Ферменты и их использование

Пищевое поведение
Теги: пищевое поведение психология личности

Ферменты – биологические катализаторы белковой природы, которые значительно повышают скорость химических реакции, не расходуясь и не претерпевая необратимых изменений. В настоящее время многие отрасли промышленности – хлебопечение, виноделие, пивоварение, производство спирта, сыроделие, производство органических кислот, чая, аминокислот, витаминов, антибиотиков – основаны на использовании различных ферментативных процессов (элементы биотехнологии). По типу катализируемой реакции ферменты делятся на 6 классов: 1-Й КЛАСС – оксиредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно восстановительные реакции (присоединение O2, отнятие и перенос H2, перенос электронов); 2-Й КЛАСС – трансферазы – ферменты, катализирующие перенос целых атомных группировок с одного соединения на другое (остатков моносахаридов, аминокислот, фосфорной кислоты, метильных, аминных групп и др.); 3-Й КЛАСС – гидролазы – ферменты, катализирующие реакции гидролиза или расщепления сложных органических соединений на более простые с участием воды; 4-Й КЛАСС – лиазы – ферменты, катализирующие реакции негидролитического отщепления каких-либо групп от субстрата с образованием двойной связи или присоединение группировок по месту разрыва двойной связи (отщепление H2O, CO2, NH3 и т.д.); 5-Й КЛАСС – изомеразы – ферменты, катализирующие реакции изомеризации, то есть внутримолекулярного переноса химических группировок и образование изомерных форм органических соединений; 6-Й КЛАСС – лигазы (синтетазы) – ферменты, катализирующие реакции синтеза, сопряженные с разрывом высокоэнергетической связи АТФ и других нуклеозидтрифосфатов (при этом возможно образование C-C-, C-S-, C-O-, C-N-связей). Каждому ферменту присвоен четырехзначный шифр (код): первое число обозначает класс ферментов, второе – подкласс, третье – подподкласс, четвертое – порядковый номер фермента в подклассе. Н а п р и м е р : алкогольдегидрогенидаза имеет код Н.Ф. 1.1.1.1. – класс оксиредуктаз, подкласс дегидрогеназ (действует на CH-OH группу доноров), подподкласс анаэробные дегидрогеназы (акцептором служит НАД+ или НАДФ+). Альфа – амилаза: код Н.Ф. 3.2.1.1. – класс гидролаз, подкласс карбогидраз, подподкласс полиаз. К классу оксидоредуктаз относятся такие ферменты, как полифенолоксидаза  вызывающая потемнение срезов картофеля, яблок, грибов и других растительных продуктов с образованием меланинов при окислении аминокислоты тирозина. Этот процесс в пищевой промышленности предотвращается тепловой инактивацией (бланшировкой) и использованием ингибиторов (NaHSO3, SO2, NaCl); положительную роль выполняет при ферментации чая. Каталаза катализирует разложение пероксида водорода до кислорода и молекулы воды. Используется в сыроделии для удаления избытка H2O2 (перекись водорода) при обработке молока. Пероксидаза катализирует расщепление перекиси водорода до молекулы воды и соединения, имеющего общую формулу ОH2. Наиболее активная пероксидаза выделена из корней хрена и горькой редьки. Имеются доказательства иммуностимулирующей роли и антиканцерогенного эффекта данного фермента. Липоксигеназа катализирует окисление полиненасыщенных высоко-молекулярных жирных кислот (линолевой и линоленовой) кислородом воздуха с образованием гидроперекисей. Содержится в семенах сои, пшеницы, других злаковых культур и высвобождается при их технологической обработке. Этому ферменту принадлежит важная роль в процессах созревания пшеничной муки и формирования хлебопекарных качеств (осветвление муки, укрепление клейковины, образование пигментов и др.) при строго дозированном использовании. Глюкозооксидаза (фермент, получаемый из плесневых грибков Aspergilus и Penicillium, окисляет глюкозу) применяется в пищевой промышленности для удаления остатков глюкозы и кислорода (при получении яичного порошка – предотвращение реакции Майярда – пигментообразования; при производстве продуктов, в которых даже небольшое присутствие кислорода приводит к органолептическим изменениям продукта – пиво, вино, фруктовые соки, майонез). В пищевой промышленности применяются ферменты класса гидролаз следующих подклассов: эстеразы (липаза), гликозидазы, протеазы. Липазы растительного, животного и микробного происхождения катализируют реакцию расщепления триглицеридов до глицерина и жирных кислот. Зерновая липаза участвует в процессе порчи зерновых культур с повышенным содержанием жира. Пектинэстеразы синтезируются высшими растениями, микроскопическими грибками, дрожжами (Aspergillus niger), бактериями и катализируют гидролиз сложных эфирных связей в молекуле растворимого пектина до метилового спирта и полигалактоуроновой кислоты, что снижает желирующую способность пектина. Применяется для осветления плодовых соков и вин. Гликозидолазы осуществляют гидролиз олиго- и полисахаридов. Α-амилаза содержится в слюне и секрете поджелудочной железы животных, в растениях (проросшее зерно пшеницы, ржи, ячменя, проса и др.). Α-амилазы созревания и α-амилазы прорастания, вырабатываются плесневыми грибками и бактериями. Все эти ферменты гидролизуют альфа-1,4-связи внутри молекул крахмала, гликогена и других полисахаридов с образованием декстринов и мальтозы. В-амилаза (фермент растительного происхождения) отщепляет мальтозу от нередуцирующего конца цепи, разрывая гликозидные связи через одну. Глюкоамилаза (γ-амилаза) продуцируется плесневыми грибками, расщепляет как амилозу, так и амилопектин до глюкозы (гидролиз α-1,4 и α-1,6 связи). Инулаза осуществляет гидролиз инулина и других полифруктоназ. Бета-фруктофуранозидаза (инвертаза, сахараза) – ускоряют гидролиз сахарозы до α-глюкозы и β-фруктозы. β-галактозидаза или лактаза катализирует реакцию гидролиза лактозы – молочного сахара. Эндо- и экзополигалактуроназы участвуют в превращениях пектиновых веществ наряду с другими пектолитическими ферментами растительного и микробного происхождения. Для промышленного производства ферментных препаратов пектолитических ферментов в качестве продуцентов в основном используют микроскопические (плесневые) грибы рода Aspergillus. Пектолитические ферменты применяют при производстве фруктовых соковых концентратов и экстрактов, при осветлении соков, вин, при производстве фруктовых и овощных пюре и нектаров. Целлюлозолитические ферменты катализируют ферментативное расщепление целлюлозы и родственных полисахаридов (гемицеллюлозы, лигнина), продуцентами являются грибки рода Trichoderma, Fusarium, Sporotrichum, бактерии рода Clostridium,Cellulomonas и др. Протеолитические ферменты (Н.Ф. 3.4.) – катализируют гидролиз пептидной связи в молекулах белков и пептидов. В перерабатывающей промышленности используются растительные протеазы – папаин и химопапаин (плоды дынного дерева); фицин и бромеалин (млечный сок инжира и свежий сок ананаса. Область применения: кожевенная промышленность (при обезволаживании и мягчении шкурок), парфюмерии (для создания добавок в кремы, лосьоны, зубные пасты); производстве синтетических моющих средств (для удаления загрязнений белковой природы); пищевая промышленность (виноделие, пивоварение, производство спирта, хлебопечение, сыроделие). Протеазы семян растений злаковых и бобовых культур, участвующих при прорастании семян в расщеплении запасных белков до аминокислот, используются для улучшения хлебопекарных качеств муки. Протеазы животного происхождения трипсин, химотрипсин применяются для производства гидролизатов, пепсин и реннин входят в состав сычужного фермента и используются для свертывания казеина молока и для растворения белковой мути в пиве. Микробные протеазы (грибные и бактериальные) также имеют широкое применение: – сериновая протеаза (Bacillus licheniformis) используется при производстве СМС; протеаза грибков Mucor pusillus и Mucor mieher в производстве сыра, грибная протеаза Aspergillus oryzae в хлебопечении. В хлебопекарной промышленности широко используется амилоризин П10Х (протеаза и альфа – амилаза грибка Aspergillus oryzae) при обязательном контроле развития возбудителей картофельной болезни хлеба (Bac. mesentericus и subtilis, проявляющийся тягучим мякишем и появлением специфического неприятного запаха и вкуса ( норматив не более 105 в 1 г муки). При газообразовании только за счет собственных сахаров максимум выделения окиси углерода приходится на первые 1-2 часа брожения, а в процессе хлебопечения газообразование должно оставаться достаточно высоким и на последней стадии (расслойка и первые 10-15 минут выпечки). Для этой цели используются амилолитические ферменты. Ферментные препараты амилаз применяются также в получении паток и глюкозы (ферментативный гидролиз крахмала), в производстве спиртных напитков, пивоварении.

Автор:  - -

Показать все статьи