№ 11

Ферментные препараты

Ферме́нты, или энзи́мы (от лат. fermentum, греч. ζύμη, ἔνζυμον — закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам (АТФаза катализирует расщепление только АТФ, а киназа фосфорилазы фосфорилирует только фосфорилазу)

Ферментативная активность может регулироваться активаторами и ингибиторами (активаторы — повышают, ингибиторы — понижают).

Белковые ферменты синтезируются на рибосомах, а РНК — в ядре.

Классификация:

КФ 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа.

КФ 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.

КФ 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза.

КФ 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.

КФ 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.

КФ 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счёт гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза.

Ферментные препараты

Ферментные препараты, лекарственные средства, содержащие ферменты, оказывают направленное влияние на обмен веществ. Ф. п. получают из продуктов животного происхождения, растений и микроорганизмов.

Способы получения ферментов:

Продуценты	Микроскопические грибы родов Aspergillus, Rhizopus, Penicillium, Trichoderma, Mucor, Fusarium
Компоненты питательной среды	Пшеничные отруби, зерновая шелуха, солодовые ростки, свекловичный жом, пивная дробина, опилки W =58-60%
Температура культивирования	От 30-32 ^0С до 28-30 ^0С
Режим аэрации	Кондиционированный воздух влажностью от 98-99% до 92-94%, температурой от 30-32 ^0С до 28-30 ^0С, расход 0,1-0,2 м^3/ч кг
Продолжительность культивирования	От 36 до 52 ч в зависимости от продуцента
Содержание ферментов	0,006-0,007% от массы СВ

Глубинный способ

Продуценты	Микроскопические грибы родов Aspergillus, Rhizopus, Penicillium, Trichoderma, Mucor, Fusarium
Компоненты питательной среды	Пшеничные отруби, зерновая шелуха, солодовые ростки, свекловичный жом, пивная дробина, опилки W =58-60%
Температура культивирования	От 30-32 ^0С до 28-30 ^0С
Режим аэрации	Кондиционированный воздух влажностью от 98-99% до 92-94%, температурой от 30-32 ^0С до 28-30 ^0С, расход 0,1-0,2 м^3/ч кг
Продолжительность культивирования	От 36 до 52 ч в зависимости от продуцента
Содержание ферментов	0,006-0,007% от массы СВ

Преимущества биотехнологической стадии:

• проведение биотехнологических процессов при относительно невысоких температурах и давлениях

• в качестве сырья в процессах биотехнологии можно использовать дешевые сырье

• биотехнологические процессы по сравнению с химическими обычно более экологичны, имеют меньше вредных отходов, близки к протекающим в природе естественным процессам;

СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТОВ С ИНДЕКСОМ П2Х, Г2Х, П3Х, Г3Х

Поверхностная культура

СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА С ИНДЕКСОМ Г10Х

ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫ

(от лат. immobiiis - неподвижный), препараты ферментов, молекулы к-рых связаны с матрицей, или носителем (как правило, полимером), сохраняя при этом полностью или частично свои каталитич. св-ва. И. ф. обычно не раств. в воде; между двумя фазами возможен обмен молекулами субстрата, продуктов каталитич. р-ции, ингибиторов и активаторов. Существует неск. осн. способов иммобилизации ферментов: 1) путем образования ковалентных связей между ферментом и матрицей; 2) полимеризацией мономера, образующего матрицу, в присут. фермента, к-рый при этом оказывается включенным в сетку полимера - обычно геля; 3) благодаря электростатич. взаимод. противоположно заряженных групп фермента и матрицы; 4) сополимеризацией фермента и мономера, образующего матрицу; 5) связыванием фермента и матрицы в результате невалентных взаимод. - гидрофобных, с образованием водородных связей и др.; 6) инкапсулированием - созданием около молекул фермента полупроницаемой капсулы, напр., включением фермента в липосомы; 7) сшиванием молекул фермента между собой, напр., глутаровым альдегидом, диметиловым эфиром диимида адипиновой к-ты.

Требования к носителям

• Высокая химическая и биологическая стойкость

• Высокая механическая прочность

• Возможность формования в виде гранул, пластин, мембран, трубочек и др.

• Высокая гидрофильность

• Легкость активации фермента, связанного с носителем

• Способность носителя к максимальной нагрузке

• Низкая стоимость

Природные и синтетические носители

• Природные: целлюлоза, декстран, агароза, каррагинин, альгинаты, хитозан, липосомы, силикагель, глины и др.

• Синтетические: полиуретан, полиакриламид, дивинилбензол, ПАВ, керамика, оксиды металлов и др.

Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности

Ферменты	Продуценты	Назначение
Амилазы	Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus	Снижение вязкости теста, осахаривание заторов
Протеазы Липазы	Aspergillus terricola, Bacillus subtilis	Тендеризация мяса, получение рыбных гидролизатов
Пектиназы	Aspergillus awamori, Aspergillus foetidus, Clostidium pectinfermentans	Осветление вин, соков
Глюкоизомеразы	Aspergillus awamori	Получение глюкозо-фруктозных сиропов из крахмала
Целлюлазы	Trichoderma viride	Осахаривание заторов, биодеградация отходов пищевых продуктов