Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Применение реакций, катализируемых ферментами
Применение гидролитических ферментов
Ферментные смеси, пектиновые ферменты и другие пути использования ферментов

Вместо индивидуальных ферментов часто удобнее или целесообразнее использовать их смеси. Компоненты смеси могут принадлежать к одному и тому же типу (а- и ß-амилазы или трипсин и химотрипсин) или к разным классам ферментов (экстракты поджелудочной железы, представляющие собой смесь трипсина, липазы и амилазы). Так, использование специальных смесей различных амилаз позволяет повысить выход осахаренного крахмала, являющегося сырьем для производства спирта путем спиртового брожения, а смесь амилаз с меньшим содержанием ß-амилазы, позволяющую понизить вязкость растворов крахмала без существенного осахаривания, целесообразнее применять, например, при расшлихтовке текстиля. Экстракты поджелудочной железы животных содержат смесь пищеварительных ферментов, которая способна выполнять многие функции ферментного комплекса панкреатической жидкости человека. По меньшей мере один препарат, выпускающийся в США в промышленном масштабе в качестве добавки к моющим средствам, содержит смесь бактериальных протеаз и амилаз; сообщалось, что этот препарат эффективнее протеаз при удалении некоторых типов загрязнений.

Окисление галактозы до галактуроновой кислоты с последующей поликонденсацией приводит к образованию полигалактуроновых кислот. Последние являются основным структурным элементом ряда природных материалов растительного происхождения, называемых пектинами. В пектинах карбоксильные группы часто этерифицированы до карбометоксильных. Фермент пектинметилэстераза (пектинэстераза, гидролизующая пектаза) гидролизует карбометоксильные группы, а полигалактуроназы (пектиназы, пектолазы) расщепляют гликозидные связи в пектинах. Основными источниками ферментов первого типа служат фрукты, а ферменты второго типа получают главным образом из грибов.

Пектиновые ферменты наиболее широко применяются в двух отраслях пищевой промышленности — в производстве соков и виноделии. После первичной переработки фруктов и овощей получаются очень вязкие соки, что вполне приемлемо для соков из томатов и цитрусовых, но часто нежелательно для яблочного и других соков. Путем контролируемого частичного гидролиза пектинов удается получить продукт с необходимой текучестью, но в то же время достаточно вязкий, чтобы не происходило осаждения нерастворимых веществ. В производстве яблочного сока применяют более глубокий гидролиз пектинов, благодаря чему облегчается последующее фильтрование, обеспечивающее необходимую прозрачность сока. Если в дальнейшем предполагается использовать соки в производстве желеобразных продуктов, то их обрабатывают только пектинэстеразой. Образующиеся полигалактуроновые кислоты затем желатинизируют ионами кальция.

Другой важной областью применения пектиновых ферментов является виноделие. Добавление смеси пектиновых ферментов к раздавленному винограду приводит к повышению выхода сока, более эффективному экстрагированию красящих веществ из кожуры, а также ускоряет процессы фильтрования и отжимки. Обработка пектиновыми ферментами уже перебродившего виноградного сока также дает положительный эффект, связанный с ускорением процесса отделения вина от дрожжей и осадка, повышением его прозрачности и стабильности (в основном за счет снижения концентрации суспендированных белков в готовом вине). Таким образом, как в первой, так и во второй области применения пектиновые ферменты способствуют главным образом достижению необходимой вязкости и фильтруемости полупродуктов, что положительно сказывается на экономичности процессов и на внешнем виде готовой продукции.

Таблица 4.6. Перспективные или находящиеся в стадии разработки области применения гидролаз

В будущем, возможно, пектиновые ферменты будут применяться и для обработки древесины хвойных пород. Свежесрубленная древесина таких пород, например норвежской ели, не поддается пропитке химическими консервантами. Как оказалось, предварительная обработка пектиновыми ферментами улучшает проницаемость древесины и повышает таким образом эффективность химической пропитки.

В ограниченных масштабах применяются и другие гидролитические ферменты; кроме того, разрабатываются новые многообещающие процессы с использованием гидролаз (табл. 4.6).