ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

8. ГРИБИ

8.7. БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ ГРИБІВ

8.7.1. Ферменти

Ферменти — речовини білкової природи, здатні каталізувати різноманітні реакції перетворення речовини та енергії. Вони відіграють винятково важливу роль у процесах життєдіяльності організмів, здійснюючи обмін речовин, процеси їх асиміляції та дисиміляції. Але не тільки в організмі, а й виділені у чистому вигляді ферменти у певних умовах каталізують різноманітні перетворення, які мають велике значення у різних галузях практичної діяльності.

Амілази. Це ферменти, які гідролізують крохмаль. Крохмаль складається з амілози (20-30 %) та амілопектину (70-80 %). Амілоза являє собою α-1,4-глюкан (лінійна структура). Амілопектин складається з коротких (20 залишків) ланцюгів а-1,4-глюкану, один з одним ці ланцюги зв’язані α -1,6-зв’язками (розгалуження).

Відомий комплекс ферментів, які розщеплюють крохмаль.

α -Амілаза гідролізує а-1,4-зв’язки з утворенням мальтози та декстринів. Продуцентами є Aspergillus awamori, Aspergillus niger, Aspergillus amylolyticus, Rhizopus dele mar та ін. У цих видів отримані очищені ферментні препарати.

Глюкоамілаза відщеплює окремі глюкозні одиниці від нередукованого кінця а-1,4-глюкозидних зв’язків. Утворюється глюкоза, іноді олігосахариди. Очищені препарати отримані у Aspergillus niger, Aspergillus awamori, Aspergillus oryzae.

α -Глюкозидаза (мальтоза) гідролізує дисахарид мальтозу.

Декстриназа (розщеплює декстрини) найбільш досліджена у грибів родів Aspergillus і Rhizopus.

Слід зазначити, що вся група амілаз найбільш вивчена саме у цих грибів. Це зумовлено тим, що ці гриби здавна використовуються у практиці, наприклад в Японії — для виготовлення спиртних напоїв, продуктів з рису, сої. Амілаза використовується у хлібопекарстві, отриманні глюкози ферментативним гідролізом крохмалю, в медицині, текстильній промисловості.

Целюлази. Це ферменти, які гідролізують целюлозу (клітковину). Целюлоза як органічна речовина найбільш поширена у природі. Являє собою полімер β-1,4-глюкози. Розкладання целюлози здійснюється комплексом целюлозолітичних ферментів:

1) екзоцелюлаз, що гідролізують нерозчинні целюлозні субстрати з невпорядкованим розривом β -1,4-зв’язків у молекулі целюлози;

2) ендоцелюлаз, що гідролізують розчинні целюлозні субстрати з розривом β-1,4-зв’язків у будь-якому місці полімерного ланцюга;

3) β -глюкозидаз, целобіаз, що гідролізують целобіозу та інші β-глюкозиди;

4) β -глюкозилтрансфераз.

Целюлаза Trichoderma koningii утворюється за поверхневого культивування гриба на зволожених і підкислених пшеничних висівках. Целюлаза Trichoderma viride утворюється за глибинного вирощування гриба на середовищі з целюлозою, глюкозою, лактозою. Для підвищення синтезу ферменту у середовище добавляють індуктори — похідні целюлози.

Активними продуцентами целюлаз є Aspergillus terreus, Aspergillus oryzae, Trichotecium roseum та ін.

Целюлази використовуються в промисловості для гідролізу рослинної сировини з метою її переробки для отримання крохмалю, жирів, масел та ін. Можуть застосовуватися у медицині та ветеринарії для лікування певних форм дистрофії, у харчовій промисловості — для обробки рису, зерна, квасолі з метою їх швидшого розварювання.

Ксиланази та глюканази. Ксиланази гідролізують ксилани (β-1,3- та β -1,4-полімери ксилози). Продуцентами є види роду Aspergillus, а також Fusarium avenaceum. Глюканази гідролізують глюкаии і полісахариди зі змішаним типом зв’язку. Досліджена β-глюканаза Aspergillus niger, Penicillium funicolosum та інших грибів.

Пектинази. Гідролізують пектинові речовини (кислі гетеро- полісахариди, в яких метоксильовані залишки галактуронової кислоти зв’язані між собою α-1,4-глікозидними зв’язками. Пектинові речовини містяться у вищих рослинах (ягоди, фрукти, коренеплоди). У гідролізі пектинових речовин беруть участь такі ферменти: протопектиназа (перетворює нерозчинний протопектин у розчинний пектин), пектинестераза (гідролізує мето- ксильні групи розчинного пектину), полігалактуроназа (гідролізує α-1,4-глікозидні зв’язки пектинової кислоти до вільних галактуронових кислот). Вивчені пектинази у Botrytis cinerea, Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Fusarium oxysporum, Rhizopus etolonifer та ін.

Пектинази найширше використовуються у виготовленні соків і фруктових напоїв.

Протеази. Гідролізують білки та поліпептиди. Є дві основні групи протеолітичних ферментів: протеїнази (гідролізують розщеплення білків до пептидів), пептидази (гідролізують пептиди до амінокислот). Продуцентами протеаз є представники родів Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Penicillium. Грибні протеази є кислими (оптимум pH 2,5-3,0), нейтральними та лужними (оптимум pH 8-11).

Грибні протеази використовуються для отримання гідролізатів казеїну, для пом’якшення шкіри, у хлібопекарстві для виготовлення спеціальних борошняних виробів з метою часткового гідролізу глютену — білка борошна у харчовій промисловості для пом’якшення м’ясних виробів переробки відходів м’ясної та рибної промисловості.

Глюкозооксидаза та катала за. Глюкозооксидаза каталізує окиснення глюкози молекулярним киснем з утворенням глюко нової кислоти і перекису водню. Отримано фермент з Penicillium vitale. Він проявляє антибактеріальну активність щодо грампозитивних і грамнегативних бактерій. Механізм антибактеріальної активності глюкозооксидази зумовлений дією перекису водню, який утворюється при окисненні глюкози. У нативному вигляді стерильний ферментний препарат за назвою «Мікроцид» широко використовується у медицині для лікування гнійних захворювань. Глюкозооксидаза також використовується як реагент для визначення вмісту глюкози глюкозооксидазним методом (у тому числі, і для визначення вмісту глюкози в крові).