АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Иммобилизованные ферменты: роль и способы иммобилизации

Существует мнение, что из клеток микроорганизмов можно выделить лю­бые из известных ферментов. Большинство микроорганизмов способно расти на относительно простых и дешевых питательных средах. Преодоление трудностей, связанных с их производством и использованием, связано с получением иммо­билизованных ферментов.

Иммобилизация ферментов – это перевод их в нерастворимое состояние с сохранением (частичным или полным) каталитической активности.

Для получения иммобилизованных ферментов обычно применяют следующие методы:

1. Ковалентные присоединение молекул ферментов к водонерастворимому носителю, в качестве которого используют как органические (природные и син­тетические) полимеры, так и неорганические материалы. К первым относятся целлюлоза, хитин, агароза, декстрины, бумага, ткани, полистирол, ионообмен­ные смолы и так далее. Ко вторым - пористое стекло, силикагели, силохромы, керами­ка, металлы и другие.

2. Захват фермента в сетку геля или полимера.

3. Ковалентная сшивка молекул фермента друг с другом или с инертными белками (при помощи би - или полифункционального реагента).

4. Адсорбция фермента на водонерастворимых носителях (часто на ионитах).

5. Микрокапсулирование (захват раствора фермента в полупроницаемые капсулы размером 5-300 мкМ). В результате иммобилизации ферменты приобретают преимущества гете­рогенных катализаторов. Их можно удалять из реакционной смеси и отделять от субстратов и продуктов ферментативной реакции) простой фильтрацией.

Иммобилизованные ферменты более устойчивы к внешним воздействиям, чем растворимые ферменты.

Иммобилизация клеток обычно проводится их адсорбцией на водонерастворимых носителях (часто на ионообменных смолах), ковалентной сшивкой с помощью бифункциональных реагентов (например, глутарового альдегида) или захвата их в полимер, как правило, с последующим формованием в виде частиц определенного размера и конфигурации.

Иммобилизация целых клеток микроорганизмов предотвращает их раз­множение и обычно увеличивает сохранность и срок работы в качестве катализа­тора по сравнению с необработанными клетками.

Преимущества, которыми обладают иммобилизованные ферменты по сравнению со своими растворимы­ми аналогами:

– иммобилизованные ферменты легко отделяются от реакционной среды и могут быть использованы повторно;

– ферменты в иммобилизованном состоянии проявляют повы­шенную стабильность к экстремальным условиям и сохраняют ак­тивность в течение более длительного времени;

—использование иммобилизованных ферментов позволяет раз­рабатывать непрерывные технологии;

—методами иммобилизации возможно создание мультиферментных иммобилизованных композиций, это, в свою очередь, позволя­ет осуществлять последовательные ферментные реакции разных процессов.

Иммобилизованные ферменты характеризуются и некоторы­ми недостатками. В результате иммобилизации в ряде случаев на­блюдается уменьшение удельной активности системы. Происхо­дит это в силу разных причин. Например, ковалентное связыва­ние фермента с носителем может вовлекать во взаимодействие какой-нибудь из аминокислотных остатков, находящийся в непо­средственной близости от активного центра. Иммобилизованные ферменты, ввиду фиксации ферментов на носителе, не действуют на неподвижные или нерастворимые субстраты (целлюлоза, ксилан, лигнин и др.).

Еще одним недостатком иммобилизованных ферментов явля­ется стоимость иммобилизации, которая может оказаться непри­емлемо высокой. Таким образом, при использовании иммобили­зованных ферментов приходится решать комплекс вопросов, связанных с экономической обоснованностью их практической реа­лизации.

3.Ферментативное получение пищевых добавок и биологически активных веществ для хлебопечения

Белки – один из главных и обязательных компонентов здоро­вого и полноценного питания. Перспективным нетрадиционным источником пищевого растительного белка являются получаемые при помоле зерна пше­ничные отруби (15–26 % от перерабатываемого сырья). На долю белка в составе отрубей приходится 25–29 % общего его количе­ства в сырье.

Выделение белка из отрубей в виде белкового концен­трата достигается ферментативным катализом с использованием препарата Целловиридин Г20Х из расчета 50 ед/г пшеничных от­рубей. При этом выход белка составляет 70 %. Полученный белко­вый концентрат может быть использован для обогащения хлеба и хлебобулочных изделий.

Эффект максимального обогащения хлеба белком достигается при внесении белкового концентрата из пшеничных отрубей (60 % белка) в виде белково-липидных композитов в количестве 12 % к массе муки при ускоренном приготовлении теста. Содер­жание в хлебе белка со сбалансированным аминокислотным со­ставом увеличивается на 40 %, лизина и треонина – на 49 и 28 % соответственно. Улучшаются показатели степени свежести хлеба: общая деформация и удельная набухаемость мякиша повышаются на 13-14 %.

Получение гидролизатов вторичных продуктов различных про­изводств. Получение таких продуктов представляет отдельную технологическую задачу хлебопечения, актуальность которой оп­ределяется расширением сырьевой базы и ассортимента хлебобу­лочных изделий.

В рецептуру хлебобулочных изделий вводят вторичные продук­ты консервного производства: томатные, яблочные, цитрусовые выжимки, являющиеся источником пищевых волокон, пектина, гемицеллюлозы и целлюлозы, способных оказывать лечебно-про­филактическое действие, нормализуя обмен веществ и работу пи­щеварительного тракта.

Обработка препаратами целлюлаз в концентрации 1 % к массе сырья при температуре 55 °С, рН 4–4,5, продолжительности гид­ролиза 6 – 8 ч изменяет структуру выжимок, повышает содержа­ние глюкозы.

Гидролизаты вторичных продуктов могут использоваться при производстве пшеничного хлеба, где оптимальная доза гидролизатов составляет 8–15 % к массе муки, при этом в готовых изделиях увеличивается количество редуцирующих Сахаров и ароматических веществ, улучшается структура, замедляется процесс черствения.

При введении в пшеничный хлеб оптимального количества ферментативного гидролизата облепихового шрота (13 % массы му­ки) удельный объем хлеба увеличивается на 10,5 %, пористость – на 15 %, длительность брожения сокращается на 30–40 мин. Хлеб обогащается p-каротином, незаменимыми аминокислотами, поли­ненасыщенными жирными кислотами.

При введении гидролизата соевой обезжиренной муки – вто­ричного продукта производства соевого масла – в среду для акти­вации хлебопекарных дрожжей их бродильная активность повы­шается в 2 раза, что положительно влияет на процесс приготовле­ния теста и качество хлеба. Высокая степень расщепления соевого белка (67,5 %) достигается при двухстадийном гидролизе с ис­пользованием на первой стадии Амилоризина П10Х, на второй – Протосубтилина Г10Х.

Для хлебопекарного производства рационально использовать гидролизаты нетрадиционного сырья – амаранта.

При получении амарантового масла в качестве побочного про­дукта накапливается углеводная фракция, основную долю которой составляет крахмал (до 75 %). В ее состав входят также белок – 11 %, липиды – 3, клетчатка – 24, моно- и дисахариды – 0,9 %, поэтому она может быть использована для производства пищевых продуктов.

Гидролизаты из углеводной фракции амаранта получают, при­меняя ферментный препарат Ликвамил 1200. Добавление гидролизата в количестве до 3,5 % к массе муки в тесто позволяет увеличить удельный объем хлеба на 38 %, порис­тость – на 10, массовую долю сахара – на 25 %, что положительно сказывается на органолептических показателях качества хлеба.

Таким образом, целенаправленное применение ферментных препаратов является эффективным средством регулирования технологического процесса и оптимизации качества хлебобулочных изделий за счет положительной биохимической модификации сруктурных компонентов муки и использования потенциальных нозможностей химического состава сырья хлебопекарного производства.

Дата добавления: 2015-12-15 | Просмотры: 687 | Нарушение авторских прав