Сообщение на тему значение ферментов в технологии производства продуктов

Обновлено: 07.07.2024

На сегодняшний день в различных отраслях хозяйства применение ферментов является передовым достижением. Особое значение ферменты нашли в пищевой промышленности. Ведь именно из-за наличия ферментов в тесте происходит его поднятие и разбухание. Как известно, разбухание теста происходит под действием углекислого газа CO₂, который в свою очередь образуется в результате разложения крахмала под действием фермента амилазы, которая уже содержится в муке. Но в муке этого фермента не достаточно, его, обычно, добавляют. Ещё один фермент протеазы, придающий тесту клейковину, способствует удержанию углекислого газа в тесте.

Изготовление алкогольных напитков также не обходится без участия ферментов. В этом случае широко применяются ферменты, которые находятся в дрожжах. Разнообразие сортов пива получают именно различными комбинациями комплексных соединений ферментов. Ферменты, также участвуют в растворении осадков в спиртных напитках, например, чтобы в пиве не появлялся осадок в него добавляют протеазы (папаин, пепсин), которые растворяют выпадающие в осадок белковые соединения.

Производство кисломолочных продуктов, например, простокваши, основана на химическом превращении лактозы (то есть молочного сахара) в молочную кислоту. Кефир производят подобным образом, но производственной особенностью является то, что берут не только кисломолочные бактерии, но и дрожжи. В результата переработки лактозы образуется не только молочная кислоты, но ещё и этиловый спирт. При получении кефира происходит ещё одна достаточно полезная для организма человека реакция - это гидролиз белков, что в последствии употребления человеком кефира способствует его лучшему усвоению.

Производство сыра тоже связано с ферментами. Молоко содержит белок - казеин, который в процессе химической реакции под действием протеаз изменяется, и в результате реакции выпадает в осадок.

Протеазы широко используют для обработки кожевельного сырья. Его способность производить гидролиз белков (расщепление белков) широко применяют для выведения стойких пятен от шоколада, соусов, крови и т.д. Фермент целлюлаза - используется в стиральных порошках. Он способен удалять "катышки" с поверхности тканей. Важной особенностью стирки с порошками, содержащими целые комплексы ферментов, является то, что стирка в должна выполняться в тёплой, но не горячей воде, так как горячая вода для ферментов является губительной.

Применение ферментов в медицине связано с их способностью заживлять раны, растворять образующиеся тромбы. Иногда ферменты умышленно вводят в организм для их активизации, а иногда из-за излишней активности ферментов, могут вводить вещества, которые действуют как ингибиторы (вещества, замедляющие протекание химических реакций). Например, под действием отдельных ингибиторов, бактерии теряют способность размножаться и расти.

Применение ферментов в медицине также связано с проведением различных анализов по определению заболеваний. В этом случае ферменты играют роль веществ, вступающих в химическое взаимодействие или способствующие химическим превращениям в физиологических жидкостях организма. В результате получаются определённые продукты химических реакций, по которым в лабораториях распознают наличие того или иного возбудителя заболевания. Среди таких ферментов и их применения наиболее известен фермент глюкозооксидаза который позволяет определить наличие сахара в моче или крови человека. Кроме того, наравне с отмеченным, существуют ферменты, которые способны определять наличие алкоголя в крови. Этот фермент называется алкогольдегидрогеназа

Как отделить фермент от продуктов реакции

Представим себе, что у нас имеется фермент в жидком состоянии, он готов к проведению химической реакции. Но как же отделить фермент от продуктов реакции!? Для таких целей специально используются твёрдые катализаторы, тогда отделение продуктов реакции не составляет труда. Кроме того, ещё во второй половине 20 века научились прикреплять ферменты к твёрдым веществам – носителям. Такой процесс носить название - иммобилизация ферментов, то есть их неподвижность; он стал широко применяться в каталитических реакция.

Существует два способа прикрепления ферментов к носителю: первый способ – на физическом уровне, то есть фермент не образует химических связей с носителем; второй – химический – соответственно с образованием химических связей. В физическом методе используется адсорбция (связывание вещества с поверхность тела). В этом случае фермент прикрепляется к твёрдому телу-носителю с помощью, например, электростатических связей. Конечно такое крепление фермента не является прочным!

По-другому, существуют физические методы, которые крепко держат фермент возле носителя. Для этого нужно, чтобы структура носителя представляла собой решёточный вид, за которую попадает фермент и задерживается там. В процессе химической реакции реагенты попадают за решётку, подвергаются действию фермента, после чего продукты реакции свободно выходят из-за решётки.

Для иммобилизации фермента (его неподвижности) можно использовать гели, которые представляют собой один из видов дисперсных системы, состоящих из множества мелких частичек различных молекул. Путём водородных связей эти частицы удерживаются друг возле друга, таким образом формируя пространственную решётку (или структуру). Если в таком растворе будет содержаться фермент, то он удерживается такой структурой.

Иммобилизация фермента может осуществляться химическим способом: белок фермента прикрепляется химической связью к носителю и к соседнему ферменту, таким образом, образуя целые неподвижные цепочки больших размеров (снаружи - будто твёрдая частица). Соединённые таким способом ферменты в химических реакциях не соединяются с продуктами реакций. Кроме того, белок фермента менее подвержен денатурации из-за того, что его он теряет чрезмерную подвижность и к тому же в таком состоянии, как показали исследования, ферменты трудно разрушить.

Заказать 3D коврики EVA можно по каталогу нашего магазина

Перейти на английский
Use of enzymes

Биохимические процессы протекают при участии ферментов имеют большое практическое значение, так как лежат в основе технологий получения сыра, хлеба и хлебобулочных изделий, вина, пива, чая, аминокислот, органических кислот, витаминов и антибиотиков. Эти процессы играют важную роль при хранении пищевого сырья и готовой продукции (зерна, плодов, овощей, жира, жиросодержащих продуктов и др.). Зная характер протекания биохимических процессов в пищевом сырье, можно установить особенности процесса, определить дефекты данной партии сырья, наметить наиболее правильный режим технологического процесса.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………3
Ферменты в пищевых технологиях………………………………………………. 4
Применение ферментных препаратов в пищевых технологиях…………………. 7
Производство молочных продуктов………………………………………………. 14
Сыроварение………………………………………………………………………….15
Заключение…………………………………………………………………………. 18
Список использованной литературы………………………………………………..19

Работа содержит 1 файл

реферат.docx

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Выполнила: студентка 5 курса 1 группы естественно-географического

Проверила: Свистова И.Д.

Ферменты в пищевых технологиях…………………………… …………………. 4

Применение ферментных препаратов в пищевых технологиях…………………. 7

Производство молочных продуктов………………………………………………. 14

Список использованной литературы……………………………………………….. 19

Человечество использует ферменты для приготовления продуктов питания с незапамятных времен. Эмпирическим путем люди выяснили, что существуют природные субстраты, которые при внесении их в тот или иной вид сырья вызывают в нем желательные изменения.

Достижения современной энзимологии значительно расширили возможности применения ферментов в первую очередь в медицине и пищевой промышленности, где их используют практически во всех отраслях. Это обусловлено их преимуществами по сравнению с химическими катализаторами: избирательностью и стереоспецифичностью действия, возможностью достижения высоких скоростей превращения субстратов при относительно мягких условиях технологии, безвредностью для окружающей среды и человека. Каждый фермент имеет определенную функцию в организме, которую другие ферменты выполнить неспособны. Ферменты настолько специализированы, что они могут вступать в реакцию только в определенных субстанциях.

ФЕРМЕНТЫ В ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ.

Ферменты (энзимы) — биологические катализаторы белковой природы, способные во много раз ускорять химические реакции, протекающие в животном и растительном мире.

Такими субстратами были соки растений и ткани животных, содержащие ферменты, а также виноградный сок, молоко, тесто, самопроизвольно сбродившие в результате попадания в них микроорганизмов. Например, для получения сыра использовали соки растений, содержащие фермент фицин, или ткани желудка птиц и животных, содержащие фермент ренин. Для тендеризации мяса (размягчения мышечной ткани) использовали сок папайи, содержащий фермент папаин.

Ферменты не являются чужеродными для организма человека веществами. В пищевых технологиях используют в основном ферменты, присутствующие в пищевом сырье, которые поступают в организм человека при потреблении свежих фруктов и овощей, орехов, молока, сброженных и консервированных продуктов. В пищевых продуктах ферментов содержится мало - миллиграммы на килограмм продукта. При кулинарной и технологической обработке пищевых продуктов ферменты, как правило, инактивируются. Продолжается поиск новых возможностей использования ферментов в пищевой промышленности.

Основными направлениями исследования являются:

• модификация свойств индивидуальных ферментов с целью повышения их активности и удешевления целевых продуктов;

•скрининг новых микроорганизмов- продуцентов ферментов;

• получение новых рекомбинантных ферментов с заданными свойствами;

• применение ферментативных реакций для получения ценных пищевых ингредиентов и биологически активных веществ;

• разработка пищевых нанотехнологий с использованием ферментов.

Современные методы модификации ферментов позволяют увеличивать стойкость ферментов к действию различных химических реагентов и ингибиторов, рН, температурному воздействию; изменять рН оптимума ферментов, их субстратную специфичность и связывающие свойства; регулировать предпочтения определенных металлов-кофакторов и каталитические свойства ферментов.

Химическая модификация - наиболее известный вид модификации ферментов.

Ее методы должны отвечать следующим требованиям:

• используемые химические реагенты должны быть безвредными (особенно в случаях дальнейшего использования ферментов в пищевых технологиях);

• условия модификации не должны быть жесткими, приводящими к ухудшению свойств ферментов; модифицированные ферменты должны отделяться от реакционной среды относительно простыми и недорогими способами;

• применение модифицированных ферментов должно быть экономически выгодным.

Отрасль	Этапы технологических процессов и технологические цели применения ферментов
Технология переработки зерна	Повышение выхода муки и круп, улучшение качества клейковины, производство модифицированной муки зернобобовых
Хлебопечение	Сокращение расхода муки, улучшение теста, замедление черствения изделий, улучшение цвета корочки, производство охлажденного и замороженного теста
Пивоварение	Разжижение, улучшение фильтрации, получение низкокалорийного пива, стабилизация пива
Технология молочных продуктов	Коагуляция молока, замена сычужного фермента в производстве сыра, модификация молочного белка, создание сырного аромата, получение ферментативно модифицированных сыров, удаление перекиси водорода, получение молочного сахара
Производство вина, фруктовых соков, газированных напитков, консервов	Осветление, мацерация сырья, удаление крахмала из сока, увеличение выхода, получение сладких ликеров, стабилизация вин и соков, производство соков с мякотью и пюре
Переработка крахмала	Увеличение выхода, модификация крахмала, разжижение, осахаривание, получение глюкозо-фруктовых и зерновых сиропов
Спиртовая промышленность	Конверсия сырья, разжижение крахмала, осахаривание, улучшение роста дрожжей, увеличение выхода спирта
Производство кофе	Сепарация зерен, контроль вязкости экстрактов, улучшение вкуса и аромата
Производство белков	Гидролиз белков и полисахаридов, снижение вязкости, производство модифицированных пептидов и белков
Производство сахара	Удаление крахмала, белков и полисахаридов
Производство ароматизаторов	Синтез тонких ароматов, получение натуральных ароматических эфиров и т. д.
Производство масел и жиров	Увеличение выхода, модификация жиров, экстракция масла, получение биологически активных веществ (лецитина, токоферолов, каротинов и др.)
Технология мясопродуктов	Увеличение выхода, тендеризация мяса, получение мясных экстрактов, текстуризация белков, продление сроков хранения
Производство растительных экстрактов	Увеличение экстрактивности, сокращение длительности экстракции, улучшение фильтрации, повышение выхода пигментов, производство чая и чайных экстрактов, сокращение времени экстракции, усиление аромата и цвета
Производство пектина	Упрощение технологии, увеличение выхода, регулирование степени этерификации

ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ

В ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ.

В пищевой промышленности ферментные препараты представляют собой мульт-энзимные комплексы и, помимо активного белка, содержат различные балластные вещества. Большое число ферментных препаратов получают в промышленном масштабе с использованием микроорганизмов — активных продуцентов соответствующих ферментов.

Ферментные препараты позволяют значительно ускорять технологические процессы, увеличивать выход готовой продукции, повышать ее качество, экономить ценное сельскохозяйственное сырье, улучшать условия труда на производстве.

В технологии пищевых продуктов применяются ферментные препараты с амилолитической, протеолитической, липолитической, оксидазной активностью. Они используются в пивоварении, виноделии, производстве спирта, фруктовых и овощных соков, хлебопечении, производстве дрожжей, сыра, творога, мясо- и рыбопродуктов, переработке крахмала, производстве белковых гидролизатов и инвертного сиропа (таблица 1).

Таблица 1. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности.

Продукт	Ферменты	Назначение	Применяемая форма	Допустимая концентрация или время
Хлебопечение
Злаковые и крахмалы	Амилаза	Ускорение ферментации; улучшение качества муки для получения буханок большего объема, улучшение цвета корки и структуры мякиша	Жидкость или таблетки	0,002…0,06 % к массе муки
Протеазы	Модификация глютена при выпечке бисквитов; сокращение времени перемешивания теста	Порошок	До 0,25 % к массе муки
Производство глюкозы
Амилоглюкозиназа	Проведение технологического процесса гидролиза	Жидкость	0,06…0,131 % к СВ
Производство фруктозы
Глюкоизомераза	Конверсия глюкозы во фруктозу	Иммобилизированные системы	0,015…0,03 % к СВ; 0,16 к СВ сырья
Пивоварение
Спиртные напитки	Амилазы	Снижение вязкости пульпы Конверсия крахмала в сахар для ферментации	Жидкость	0,025 %

Ферменты, используемые в пищевой промышленности. Применение ферментативных реакций для получения ценных ингредиентов и биологически активных веществ. Разработка пищевых нанотехнологий с использованием рекомбинантных ферментов с заданными свойствами.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	статья
Язык	русский
Дата добавления	01.11.2018
Размер файла	23,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт

Роль ферментов в пищевых технологиях

Соболева О.М,

Добрынина Е.О.

Ключевые слова: иммобилизация, биокатализатор, микроорганизмы, искусственный синтез.

Появление пищевых продуктов нового поколения, вырабатываемых с использованием микроорганизмов, - это достижение эффективного технологического воздействия микроорганизмов на основные компоненты различных видов промышленного сырья и обеспечение доставки наиболее ценных для человека микроорганизмов непосредственно с пищей. Основным направлением восполнения необходимых и полезных микроорганизмов является создание ферментированных или биомодифицированных продуктов, безопасных для организма человека. Разработка таких продуктов представляет собой многофакторный конструируемый процесс, значительное место в котором занимает изучение свойств, как самих штаммов, так и готовых продуктов. Достижения современной энзимологии значительно расширили возможности применения ферментов в пищевой промышленности, где их используют практически во всех отраслях (табл. 1).

Спектр ферментов, используемых в пищевой промышленности

Этапы технологических процессов и технологические цели применения ферментов

Технология переработки зерна

Повышение выхода муки и круп, улучшение качества клейковины, производство модифицированной муки зернобобовых

Сокращение расхода муки, улучшение теста, замедление очерствения изделий, улучшение цвета корочки, производство охлажденного и замороженного теста

Технология молочных продуктов

Коагуляция молока, замена сычужного фермента в производстве сыра, модификация молочного белка, создание сырного аромата, получение ферментативно модифицированных сыров, удаление перекиси водорода, получение молочного сахара

Производство вина, фруктовых соков, газированных напитков, консервов

Осветление, мацерация сырья, удаление крахмала из сока, увеличение выхода, получение сладких ликеров, стабилизация вин и соков, производство соков с мякотью и пюре

Увеличение выхода, модификация крахмала, разжижение, осахаривание, получение глюкозо-фруктовых и зерновых сиропов

Гидролиз белков и полисахаридов, снижение вязкости, производство модифицированных пептидов и белков

Удаление крахмала, белков и полисахаридов

Синтез тонких ароматов, получение натуральных ароматических эфиров и т. д.

Производство масел и жиров

Увеличение выхода, модификация жиров, экстракция масла, получение биологически активных веществ (лецитина, токоферолов, каротинов и др.)

Увеличение выхода, тендеризация мяса, получение мясных экстрактов, текстуризация белков, продление сроков хранения

Упрощение технологии, увеличение выхода, регулирование степени этерификации

В современных пищевых производствах большую значимость приобретают пробиотические культуры. Разработка объективных критериев оценки пробиотических свойств микроорганизмов, основанных на изучении их физиологических, биохимических и генетических характеристик, создает возможность для технологического использования микроорганизмов в производстве молочных, мясных и других видов продуктов. Вместе с тем, при более тщательном рассмотрении достигнутых научных и технических результатов, отмечается отсутствие фундаментальных исследований, связанных с изучением сохранности биологической активности ценных для промышленного применения микроорганизмов при высоком температурном воздействии, сублимационной сушке многокомпонентных продуктов, иммобилизации клеток. Кроме того, одна из причин изменения жизнедеятельности микроорганизмов и свойств продуктов с их присутствием, заключается в развитии процессов окисления, протекающих в молочном и мясном сырье, особенно при длительном хранении в условиях низких температур. В связи с этим возникает необходимость изучения антиоксидантных свойств микроорганизмов. В сущности, биологическая безопасность пищевых продуктов, изготовленных с использованием молочнокислых микроорганизмов, связана с проявлением биотехнологических свойств микроорганизмов. Как правило, применение молочнокислых микроорганизмов обеспечивает повышение санитарно-гигиенических и улучшение функциональных показателей, способствует приданию специфических свойств продукту. Кроме того, в производстве пищевых продуктов, выработанных с молочнокислыми микроорганизмами, под безопасностью может восприниматься степень опасности различных действий человека и факторов, обусловленных деятельностью микроорганизмов, как для микроорганизмов, так и для самого человека [1].

Биомодификация сырья животного и растительного происхождения молочнокислыми микроорганизмами - важное направление, в котором культуры, обладающие высокой антибактериальной активностью, и препараты на их основе в первую очередь необходимы для снижения в сырье содержания наиболее опасных микроорганизмов. Однако их выбор для этой цели затрудняется из-за недостатка сведений об антагонизме действия молочнокислых микроорганизмов в сырье, содержащем различные пищевые ингредиенты.

Большой интерес представляют и протеолитические ферменты, которые широко применяются в сыродельной отрасли, а также в получении аминокислот с помощью ферментативного гидролиза Протеолитические ферменты синтезируются практически всеми живыми существами. В промышленных целях, как источник протеиназ используются животные ткани, растения и клетки микроорганизмов. Наиболее перспективным источником протеиназ следует признать микроорганизмы по ряду существенных преимуществ, связанных, прежде всего, с неограниченностью источников, возможностью широко варьировать свойства методами селекции и генной инженерии, подбором условий биосинтеза, широким спектром ферментных комплексов и глубиной воздействия на различные субстраты, а также простотой и относительной дешевизной технологии.

Продуценты протеолитических ферментов обнаружены среди самых различных групп микроорганизмов: бактерий (Bacillus, Micrococcus, Pseudomonas), микромицетов (Aspergillus, Rhizopus, Penicillium), актиномицетов (Streptomyces, Actinomyces). На их основе у нас в стране и за рубежом создано крупнотоннажное производство ферментных препаратов протеолитического действия [2].

Многие широко распространённые микроорганизмы секретируют значительное количество протеолитических биокатализаторов в окружающую среду, что значительно облегчает задачу их выделения и очистки. Возможность управления образованием ферментов за счёт подбора соответствующей питательной среды и условий культивирования позволяет не только увеличить выход протеолитических ферментов, но и получать ферментные препараты с определёнными свойствами.

Значительное внимание, уделяемое изучению протеолитических ферментов микроорганизмов, привело к получению значительного числа препаратов бактериальных и грибных протеиназ в высокоочищенном состоянии.

В настоящее время в номенклатуру и классификацию ферментов внесено большое количество протеолитических ферментов микробного происхождения, которые относятся к различным подклассам. По современной классификации протеолитические ферменты относятся к классу гидролаз и образуют подкласс пептид-гидролаз, или протеаз. Протеазы обычно подразделяются на пептидазы и протеиназы. Однако чёткого разделения по этому признаку нет, так как установлено, что протеиназы (пепсин, трипсин, папаин и другие) гидролизуют пептидные связи не только в белках, но и различных полипептидах. За последние годы значительно изменились представления о протеолитических ферментах.

Практика применения ферментных препаратов показывает, что не все ферменты, обладающие высокой протеолитической активностью, при обработке животноводческой продукции дают должный эффект. При этом имеет большое значение оптимум действия ферментов, природа их активаторов и ингибиторов, специфичность к разрыву пептидных связей при гидролизе животных белков.

Это обусловлено их преимуществами по сравнению с химическими катализаторами: избирательностью и стерео-специфичностью действия, возможностью достижения высоких скоростей превращения субстратов, при относительно мягких условиях технологии, безвредностью для окружающей среды и человека.

В пищевых технологиях используют в основном ферменты, присутствующие в пищевом сырье, которые поступают в организм человека при потреблении свежих фруктов и овощей, орехов, молока, сброженных и консервированных продуктов. В пищевых продуктах ферментов содержится мало - миллиграммы на килограмм продукта. При кулинарной и технологической обработке пищевых продуктов ферменты, как правило, инактивируются.

Сегодня продолжается поиск новых возможностей использования ферментов в пищевой промышленности. Основными направлениями исследования являются:

· модификация свойств индивидуальных ферментов с целью повышения их активности и удешевления целевых продуктов;

· скрининг новых микроорганизмов-продуцентов ферментов;

· получение новых рекомбинантных ферментов с заданными свойствами;

· применение ферментативных реакций для получения ценных пищевых ингредиентов и биологически активных веществ;

· разработка пищевых нанотехнологий с использованием ферментов.

Химическая модификация - наиболее известный вид модификации ферментов [3, 4]. Ее методы должны отвечать следующим требованиям:

· используемые химические реагенты должны быть безвредными (особенно в случаях дальнейшего использования ферментов в пищевых технологиях);

· условия модификации не должны быть жесткими, приводящими к ухудшению свойств ферментов; модифицированные ферменты должны отделяться от реакционной среды относительно простыми и недорогими способами;

· применение модифицированных ферментов должно быть экономически выгодным.

Примером химической модификации служит модификация ферментов в условиях неполярной (не водной) среды. Происходящее при этом снижение активности воды в реакционной системе существенно изменяет свойства ферментов: реакция сдвигается в сторону синтеза; образуются оптически активные продукты; повышается термостабильность фермента и стабильность при хранении; фермент приобретает способность катализировать новые реакции, не протекающие в водной среде (синтез пептидов, алифатических амидов и др.); ферменты проявляют активность в органических растворителях при температуре выше 100 0 С.

С помощью физико-химических методов модификации изменяют силы электростатического взаимодействия, водородные связи и гидрофобные взаимодействия в молекулах белков. Например, широко используемый для изомеризации глюкозы в фруктозу фермент ксилозоизомераза модифицируется в направлении увеличения его термостабильности, снижения значения рН оптимума, изменения предпочтения активирующего катиона металла, изменения субстратной специфичности от ксилозы к глюкозе. Широко используется способ замены определенных аминокислот в структурах молекул ферментов. Путем замены аминокислот в структурах молекул ферментов изменяют также их субстратную специфичность [5]. Изменение соотношения активности к растворимому и нерастворимому субстратам у целлобиогидролаз достигается путем замены внешних остатков ароматических аминокислот, которые захватывают конец молекулы полисахарида и направляют ее внутрь активного центра.

Увеличение стабильности ферментов к температуре и экстремальным значениям рН достигается путем таких замен среди сближенных в его третичной структуре аминокислотных остатков, которые приводят к образованию дополнительных нековалентных гидрофобных связей, солевых мостиков или ковалентных S-S-связей, повышающих общую стабильность глобулы молекулы фермента.

Во многих случаях замены осуществляются на основе сопоставления совершенствуемых структyp с соответствующими строениями аналогов из экстремофильных родственных организмов (термо-, ацидо- и алкалофильных).

Иногда повышение стабильности ферментов достигается введением в его структуру специального термостабилизующего модуля, обнаруженного у некоторых бактерий.

Повышение стабильности ферментов к протеолизу осуществляется либо путем удаления сайтов узнавания протеаз из структуры доменов, либо путем увеличения степени гликозилирования через введение в них аминокислот; служащих сайтами О- или N-гликозилирования.

Изменение характера действия и субстратной специфичности ферментов достигается, например, делецией петель, перекрывающих активный центр экзогидролаз, что превращает их в родственные эндогидролазы.

Один из видов биологической модификации - энзиматическая модификация ферментов. Ферменты используют для модификации протеинов уже более 20 лет. В пищевых технологиях ферменты используются для регулирования функционально-технологических и нутритивных свойств белков, а также для регулирования функционально-физиологических свойств пищевых белков [4, 6].

Все шире используются в качестве продуцентов ферментов генетически измененные микроорганизмы. Модификация их генома производится с целью увеличения гиперпродукции продуцируемых этими микроорганизмами ферментов или создания возможности синтеза нехарактерных для данного микроорганизма ферментов.

С целью увеличения гиперпродукции ферментов микроорганизмы подвергают воздействию различных мутагенов (ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, химических агентов), вызывающих как гибельную мутацию у большей части микробной популяции, так и мутации, способствующие увеличению продукции ферментов. Для каждого мутагена и микроорганизма подбирают условия мутагенной обработки, позволяющие увеличить количество выживших мутировавших клеток. Оставшиеся жизнеспособными микробные клетки подвергают скринингу по геномным вариантам, отбирая наиболее активных продуцентов определенных ферментов.

В настоящее время налажено промышленное производство микроорганизмов-продуцентов рекомбинантных ферментов. Например, ген, ответственный за выработку фермента химозина, выделенный из эукариотического организма, внедряют в геном микроорганизмов Escherihia coli, Kluyveromyces lactis или Aspergillus awamori, которые становятся продуцентами данного фермента [4].

Использование микроорганизмов-продуцентов рекомбинантных ферментов имеет ряд преимуществ. Один и тот же микроорганизм может использоваться как продуцент различных ферментных препаратов, что унифицирует технологию их получения. Выход ферментов значительно увеличивается, например выход глюкоамилазы и эндоксиланазы. продуцируемых рекомбинантными штаммами Aspergillus. превышает выход этих ферментов из традиционных штаммов в 10-30 раз.

Рекомбинантные ферменты отличаются высокой чистотой, что имеет особое значение в пищевых технологиях. Например, использование свободных от протеазной активности амилаз в хлебопечении позволяет улучшить реологические свойства теста, поскольку не происходит разрушения структуры белков клейковины. Рекомбинантные ферменты широко применяются в пищевых технологиях (табл. 2).

Предназначение ферментов достаточно обширно. Их принято называть биологическими катализаторами, имеющих белковую природу. Они способны изменять скорость течения ряда химических реакций.

В современной пищевой промышленности, применяются не только для ускорения реакций, но и для торможения некоторых процессов. Особенно актуальны ферменты в таких производствах, как виноделие, изготовление спирта, кисломолочной продукции, пивоварение, хлебопечение, сыроделие и некоторые другие.

Эффективность их действия определяется совокупностью факторов, в том числе:

Температурой сырья.
Кислотностью среды.
Присутствием ингибиторов либо активаторов в составе исходного сырья.

Применяемые в пищевом производстве ферменты классифицируются на шесть разновидностей:

оксидоредуктазы;
трансферазы;
гидролазы;
лиазы;
изомеразы;
лигазы.

Применение любых ферментов строго регулируется действующими гигиеническими правилами и нормами. Получают их на основе некоторых органов и тканей строго от здоровых растений и животных. Если фермент имеет микробиологическое происхождение, присутствие жизнеспособных продуцентов категорически недопустимо.

Если же они отличаются бактериальным происхождением, то должна быть исключена антибиотическая активность.

Когда речь идет о препаратах с грибным происхождением, в их составе не может быть никаких микотоксинов.

Преимущественно во время производства кисломолочной продукции нашел применение – ретин. Он представляет собой один из ферментных препаратов, которые обеспечивают свертывание исходного сырья – молока.

Вне зависимости, от применения ферментов в пищевой промышленности, на практике чаще всего используются те, что закреплены с нерастворимой основной, а сами они пребывают в активной форме. Их именуют иммобилизованными.

Достоинство состоит в том, что они могут быть использованы многократно. Достаточно обеспечить контакт иммобилизованного фермента с обработанной массой.

Благодаря активному применению в рамках пищевых производств тех или иных ферментов, многие классические технологии были усовершенствованы и доработаны. Это позволило обеспечить не только значительный экономический эффект, но и возможность изготовления ряда совершено новых продуктов.

Видео: Ферменты и живое питание

Читайте также: