Ферменты в пищевой промышленности

Биохимические и микробиологические основы технологии

(или биотехнические основы технологии пищевых продуктов)

Биотехнология в современном звучании - это промышленное использование биологических процессов с применением высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных.

Совсем недавно слово “биотехнология” отсутствовало в нашем языке, вместо него мы употребляли слова “промышленная или техническая биохимия” и т.п. Новый термин появился лет 20 тому назад. Это не просто удачное слово. Новые открытия в последние десятилетия объединили разрозненные прикладные направления биологии, подвели под них единую фундаментальную основу. В результате биотехнология стала наукой о практическом использовании биологии в целом, а не ее отдельных ветвей, как это было прежде. В этом и заключается подлинный смысл явлений, отмеченных введением нового термина.

Биотехнология имеет дело с живыми объектами и пытается “заставить” их работать, чтобы производить нужные человеку продукты. Т.е. живое рассматривается как средство производства в ряду всех прочих средств. В связи с этим биообъект понижают в ранге, переводя его из категории самостоятельной целостной живой системы в категорию реагентов, датчиков, рецептурных компонентов и пр. Это приводит к низкоэффективному функционированию биообъектов в технологических системах. В биотехнологии существует и другая тенденция - повышение ранга биообъекта. Эти особенности подхода биотехнологии к объекту изучения выделяют ее среди традиционных естественно-научных дисциплин.

С определенной степенью условности в данном модуле курса мы выделили две темы:

1. Ферменты в пищевой промышленности

2. Бродильные микроорганизмы и брожение.

Лекция 14

Ферменты в пищевой промышленности

Объект рассмотрения: ферменты

Предмет изучения: свойства ферментов, механизм действия препаратов ферментов, их применение

Цель лекции: обобщение и систематизация знаний о ферментах (полученных в других дисциплинах); получение информации о действии ферментов при производстве ряда пищевых продуктов и применение ферментных препаратов в пищевой промышленности.

Литература

1. Брухман Э.Э. Прикладная биохимия. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 296 с.

2. Лхотский А. Ферменты в пивоварении. - М.: Пищевая пром-сть, 1975. - 317 с.

3. Козьмина Н.П. Биохимия хлебопечения. - М.: Пищевая пром-сть, 1971. - 439 с.

4. Грачева И.М. Технология ферментных препаратов. - М.: Пищевая пром-сть, 1975. - 392 с.

5. Мальцев П.М. Технология бродильных производств. - М.: Пищевая пром-сть. - 1980. - 560 с.

План лекции

1. Ферменты как биологические катализаторы.

2. Гидролазы. Механизм их действия и значение в пищевой промышленности.

3. Оксидоредуктазы. Механизм их действия и роль в пищевых технологиях.

4. Ферментные препараты. Номенклатура, применение в пищевой промышленности.

1. Ферменты как биологические катализаторы.

Ферменты, или иначе, энзимы - это биокатализаторы белковой природы, обладающие специфическим действием на субстрат.

За последние десятилетия открыто, выделено и изучено большое количество ферментов.

В 1961 г. Постоянным комитетом по ферментам при Международном биохимическом союзе была разработана и рекомендована современная номенклатура и классификация ферментов, которая в последующем дополнялась. В основу классификации и номенклатуры ферментов полождены три общих принципа:

1. Названия с суффиксом “аза” должны употребляться только для отдельных ферментов, а не для систем (зимаза, сукцинатоксидаза и пр.). В последнем случае в наименование уместно включение слова “система”. Высказано неодобрение в отношении использования суффикса “аза” для обозначения некоторых агентов, даже если есть основания полагать, что они обладают свойствами ферментов (пермеаза, транслоказа, репликаза и пр.).

2. Классификация и номенклатура ферментов базируется на реакции, которую они катализируют (т.е. учитывается специфичность ферментов).

3. Существенным является также субстратная специфичность.

В настоящее время в списке ферментов более 2 тысяч названий и он постоянно пополняется.

Как известно, ферменты разделены на 6 основных классов:

1. оксидоредуктазы

2. трансферазы

3. гидролазы

4. лиазы

5. изомеразы

6. лигазы (синтетазы).

Комитет по ферментам разработал также правила классификации и номенклатуры; им предложена новая единица выражения каталитической активности ферментов - катал (символ “кат”)

Катал – это такая активность, которая способна осуществлять реакцию со скоростью, равной 1 молю в секунду, в заданной системе измерения активности. (А также в ее долях: микрокаталах (мккат), нанокаталах (нкат), пикокаталах (пкат)).

Учитывая, что ферменты являются веществами белковой природы, велика роль в проявлении их активности рН и температуры. Следует помнить, что при изменении рН среды происходит изменение заряда белка, вызывающего иногда существенное изменение конформации полипептидной цепи.

Влияние температуры на действие ферментов проявляется в той же степени, что и на все химические реакции, т.е. повышение температуры на 10°С увеличивает скорость реакции в 2-3 раза (правило Ван-Гоффа).

Для пищевой науки ферменты представляют интерес в трех аспектах:

1) при переработке пищевого сырья важно знать и контролировать действие внутриклеточных ферментов, которые могут вызывать желательные или нежелательные изменения;

2) целенаправленное применение ферментных препаратов;

3) чистые ферментные препараты применяют как аналитическое средство в химии и технологии пищевых продуктов - без выделения определяют количество вещества в системе.

В обмене веществ в клетках принимают участие все ферменты (каждая клетка имеет тысячи ферментов, но содержатся они в микроколичествах).

Нас интересуют только те ферменты, которые участвуют в технологических процессах. 1 и 3 класс.