Концепция и основные положения направленного биокатализа

Сейчас российскими учеными сформирована научная концепция направленного биокатализа, в основу которой была положена гипотиза, заключающаяся в целесообразности подбора ферментных препаратов по абсолютной или групповой субстратной специфичности и механизму каталитического действия в условиях ограниченного ферментативного процесса. Целью реализации данной концепции является идентификация технологических процессов, а также модификация сырья в производстве ПП с заданными показателями выхода и качества. 1) Использование биокатализа в пищевой технологии имеет ряд задач: # выхода продукции (вино, соки, пиво, пищевые экстракты, добавки); улучшение качества готового пищевого продукта за счет модификации сырья (мясопродукты, сыр и др. молочные продукты, различные виды чая, пюреобразные плодоовощные консервы); одновременное # выхода и улучшение качества продуктов (вино, пиво, хлеб, сахаристые продукты, эфирные масла, пищевой белок, пектины, агар); модификации свойств готовых продуктов, например, белковых препаратов с заданными функциональными характеристиками, а также препаратов полисахаридов, в т.ч.высокой и низкой этерифицированных форм пектина; ускорение технологических процессов, например, фильтрации при получении виноматериалов, пищевых экстрактов, соков и др.; наиболее полное использование пищевых ресурсов так называемых вторичных сырьевых ресурсов (ВСР); 2) Выбор ферментов для модификации сырья, используемого в пищевых продуктах. Для каждого вида используемого пищевого сырья, с учетом его химического состава и особенностей обработки необходимы ферменты специфичные к субстратам сырья. При получении мясных и молочных продуктов, содержащих большое количество белка, требуются специфичные протеазы, активность которых достаточна для перехода высокомолекулярных белковых веществ из нерастворимой формы в низкомолекулярную – растворимую. – При получении пищевых продуктов из растительного сырья (соки, вина, экстракты), содержащего большое количество полисахаридов. Например, целлюлозы, гемицеллюлозы, пектины, наряду с гидралазами необходимо действие пектинтрансэлиминазы, обеспечивающей $ молекулярной массы и переход пектина в растворимую форму. – В бродильных производствах( пиво, спирт, квас) необходимо воздействие на сырье комплекса амилаз (альфа, бета, гамма). Это могут быть собственные ферменты (эндоферменты) солода и вносимые ферментные препараты микробного происхождения, если используется несоложеное сырье. – В хлебопечении комплекс амилаз осуществляет модификацию сырья за счет гидролиза крахмала, т.е. происходит осахаривание сырья для последующего дрожжевого брожения. Целесообразно также использовать комплекс ферментов, катализирующих гидролиз некрахмальных полисахаридов : целлюоазы, гемицеллюлаз и пектина до низкомолекулярных продуктов гидролиза, в том числе мальтозы и глюкозы, сбраживаемых хлебопекарными дрожжами. – Для улучшения качества различных видов чая необходим частичный гидролиз структурных полисахаридов клеточной стенки чайного листа за счет действия пектинтрансэлиминазы и целлюлазы. – Технология эфирных масел, процесс биокатализа основан на действии β-глюкозидаз, осуществляющих гидролиз предшественников ароматического ряда, находящихся в растениях в гликозидно-связанной форме. 3) Выбор ФП для процесса биокатализа определяется поставленной задачей: - глубиной гидролиза субстрата, составом и свойством продуктов ферментативной реакции являются целевыми продуктами; - особенностями гидролиза компонентов сырья в рамках конкретной технологии – хлебопечении, сыроделии, пивоварении. 4) Важный аспект модификации пищевого сырья это синергизм действия ферментов. Синергизм выражает не суммарное действие, а сверх эффект полученный в результате действия нескольких ферментов по - сравнению с индивидуальными. Например, действие β-глюкозидазы + целлюлолитическими ферментами (эндо- и экзодействия) приводит к разрушению одновременно гликозидно связанных форм эфирных масел и клетчатки и => к сверх увеличению целевого продукта и эффекту улучшения его качества. Природа синергизма выражается во взаимном увеличении скорости и глубины гидролиза, например, действие целлюлазы до глюкозы при совместном действии целлюлазного комплекса : эндоглюканазы, экзоглюканазы и β-глюканазы, по – сравнению с индивидуальным действием этих препаратов.