8.3.7 Ферментные препараты и их применение в пищевой технологии

Ферментные препараты, в отличие от ферментов содержат помимо активного фермента множество балластных веществ, в том числе и других белков. Кроме того, большинство ферментных препаратов являются комплексными, т. е. кроме основного фермента, имеющего наибольшую активность, в его состав входят другие сопутствующие ферменты.

Название ферментного препарата включает название основного фермента и название микроорганизма – продуцента, с окончанием «ин». Кроме этого, в названии обязательно отражается способ культивирования микроорганизма: Г – глубинное; П – поверхностное, а также степень очистки (2Х; 3Х; 10Х; 15Х; 20Х).

Ферментные препараты должны удовлетворять требованиям, предъявляемым конкретным технологиям не только по типу катализируемой реакции, но и в отношении условий их действия: рН, температуры, стабильности, присутствия активаторов или ингибиторов, т.е. тех факторов, которые обусловливают эффективность действия препарата в данной среде и позволяет правильно определить технологические режимы его применения.

В хлебопекарной промышленности широкое применение нашел ферментный препарат Амилоризин П10Х, который одновременно обладает протеолитической и амилолитической активностью и используется в качестве ферментов при производстве хлеба, вместо солода, для корректировки хлебопекарных свойств муки.

При производстве различных видов паток и глюкозы широкое применение нашли следующие препараты:

- Амилосубтилин Г10Х (содержит - амилазу и - глюконазу);

- Глюковаморин Г20Х, содержит в основном глюкоамилазу

- Амилоризин П10Х, Г10Х и Амилосубтилин Г10Х, используют для декстринизации и осахаривания крахмальной суспензии.

В кондитерском производстве используют ферментные препараты Амилоризин П10Х и Протосубтилин Г10Х, они применяются при производстве мучных кондитерских изделий с целью ускорения процесса брожения и корректировки физических свойств клейковины муки, изменения реологических свойств теста, ускорения его «созревания».

В пивоварении используют ферментные препараты микробного происхождения (Амилоризин ПХ, П10Х Амилосубтилин Г10Х, Г20Х, Протосубтилин Г10Х, Цитороземин ПХ) с целью замены солода несоложенным ячменем позволяет интенсифицировать процесс, избежать потерь ценных компонентов сырья на дыхание и образование проростка, а в целом повысить рентабельность пивоваренного производства.

8.3.8 Иммобилизованные ферменты и их использование

Иммобилизованные ферменты – это ферменты пролонгированного действия, которые связаны с ферментным препаратом.

Сущность иммобилизации ферментов заключается в присоединении их в активной форме тем или иным способом к инертной матрице (обычно это нерастворимый полимерный носитель).

Иммобилизацию фермента можно определить и как включение молекулы фермента в какую либо изолированную фазу, которая отделена от фазы свободного раствора, но способна обмениваться находящимися в ней молекулами субстрата, эффектора или кофактора.

Фаза фермента обычно нерастворима в воде и часто представляет собой высокомолекулярный гидрофильный полимер (полиакриламид, целлюлозу, сефарозу ит.п.).

Возможные способы иммобилизации фермента рассмотрены ниже

- Ковалентное связывание. Молекула фермента ковалентно связывается с нерастворимым полимером. Полимер может быть в виде порошка или в форме пленки. Иногда молекулы фермента соединяются ковалентными связями друг с другом или с каким либо инертным белком; при этом образуется нерастворимый, но активный полимерный фермент.

- Электростатическое связывание. Этот способ иммобилизации основан на использовании электростатических или других нековалентных механизмов связывания.

- Сомополимеризация с помощью многофункциональных реагентов. Связывание молекул фермента с белками или друг с другом осуществляется за счет использования определенных реагентов.

- Включение в полимер. В этом способе фермент не прикреплен к полимеру, но удерживается внутри него, поскольку последний образует вокруг него сетеобразную матрицу. Ячейки этой матрицы настолько малы, что молекула фермента не может освободится из сети, но в тоже время достаточно велики для проникновения низкомолекулярных субстратов. Примером такого способа иммобилизации могут служить:

а) включение в липосомы, когда фермент находится в водном растворе, окруженный фосфолипидным барьером;

б) гидрофобное взаимодействие, когда фермент «погружен» в гидрофобную часть двойного липидного слоя.

- Инкапсулирование. Включение фермента в органическую или неорганическую капсулу, которая представляет собой полунепронецаемую мембрану.

Иммобилизованные ферменты как катализаторы многоразового действия можно использовать, в основном, для 3-х целей: аналитических, препаративных и лечебных.

В случаях препаративного (промышленного) применения основную роль играет стоимость, а также возможность автоматизации процесса. Несмотря на большие потенциальные возможности, использование иммобилизованных ферментов в производстве в настоящее время реализованы лишь немногие, например:

- получение сиропов с высоким содержанием фруктозы с использованием глюкозоизомеразы (н.ф.5.3.1.18), иммобилизованной на целлюлозном ионнообменнике;

- возможно использование иммобилизованных ферментов при производстве сыров, стабилизации молока и удаления лактозы из молочных продуктов;

- разделение D- и L-аминокислот, основанное на использовании плесневой аминоацилазы (Н.Ф.3.5.1.14), иммобилизованной на ДЭАЭ-сефадексе.