Амилаза и глюкозоизомераза

При участии амилазы происходит гидролиз крахмала с образованием декстринов, мальтозы и глюкозы.

В последние годы одной из наиболее важных отраслей применения ферментов стала крахмало-поточная промышленность. Крахмалосодержащее сырье ныне интенсивно используется для производства сахаристых веществ (глюкозы, фруктозы и др.) с помощью амилазы глюкозоизомиразы. Одно из важнейших направлений решения проблемы производства дополнительных количеств сахаристых веществ связано с привлечением для этой цели крахмала. Главными крахмалоносными культурами являются картофель, маниок и др. содержание крахмала в них составляет 20 – 30 %. Из крахмала с помощью амилаз можно получить сироп, содержащий 90 – 95 % глюкозы.

Препараты амилолитического действия нашли применение в хлебопекарной промышленности для повышения качества хлебобулочных изделий, в спиртовой промышленности, в пивоварении, в текстильной промышленности.

Лактаза – фермент, используемый для гидролиза лактозы, галактозу и глюкозу и применяется при утилизации молочных продуктов (сыворотке, пахте, обрате). Использование этого биокатализатора при переработке молока позволяет получать высококонцентрированные молочные продукты. Лактаза гидролизует молочный сахар до моносахаридов, которые будучи хорошо растворимы в воде, не препятствует концентрированию молока.

Гидролизованная молочная сыворотка используется для производства мороженного, молочной кислоты, напитков из сыворотки, сыров, в кондитерской промышленности.

Ферментативный гидролиз молочного сахара в сыворотке позволяет применять сыворотку в большом количестве как корм для животных и птицы. Лактаза применяется в хлебопечении. Напримерб в США 90 % хлебобулочных изделий выпекаются с добавлением сухого молока или сухой молочной сыворотки.

Целюллазы – относятся к числу гидролитических ферментов, они расщепляют полисахарид целлюлазу или моносахарида глюкозы. Глюкоза, полученная при ферментативном гидролизе целлюлозы городских отходов, отходов перерабатывающей промышленности и сельского хозяйства может быть добавлена в корм животным, а также использоваться для культивирования разных микроорганизмов, в том числе образующих этиловый спирт.

Для производства целюлаз используют микроорганизмы полученные как традиционными методами так и сконструированные методами генетической инженерии. Гены, контролирующие образование высокоэффективных целлюлаз обнаружены у медленно растущих грибов.

Целлюлоза является самым распространенным веществом на земле. Ежегодно, на земном шаре образуется около 1000 млрд. т целлюлщзы, в то время как добыча условного топлива во всем мире составляет только 6 млрд. т.

Пектиназы – такие ферменты как полигалактуроназа, пектинэстераза, пектатлиаза, которые расщепляют пектиновые вещества – высокомолекулярные полисахариды, присутствующие во всех наземных растениях и ряде водорослей, где они входят в срединных пластинок склеивающие клетки друг с другом. Эти ферменты используются для осветления вин и соков, в кормлении животных, в консервной промышленности для обработки мезги и соков плодов с высоким содержанием пектина.

В Японии пектолитические ферменты используются для расщепления на волокна стеблей рами – теплолюбивого растения, возделываемого с целью получения шелковистых волокон, предназначенных для производства ценных технических тканей. Роль биотехнологии в производстве натуральных волокон не ограничивается только использованием ферментов, но и в совершенствовании методов культивирования микроорганизмов принимающих участие в мацерации волокнистых растений.

Протеолитические ферменты – катализируют гидролиз пептидных связей в клеточных белках, белках пищи и корма. Используются в пищевой промышленности для тендеризации мясных изделий, хлебопечении, а в кожевной промышленности - для смягчения и обволакивания шкур.

Протеолитические ферменты получают в основном из микроорганизмов.

Протеиназы широко используются для тендеризации мяса – под их действием белки мяса частично гидрализуются с образованием аминокислот и пептидов. В результате увеличивается переваримость его, мясо становится более сочным, улучшается его консистенция, увеличивается выход высокосортной продукции.

Протеолитические ферменты используются для созревания рыбы при посоле. Добавление ферментного препарата в количестве 0,02 – 0,2 % к весу обрабатываемой рыбы при посоле ускоряет процесс созревания сельди в 6 – 10 раз.

С помощью протеиназ устраняется помутнение вин и пива. Добавление этих ферментов в муке вызывает модификацию пшеничных белков.

С помощью микробных протеиназ получают новые продукты питания – пластеины. При их изготовлении в начале производят гидролиз белков одним из протеолитических ферментов, а затем путем замены ферментов, изменяют синтез пептидных связей продуктов гидролиза в некоторых случаях – добавить какие-то вещества, а в других – удалить нежелательные примеси. Например, для больных фенилкетонурией – тяжелое наследственное заболевание, связанным с поражением нервной системы вредно употребление аминокислоты аланина. Если больных детей кормить пищей в которой отсутствует фенилаланин, они развиваются нормально. Молоко и другие продукты животного происхождения исключаются, назначаются белковые гидролизаты (циморгон, лефонолак, берлофен и др.), в которых фенилаланин отсутствует.

При производстве натуральных сыров используется сычужный фермент ренин, который изготавливают из желудков молодых телят, но забивать их в молодом возрасте явно не выгодно. Частично используют желудки более взрослых телят, но они содержат много примесей.

Известны микроорганизмы продуцирующие ферменты в том числе и подобный сычужному, однако микробный ренин имеет некоторые недостатки – оказывает влияние на консервации и старение сыров, способствует удалению естественных ароматов сыров и др.

В последние годы для получения более качественного ренина используют методы генной инженерии. Общая мировая потребность в ренине оценивается суммой в 10 млн. дол. – обстоятельство, что стимулирует проведение исследований в области решения проблемы ренина методом генной инженерии.

Липаза – широко применяется в различных отраслях, где необходим частичный или полный гидролиз жиров или масел в пищевой, легкой промышленности, а также в сельском хозяйстве. Липазы образуют микроорганизмы различных токсономических групп (бактерии, дрожжи, микроскопические грибы и др.). они применяются в сыроделии, обезжиривания кожевенного сырья и мехового сырья.

К биотехнологическим процессам переработки спельскохозяйственной продукции относятся не только использование ферментов, но и микроорганизмов – производство кисломолочных продуктов (простокваши, кефира, сметаны, сыра), консервировании овощей (квашение капусты, соление огурцов) и плодов (яблок, маслин) хлебопечении, виноделии, пивоварение и др., где используются не только дикие штаммы, но и созданные в результате селекции. Современная биотехнология все возрастающую роль в переработке продукции растениеводства и животноводства.