1.4 Применение ферментов.

Применение ферментов в медицине

Связь между ферментами и наследственными болезнями обмена веществ была впервые установлена А. Гэрродом в 1910-е гг. Гэррод назвал заболевания, связанные с дефектами ферментов, «врождёнными ошибками метаболизма».

Если происходит мутация в гене, кодирующем определённый фермент, может измениться аминокислотная последовательность фермента. При этом в результате большинства мутаций его каталитическая активность снижается или полностью пропадает. Если организм получает два таких мутантных гена (по одному от каждого из родителей), в организме перестаёт идти химическая реакция, которую катализирует данный фермент. Например, появление альбиносов связано с прекращением выработки фермента тирозиназы, отвечающего за одну из стадий синтеза тёмного пигмента меланина. Фенилкетонурия связана с пониженной или отсутствующей активностью фермента фенилаланин-4-гидроксилазы в печени.

В настоящее время известны сотни наследственных заболеваний, связанные с дефектами ферментов. Разработаны методы лечения и профилактики многих из таких болезней.

Ферменты используются в диагностике заболеваний путём количественного определения самих ферментов в биологических жидкостях при патологии.

Существует большой градиент концентрации ферментов между внутриклеточными и внеклеточными частями тела. Поэтому любые, даже незначительные, повреждения клеток (иногда функциональные расстройства) приводят к выделению ферментов во внеклеточное пространство, откуда они поступают в кровь. Повышение уровня внутриклеточных ферментов в плазме крови прямо зависит от природы повреждающего воздействия, времени действия и степени повреждения биомембран клеток и субклеточных структур органов.

Применение ферментов в промышленности

В настоящее время ферментные препараты широко используют в различных отраслях пищевой промышленности – хлебопечении, пивоварении, спиртовом, крахмало-паточном, кондитерском производствах, виноделии, производстве соков и безалкогольных напитков, сыроделии, производстве молока, мясном производстве и др.

Ферментные препараты получают из микроорганизмов – плесневых грибов или бактерий. Их выпускают с разной степенью очистки. в

хлебопекарной промышленности используют ферментные препараты амилаз и протеаз.

В кондитерском производстве при изготовлении мучных изделий применяют ферментные препараты, обладающие протеолитической и амилолитической активностью, а при изготовлении сахаристых изделий – инвертазу дрожжей, превращающую сахарозу в глюкозу и фруктозу (инвертный сахар), что предотвращает кристаллизацию сахарозы.

Для получения плодово-ягодных соков с мякотью, имеющих однородную консистенцию и не подвергающихся расслаиванию, используют целлюлазы. Для стабилизации и предотвращения порчи готовых соков, вин и безалкогольных напитков используют ферментный препарат глюкозооксидазы и каталазы, предотвращающий окислительные процессы за счет удаления кислорода в результате реакции окисления глюкозы, а также образующегося Н2О2.

При производстве молочной продукции для стабилизации молока применяют препараты протеаз. Так, после обработки молока трипсином оно меньше окисляется и в течение двух недель сохраняет свой первоначальный вкус.

В мясной промышленности для умягчения разделанных мясных туш и повышения выхода мяса применяют протеолитические ферменты, в основном папаин.

Ферменты как компоненты моющих средств

Для удаления пятен белкового происхождения в состав синтетических моющих средств (СМС) вводят протеолитические и амилолитические ферменты. Известно более 1000 ферментов. Ферментами называют белки, обладающие каталитическим действием при разложении загрязнителей белкового или жирового происхождения за счет их гидролиза. Продуктами гидролиза белков являются водорастворимые аминокислоты и другие соединения.

Обычно содержание ферментов в рецептурах СМС невелико и составляет 0,5 - 2 %. Наиболее распространенными ферментами являются микробные сериновые протеазы, относящиеся к типу бациллопептиаз, в частности, замещенные лизины. Они усиливают моющее действие за счет ферментативного гидролиза и эффективно уничтожают пятна от молока, крови, какао и других продуктов. Активность протеаз сильно зависит от рН и температуры.