Номенклатура значение и использование ферментного сырья

Министерство сельского  хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московская государственная академия ветеринарной медицины  и биотехнологии имени К. И. Скрябина

 

 

 

Факультет Товароведения  и экспертизы

сырья животного происхождения

 

Кафедра Кафедра товароведения и технологии

 сырья животного происхождения им С.А. Каспарьянца

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: Товароведение и экспертиза дополнительных видов

на тему: Номенклатура значение и использование ферментного сырья

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка 1 группы 3 курса

очного отделения факультета ТЭС

 Щеголькова Е. А.

 

 

\

 

 

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D0%BF%D1%81%D0%B8%D0%BD

Москва 2012

Содержание.

 

Введение…………………………………………………………………………………….3

1. Обзор литературы…………………………………………………………………..4
2. Классификация и номенклатура ферментов…………………………………..
3. Сычужный фермент, его получение и свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

http://standartgost.ru/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2018302-87

 

Введение 

Органы и ткани животного  происхождения до настоящего времени  являются важным источником сырья для  производства ферментов. При этом используются отходы мясоперерабатывающей промышленности (поджелудочная железа, слизистые  оболочки кишечника свиней, сычуги крупного рогатого скота, молочных телят, семенники половозрелых животных). Накоплен значительный опыт по их переработке, разработаны рациональные технологические  схемы получения нескольких препаратов из одного сырьевого источника

В настоящее время выпускают  около 50 наименований лечебных органопрепаратов. Сырьём для которых являются некоторые органы  и ткани животных, содержащие активно действующие вещества, обеспечивающие при жизни нормальные функции организма: деятельность сердца, мышц, нервной системы, половых органов, рост и другое.

Органы, выделяющие активные вещества, называют железами, а процесс, секрецией.

Железы, выделяющие вырабатываемые вещества, непосредственно в кровь, называют железами внутренней секреции.

Железы, выделяющие вещества наружу или в полость организма (рта, кишечника, желудка), называют железами внешней секреции, а активные вещества, выделяемые ими, носят название ферментов.

Активные вещества, выделяемые железами внутренней секреции, называются гормонами.     

Каждый гормон и фермент, вызывает только свойственные ему превращения  в организме.

 

Всё сырьё разделяют на три группы:

1. Эндокринное — гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, половые органы, поджелудочная железа.

2. Ферментное — слизистая оболочка (сычуги КРС и свиных желудков), поджелудочная железа (двойная секреция).     

3. Специальное — кровь, глазные яблоки, желчь, спинной мозг, лёгкие, печень, мышечная ткань. 

 

1 Классификация и номенклатура  ферментов 
 
Современные классификация и номенклатура ферментов были разработаны Комиссией по ферментам Международного биохимического союза и утверждены на V Международном биохимическом конгрессе в 1961 г. в Москве. 
 
Необходимость систематики номенклатуры диктовалась прежде всего стремительным ростом числа вновь открываемых ферментов, которым разные исследователи присваивали названия по своему усмотрению. Более того, одному и тому же ферменту часто давали два или несколько названий, что вносило путаницу в номенклатуру. Некоторые названия ферментов вообще не отражали тип катализируемойреакции, а при наименовании фермента исходили из названия субстрата, на который действует фермент, с добавлением окончания -аза: в частности, амилазы (ферменты, гидро-лизирующие углеводы), липазы (действующие на липиды), протеиназы (гидролизирующие белки) и т.д. 
 
До 1961 г. не было и единой классификации ферментов. Трудности заключались в том, что разные исследователи за основуклассификации ферментов брали различные принципы. Комиссией были рассмотрены 3 принципа, которые могли служить основой дляклассификации ферментов и их обозначения. Первый принцип – химическая природа фермента, т.е. принадлежность к флавопротеинам, пиридоксальфосфатпротеинам, гемо-протеинам, металлопротеинам и т. д. Однако этот принцип не мог служить общей основой дляклассификации, так как только для небольшого числа ферментов известны простетические группы, доступные идентификации и прямому определению. Второй принцип – химическая природа субстрата, на который действует фермент. По этому принципу трудно классифицировать фермент, так как в качестве субстрата могут служить разнообразные соединения внутри определенного класса веществ(белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты) и бесчисленное множество промежуточных продуктов обмена. В основу принятойклассификации положен третий принцип – тип катализируемой реакции , который является специфичным для действия любогофермента. Этот принцип логично использовать в качестве основы для классификации и номенклатуры ферментов. 
 
Таким образом, тип катализируемой химической реакции в сочетании с названием субстрата (субстратов) служит основой для систематического наименования ферментов. Согласно Международной классификации, ферменты делят на шесть главных классов, в каждом из которых несколько подклассов: 1) оксидоредуктазы; 2) трансферазы; 3) гидролазы; 4) лиазы; 5) изомеразы; 6) лигазы(синтетазы) (рис. 1). 
 
Оксидоредуктазы. К классу оксидоредуктаз относят ферменты, катализирующие с участием двух субстратов окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. Систематические названия их составляют по форме «донор: акцептор оксидоредуктаза». Например, лактат: НАД⁺ оксидоредуктаза для лактатдегидрогеназы (ЛДГ). 
 
Различают следующие основные оксидоредуктазы: аэробные дегидро-геназы или оксидазы, катализирующие перенос протонов(электронов) непосредственно на кислород; анаэробные дегидрогеназы, ускоряющие перенос протонов (электронов) на промежуточныйсубстрат, но не на кислород; цитохромы, катализирующие перенос только электронов. К этому классу относят также гемсодержащиеферменты каталазу и пероксидазу, катализирующие реакции с участием перекиси водорода. 
 
Трансферазы. К классу трансфераз относят ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса различных атомов, группатомов и радикалов. Наименование их составляется по форме «донор: транспортируемая группа – трансфераза». [6] 
 
 
 

Рисунок 1. Международная  классификация ферментов

Получение ферментных препаратов из растительного и животного  сырья. 
 
 
Для получения ферментных препаратов пригодны только некоторые растения или отдельные органы растений и животных, способные накапливать значительное количество ферментов. Источники некоторых ферментов приведены в табл.4. 
 
Таблица 4 Источники ферментов растительного происхождения

Ферменты	Источник, из которого получают
Амилазы	Ячмень
Протеазы:
папаин	Дынное дерево
фицин	Фиговое дерево
бромелаин	Ананас
Кислая фосфатаза	Картофель
Пероксидаза	Хрен
Уреаза	Канавалия мечевидная

 
 
 
Из ферментов растительного происхождения  наиболее широко в пищевой промышленности используют амилазы и папаин. Источником ферментов могут быть пророщенные  зерна различных злаков. Условно  ферментным препаратом можно считать  и ячменный солод, в котором содержится до 1 % амилаз. 
 
Растительная протеаза – папаин – содержится в плодах дынного дерева. Только в США ежегодно расходуют около 1 т папаина для обработки (размягчения) мяса. Папаин, а также протеазы фицин и бромелаин при контакте с мясом в течение 2 ч при комнатной температуре расщепляют белки соединительной ткани – коллаген и эластин. 
 
Из растительного сырья получают также фосфатазы, пероксидазы, уреазы, гемицеллюлазы и другие ферменты.  
 
          Органы и ткани животных (поджелудочная железа, слизистые оболочки желудков и тонких кишок свиней и т.п.), содержащие ферменты, на мясоперерабатывающих комбинатах консервируют и используют для получения ферментов. Из слизистой желудка свиней и крупного рогатого скота получают препарат пепсина. Из поджелудочной железы свиней получают панкреатин, смеси трипсина, химотрипсина, липаз и амилаз. Пепсин, трипсин и химотрипсин применяют для размягчения мяса, однако бόльший эффект получен при обработке мяса панкреатином. Из желудка (сычуга) молодых телят выделяют сычужный фермент (реннин), широко используемый в сыроделии. Сычужный фермент осуществляет процесс превращения жидкого молока в гель (сгусток), а кроме того участвует в протеолизе, происходящем в сыре при созревании. Некоторые наиболее известные ферменты животного происхождения, а также органы и ткани животных, из которых их получают, представлены в табл. 5. [9] 
 
Таблица 5. Источники ферментов животного происхождения

Ферменты	Источник, из которого получают
Сычужный фермент	Крупный рогатый скот – сычуг
Щелочная фосфатаза	Крупный рогатый скот - кишечник
Лактатдегидрогеназа	Крупный рогатый скот - сердце
Гиалуронидаза	Крупный рогатый скот - семенники
Каталаза	Крупный рогатый скот, свиньи - печень
Пепсин	Свинья - желудок
Трипсин, химотрипсин, карбоксинпептидаза, панкреатин, эластаза	Свинья – поджелучная железа
Фумараза и трансаминаза	Свинья - сердце
Аминоацилаза	Свинья - почки
Ацетилхолинэстераза	Электрический угорь – мышечная ткань

 
7 Стандартизация  ферментный препаратов 
 
Очень часто ферментативная активность партии готового препарата заметно отличается от предыдущих. Потребитель же дол-150 жен получать препарат с определенной стандартной активностью. Поэтому на основе длительного анализа практической работы предприятий по данной технологии для каждого выпускаемого препарата устанавливается средний уровень активности с запасом 20—30%. Активность стандартного препарата определяется в единицах ФА на I г. [5] 
 
Для получения постоянной активности в препараты вводится наполнитель в определенном количестве, которое зависит от полученной на данном предприятии активности в культуре и препарате. Желательно, чтобы наполнитель по отношению к ферменту выступал и в роли стабилизатора, а не просто инертного соединения. Важно также учитывать свойство наполнителей сорбировать водяные пары. Так, например, крахмал, добавленный к ферментному препарату, препятствует его увлажнению, а хлористые соли калия и натрия способствуют увлажнению препаратов, поэтому при использовании последних возникает необходимость в герметической упаковке препаратов. 
 
Стандартизацию препарата можно проводить, добавляя наполнитель, например, перед концентрированием, если продукт выпускается в жидком виде, или же перед сушкой распылением с учетом потерь на стадии концентрирования или при распылительной сушке, или в уже готовый сухой препарат. При смешивании готового сухого препарата с наполнителем необходимо, чтобы препарат и наполнитель имели приблизительно одну и ту же степень измельчения и влажность не более 10—12 %. При перемешивании наполнителя и препарата, например, в шаровой мельнице за 30— 40 мин получаются вполне однородные ферментные препараты. 
 
Количество наполнителя можно рассчитать по формуле: 
 
S = a*b/c 
 
где S — количество наполнителя, необходимое для получения стандартного по активности препарата, кг; а — активность исходного препарата, ед. ФА/г; Ь — количество исходного препарата, кг; с — стандартная активность препарата, ед. ФА/г. [11] 
 
Известно, что хорошим стабилизатором амилолитических ферментов является крахмал, пектолитических — крахмал или хлористый натрий. Стандартизировать пектолитические препараты можно также диатомитом, желатином, бентонитом. Выбор наполнителя и стабилизатора, определение дозировки, необходимых условий хранения и длительности сохранения активности осуществляются экспериментально. 
8 Использование ферментных препаратов в медицине 
 
          По особенностям клинического применения среди ферментных препаратов обычно выделяют:  
 
1) препараты, применяемые при гнойно-некротических процессах; 
 
2) препараты, улучшающие процессы пищеварения;  
 
3) препараты, обладающие фибринолитическими свойствами.  
 
          1) Препараты, применяемые при гнойно-некротических процессах. 
 
          К этой группе относятся протеолитические ферменты трипсин, химотрипсин и препарат химопсин, содержащий смесь этих ферментов, а также дезоксирибонуклеаза, рибонуклеаза, коллагеназа и террилитин. Первые три препарата используют гл. обр. для лечения гнойных ран, трофических язв, пролежней и в качестве отхаркивающих средств при заболеваниях легких и дыхательных путей. [5] 
 
          Дезоксирибонуклеаза (Desoxyribonucleasa) вызывает разжижение гноя и угнетает развитие вирусов. Применяется местно для лечения вирусных кератитов и конъюнктивитов, а также для уменьшения вязкости мокроты и гноя при заболеваниях легких и дыхательных путей (пневмонии, абсцессах легкого, бронхоэктазах и др. ). Назначают в виде 0,2% р-ра в изотоническом растворе хлорида натрия для закапывания в конъюнктивальный мешок и в нос или для ингаляций (по соответствующим показаниям). Срок годности растворов 12 ч. Форма выпуска: во флаконах по 0, 005; 0, 01; 0, 025 и 0, 05 г.  
 
           Рибонуклеаза аморфная (Ribonucleasum amorphum) применяется для лечения гнойных ран, разжижения гноя и мокроты при заболеваниях легких и дыхательных путей, а также для лечения клещевого энцефалита. Назначают рибонуклеазу наружно, в виде ингаляций, а при клещевом энцефалите - внутримышечно. Местно препарат используют в дозах 0, 025-0, 05 г. Для ингаляций 0, 025 гпрепарата растворяют в 3-4 мл изотонического раствора натрия хлорида или 0,5% р-ра новокаина. Внутримышечно вводят по 0, 005-0,01 г в 1 мл изотонического раствора натрия хлорида или 0,5% р-ра новокаина. Форма выпуска: во флаконах по 0, 01; 0, 025 и 0, 05 г. 
 
            Коллагеназа (Collagenasum) способствует расплавлению струпов и некротизированных тканей. В связи с этим ее применяют в основном при ожогах, отморожениях, трофических язвах. Перед употреблением коллагеназу растворяют изотоническим раствором натрия хлорида или новокаина, а затем смачивают салфетки и накладывают их на пораженные участки. Форма выпуска: во флаконах по 65 и 1625 ЕД. Сходными с коллагеназой свойствами обладает мазь ируксол (Irucsol), к-рая применяется по тем же показаниям.  
 
        Террилитин (Terrilytinum) - продукт жизнедеятельности одного из видов плесневых грибов. Обладает протеолитической активностью. Применяется местно (при гнойных ранах, ожогах и др. ) или в виде ингаляций (при заболеваниях легких и дыхательных путей). Для местного применения 200 ПЕ (протеолитических единиц) препарата растворяют в 4-5 мл воды для инъекций, изотонического раствора натрия хлорида или 0,25% р-ра новокаина. Для ингаляций ту же дозу препарата растворяют в 5-8 мл одного из указанных растворителей. Форма выпуска: во флаконах, содержащих по 200 ПЕ препарата.  
 
        2) Препараты, улучшающие процессы пищеварения.  
 
            К данной группе относят пепсин, абомин, панзинорм, панкреатин и другие препараты, содержащие отдельные ферменты или комплексы ферментов жел. -киш. тракта.  
 
            Пепсин (Pepsinum) применяют при ахилии, гипо- и анацидных гастритах, диспепсии и др. Назначают препарат обычно в сочетании с разведенной хлористоводородной кислотой (1-3% р-р) и в порошках по 0,2-0,5 г (детям от 0, 05 до 0,3 г) 2-3 раза в день перед едой или во время еды. По действию и применению пепсину соответствуют таблетки ацидин-пепсина (Tabulettae Acidin-pepsini), содержащие 1 ч. пепсина и 4 ч. ацидина (бетаина гидрохлорида), выделяющего в желудке свободную хлористоводородную кислоту). Назначают взрослым по 1 таблетке, детям по 1/4-1/2 таблетки 3-4 раза в день перед едой или после еды. Перед употреблением таблетки растворяют в 1/4-1/2 стакана воды. Формы выпуска: таблетки по 0,25 и 0,5 г; за рубежом аналогичные таблетки выпускают под названиями "Бетацид", "Аципепсол", "Пепсамин".  
 
             Сок желудочный натуральный (Succus gastricus naturalis), получаемый по методу И. П. Павлова от здоровых собак, применяют по тем же показаниям, что и пепсин. Назначают внутрь взрослым по 1-2 стол. л., детям в возрасте до 3 лет - по 0.5-1 чайн. л., от 3 до 6 лет - по 1 десерт. л., от 7 до 14 лет - по 1 десерт. л. - 1 стол. л. 2-3 раза в день во время или после еды.  
          Пепсидил (Pepsidilum) - препарат, получаемый из слизистой оболочки желудка свиней; по свойствам и применению соответствует описанным выше Ф. п. Его назначают внутрь по 1-2 стол. л. 3 раза в день во время еды.  
          Абомин (Abominum) - препарат, получаемый из слизистой оболочки желудка телят и ягнят; содержит сумму протеолитических ферментов. Применяют при заболеваниях, сопровождающихся нарушениями секреторной функции желудка (гастритах, гастроэнтероколитах и др. ). Назначают внутрь во время еды по 1 таблетке 3 раза в день.  
          Комплексные препараты (панкреатин, панзинорм, фестал и др. ) содержат главным образом ферменты поджелудочной железы, а также (не все препараты) компоненты желчи и некоторые другие ингредиенты. Применяются преимущественно при нарушениях пищеварения, связанных с заболеваниями поджелудочной железы и печени (хрон. панкреатитах, гепатитах и др. ), а также при некоторых заболеваниях жел. -киш. тракта (гастритах, энтероколитах и др. ).  
 
           Панкреатин (Pancreatinum) получают из поджелудочных желез убойного скота. Содержит гл. обр. трипсин и амилазу. Назначают внутрь взрослым по 0,5-1 г 3-6 раз в день перед едой (запивать следует боржоми или водой с натрия гидрокарбонатом). Детям панкреатин назначают в следующих разовых дозах: в возрасте до 1 года - по 0,1-0,15 г; 2 лет - по 0,2 г; 3-4 лет - по 0,25 г; 5- 6 - лет по 0,3 г; 7-9 лет - по 0,4 г; 10- 14 лет - по 0,5 г. Форма выпуска: порошок и таблетки по 0,5 г. 
 
             Панзинорм форте (Panzynorm forte) содержит панкреатин, экстракты желчи и слизистой оболочки желудка, аминокислоты. Назначают внутрь во время еды взрослым по 1-2 таблетки 3 раза в день. Форма выпуска: таблетки, покрытые оболочкой.  
 
             Фестал (Festal) содержит основные компоненты поджелудочной железы и желчи. Назначают внутрь во время и тотчас после еды взрослым по 1-3 драже. Форма выпуска: драже.  
 
             Прочие данной группы (панкурмен, дигестал, котазим-форте, мезим-форте) по свойствам соответствуют перечисленным выше препаратам, содержащим ферменты поджелудочной железы и компоненты желчи. [7] 
 
 
           3) Препараты, обладающие фибринолитическими свойствами, напр. фибринолизин (син.: плазмин), стрептодеказа и др., используемые для растворения свежих тромбов, обычно выделяются в самостоятельную группу  
Другие препараты, обладающие ферментативной активностью. К ним относят лидазу, ронидазу, пенициллиназу, L-acпaрагиназу.  
         Лидаза (Lydasum) и ронидаза (Ronidasum) - препараты, получаемые из семенников крупного рогатого скота. Содержат фермент гиалуронидазу, к-рая расщепляет один из основных компонентов соединительной ткани - гиалуроновую кислоту. Эти препараты увеличивают проницаемость тканей, способствуют рассасыванию рубцов, в связи с чем их применяют в основном при контрактурах, для рассасывания гематом и рубцов (после операций, ожогов, травм) и т. д. Лидазу вводят подкожно (вблизи мест поражения) или под рубцово-измененные ткани. Формы выпуска лидазы: ампулы или флаконы по 64 УЕ (условных единиц). Содержимое каждой ампулы или флакона перед употреблением растворяют в 1 мл 0,5% р-ра новокаина. Ронидазу применяют местно, нанося 0,5 г препарата и более на пораженные участки кожи. Форма выпуска: во флаконах по 5 и 10 г.  
 
            Пенициллиназа (Penicillinasum) - фермент, инактивирующий чувствительные к нему препараты пенициллина - бензилпенициллин и др. Применяют при тяжелых аллергических реакциях и анафилактическом шоке, вызываемых антибиотиками группы пенициллина. Назначают внутримышечно по 1 000 000 ЕД, растворяя это количество препарата в 2 мл воды для инъекций или изотонического раствора натрия хлорида. Формы выпуска: флаконы и ампулы по 500 000 и 1 000 000 ЕД.  
 
L-аспарагиназа относится к противоопухолевым средствам.[8] 
       
Заключение 
 
В промышленных масштабах ферменты получают из растений, животных и микроорганизмов. Использование последних имеет то преимущество, что позволяет производить ферменты в огромных количествах с помощью стандартных методик ферментации. Кроме того, повысить продуктивность микроорганизмов несравненно легче, чем растений или животных, а применение технологии рекомбинантных ДНК позволяет синтезировать животные ферменты в клетках микроорганизмов. Ферменты, полученные таким путем, используются главным образом в пищевой промышленности и смежных областях. Синтез ферментов в клетках контролируется генетически, и поэтому имеющиеся промышленные микроорганизмы-продуценты были получены в результате направленного изменения генетики микроорганизмов дикого типа.

Классическим молокосвертывающим препаратом является сычужный порошок, получаемый из слизистой оболочки четвертого отделения желудка (сычуга) телят и ягнят в молочный период жизни, т.е. сычуги молодых животных.

 

При производстве сычуга четвертый  отдел желудка (сычуг) теленка или  другого молодого жвачного животного  промывают и нарезают полосками, которые помещают в подкисленный раствор хлорида натрия (12-20% соли) для экстрагирования фермента. Поскольку  в жидком виде экстракт быстро теряет свою активность, с целью его консервирования  осадок высушивают и полученный сухой фермент смешивают с поваренной солью.

 

Сычуг, извлеченный из желудка  теленка, содержит 88-94% химозина и 6-12% пепсина, в то время как вытяжка из желудка  более взрослого животного, получающего  обычный корм, имеет практически  обратную пропорцию компонентов: 90-94% пепсина и только 10% химозина. По этой причине чаще всего в сыроделии  используется телячий сычуг, его  свойства и коагулирующее воздействие наиболее изучены, хотя применяют также экстракты из желудков других животных.

 

Механизм сычужного действия.

 

Механизм сычужного свертывания  молока еще недостаточно изучен. По данным ряда исследователей, он состоит  из двух фаз: первичной ферментативной фазы и вторичной фазы коагуляции измененных мицелл казеина.

 

Наиболее широко распространенный теорией, объясняющей сущность сычужного  свертывания молока, является фосфоамидазная теория П. Ф. Дьяченко. В основу фосфоамидазной теории положен гидролиз под действием сычужного фермента фосфоамидазных связей (-N-P-) в казеине. При этом увеличивается количество активных гидроксильных групп (-ОН) в остатке фосфорной кислоты, а атом водорода присоединяется к остатку аминокислоты.

 

Образовавшийся параказеин легко отдает водород и присоединяет кальций. Так как кальций двухвалентен, то он связывает две гидро-ксильные группы, образуя «кальциевые мостики» между молекулами параказеина. Таким образом, под действием сычужного фермента происходит агрегирование частиц параказеина и образование сгустка. Свертывание молока сычужным ферментом происходит в течение 20 мин. при температуре 30-32 °С.

 

Схематически механизм свертывания  молока сычужным ферментов выглядит следующим образом (рисунок № 11.1)

 

Ферментативная фаза

 

Рисунок № 11.1 -Механизм свертывания  молока сычужным ферментом.

 

Молокосвертывающие ферментные препараты

 

Молокосвертывающие ферментные препараты подразделяют в зависимости от перерабатываемого сырья и ферментного состава на следующие виды:

 

сычужный фермент - препарат, изготовляемый из высушенных сычугов  ягнят и телят;