ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМ-WPS Office. Применение ферментов
 Скачать 13.16 Kb.
|
|
ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ Ферменты способны сохранять свою каталитическую активность и после выделения из биологических объектов, что делает возможным их широкое практическое применение в виде ферментных препаратов. 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. Однако при применении ферментных препаратов в пищевых производствах следует учитывать, что перерабатываемое сырье имеет биологическое происхождение и, следовательно, уже содержит многочисленные ферменты, оказывающие существенное влияние на ход технологического процесса, выход и качество готового продукта. Поэтому технолог пищевых производств должен уметь управлять ферментативными процессами, протекающими в перерабатываемом сырье, стимулируя действие одних ферментов, оказывающих положительное влияние на ход технологического процесса, и подавляя действие других — нежелательных ферментов, в основном окислительных. Если традиционные пищевые технологии исторически складывались с учетом наличия и активности собственных ферментов в перерабатываемом сырье, то после того, как была создана новая отрасль промышленности, производящая ферментные препараты, положение стало коренным образом изменяться. Путем введения дополнительного количества фермента в виде ферментного препарата технолог пищевых производств получает возможность интенсифицировать те или иные этапы технологического процесса. Таким образом, биохимические процессы, протекающие при переработке пищевого сырья, связаны с действием как его собственных ферментов, так и ферментных препаратов, вносимых в ходе технологического процесса. Как правило, ферментные препараты получают из микроорганизмов — плесневых грибов или бактерий. Их выпускают с разной степенью очистки. Высокоочищенные ферментные препараты очень дороги, а малоочищенные содержат значительное количество балластных веществ и, кроме того, являются комплексными, т.е. помимо основного компонента содержат какое-то количество других ферментов. Часто это создает трудности в использовании таких ферментных препаратов. В пищевой промышленности широкое практическое применение получили препараты протеаз, амилаз, липазы, каталазы, инвертазы, целлюлаз, пектолитических и ряда других ферментов. Так, в хлебопекарной промышленности используют ферментные препараты амилаз и протеаз. Они на 30% ускоряют процесс созревания теста, способствуют улучшению аромата хлеба, увеличению его объема и пористости мякиша, а также предотвращают процесс черс- твения, механизм которого определяется некоторыми изменениями в крахмале и белках хлеба при его хранении. Черствению хлеба также препятствует применяемая в хлебопечении липаза. Для производства хлеба с очень белым мякишем применяют препараты липоксигеназы, которая вызывает отбеливание муки и ускоряет ее созревание. Амилазы различного происхождения используют также в пивоварении и спиртовом производстве для замены солода. Это позволяет интенсифицировать процесс брожения и увеличить выход спирта. В пивоварении для осветления пива применяют протеолитические ферменты, главным образом папаин. Амилазы нашли применение также в крахмало-паточной промышленности при производстве растворимого крахмала, патоки, кристаллической глюкозы. В отличие от кислотного ферментативный способ производства оказался экологически наиболее эффективным. Для получения в качестве заменителей сахарозы глюкозо-фрук- тозных сиропов с преимущественным содержанием фруктозы в крахмало-паточной промышленности используют глюкозоизомеразу (КФ 5.3.1.18), катализирующую реакцию изомеризации d-глюкозы в D-фруКТОЗу. 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 улучшения аромата кондитерских изделий применяют липазу, под воздействием которой образуются свободные жирные кислоты. При низких концентрациях свободных жирных кислот аромат изделий усиливается, при средних — появляется аромат масла, а при высоких — возникает аромат сыра. При производстве плодово-ягодных соков и вин применяют препараты пектолитических и протеолитических ферментов с целью осветления продукта и увеличения его выхода. 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 глюко- зооксидазы и каталазы, предотвращающий окислительные процессы за счет удаления кислорода в результате реакции окисления глюкозы, а также образующегося Н202. Применение этого препарата позволяет в течение длительного времени сохранять букет розовых и белых вин. Целлюлазы применяют также при изготовлении растворимого кофе, морковного джема, для обработки плодов цитрусовых, улучшения консистенции грибов и овощей. В сыроделии для процесса створаживания молока используют протеолитический фермент реннин (КФ 3.4.23.4), называемый также сычужным ферментом, так как он впервые был выделен из сычуга (четвертого отдела желудка) теленка. Вытяжки из сычугов молочных телят, возраст которых не превышает 10 дней, — основной источник реннина в сыроделии. В качестве замены дефицитного сычужного фермента для коагуляции молока применяют также препараты протеолитических ферментов микробного происхождения. Для улучшения вкусовых свойств производимых сыров используют липазу, а для удаления избытка Н202, который применяется в качестве консерванта при обработке молока, используют каталазу. 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. Для удаления из молока остатков пероксида водорода, применение которого заменяет процесс пастеризации, проводимый с целью уничтожения патогенной микрофлоры и приводящий к частичной потере естественных ферментов молока, используют каталазу. В производстве сухого молока применяют липазу. В мясной промышленности для мягчения разделанных мясных туш и повышения выхода мяса применяют протеолитические ферменты, в основном папаин. Помимо отраслей пищевой промышленности ферментные препараты широко применяются также в кожевенном и меховом производствах, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, бытовой химии, медицине, химическом синтезе и т.д. В кожевенном производстве для быстрого и качественного обез- волашивания шкур, мягчения кожевенного сырья, повышения сортности и качества кож применяют препараты протеиназ, в основном трипсин. Протеазы ускоряют также процессы получения высококачественной продукции в меховом производстве. В текстильной промышленности для удаления из тканей крахмального клейстера, которым пропитывают нити, чтобы сделать их более гладкими и придать им большую прочность, используют препараты амилаз, а для переработки льносоломы и получения из нее льноволокна — пектолитические ферменты. Для получения «состаренных» джинсов взамен абразивной обработки их пемзой и химическими реактивами применяют целлюлазные препараты, которые способствуют частичному удалению индиго и депигментации джинсовой ткани. При производстве натурального шелка используют некоторые протеиназы, с помощью которых при размотке коконов тутового шелкопряда для высвобождения шелковых волокон из шелка-сырца удаляют склеивающий волокна белок серицин. Для обезжиривания волокон используют липазу. В сельском хозяйстве применяют препараты пектолитических ферментов и целлюлаз при производстве кормов, что позволяет повышать их усвояемость, а также ускорять процессы силосования зеленых кормов. В бытовой химии в качестве компонентов энзиматических стиральных порошков и моющих средств используют протеолитические ферменты, выдерживающие нагревание до 90 °С без заметной потери активности. Некоторые протеазы вместе с глюкозооксидазой и каталазой добавляют в зубные пасты, что обеспечивает их антимикробное действие, защиту от кариеса зубов, а также эффективное растворение органического материала зубного налета без повреждения живых тканей полости рта. Ферменты находят разнообразное применение в медицине. Весьма эффективно использование протеаз, амилазы, липазы при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Протеолитические ферменты используют также для заживления гнойных ран, трофических язв и ожогов, растворения тромбов в кровеносных сосудах, удаления катаракт. Так как мертвые клетки в отличие от живых не способны защищать себя от воздействия протеаз, препараты этих ферментов способствуют размягчению омертвевших тканей, тем самым облегчая и ускоряя заживление ран. Для устранения явлений кислородного голодания при заболеваниях сердца, астматических состояниях применяют препараты цитохрома. Ряд ферментных препаратов применяют для восполнения дефицита ферментов в организме. Многие ферменты эффективно используют в клинической диагностике. Например, данные об увеличении активности изофермента лактатдегидрогеназы НННН, альдолазы и других ферментов служат для диагностики инфаркта миокарда, а данные об увеличении активности изофермента лактатдегидрогеназы ММММ, аланинами- нотрансферазы и других ферментов — для диагностики заболеваний печени. Помимо этого ферменты применяют в фармацевтическом анализе для стандартизации и контроля качества лекарственных препаратов, а также в качестве аналитических реагентов. Широко используется, например, метод определения содержания в крови глюкозы с помощью глюкозооксидазы. Поскольку ферменты имеют белковую природу и их синтез находится под генетическим контролем, известны многочисленные случаи наследуемых нарушений синтеза белков, приводящих к тяжелым патологическим состояниям — наследственным болезням, которые чаще всего связаны с недостатком одного или нескольких ферментов в результате подавления их синтеза. Это приводит к нарушениям тех или иных обменных процессов и, как следствие, развитию различных заболеваний, например фенилкетонурии, обусловленной нарушением обмена фенилаланина, галактоземии, вызванной нарушением процесса превращения галактозы в глюкозу, и др. С целью коррекции метаболических нарушений из рациона питания больных исключают продукты, содержащие вещества, метаболизм которых нарушен в связи с дефицитом соответствующего фермента, организуют индивидуальное лечебное питание с использованием специальных пищевых продуктов с низким содержанием этих веществ, применяют препараты, связывающие токсичные продукты, образующиеся в результате блокирования определенных биохимических реакций, разрабатывают методы коррекции генетических дефектов с применением генной инженерии. Высокоочищенные ферментные препараты служат в качестве специфических средств биохимического анализа в научных исследованиях. Например, препараты протеолитических ферментов применяют в лабораториях для установления строения белков и пептидов. Все большее применение ферменты находят в тонком органическом синтезе в процессах получения различных сложных соединений — аминокислот, пептидов, нуклеотидов, антибиотиков. |