Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
протеазы с высоким выходом. Эти ферменты подразделяют сегодня на три
группы: сериновые, кислые и металлопротеазы.
Среди сериновых протеаз на первом месте стоит субтилизин Carlsberg. При
участии Bacillus licheniformis ежегодно производится около 500 т
очищенного фермента. Накопление протеазы начинается в конце
логарифмической фазы роста микробов, и выход фермента увеличивается при
использовании аспо-рогенных штаммов (они удобны еще и тем, что при этом
удается исключить технически сложную операцию по отделению спор от
фермента). Сериновые протеазы не гидролизуют белки до аминокислот. В
стиральные порошки обычно добавляют 0,5%
166
Глава 4
(по весу) препарата, содержащего 3% активного фермента. Хотя содержание
фермента в них и мало, при стирке он концентрируется на пятнах белковой
природы из-за сродства к субстрату. В меньшей степени применяются
протеазы алкало-фильных видов Bacillus: они активны при pH 9-12 и
температуре выше 50 °С.
В состав металлопротеаз входит атом металла, обычно цинка, без которого
фермент не активен. В промышленности ме-таллопротеазы получают с помощью
Bacillus amyloliquefaciens и В. thermoproteolyticus. Специфичность
действия этих ферментов выше, чем у сериновых протеаз, но их нельзя
использовать как "микробный сычуг", так как уровень неспецифического про-
теолиза у них все же весьма высок. Они применяются в пивоварении, при
гидролизе белков ячменя, так как сериновые протеазы ингибируются
веществами солода. Удаление с их помощью белков позволяет избежать
помутнения пива при охлаждении, которое происходит в результате
взаимодействия белков с тан-нинами при хранении пива на холоде. С той же
целью часто используются протеазы растений папаин и бромелаин.
Кислые протеазы синтезируются грибами. По свойствам они похожи на
пищеварительные ферменты животных пепсин и реннин. Применяют их для
гидролиза соевого белка при производстве соевого соуса, в хлебопекарной
промышленности (здесь с их помощью видоизменяют свойства клейковины муки
так, чтобы получить мягкое, пластичное тесто, из которого делают
бисквиты), как средства, способствующие пищеварению или же
предотвращающие помутнение пива при охлаждении. Большинство протеаз
вызывает свертывание молока, но творог получается невкусным, из-за
глубокого гидролиза казеина. Субстратная специфичность кислых протеаз
термофильных грибов Мисог pusillus и Мисог miehei уже. Они похожи на
ферменты сычуга и широко применяются для створаживания молока. Менее
широко используются протеазы Enthothia parasitica, так как они обладают
большей, чем "сычужные" ферменты Мисог, протео-литической активностью;
они применяются, например, при выделке эмментальского сыра.
Разрабатывается и другой подход: на основе технологии рекомбинантных ДНК
проведено клонирование и получена экспрессия гена реннина телят в
микроорганизмах (например, Е. coli). Синтезированный таким способом
фермент успешно прошел испытания при опытном производстве сыра (гл. 3).
Протеазы находят применение и в кожевенной промышленности, при удалении
шерсти и умягчении кож. Такая обработка делает кожи мягкими и
эластичными.
J
Химия и технология
167
Глюкозоизомераза
"Королевой" иммобилизованных ферментов в промышленности можно считать
глюкозоизомеразу, которая катализирует превращение глюкозы во фруктозу.
Коммерческие препараты ее известны под фирменным названием "Sweetzyme"
или "Маха-zyme". Их появление послужило толчком для развития крупного
производства фруктозного сиропа. При высоких концентрациях субстрата и
нейтральных pH несладкая глюкоза с выходом 42-47% изомеризуется ферментом
в более сладкую фруктозу. Такие фруктозные сиропы (Isomerose, Isosyrup,
Corn-sweet, Isosweet) сегодня широко потребляются пищевой
промышленностью. Запатентовано множество способов иммобилизации и
использования как самой изомеразы, так и содержащих ее клеток. Процесс
идет при 60-65 °С при pH 7,0-8,5 в присутствии ионов магния. При
производстве насыщенного фруктозного сиропа из кукурузы в качестве
субстрата используется либо глюкоза, либо продукт комплексной
ферментативной переработки, заключающейся в ожижении и осахаривании
крахмала.
Амилазы и амилоглюкозидазы
Использование ферментов в производстве крахмала позволяет контролировать
глубину его гидролиза и получать продукцию с желаемыми свойствами:
вязкостью, сладостью, осмотическим давлением и устойчивостью к
кристаллизации. Гидролиз катализируется ферментами трех разновидностей:
эндоамилазами, экзоамилазами и а-1,6-глюкозидазами.
Эндоамилазы - это а-амилазы, они расщепляют а-1,4-глю-козидные связи в
амилозе и амилопектине с образованием олигосахаридов с разной длиной цепи
и a-конфигурацией при Ci-атоме глюкозы, способной служить
восстановителем. Для ожижения крахмала при высокой температуре используют
термостабильные а-амилазы. Так, температурный оптимум у фермента из
Bacillus amyloliquefaciens лежит при 70 °С, а у амилазы В. licheniformis
- при 92 °С. Непродолжительное время последняя может работать при
