Характеристика та промислове значення ферментів

Вплив температури на активність ферментів.

Вплив рН на активність ферментів.

Специфічність.

Властивості ферментів.

Ферменти зазвичай проявляють високу специфічність по відношенню до своїх субстратів (субстратна специфічність).

Ферменти, як і інші білки, мають велике число іонних груп.
Зміна стану іонізації таких груп при зрушенні рН може чинити
сильний вплив на активність ферменту. В першу чергу це
стосується груп, які беруть участь у каталізі або у зв'язуванні
субстрату.

Для кожного ферменту є певне значення рН, при якому
швидкість реакції, яка каталізується, максимальна (оптимум рН). Для пепсину оптимум знаходиться при рН1,5, а для лужної фосфатази — 9,0—10,0. Більшість ферментів
мають оптимум рН в нейтральній області (7,0—8,0).

Згідно із законом Вант-Гофа швидкість хімічних реакцій
збільшується у два—чотири рази при підвищенні температури на
10°С. Це правило стосується також і ферментативних реакцій, однак
лише в обмеженій області значень температури.

Так при низьких температурах ферменти не руйнуються, а
стають неактивними, при підвищенні температури їх активність
відновлюється, але при температурі вище 70—80°С активність
ферменту знищується, так як відбувається денатурація білкової його
частини. Таким чином, тепловий режим є важливим чинником при
обробці харчових продуктів, оскільки він дозволяє контролювати
хімічні, біологічні та мікробні зміни. Небажані зміни можуть бути
відкладені або зупинені зберіганням при низькій температурі.
Теплова обробка може або прискорити бажані хімічні або
ферментативні реакції або пригальмувати небажані зміни шляхом інактивації ферментів або мікроорганізмів.

Температура і час — це два параметри, які відповідають за
якість термічної обробки. Ці параметри повинні бути ретельно
вибрані, щоб, з одного боку, домогтися знищення патогенних
організмів, а з іншого боку, мінімізувати небажані зміни; такі як
руйнування вітамінів.

Ферменти – це специфічні білки, які виконують в організмі роль біологічних каталізаторів.

За типом реакцій, що каталізують ферменти, їх ділять на 6 класів згідно ієрархічної класифікації ферментів:

ü оксидоредуктази, що каталізують окислення або відновлення. Приклад: каталаза, алкогольдегидрогеназа

ü трансферази, що каталізують перенесення хімічних груп з однієї молекули субстрату на іншу. Серед трансфераз особливо виділяють кінази, що переносять фосфатну групу, як правило, з молекули АТФ.

ü гідролази, каталізують гідроліз хімічних зв'язків. Приклад: естерази, пепсин, трипсин, амілаза, ліпопротеїнліпазу

ü ліази, каталізують розрив хімічних зв'язків без гідролізу з утворенням подвійного зв'язку в одному з продуктів.

ü ізомерази, каталізують структурні або геометричні зміни в молекулі субстрату.

ü лігази, що каталізують утворення хімічних зв'язків між субстратами за рахунок гідролізу АТФ. Приклад: ДНК-полімераза

Будучи каталізаторами, ферменти прискорюють як пряму, так і зворотну реакцію, тому, наприклад, ліази здатні каталізувати і зворотну реакцію - приєднання по подвійних зв'язків.

Ферментологія дає можливість впливати на обмін речовин в організмі, а також керувати технологічними процесами в харчовій промисловості. Використовуючи ферменти, що викликають бродіння, одержують продукти (наприклад, молочнокислі), що легше, ніж вихідні (молоко), засвоюються організмом.

Як відомо, до надходження на підприємства харчування м'ясо після забою худоби повинне "дозріти", у процесі чого усувається післязабійне задубіння і відбувається ряд інших змін, завдяки чому воно здобуває відповідні органолептичні властивості. "Дозрівання" м'яса триває досить довго, однак за допомогою препаратів ферментів, що синтезують деякі гриби, цей процес можна значно прискорити.

На підприємствах харчування використовують ферменти в якості "пом’якшувачів" м'яса: вони діють на сполучну тканину, що саме і додає твердість продуктові.

Ферменти відіграють важливу роль у збереженні харчової сировини і готової продукції. В одних випадках ферменти мікроорганізмів мають позитивний, в інші – негативний вплив. Так, дріжджі використовують при випічці хліба, виготовленні вин, кефіру, кумису. Псування продуктів також викликають ферменти мікроорганізмів. З метою їх інактивування застосовують нагрівання (стерилізацію, пастеризацію, варіння, жаріння), або створюють середовище, у якому ферменти неактивні. Застосування пестицидів засновано на припиненні дії ферментів-шкідників сільськогосподарських культур.

За допомогою специфічного ферменту видаляють неприємний запах, властивий сої через альдегіди, що містяться в ній. Він перетворює їх у кислоту.

На дії ферментів засноване виробництво тютюну, шкіри тощо.

В зарубіжній та вітчизняній практиці ферменти широко використовуються в технології переробки сировини, зокрема, при рішенні питань про інтенсифікацію виробництва, збільшення виходу готової продукції з однієї ж і тієї сировини, покращення її якості.

В хлібопекарській і кондитерській промисловості при виробництві хлібобулочних виробів використовуються очищені ферментні препарати, які включені в стандарти на хлібобулочні вироби. Практично всюди за кордоном і на Україні близько 75 % всього білого хліба випікається з додаванням амілази пліснявих грибів.

В Японії в хлібопекарській промисловості використовується більше 50 різних ферментних препаратів.

В крохмале-патоковій промисловості застосування ферментів – один з шляхів підвищення виробництва пшеничного, картопляного і кукурудзяного крохмалів. При виробництві пива і хлібного квасу використання ферментних препаратів дозволяє значно зменшити витрати солоду.

В молочній промисловості використання ферментів при виробництві твердих сирів значно прискорює процеси його дозрівання.

В консервній промисловості застосування пектолітичних ферментних препаратів підвищує вихід готової продукції на 15…20 % і сприяє освітленню фруктових соків. Використання при замочуванні бобових і круп амілолітичних ферментів дозволяє скоротити час їх варіння і доведення до готовності на 30 %.

В рибній промисловості протеолітичні ферменти використовуються для прискорення дозрівання оселедців, для переробки відходів рибної промисловості з метою отримання білкових гідролізатів. В м'ясній промисловості ферменти використовуються для приготування гідролізатів, м'ясних паштетів, паст і екстрактів, полегшення відділення м'яса від кісток, при солінні м'яса, субпродуктів, збільшення термінів зберігання м'ясопродуктів.

Для пом'якшення жорстких тканин, особливо яловичих туш і для виробництва жарених напівфабрикатів використовують ферменти мікробного (терезин), тваринного (пепсин, трипсин) і рослинного (папаїн, бромелайн, ферменти із пророслого насіння сої та інші) походження.

Ферменти мікробіального походження сильно впливають на м'язові волокна, ферменти рослинного походження – на елементи сполучної тканини; ферменти тваринного походження займають проміжне положення.

Під дією ферментів в сполучнотканинних прошарках відмічається роз-пад мукополісахаридів, розрихлення, фрагментація і деструкціяколагенових і еластинових волокон. Поряд зі зміною в сполучній тканині відбуваються порушення структури м'язових волокон, що є небажаним, тому що погіршує якість готових виробів.

Важливе значення має також спосіб застосування ферментів, в якізанурюють шматки м'яса або шприцюють їх за допомогою голок і безгольчастим способом шляхом внутрішньовенного введення ферментів перед забоєм тварин.

Широко використовують ферменти для аналізу харчових продуктів. Ці методи ефективніші традиційних хімічних. Окрім позитивної ролі ферменти можуть виконувати і негативну роль в ході зберігання і переробки харчової продукції, тобто:

- знижувати харчову цінність продуктів в процесі тривалого зберігання;

- дія амілази в крохмальвмісних продуктах викликає деградацію крохмалю, знижує хлібопекарські властивості борошна і, таким чином, якість хліба;

- тривала дія протеолітичних ферментів зменшує вміст в пшениці, житі лізину, що знижує їх біологічну цінність;

- під дією дифенолоксидази відбувається потемніння на повітрі очищеної картоплі;

- під дією оксидаз відбувається потемніння нарізаних яблук і груш.

Дата добавления: 2015-05-08