16. Использование ферментных препаратов

Ферментные препараты применяются в различных отраслях промышленности, в том числе и пищевой. Так, в хлебопечении используются амилолитические ферменты, амилазы, которые способствуют получению дополнительного количества сбраживаемых сахаров и интенсификации процессов брожения. Образовавшиеся сахара также участвуют в образовании аромата и цвета хлебобулочных изделий – в реакции мелаидинообразования.

Препараты амилаз нашли широкое применение в технологиях получения различных паток и глюкозы из крахмала. Глюкозо-изомераза используется для изомеризации глюкозы во фруктозу (получают фруктозный сироп).

Комплексные ферментные препараты, содержащие активные протеазы и α-амилазу, применяют при производстве мучных кондитерских изделий с целью ускорения процесса брожения и корректировки физических свойств клейковины муки, изменения реологических свойств теста, ускорения его «созревания».

Цитолитические ферментные препараты используются при производстве плодово-ягодных соков, вин и безалкогольных напитков, для повышения выхода сока и его осветления.

В пивоварении с целью частичной замены солода используют ферментные препараты микробного происхождения.

Ферментные препараты протеаз (папаин, фицин, бромилин) нашли широкое применение для тендаризации (умягчения) мяса.

Ферментные препараты находят широкое применение и в молочной промышленности – изготовление сыров, йогуртов, кумыса и т.д.

17. Иммобилизованные ферменты

Обычные ферменты используются в различных биотехнологических процессах только в одном производственном цикле – одноразово.

Достижения молекулярной биологии, биохимии, органического синтеза и т.д. позволило создать ферментные препараты многоразового использования – иммобилизованные ферменты.

Иммобилизованные ферменты (или нерастворимые ферменты) – это искусственно полученный комплекс фермента с нерастворимым в воде носителем. Иммобилизация (от латинского immobilis– «неподвижный») осуществляется: путём физической адсорбции фермента на нерастворимом материале; включения фермента в ячейки геля, из которого фермент не может освободиться, в то же время ячейки позволяют проникать низкомолекулярному субстрату к ферменту; а также ковалентным связыванием фермента с носителем и т.д.

В качестве адсорбентов используют стекло, гидроксилаппатит, целлюлозу. Для включения фермента в ячейки геля используют разнообразный гелеобразующий материал, чаще всего полиакриламидный гель. В качестве материала для ковалентного связывания ферментов применяют полипептиды, производные стирола, полиакриламид, нейлон и т.д. При ковалентном связывании ферменты находятся на химическом «поводке» у нерастворимого носителя.

При получении иммобилизированных ферментов принимают все меры предосторожности для сохранения активности фермента (не затронутьь группировки активного центра).

Иммобилизированные ферменты обычно менее активны чем исходные, поскольку связывание с носителем вносит некоторые конформационные изменения в молекулу фермента, а следовательно, в его активный центр.

Иммобилизированные ферменты обладают многими преимуществами по сравнению с обычными препаратами ферментов. К ним относятся: более низкая стоимость, связанная с возможностью их многоразового использования; повышенная стабильность при хранении и использовании; отсутствие примесей фермента в продуктах реакции; возможность организации непрерывно-поточного процесса катализа и более строгого контроля за ним.

Несмотря на большие потенциальные возможности использования иммобилизованных ферментов в производстве, в настоящее время реализованы лишь немногие, например:

- разделение изомеров аминокислот, получение сиропов с высоким содержанием фруктозы с использованием глюкозоизомеразы, получение безлактозного молока с использованием β-галактозидазы.

С помощью иммобилизированных ферментов осуществляется промышленный синтез некоторых аминокислот, витаминов и гормонов; разработаны высокочувствительные методы анализа некоторых лекарств. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин), иммобилизированные на марлевых салфетках, тампонах, применяют в хирургической практике для очищения гнойных ран, омертвевших тканей.