Где используются ферменты?

Сегодня ферменты нашли широкое применение: пищ. пром-ть и перераб-щая, медицина, текстильная и кожевенная промышленность и др. Ферм-ные преп-ты шир. исп-т в медицине. Ферменты в мед. практике нах-

т примен-е в кач-ве диагностич-х (энзимодиагностика) и терапевтич-х (энзимотерапия) средств.

Прим-е ФП - лучший стимулятор роста продуктивности любого процесса, условие улучшения кач-ва конечного продукта и повыш-я его выхода из единицы перераб-мого сырья. В хлебопечении благ-ря примен-ю липоксигеназы увел-ся объем, пористость, сладость, τ свежести, в кондитерской — предотвращается кристаллизация сахарозы.

В крахмалопаточной пром-ти препарат α-амилазы и глюкоамилазы обесп-ет ускор-е процесса ферм-ного гидролиза крахмала до глюкозы с получ-ем пищ.патоки высоких кондиций, пищ. и мед. глюкозы и др. продуктов. При этом возрастает выход глюкозы из перераб-го крахмала карт-ля, зерна кукурузы, пшеницы; сниж-ся потери крахмала; увел-ся кол-во белка в кормах из отходов перераб-мой кукурузы.

В виноделии и пр-ве плодово-ягодных соков значительно увел-ся объем получаемого сока и его концентрата, достиг-ся выс. степень очистки соков, что важно при их конц-нии и хранении в пр-ве безалк-х напитков. Получ-ся также соки с осадком пектина, что способствует активной эвакуации вредных в-в из кишечника человека.

В сах. технологии, применяя препарат β-фрукто-фуранозидазы, достигают выс.степени гидролиза сахарозы без вредного оксиметилфурфурола, α образ-ся в глюкозо-фруктозном сиропе.

Известны положит-ные рез-ты исп-ния препарата липазы в пр-ве жиров, причем процесс осущ-ся при обычных температуре и давлении. А м/у тем исп-ся технология, предполагающая выс. t (225 °С) и p (0,3 МПа и

более), что связано с потребностью в катализаторах и дорогостоящей аппаратуре, с небезопасными условиями ее обслуживания.

В спиртовой пром-ти производят и примен-ют ФП, выраб-ют и исп-ют их амило- и протеолитич. комплексы в 90 % выпускаемой продукции. Большую часть солода заменяют препаратами, экономя зерно посевных кондиций, снижают потери крахмала при солодоращении. Но в отрасли отсутствуют препараты целлюлолитического действия для гидролиза оболочек злаковых и карт-ля. Их примен-е дало бы возм-ть увелич. выход этанола и расширить обл. исп-ния нетрадиционного сырья и вторичных ресурсов.

В пивобезалк-м пр-ве примен-ся комплексные (амило-, протео- и целлюлолитические) ФП, благ-ря чему сокращ-ся расход ячм. высоких посевных кондиций (он замен-ся рядовым зерном), сниж-ся потери крахмала при солодоращении. Большие перспективы в применении препаратов в рыбной и мясо-молочной пром-ти. Препараты позволяют смягчать рыбную и мясную продукцию, повышая ее сортность, кач-во и выход.

В наст. время в текстильном пр-ве примен-ся след. ферменты:

- Амилазы - для удаления крахмалосодержащей шлихты из тканей в рамках предварительной обработки.

- Целлюлазы - для поверхн-ной предварит-й и послед-щей обработки целлюлозосодержащих текстильных мат-лов как из нативных, так и восстановленных волокон.

- Каталазы - для уничтож-я оставшейся после отбеливания перекиси водорода, α служит помехой для проведения

последующих процессов. Благ-ря примен-ю ферментов можно отказаться от исп-ния хим.восстан-лей и, след-но, связанной с ними промывки, что значительно сокращает τ процесса.

Особое внимание привлекают ферменты первого класса – оксидоредуктазы и третьего – гидролазы. При переработке пищ. сырья происходит разрушение клеток биоматериала, повыш-ся доступ О₂ к измельчённым тканям и созд-ся благоприятные условия для действия оксидоредуктаз, а высвобожд-щиеся гидролазы расщепляют основные структурные компоненты клеток - белки, липиды, полисахариды и гетерополисахариды.

Оксидоредуктазы

1. Полифенолоксидаза. Иизвестен под разл-ми тривиальными названиями: о-дифенолоксидаза, тирозиназа, фенолаза, катехолаза и др. Фермент мож. катализ-ть ок-ние моно-, ди-, и полифенолов. Типичная реакция, катализируемая полифенолоксидазой, имеет вид:

В зависимости от источника выделения фермент, способность α к окислению разл-х фенолов различна. С его действием связано образ-ние темноокрашенных соед-ний — меланинов при окислении О₂ воздуха аминокислоты тирозина. Потемнение срезов картофеля, яблок, грибов, персиков и др. растит-х тканей зависит от действия

полифенолоксидазы. В пищ. пром-ти основной интерес к этому ферменту сосредоточен на предотвращении ферментативного потемнения, α имеет место при сушке плодов и овощей, а также при пр-ве макаронных изделий из муки с повыш. активностью полифенолоксидазы. Эта цель мож. быть достигнута тепловой инактивацией фермента (бланшировка) или добавлением ингибиторов (NaHSO₃, SO₂, NaCl). Положит-ная роль фермента прояв-ся при некот. ферментативных процессах: напр., при ферментации чая. Окисление дубильных в-в чая под действием полифенолоксидазы приводит к образ-нию темноокрашенных и ароматических соед-ний, α определяют цвет и аромат черного чая.

2. Каталаза (катализирует разложение пероксида водорода по реакции):

2Н₂О₂ → О₂ + 2Н₂О

Каталаза отн-ся к гр. гемопротеиновых ферментов. Содержит 4 атома Fe на 1 молекулу фермента. Ф-ция каталазы в жив.орг-ме - защита кл. от губит-ного действия перекиси водорода. Хороший ист-ник для получ-я промышл-х препаратов каталазы - культ.микр-мов и печень КРС. Каталаза примен-ся в пищ.пром-ти при удалении избытка Н₂О₂ при обработке молока в сыроделии, где пероксид водорода исп-ся как консервант; а также совместно с глюкозооксидазой применяется для удаления О₂ и следов глюкозы.

3. Глюкозооксидаза. Предст. собой флавопротеид, в α белок соединен с 2-мя молекулами ФАД (активная форма витамина В₂). Он окисляет глюкозу с образ-нием в конечном счете

глюконовой к-ты и облад. практически абсолютной специфичностью по отношению к глюкозе. Суммарное ур-ние имеет. вид:

Глюкоза + Н₂О + О₂ = глюконовая кислота + Н₂О₂

Высокоочищ-е препараты глюкозооксидазы получ. из плесневых грибов р. Aspergillus и Penicillium. Препараты глюкозооксидазы примен-ся в пищ.пром-ти как для удаления следов глюкозы, так и для удаления следов О₂. Первое необх-мо при обработке пищ.прод-в, кач-во и аромат α ухудш-ся из-за содержания в них восстан-щих сахаров; напр., при получении из яиц сух.яичного порошка. Глюкоза при сушке и хранении яичного порошка легко вступает в реакцию с аминными группами аминокислот и белков. Порошок темнеет, и образ-ся ряд в-в с неприятным вкусом и запахом. Второе — необх-мо при обработке продуктов, в α длит-ое присутствие небольших кол-в О₂ приводит к измен-ю аромата и цвета (пиво, вино, фруктовые соки, майонез). Во всех подобных случаях в ферментную сист. вкл. каталазу, разлагающую Н₂О₂, α образ-ся при реакции глюкозы с кислородом.

3. Липоксигеназа. Катализирует ок-е полиненасыщ-х высокомол-ных жирных кислот (линолевой и линоленовой) кислородом воздуха с образ-ем высокотоксичных гидроперекисей. Реакция, катализируемая этим ферментом:

R ....... СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂ ....... СООН

↓ + О₂

R ....... СН₂-СН=СН-СН=СН-С(ООН)Н-СН₂ ....... СООН

Возможно образование и циклических гидроперекисей по следующей схеме:

Но основное кол-во жирных к-т превращ-ся в гидроперекиси, обладающие ок-ными св-вами, и именно на этом основано исп-ние липоксигеназы в пищ.пром-ти.

Липоксигеназа широко распр-на в сое, пшенице и др.злаках, в семенах масличных и бобовых культур, в карт-ле, баклажанах и т.д. Липоксигеназе принадлежит важная роль в процессах созрев-я пшен-й муки, связанных с улучш-ем ее хлебопек-х достоинств. Образ-щиеся под действием фермента продукты ок-ния

жирных к-т способны вызывать сопряженное ок-ние ряда др.компонентов муки. При этом происх. осветление муки, укрепление клейковины, сниж-е активности протеолит-ких ферментов и др. положит-е измен-я. В разных странах разработаны и запатентованы способы улучш-я кач-ва хлеба, основанные на исп-нии препаратов липоксигеназы (главным образом, липоксигеназы соевой муки). Все они требуют точного дозирования фермента, т.к. даже небольшая передозировка приводит к резко отриц-му эффекту и вместо улучш-я кач-ва хлеба происх. его ухудш-е. Интенсивное ок-ние липоксигеназой свободных жирных к-т мож. сопровождаться вторичными процессами образ-ния в-в разл-й хим. природы с неприятным вкусом и запахом, хар-ным для прогорклого продукта. Более мягкий способ возд-вия на компоненты муки и теста связан с активацией собственной липоксигеназы муки путем варьирования технол. процесса.

При этом исключ-ся эффект передозировки фермента со всем комплексом нежелательных последствий.