Как получают ферменты

Ферменты широко распространены в природе и содержатся во всех тканях и органах животных, в растениях, а также в микроорганизмах — в грибах, бактериях, дрожжах. Поэтому их можно получить из самых разнообразных источников.

Ученые нашли ответ на интереснейшие вопросы: как получить эти чудодейственные вещества искусственно, как их можно применять в быту и в производстве? Если поджелудочную железу разных животных справедливо называют «заводом ферментов», то плесневые грибы, как оказалось, — поистине «сокровищница» различных биологических катализаторов. Препараты ферментов, полученные из микроорганизмов, стали постепенно вытеснять в большинстве производств препараты животного и растительного происхождения.

К преимуществам этого вида сырья следует отнести в первую очередь высокую скорость размножения микроорганизмов. В течение года при определенных условиях можно снять 600—800 «урожаев» искусственно выращенных плесневых грибов или иных микроорганизмов. На определенной среде (пшеничные отруби, виноградные или фруктовые выжимки, то есть остатки после отжима сока) производят посев и в искусственно созданных условиях (необходимая влажность и температура) выращивают микроорганизмы, богатые определенными ферментами или содержащие фермент специфического свойства. Чтобы стимулировать выработку повышенного количества фермента, к смеси прибавляют дополнительно различные соли, кислоты и другие ингредиенты. Затем из биомассы выделяют комплекс ферментов или отдельные ферменты.

Ферменты и пища

Направленное использование активности ферментов, содержащихся в сырье или добавляемых в нужных количествах, является основой производства многих пищевых продуктов.

Созревание мяса, мясного колбасного фарша, созревание сельди после посола, созревание чая, табака, вин, после чего появляется в каждом, из этих продуктов изумительный, свойственный только им вкус и аромат, — есть результат «работы» ферментов. Процесс проращивания солода, когда крахмал, не растворимый в воде, превращается в растворимый, а зерно приобретает специфический аромат и вкус — это тоже работа ферментов!

В сегодняшнем представлении дальнейшее развитие пищевой промышленности немыслимо без применения ферментов и ферментных препаратов (комплекс ферментов различного действия).

Взять к примеру хлеб — наиболее массовый продукт питания. В обычных условиях производство хлеба, вернее процесс тестоприготовления, также происходит с участием ферментов, находящихся в муке. А что если добавить всего лишь 20 граммов препарата фермента амилазы на 1 тонну муки? Тогда мы получим хлеб с улучшенным вкусом, ароматом, с красивой коркой, более пористый, более объемный и даже более сладкий! Фермент, расщепив в определенной степени крахмал, содержащийся в муке, увеличивает в муке содержание сахара; процессы брожения, газообразования и другие происходят интенсивнее — и качество хлеба становится лучше.

Этот же фермент — амилаза — применяется в пивоваренной промышленности. При его содействии часть солода, применяемого для изготовления пивного сусла, заменяют обыкновенным зерном. Получается ароматное, пенистое, вкусное пиво. При помощи фермента амилазы можно получить растворимую в воде форму крахмала, сладкую патоку и глюкозу из кукурузной муки.

Свежеприготовленные шоколадные изделия, мягкие конфеты с начинкой, мармелад и другие — лакомство не только для малышей, но и для взрослых. Но, пролежав некоторое время в магазине или же дома, эти изделия теряют свой прелестный вкус и вид — начинают затвердевать, сахар кристаллизуется, теряется аромат. Как продлить жизнь этим изделиям? Ферментом инвертаза! Оказывается, инвертаза предотвращает «черствение» кондитерских изделий, грубую кристаллизацию сахара; изделия остаются долгое время совершенно «свежими». А мороженое с кремом? С применением фермента лактазы оно никогда не будет зернистым или «песчаным», ибо кристаллизации молочного сахара не произойдет. Чтобы купленное в магазине мясо не оказалось жестким, необходима работа ферментов. После убоя животного свойства мяса изменяются: вначале мясо жесткое и невкусное, у парного мяса слабо выраженный аромат и вкус, со временем мясо делается мягким, интенсивность аромата вареного мяса и бульона усиливается, вкус становится более выраженным и приобретает новые оттенки. Мясо созревает.

Изменение жесткости мяса в процессе созревания связано с изменением белков мышечной и соединительной тканей. Характерный вкус мяса и мясного бульона зависит от содержания в составе мышечной ткани глютаминовой кислоты, которая, так же как и ее соли — глютаматы, обладает специфическим вкусом мясного бульона. Поэтому слабо выраженный вкус парного мяса объясняется отчасти тем, что глютамин в этот период связан с каким-то компонентом, освобождаясь по мере созревания мяса; Изменение аромата и вкуса мяса в процессе созревания связано также с накоплением низкомолекулярных летучих жирных кислот, образующихся в результате гидролитического распада липидов мышечного волокна под действием липазы.

Различие в жирокислотном составе липидов мышечного волокна различных животных придает специфичность оттенкам аромата и вкуса различных видов мяса. Вследствие ферментативной природы изменений мяса решающее влияние на их скорость имеет температура. Деятельность ферментов резко замедляется, но не приостанавливается даже при очень низких температурах: они не разрушаются при минус 79 градусов. Ферменты в замороженном состоянии могут сохраниться много месяцев, не теряя активности. В некоторых случаях их активность после размораживания возрастает.

С каждым днем расширяется сфера применения ферментов и их препаратов.

Наша промышленность увеличивает из года в год переработку винограда, фруктов и ягод для производства вина, соков, консервов. В этом производстве трудности заключаются порой в том, что исходное сырье — плоды и ягоды — не «отдает» весь содержащийся в нем сок в процессе прессования. Добавление ничтожного количества (0,03— 0,05 процента) ферментного препарата пектиназы к винограду, яблокам, сливам, различным ягодам при их дроблении или раздавливании дает весьма чувствительное повышение выхода сока — на 6—20 процентов. Пектиназу можно использовать также для осветления соков, в производстве фруктовых желе, фруктовых пюре. Большой практический интерес для защиты продуктов от окисляющего действия кислорода — жиров, пищевых концентратов и других жирсодержащих продуктов — представляет фермент глюкозооксидаза. Решается вопрос о длительном хранении продуктов, которые сейчас имеют короткий «срок жизни» вследствие прогоркания или иных окислительных изменений. Удаление кислорода или защита от него очень важны в сыродельной, безалкогольной, пивоваренной, винодельческой, жировой промышленности, при производстве таких продуктов, как сухое молоко, майонезы, пищевые концентраты и ароматизирующие продукты. Во всех случаях применение глюкозооксидазно-ката-лазной системы оказывается простым и весьма эффективным средством, улучшающим качество и сроки хранения продукции.

Будущее пищевой промышленности, да и вообще науки о питании немыслимо без глубокого изучения и широкого применения ферментов. Вопросами совершенствования производства и применения ферментных препаратов занимаются многие наши научно-исследовательские институты. В ближайшие годы намечено резко увеличить выработку этих замечательных веществ.

ТАЙНЫ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: