молекула фермента может состоять только из белка или из белковой и небелковой частей. Небелковая часть называется кофактором или простетической группой. Белковая часть молекулы фермента может быть построена из одной или нескольких полипептидных цепей, образующих сложные комплексы. Кофакторы имеют небольшую молекулярную массу и являются активным центром ферментов. Ими могут быть производные витаминов, нуклеотидов, или ионы металлов.

Механизм действия ферментов состоит в образовании комплекса между ферментом и субстратом, который вступает в химическую реакцию, после чего образовавшийся комплекс фермента с продуктом распадается до исходного фермента и продукта.

E + S ES P + E

Ферменты обладают высокой специфичностью по отношению к субстрату. Их отличает огромная сила каталитического действия и высокая лабильность. Эффективность действия ферментов зависит от ряда факторов: температуры (оптимальная температура 30-50⁰C); специфических веществ - активаторов и ингибиторов; pH среды.

Известно около 3 тысяч различных ферментов. По современной классификации их делят на 6 классов:

1. Оксидоредуктазы - катализуют окисление и восстановление химических веществ. Например, липоксигеназа окисляет кислородом воздуха ненасыщенные жирные кислоты и их сложные эфиры. Может являться причиной прогоркания муки и крупы. Полифенолоксидаза окисляет кислородом воздуха аминокислоту тирозин с образованием темноокрашенных соединений - меланинов.

2. Трансферазы - катализуют перенос различных групп от одной молекулы к другой.

3. Гидролазы - катализуют гидролитическое расщепление сложных органических соединений.

Карбогидразы - катализируют гидролиз полисахаридов (амилазы, α - глюкозидаза (мальтаза), β - фруктофуранозидаза (сахараза) и др.).

Протеазы - катализируют гидролиз белковых веществ (протеиназы и пептидазы).

Липазы - катализируют гидролиз липидов.

4. Лиазы - катализируют отщепление от субстратов негидролитическим путем определенных групп.

5. Изомеразы - катализируют структурные изменения в пределах одной молекулы.

6. Лигазы (синтетазы) - катализируют образование связей C-O, C-S, C-N, C-C.

Наибольшее значение в технологии имеют ферменты гидролазы и оксидоредуктазы. Ферментные препараты широко используются в отраслях пищевой промышленности, что позволяет интенсифицировать технологические процессы, улучшать качество готовой продукции, увеличивать ее выход и экономить ценное пищевое сырье.

2. 5 Методы определения белков

Обычно количество белка в продуктах рассчитывают по белковому азоту. Количество азота чаще всего определяют по методу Кьельдаля, являющегося для биологических объектов арбитражным.

Метод Кьельдаля основан на минерализации навески продукта при нагревании с кислотой в присутствии индикаторов.

NH₂

R - CH + H₂SO₄ CO₂ + SO₂ + H₂O + NH₃

COOH

2NH₃ + H₂SO₄ (NH₄)₂SO₄

На следующей стадии раствор сульфата обрабатывается раствором щелочи, при этом аммиак освобождается и улавливается титрованным раствором кислоты. Избыток серной кислоты оттитровывается щелочью NaOH.

Методом Кьельдаля определяют количество общего азота в продукте. Условность метода в том, что не весь азот в пищевых продуктах находится в форме белка.

Существуют также методы определения белка по их способности поглощать особые краски.

Биуретовый метод. Биуретову реакцию дают полипептидные связи. Производное мочевины биурет, образует в щелочном растворе CuSO₄ окрашенные комплексные соединения. Интенсивность окрашивания пропорциональна содержанию пептидных связей. Этот метод является не только качественной реакцией на белок, но можно с его помощью определить и количество белка в продукте.

Для определения аминокислотного состава белка используют методы:

1) Ионообменной хроматографии на колонках;

2) Газожидкостной хроматографии;

3) Жидкостной хроматографии высокого давления

и другие.

Контрольные вопросы:

1. Какие уровни организации структуры присущи белковой молекуле и, какими связями они поддерживаются?

2. Какова роль белков в питании человека? Что такое азотистый баланс и, какие его виды могут наблюдаться в организме?

3. Что включают в себя понятия пищевая и биологическая ценность белков? Как определяется биологическая ценность белков?

4. Какова специфическая роль отдельных аминокислот в организме?

5. Перечислите основные функциональные свойства белков. Какова их роль в технологических процессах производства пищевых продуктов?

6. Какие превращения претерпевают белки в технологических процессах? Охарактеризуйте их.

7. Каким превращениям могут подвергаться аминокислоты в технологических процессах? Как это влияет на качество пищевых продуктов?

8. Какие методы качественного и количественного определения белков Вы знаете?