Промышленные ферментные препараты

Использование микробных ферментов в некоторых отраслях промышленности началось достаточно давно. Основными группами ферментных препаратов являются:

Амилолитические ферменты (α-амилаза, β-амилаза, глюкоамилаза). Их действие проявляется при гидролизе крахмала и гликогена [6].

Протеолитические ферменты относятся к гидролазам, образуя класс пептидгидролаз. Их действие заключается в ускорении гидролиза пептидных связей в белках.

Целлюлолитические ферменты очень специфичны, их действие проявляется лишь в деполимеризации молекул целлюлозы, такие ферменты способствуют гидролизу целлюлозы до глюкозы. Используют в гидролизной промышленности, в медицине для выделения лекарственных веществ из растений; в сельском хозяйстве как добавка в комбикорма для жвачных животных [4].

Пектолитические ферменты объединены в одну группу по внешнему проявлению своего действия – уменьшению молекулярной массы и снижению вязкости пектиновых веществ. Все пектиназы делятся на 2 вида – гидролазы и трансэлиминазы. Первые отщепляют метильные остатки (пектинэстеразы) или разрывают α-1→4-гликозидные связи (полигалактуроназы). Вторые ускоряют негидролитическое расщепление пектиновых веществ с образованием двойных связей. Применяются в текстильной промышленности для вымачивания льна; в виноделии для осветления вин, уничтожения мутности; в консервировании для приготовления фруктовых соков [4,6].

Ферментная технология включает продукцию, выделение, очистку, использование в растворенной форме и, наконец, применение в иммобилизованном виде ферментов в широком круге реакторных систем.

 Использование ферментов в хлебопечении

Применение ферментов в хлебопечении дает возможность, прежде всего, сбалансировать содержание этих природных катализирующих соединений в зерне разных урожаев, что обеспечивает стандартизацию и постоянство свойств муки. Однако ферменты способны еще и заменять различные применяемые в хлебопечении и кондитерском производстве химические агенты.

Действие ферментов в тесте [7]

Как известно, мука содержит три важнейших компонента: крахмал, белок клейковины и пентозаны. Тесто созревает в процессе поглощения воды и является основой всех хлебопродуктов. Вместе с тем компоненты муки поглощают влагу неодинаково. Крахмал, на долю которого приходится 68% массы пшеничной муки, впитывает лишь 50% влаги. Клейковина (содержание которой в муке около 12%) адсорбирует 27% воды, а пентозаны, которых в муке всего лишь 3%, поглощают 12% влаги.

Соотношение крахмала, белка клейковины и пентозанов должно быть оптимальным. Ферменты, присутствующие в самом зерне, всегда участвуют в процессе получения хлебопродуктов. Амилазы расщепляют крахмал до сахаров, которые служат питательными веществами для дрожжевой клетки; протеазы разрыхляют весьма плотную структуру белка клейковины. Однако уровень нативных ферментов в муке подвержен колебаниям в связи с условиями выращивания зерна, что влияет на отклонение свойств хлеба от принятых стандартов.

Ферменты микробного происхождения полностью устраняют зависимость пекаря от непостоянства состава исходного сырья и в каждом конкретном случае позволяют выбрать наиболее подходящую пропорцию амилаз и протеаз. При этом еще можно улучшить стабильность и подъем теста благодаря гемицеллюлазам.

Амилазы расщепляют цепочку крахмала до декстринов и отдельных сахаров, усиливают созревание теста, благотворно влияют на формирование вкуса и обеспечивают субстратом дрожжи. Протеазы ослабляют белок клейковины и придают тесту эластичность. Гемицеллюлазы и пентозаназы придают тесту большую стабильность и увеличивают его подъем.
Существует несколько теорий, объясняющих действие гемицеллюлаз. Суть их сводится к тому, что ферменты этой группы разрывают полимерные молекулы нерастворимых пентозанов пшеницы до растворимых высокомолекулярных фрагментов. Последние характеризуются высокой водосвязывающей способностью и взаимодействуют с белками, образуя стабильные белковые пены с развитыми заполненными воздухом порами. В результате тесто становится устойчивым к оседанию и при выпечке хорошо поднимается.
Гемицеллюлазы, используемые в хлебопечении, получают из микробных культур рода Aspergillus. Причем такие ферментные добавки лучше адаптированы к рН теста и обеспечивают отличную стабильность.
Новый для хлебопечения фермент - трансглютаминаза - способствует образованию поперечных связей между молекулами клейковинного белка и таким образом улучшает реологические свойства теста в процессе выпечки. Прекрасно дополняя другие хлебопекарные ферменты, трансглютаминаза усиливает белок клейковины и способствует формированию оптимальных характеристик теста [7].

Список использованной литературы

1. Иванов В. И. Как работают ферменты // Соровский образовательный журнал.–ISSEP.– 1996.– №1.– С. 26–32.

2. Шеховцова Т.Н. Ферменты: их использование в химическом анализе // Соровский образовательный журнал.–ISSEP.– 2000.–Т.6, №1.– С. 44–48.

3. Диксон М., Уэбб Э. Ферменты.– М.: Мир, 1982.– Т.1.– 389 с.

4. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В8 кн./Под. Ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. Кн. 5: Производство белковых веществ/В. А. Быков, М. Н. Манаков, В. И. Панфилов и др.– М.: Высш. шк., 1987.– 142 с.

5. Евтушенко А.Н., Фомичев Ю. К. Введение в биотехнологию: Курс лекций / Мн.: БГУ, 2002.–105 с.

6. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн./Под. Ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. Кн. 8: Инженерная энзимология/И. В. Березин, А.А. Клесов, В. К. Швядас и др.– М.: Высш. шк., 1987.– 143 с.

7. http://www.germes-enzymes.ru [Статьи / Применение ферментов в тесте] (дата обращения 27.03.2010 г.)

8. http://eniw.ru/ [Энциклопедия вин / Ферментные препараты] (дата обращения 2.04.2010 г.)

9. http://www.sbio.info/ [Обзоры / Медицина / Применение ферментов в медицине] (дата обращения 2.04.2010 г.)

10. Кулаев И.С. Бактериолитические ферменты микробного происхождения в биологии и медицине// Соровский образовательный журнал.– ISSEP.– 1997.– №1.– С. 23–31.

11. http://www.biopro.ru/ [Статьи / Применение ферментов в кормах (дата обращения 2.04.2010 г.)

12. http://www.newchemistry.ru/ [Базовая химия и нефтехимия / Ферменты для стиральных порошков] (дата обращения 28.03.2010 г.)