7 Ферменты. Ферментные препараты в пищевой химии

Привет, Вы узнаете о том , что такое ферменты, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое ферменты, ферментные препараты , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Пищевая химия.

7.1 Классификация ферментов
ферменты – биокатализаторы белковой природы. Действуя в строго
определенной последовательности, они катализируют сотни многостадийных реакций, в
ходе которых расщепляются молекулы питательных веществ, запасается и преобразуется
химическая энергия и из простых молекул строятся макромолекулы, входящие в состав
клетки. С помощью ферментов обеспечивается равновесие между различными
метаболическими процессами, необходимыми для поддержания жизнеспособности
отдельных клеток и организма в целом.
Свое название ферменты получили от латинского слова «fermentum», что
означает «закваска», «перебродивший сахар». Это соответствует первым
представлениям о ферментах, которые были получены при изучении брожения.
Синоним термина «ферменты» – энзимы – происходит от греческого слова,
означающего «закваска», «дрожжи», с помощью которых начали изучать спиртовое
брожение.
В настоящее время известно и изучено 2000 различных ферментов, многие из
которых успешно применяются в медицине, пищевой технологии, перерабатывающей
промышленности, бытовой химии и других отраслях народного хозяйства.
Классификация по химическому составу. По химическому составу
различают:
- однокомпонентные ферменты – простые белки, сходные с глобулинами,
которые при гидролизе дают только α-аминокислоты;
- двухкомпонентные ферменты – представляют собой сложные белки и
состоят из двух частей апофермента (белковая часть) и кофермента (небелковая
составляющая); в качестве кофермента могут выступать витамины, ароматические и
алифатические углеводороды, гетероциклические соединения, нуклеотиды,
нуклеозиды, металлы и т. д.

Классификация по типу катализируемых реакций. В основе классификации
лежат три положения:
1. Ферменты делятся на 6 классов по типу катализируемой реакции
(рисунок 31) .

Рисунок 31 – Классификация ферментов
2. Каждый фермент получает систематическое название, включающее
название субстрата, на который он действует, тип катализируемой реакции и
окончание «-аза». Некоторые ферменты сохранили исторически сложившиеся
названия.
3. Каждому ферменту присвоен четырехзначный шифр (код). Первое число
указывает на класс фермента, второе – на подкласс, третье – на подподкласс,
четвертое - на порядковый номер фермента в подподклассе.
Например, α-амилаза (Н.Ф.3.2.1.1):
- первая цифра 3 – класс гидролаз,
- вторая цифра 2 – подкласс гликозидаз,
- третья цифра 1– подкласс полиаз,
- четвертая цифра 1- порядковый номер фермента α-амилаза.
Следовательно, α-амилаза ускоряет гидролиз (первая цифра 3) гликозидной связи
(вторая цифра 2) в полисахаридах (третья цифра 1).
1 класс – оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-
восстановительные реакции (присоединение кислорода, отнятие и перенос
водорода, перенос электронов); примерами служат липоксигеназа, каталаза;

2 класс – трансферазы – ферменты, катализирующие перенос атомных
группировок от одного соединения к другому, т.е. межмолекулярный перенос
(остатков моносахаридов, аминокислот, фосфорной кислоты, метильные
группировки и т.д.); примером служит метилтрансфераза;
3 класс – гидролазы – ферменты, катализирующие реакции гидролиза
сложных органических соединений на несколько более простых; реакции гидролиза
проходят с участием воды.
Класс гидролаз весьма обширен, и его подразделяют на ряд подгрупп
(рисунок 32).

Рисунок 32 – Классификация гидролаз
Эстеразы – ферменты, катализирующие реакции расщепления и синтеза
сложной эфирной связи в соответствии с уравнением:
R-CO-O-R1 + Н2О → R-COOH + R1OH
Среди эстераз прежде всего необходимо отметить липазы – ферменты,
катализирующие гидролитическое расщепление и синтез жиров в соответствии с
суммарным уравнением:

По стадийный гидролиз ацилглицерина под действием липазы можно
представить в виде схемы:
триацилглицерин → диацилглицерин + жирная кислота → моноацилглицерин
+ жирная кислота → глицерин + жирная кислота
Гликозидазы – ферменты, катализирующие реакции расщепления и синтеза
гликозидной связи в соответствии с уравнением:
R-О-R1 + Н2О → ROH + HOR1
Гликозидазы разделяют на олигазы и полиазы.
Олигазы – ферменты, расщепляющие гликозидную связь в гликозидах и
олигосахаридах. Например, гидролиз сахарозы ускоряет β-фруктофуранозидаза
(сахараза).
Полиазы катализируют реакции гидролиза полисахаридов. Примером полиаз
являются ферменты, под действием которых происходит гидролиз крахмала с
образованием декстринов и мальтозы. В настоящее время установлено наличие трех
амилаз: α-амилазы, β-амилазы и глюкоамилазы; различаются они по свойствам,
способу действия на крахмал. Фермент α-амилаза гидролизует крахмал действуя
хаотично, разрывает 1,4-гликозидную связь с образованием декстринов и
небольшого количества мальтозы. Фермент β-амилаза гидролизует крахмал
действуя с нередуцирующего конца цепочки, разрывает 1,4-гликозидную связь и
образует мальтозу. В местах разветвления амилопектина действие β-амилазы
прекращается, в этом случае остается небольшое количество декстринов. Фермент
глюкоамилаза действует с конца цепочки, отщепляет одну молекулу глюкозы,
разрывает 1,4-гликозидную связь, в местах разветвления амилопектина действие
глюкоамилазы прекращается и остается небольшое количество
непрогидролизованных декстринов.
Гидролиз крахмала под действием комплекса амилаз можно представить в
виде схемы:
крахмал → амилодекстрины → эритродекстрины →
ахродекстрины → мальтодекстрины → мальтоза → α-глюкоза

Протеазы – ферменты, катализирующие реакции расщепления и синтеза
пептидной связи в соответствии с уравнением:
RCONHR' + Н2О → RCOOH + H2NR'
Протеазы разделяют на эндопептидазы и экзопептидазы. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Эндопептидазы
катализируют расщепление внутренних пептидных связей, а экзопептидазы –
внешних. Гидролиз белка под действием эндо- и экзопептидаз можно представить в
виде схемы:
белок → альбумозы → пептоны → полипептиды →
олигопептиды → дипептиды → α-аминокислоты
Амидазы – ферменты, катализирующие следующую реакцию:

4 класс – лиазы – ферменты, катализирующие реакции негидролитического
отщепления атомов и групп атомов от субстрата с образованием кратной связи
(отщепление воды, углекислого газа, аммиака) или присоединение группировок по
месту разрыва кратных связей; примером служит фумарат-гидратаза;
5 класс – изомеразы – ферменты, катализирующие реакции изомеризации,
т.е. перенос химических группировок внутри молекулы; примером служит
рибозофосфат-изомераза;
6 класс – лигазы (синтетазы) – ферменты, катализирующие реакции синтеза,
сопряженные с разрывом одних связей и образованием других (С-С, С-S, С-N,
С-О связей); примером служит глютаминсинтетаза.
При переработке пищевого сырья чаще всего приходится иметь дело с
ферментами 1 класса – оксидоредуктазами, такими как каталаза, пероксидаза,
липоксигеназа; и с ферментами 3 класса – гидролазами, такими как липазы
(ферменты гидролизующие липиды), амилазы (ферменты гидролизующие крахмал)
дисахаридазы (ферменты, гидролизующие дисахариды), протеазы (ферменты,
гидролизующие белок).

7.2 Классификация ферментных препаратов
В пищевой промышленности активно применяют ферментные препараты .
Отличие ферментного препарата от фермента заключается в том, что ферментный
препарат включает в себя несколько ферментов, что значительно расширяет область
его применения и дает больше возможностей технологу. Применение ферментных
препаратов позволяет интенсифицировать технологические процессы, улучшать
качество готовой продукции, увеличивать ее выход, экономить ценное пищевое
сырье, так как их применение позволяет ускорять одновременно несколько
процессов.
По происхождению их можно разделить на три группы (рисунок 33).

Рисунок 33 – Классификация ферментных препаратов

Ферментные препараты растительного происхождения представлены
солодом и препаратами на основе солода. Солод – это искусственно пророщенное
зерно, при определенных температуре и влажности. В процессе прорастания в
зерновке активизируются ферментные системы, находящиеся до этого в зимогеном
(неактивном) состоянии. Эти изменения создают в солодовом зерне мощную
ферментную систему, содержащую ферменты разного действия, в основном
гидролазы. При изготовлении солодовых препаратов с помощью растворителей,
чаще воды, извлекают ферментные комплексы из солода, вытяжки сгущают и
получают солодовые экстракты и сиропы. Препараты на основе солода обладают
более ярко выраженной ферментативной активностью по сравнению с солодом.

Ферментные препараты животного происхождения выделяют из отделов
желудочно-кишечного тракта животных. По сути – это пищеварительные ферменты.
Вырабатывают свиной пепсин, сычужный фермент.
Пепсин в чистом виде это фермент, выделяемый в желудках млекопитающих,
который сворачивает молоко для лучшего его усвоения.
Сычужный фермент от слова «сычуг» (сычужок) – засоленный и высушенный
желудок жвачных животных, имеет два активных компонента: химозин и пепсин.
Химозин (ренин) – фермент из класса гидролаз, который вырабатывается в
желудочных железах жвачных животных (железами сычуга (4-го отдела желудка)).
Основной источник природного ренина – желудки молочных телят, ягнят, козлят,
возраст которых не более 10 дней. В более позднем возрасте наряду с ренином
вырабатывается значительное количество пепсина, который ухудшает свойства
сычужного фермента.
Ферментные препараты животного происхождения обладают
молокосвертывающим свойством, поэтому применяются, например, в сыроделии.
Раньше сыр делали именно с применением кусочков засоленных и высушенных
сычужков, которые клали в молоко для его сворачивания. Нужно отметить, что в
некоторых местах так делают и до сих пор – например, в горных селениях Кавказа.
Ферментные препараты микробного происхождения. В пищевой
промышленности широко применяются ферментные препараты, полученные при
культивировании специфических микроорганизмов, способных вырабатывать
определенные ферменты. Различают бактериальные ферментные препараты,
полученные путем глубинного культивирования бактерий, и поверхностные,
полученные путем поверхностного культивирования плесневых грибов.
Название ферментного препарата микробного происхождения состоит из
четырех частей:
1. Название основного фермента.
2. Название микроорганизма-продуцента, т.е. микроорганизма, в процессе
жизнедеятельности которого был получен ферментный препарат

3. Способ культивирования микроорганизма (Г – глубинное, П –
поверхностное).
4. Степень очистки – Х (2Х, 3Х, 10Х, 15Х и т.д.); чем выше цифра или число,
тем чище и, следовательно, активнее ферментный препарат.
Например: протосубтилин Г10Х содержит основной фермент – протеазу,
продуцентом является бактериальная палочка Bacillus subtilis, получен глубинным
культивированием, степень очистки 10Х.
7.3 Использование ферментов и ферментных препаратов в пищевой
промышленности
В процессах хранения продовольственного сырья, его переработки в продукты
питания и при хранении готовых продуктов происходят многочисленные изменения,
связанные с действием различных ферментов. Ферменты и ферментные препараты
широко применяются в различных отраслях пищевой промышленности.
Гидролизаты желатина используют для приготовления низкокалорийных
напитков, где негидролизованный желатин применять нельзя. Процесс гидролиза
раствора желатина проводят смесью щелочной и нейтральной протеаз.
Получить хлеб хорошего качества можно только в том случае, когда в процессе
тестоведения оптимально сочетаются скорости микробиологических процессов и
биохимических превращений. Ферментативный гидролиз белков и углеводов в
определенной степени способствует интенсификации этих превращений и
положительно сказывается на качестве хлеба. Если раньше в качестве источника
ферментов использовали солод, то сейчас все большие масштабы приобретает
применение ферментных препаратов микробного происхождения. Основным
препаратом, широко внедренным в хлебопекарную промышленность, является
амилоризин П10Х.
Крахмалопаточная промышленность вырабатывает большой ассортимент
продукции: сухой крахмал, модифицированные крахмалы, декстрины, различные виды
крахмальных паток, глюкоза, глюкозо-фруктозные сиропы. Для ведения

технологического процесса используют ферменты и ферментные препараты:
глюкозоизомеразу, амилосубтилин Г10Х, глюкавомарин Г20Х, амилоризин П10Х.
Комплексные ферментные препараты, содержащие активные протеазы и
α-амилазу (например, амилоризин П10Х), применяют при производстве мучных
кондитерских изделий с целью ускорения процесса брожения и корректировки
физических свойств клейковины муки, изменения реологических свойств теста,
ускорения его созревания. При производстве галет, крекеров, кексов, целесообразно
применение комплексных препаратов с преобладанием протеолитического действия, но
содержащих в своем составе и α-амилазу. Совместное действие этих ферментов
обеспечивает дрожжи сбраживаемыми сахарами и низкомолекулярными продуктами
гидролиза белка. Часть неиспользованных при брожении сахаров и азотистых веществ
вступает в реакцию меланоидинообразования, благодаря чему галеты и крекеры
приобретают интенсивную окраску и приятный аромат.
Инвертаза применяется в кондитерской промышленности для производства
помадных конфет и жидких фруктовых начинок. Она необходима для того, чтобы
получить полумягкую или жидкую консистенцию при высоких концентрациях сахара.
Применение ферментных препаратов при производстве плодово-ягодных соков,
вин и безалкогольных напитков используется для повышения выхода сока, осветления
и стабилизации соков, безалкогольных напитков и вин, предотвращения окислительных
процессов в соках, для инверсии сахарозы при производстве безалкогольных напитков и
сиропов. Для достижения этих целей применяют пектолитические, протеолитические,
мацерирующие (расщепляющие протопектин, но не снижающие вязкость сока)
ферменты, глюкооксидазы, каталазы, инвертазы.
При производстве пива по обычной технологической схеме необходимые
ферментные системы содержатся в солоде. Применение ферментных препаратов
микробного происхождения (амилоризин ПХ, амилоризин П10Х,
амилосубтилин Г10Х, амилосубтилин Г20Х, протосубтилин Г10Х, цитороземин ПХ)
позволяет заменить часть солода несоложенным ячменем. Для борьбы с холодным
помутнением в пивоваренном производстве используются растительные ферменты –
папаин, фицин, бромелин, а также грибные (продуцируемые микроскопическими

грибами рода Aspergillus, Penicillium, Mucor, Amylomyces) и бактериальные
(продуцируемые Bacillus subtilis) протеазы.
При производстве спирта из зернового сырья для разжижения и осахаривания
крахмала активно используют солод и ферментные препараты микробного
происхождения с амилолитическим, протеолитическим и цитолитическим действием.
Комплексные ферментные препараты, содержащие эндопептидазы,
используются в пищеконцентратной и консервной промышленности при
приготовлении концентратов из трудноразвариваемых круп, гороха, фасоли.
Размягчение мяса происходит эффективно под действием эндогенных протеаз,
особенно нейтральных протеаз. Проведены исследования и доказана возможность
введения фермента в кровеносную систему животных перед забоем, он быстро
распространяется по тканям, в результате чего все мясные ткани становятся более
мягкими. Для этого процесса можно использовать фермент папаин, который
содержится в папайе. Другой способ размягчения тканей с помощью протеаз
заключается в инъекционном введении ферментов в тушу после забоя. Процесс
протеолиза необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать излишнего
гидролиза отдельных участков. Для размягчения мяса применяются ферменты из
Bacillus subtilis и Aspergillus oryzae. Ферменты можно вносить следующими
способами: посыпая мясо порошком фермента, помещая в ферментный раствор,
распыляя раствор фермента на мясо или вводя инъекцию. Размягчение мяса при
этом главным образом происходит во время тепловой обработки.
Разработаны процессы отделения мяса от костей с использованием протеазы,
а также разделения мясных отходов на высококачественную жировую,
растворимую белковую, нерастворимую белковую и костную фракции.
Ферменты применяются также в рыбоперерабатывающей, промышленности
для переработки несъедобной рыбы или рыбных отходов в рыбий жир, рыбные
растворы. Удаляют рыбный запах и вкус из рыбных белков путем обработки их
протеолитическими ферментами.
Большинство ферментов животного происхождения, например,
поджелудочные эстеразы, используются в производстве молочных продуктов;

доказана возможность применения микробных липаз в этих целях. Так, липазой из
Mucor miehei заменяют животную поджелудочную эстеразу, вызывающую
образование специфического букета в твердых итальянских сырах. Грибные липазы
ускоряют созревание сыра чеддер и улучшают образование букета и окраски сыров.
Развитие запаха в некоторых молочных продуктах значительно зависит от действия
ферментов на молочный жир, а липолитические ферменты используются для
повышенного образования запаха сыров и масла при их приготовлении на
хлопковом масле и порошковом цельном молоке.
Контрольные вопросы
1. Каковы функции ферментов?
2. Какова современная классификация ферментов?
3. Какой отличительный признак лежит в основе классификации ферментов?
4. Какие реакции ускоряют ферменты класса оксидоредуктаз?
5. Катализаторами каких реакций являются трансферазы?
6. Какие реакции ускоряют ферменты класса гидролаз?
7. Какие ферменты ускоряют процессы расщепления и синтеза
сложноэфирной связи?
8. Перечислите промежуточные продукты гидролиза ацилглицеринов под
действием липазы.
9. Какие реакции ускоряют гликозидазы?
10. На какие группы делятся гликозидазы? Приведите примеры ферментов
этих групп.
11. Перечислите промежуточные продукты гидролиза крахмала.
12. Какие ферменты ускоряют процессы расщепления и синтеза пептидной
связи?
13. Ускорителями каких реакций являются лиазы?
14. Какие реакции ускоряют ферменты класса изомераз?
15. Катализаторами каких реакций являются лигазы?
16. Что такое ферментные препараты, и каково их отличие от ферментов?

17. На какие группы делятся ферментные препараты по происхождению?
18. Приведите примеры ферментных препаратов растительного
происхождения.
19. Расскажите о ферментных препаратах животного происхождения.
Приведите примеры.
20. Приведете примеры ферментных препаратов микробного происхождения.
21. Расскажите о правилах номенклатуры микробных ферментных препаратов.
22. Расскажите о применении ферментов и ферментных препаратов в
хлебопекарной промышленности.
23. Какие ферментные препараты используются при производстве мучных
кондитерских изделий?
24. Расскажите о применении ферментов и ферментных препаратов при
изготовлении безалкогольных напитков, пива, спирта.
25. Какие ферменты и ферментные препараты используются при переработке
мяса?
26. Для каких целей применяют ферменты и ферментные препараты при
переработке молока?

Исследование, описанное в статье про ферменты, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое ферменты, ферментные препараты и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Пищевая химия

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.