Ферменты

Первым иммобилизованным ферментом, примененным в промышленном масштабе, была аминоацилаза. Она была использована в Японии в 1969 г. для производства аминокислот, добавляемых в корм животных. На мировом рынке эта  продукция пользуется большим спросом.

Каждая молекула аминокислоты может  существовать в двух формах, одна из которых является зеркальным отображением другой, как правая и левая рука. Эти две формы называются оптическими  изомерами и являются право- и  левовращающими формами, или D- и L-формами (по направлению вращения ими плоскости  поляризации света). Все существующие в природе аминокислоты являются L-аминокислотами. Гораздо легче  получить аминокислоты путем химического  синтеза, чем выделять их из клеток, однако синтезированные аминокислоты образуются в виде смеси равных количеств D- и L-изомеров. Проблема получения L- аминокислот решается с помощью ферментов, специфически катализирующих превращения только одной из форм. Основные стадии процесса представлены в виде диаграммы на рисунке.

Фермент иммобилизуют путем ионного  связывания на колонке с носителем. После непрерывной автоматизированной работы в течение 30 дней при 50°С активность фермента снижается до 40%; для восстановления активности добавляют свежий фермент. В результате благодаря иммобилизации  экономится 40% фермента.

Другой пример использования иммобилизованных ферментов - производство полусинтетических  пенициллинов из природных пенициллинов. Иммобилизованный фермент химически  модифицирует одну из боковых групп  молекулы пенициллина, что приводит к повышению антибиотической  активности пенициллинов.

 

2.5. ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА  
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Ферментативный анализ представляет собой один из основных аналитических  инструментов в международной и  отечественной практике научных  исследований, современного производственного  и сертификационного контроля качества продуктов питания, пищевого сырья  и биологических материалов.

Ферментативный анализ является составной  частью энзимологии и аналитической  химии и служит для специфического определения веществ с помощью  высокоочищенных препаратов ферментов.

В основе ферментативного анализа  лежат природные биохимические  процессы обмена веществ, которые воспроизводятся in vitro: реакция фермента с субстратом, причем в качестве субстрата выступает  анализируемое вещество пробы.

Основными преимуществами применения ферментативных методов в научных  исследованиях, при разработке новых  пищевых технологий и биотехнологических процессов, а также при анализе  качества, идентификации и установления фальсификации продуктов питания  и пищевого сырья являются:

1. Высокая специфичность и достоверность  результатов. Высокоспецифичные  ферментативные методы анализа  дают, как правило, более достоверные  результаты, чем неспецифические  химические методы. Специфичность  действия ферментов, основанная  на комплементарное™ пространственной  конфигурации активного центра  и субстрата является гарантом  достоверности и надежности ферментативного метода при исследовании отдельных соединений в многокомпонентных смесях, имеющих сложный состав и строение, таких, какими и являются пищевые продукты. При разработке ферментативных методов и подборе реагентов, в первую очередь, выбирают ферменты с наибольшей специфичностью действия, для которых подбираются оптимальные условия проведения анализа. Кроме того, при разработке методов ферментативного анализа отдельных компонентов продуктов питания обычно используют несколько ферментов, которые последовательно функционируют в данной системе.

2. Простые способы подготовки  проб, которые исключают потерю  исследуемых компонентов. Основная  задача, которую необходимо выполнить  при подготовке пробы, — по  возможности наиболее полно сохранить  для анализа исследуемый компонент  без его количественной потери  или изменения структуры. В  некоторых случаях возможен прямой  анализ пробы без ее предварительной  подготовки (например, при абсолютной  специфичности фермента к исследуемому  веществу и отсутствии в пробе  каких-либо мешающих факторов). Обычно  же для ферментативного анализа  используются простые и хорошо  известные способы подготовки  проб, такие как: разбавление,  фильтрация (центрифугирование), нейтрализация  (подкисление), экстракция, обезжиривание,  осветление, обесцвечивание. Только  в определенных случаях применяют  специальные способы подготовки  проб, например, при определении  водонерастворимых соединений (холестерин, лецитин, крахмал), нестабильной L-аскорбиновой  кислоты в твердых материалах  и др.

3. Простая и быстрая процедура  измерений, которая исключает  использование дорогостоящего оборудования. В большинстве ферментативных  определений используют фотометрические  способы измерения результатов.  Для этого все компоненты искусственной  тестовой системы, например, буфер,  коферменты, активаторы, вспомогательные  ферменты и пробу смешивают  в фотометрической кювете. После  измерения начальной оптической  плотности добавляют стартовый  фермент, который инициирует реакцию.  В конце реакции (через определенный  промежуток времени) повторно  измеряют оптическую плотность  тестовой системы. Из разницы  оптических плотностей в начале  и в конце реакции по уравнению  закона Ламберта — Бера рассчитывают  концентрацию С (г/л) искомого соединения.

 

 

 

Заключение

 

В результате проделанной  работы я узнал, что ферменты это  белки, катализирующие определённые химические реакции, входящие в процессы обмена веществ, отличаются чрезвычайно высокой  эффективностью и специфичностью своего действия. По своему составу ферменты разделяют на простые ферменты, состоящие  только из молекул белка, и сложные  ферменты, состоящие из белка и  небелкового компонента (простетические группы, коферменты). Каталитическое действие ферментов определяется главным  образом, частью молекулы - активным центром. Действие всех ферментов происходит через стадию образования промежуточного соединения с молекулой субстрата. Ферменты играют важную роль в организме, в науке, в хозяйственной деятельности человека. Открытие разнообразных наук позволяет шире использовать ферменты.

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Власова З.А. Биология. Справочник  школьника. М., Всероссийское слово, 1995 г.

2. Хомченко Г.Л. Химия для поступающих  в ВУЗы. Учебное пособие. М., Высшая  школа, 1993 г.

3. Биологический энциклопедический  словарь. Под ред. Гилярова  М.С. М., Советская энциклопедия, 1987 г.

4. Иммобилизованные ферменты. Современное состояние и перспективы, под ред. И.О. Березина, т. 1-2, М., 1976.

5. Козлов Л.В. "Биоорганическая химия", 1980, т. 6, № 8, с. 1243-54.

6. Введение в прикладную этимологию. Иммобилизованные ферменты, под ред. И.В. Березина, К. Мартинека, М., 1982.

7. Тривен М. Иммобилизованные ферменты. Вводный курс и применение в биотехнологии. - М., 1983.

8.Нечаев А.П., Траубенберг Светлана Евгеньевна, Кочеткова Алла Алексеевна,Пищевая химия, 2003