4 Гидролиз белков

Ферментативный гидролиз белков происходит под действием протеолитических ферментов (протеаз). Они классифицируются на эндо- и экзо-пептидазы. Ферменты не имеют строгой субстратной специфичности и действуют на все денатурированные и многие нативные белки, расщепляя в них пептидные связи -СО-NH-.

Эндопептидазы (протеиназы) – гидролизуют непосредственно белок по внутренним пептидным связям. В результате образуется большое количество полипептидов и мало свободных аминокислот.

Оптимальные условия действия кислых протеиназ: рН 4,5-5,0, температура 45-50 °С .

Экзопептидазы (пептидазы) действуют, главным образом, на полипептиды и пептиды, разрывая пептидную связь с конца. Основные продукты гидролиза - аминокислоты. Данную группу ферментов делят на амино-, карбокси-, дипептидазы.

Аминопептидазы катализируют гидролиз пептидной связи, находящейся рядом со свободной аминогруппой.

R R¹

H ₂N - СН - С - - NH - СН - С ....

О

Карбоксипептидазы осуществляют гидролиз пептидной связи, находящейся рядом со свободной карбоксильной группой.

СООН

СО -NH- С – Н

R

Дипептизады катализируют гидролитическое расщепление дипептидов на свободные аминокислоты. Дипептидазы расщепляют только такие пептидные связи, по соседству с которыми находятся одновременно свободные карбоксильная и аминная группы.

дипептидаза

N H₂CH₂CONHCH₂COOH + Н₂О 2CH₂NH₂COOH

Глицин-глицин Гликокол

Оптимальные условия действия: рН 7-8, температура 40-50 ^оС. Исключение составляет карбоксипептидаза, проявляющая максимальную активность при температуре 50 ^оС и рН 5,2.

Гидролиз белковых веществ в консервной промышленности необходим при производстве осветленных соков.

Контрольные вопросы

1. Что такое пектиновые вещества, какова их классификация?

2. Какова роль пектиновых веществ в консервном производстве?

3. В чем заключается механизм действия протопектиназы?

4. Какие соединения образуются при действии пектинэстеразы?

5. Каков механизм действия полигалактуроназы?

6. Какие ферменты осуществляют гидролиз крахмала?

7. Каков механизм действия α и β -амилазы?

8. Чем отличаются целлюлоза и гемицеллюлоза?

9. Каково строение гемицеллюлоз и гумми-веществ?

10. Какие ферменты гидролизуют гемицеллюлозный комплекс?

11. Каковы оптимальные условия действия цитолитических ферментов?

12. Под действием каких ферментов происходит ферментативный гидролиз белков?

13. Каков механизм действия протеиназ?

14. Каков механизм действия пептидаз?

Ферментные препараты

1. Характеристика и номенклатура ферментных препаратов

2. Технология получения ферментных препаратов

3. Иммобилизованные ферменты

4. Использование ферментных препаратов в консервной промышленности

1. Характеристика и номенклатура ферментных препаратов

Ферментные препараты широко используются в различных отраслях промышленности. Отличаются они от чистых ферментов тем, что содержат один, либо несколько ферментов с преобладанием какого-либо одного, а также балластные вещества среды, на которой были выращены микроорганизмы – продуценты ферментов.

Для промышленного производства ферменных препаратов используют микроорганизмы, выделенные из природных источников и мутагенные штаммы.

Продуцентами амилолитических ферментов являются микроскопические грибы родов Aspergillus, Rhisopus (видов oryzae, niger, awamori, batatae, foetidus, flavus и др). Большое количество амилолитических ферментов синтезируют также спороносные бактерии рода Bacillus (видов subtilis, mesentericus, brevis и др.).

Среди продуцентов протеолитических ферментов практический интерес представляют грибы рода Aspergillus, Penicillium, Rhisopus. Спороносные бактерии рода Bacillus, которые способны образовывать протеолитические ферменты.

Продуцентами пектолитических ферментов являются бактерии, микроскопические грибы, дрожжи. Наибольшая продуцирующая способность обнаружена у грибов рода Aspergillus, Penicillium. Продуцентами пектиназы могут быть также анаэробы - спороносные бактерии рода Clostridium.

Активными продуцентами цитолитических ферментов являются грибы Aspergillus, Penicillium, Fusarium , Trichoderma (вид viride).

При определении названия ферментного препарата учитывают только основной фермент, активность которого преобладает.

Наименование ферментного препарата начинается с сокращенного названия основного фермента. Если основным ферментом является амилаза, то наименование препарата начинается с «амил», глюкоамилаза – «глюк», у протеолитических ферментов – «прот», у пектолитических «пект», у цитолитических – «цит» и т.д.

Затем следует измененное видовое название продуцента. Наименование препарата оканчивается на «ин». Если продуцентом является Aspergillus oryzae, то вторая часть названия фермента звучит «оризин», если Bacillus subtilis, то «субтилин», если Aspergillus awamori, то «аваморин», если Aspergillus foetidus, то «фоетидин», если Trichoderma viride, то «виридин» и т.д.

В наименовании препарата отражается также и способ культивирования микроорганизма-продуцента. При глубинном культивировании после названия ставится буква «Г», при поверхностном – «П».

Условно количество фермента в стандартной культуре обозначается «х». Цифра перед «х» указывает на степень очистки фермента в процессе получения данного препарата.

Выпускаемые ферментные препараты представляют собой либо жидкости с содержанием сухих веществ не менее 50 %, либо порошки белого, серого или желтоватого цвета с определенной стандартной ферментативной активностью.

Пх и Гх – стандартная исходная культура продуцента без очистки.

П2х и Г2х – жидкий концентрат растворимых веществ исходной культуры, освобожденный от нерастворимой части.

П3х и Г3х – сухие ферментные препараты, полученные высушиванием путем распыления экстракта или фильтрата.

П10х и Г10х – сухие препараты, полученные осаждением ферментов из водных растворов органическими растворителями или методом высаливания.

П15х и Г15х – препараты очищенных ферментов, в технологии которых использованы различные методы очистки и фракционирования ферментов.

П20х и Г20 х - высокоочищенные ферментные препараты, содержащие до 20-25 % балластных веществ, полученные методом концентрирования и очистки с использованием ультрафильтрационных установок с последующей сушкой на распылительных сушилках.

Примеры названия ферментных препаратов: Амилосубтилин Г10х - ферментный препарат амилолитического действия, бактериального происхождения, продуцент - бактерии Bacillus subtilis, выращенные глубинным способом, степень очистки 10х, в виде порошка. Пектофоетидин П20х -высокоочищенный сухой ферментный препарат, обладающий пектолитической активностью, микроорганизм-продуцент - плесневый гриб Aspergillus foetidus, культивированный поверхностным способом.

Препараты с маркировкой 2х и 3х являются техническими.

Препараты с индексом выше 20х в номенклатуре не используются, так как речь в этих случаях идет о высокоочищенных и даже гомогенных ферментных препаратах, которые именуются в классификации ферментов.

Любой ферментный препарат должен быть охарактеризован по его ферментативной активности, обычно выражаемой в стандартных единицах. Стандартная единица активности - это такое количество фермента, которое катализирует превращение одного микромоля субстрата за единицу времени (1мин.) в стандартных условиях (температура 30 ^оС).