1. Значення та властивості ферментних препаратів

В 1961р. на Міжнародному біохімічному конгресі прийнята класифікація ферментів, в основу якої покладено тип реакції, яку каталізує фермент. Збережено і їх тривіальні назви, що походять від назви субстрату, на який діє фермент, з закінченням на "-аза". Всі ферменти ділять на шість основних класів: 1) оксидоредуктази; 2) трансферази; 3) гідролази; 4) ліази; 5) ізомерази і 6) лігази.

Під ферментом розуміють речовини, які містять не менше 90% основної речовини, моноречовини, практично чисті.

Ферментні препарати (ФП) - це субстанція, що може містити різні ферменти від 0,1 до 80% залежно від ступеню очистки. Переважна кількість препаратів, які випускають різні фірми світу, є комплексними і містять крім основного ферменту значну кількість супутніх ферментів і білків. Тому ФП класифікують по назві основного ферменту в їх суміші в даному препараті: амілолітичні, протеолітичні тощо.

В Україні прийнята система назв ФП, в якій враховано назву основного ферменту, спосіб отримання і ступінь очистки. Перша половина слова -найменування препарату походить від скороченої назви основного ферменту, друга - від назви виду мікроорганізму - продуцента. Закінчується назва суфіксом “ін”. Наприклад, амілолітичні препарати, отримані з використанням культури Bacillus subtilis називають аміл-о-субтіл-ін (амілосубтілін). Далі пишеться індекс, який позначає спосіб виробництва і ступінь очистки ФП. При глибинному способі культивування продуценту ставиться буква Г, а при поверхневому - П. Якщо культура продуценту неочищена, то далі пишуть тільки букву X. Між буквами П, Г і X може стояти число, що означає ступінь очистки ФП. Індекс 2 означає рідкий неочищений концентрат вихідної культури; 3 - сухий ФП; 10 - сухі препарати, що отримані осадженням ферментів органічними розчинниками або солями. Індекси 15, 18 і 20 означають препарати, що частково звільнені не тільки від баластних речовин, а й від супутніх ферментів (з використанням ультрафільтрації, діалізу, зворотнього осмосу та інших складних і дорогих способів).

Продуцентами ФП можуть бути представники всіх таксономічних груп мікроорганізмів: бактерії, гриби, дріжджі та актиноміцети.

Переваги використання мікроорганізмів для одержання ферментів полягають в наступному:

- спектр ферментів, які вони синтезують, необмежений (до 1000 різних ферментів);

- виробництво не залежить від сезону, кліматичних умов;

- короткий цикл розвитку продуцентів (16-100 год.);

- як сировину використовують різні відходи або дешеві субстрати.

Застосування ФП дозволяє: прискорити протікання технологічних процесів, перевести їх на безперервний режим роботи; поліпшити якість продукції та здешевити її; поліпшити умови праці та підвищити її продуктивність.

Із загальної кількості ФП, що виробляються, 60 – 65 % приходиться на протеїнази (використовуються в синтетичних миючих засобах та ін.) та амілази (використовуються в процесах переробки крохмалевмістної сировини). По 5-8 % препаратів використовують в виробництвах хліба, пива, спирту, вина, сиру і біля 6 % - всі інші галузі.

Найбільш характерною властивістю ферментів є специфічність їх дії, яка означає, що кожен фермент розщеплює тільки якусь одну певну речовину або якийсь один тип хімічного зв’язку. Це дозволяє ціленаправлено діяти в складній суміші біополімерів тільки на необхідні сполуки. З другого боку, очевидна перспектива використання не тільки окремих ферментів, а і їх певних комбінацій, де була б представлена вся гама ферментів, необхідних для реалізації певної мети. Такі суміші ФП називають МЕК - мультиензимні комплекси (чи комбінації).

Активність дії ферментів залежить від багатьох факторів зовнішнього середовища. Найважливішими з них є температура і рН середовища, оскільки ферменти є білковими речовинами. Ферменти мікробного походження більш стійкі в порівнянні з ферментами солоду до низьких значень рН, що важливо для запобігання розвитку в середовищі сторонніх кислотоутворюючих бактерій. З підвищенням температури середовища оптимальне значення рН дії ферментів збільшується. Оптимальна температура для дії більшості гідролітичних ферментів – 30-70° С. При подальшому підвищенні температури відбувається теплова денатурація білкової частини ферменту. Іноземні фірми виробляють концентровані ФП, наприклад Termamyl, які відрізняються високою термостабільністю (до 90-95° С).

Швидкість більшості ферментативних реакцій прямо пропорційна концентрації ферменту. Активаторами ферментів є іони металів, що входять до складу їх простетичних груп, вітаміни, амінокислоти тощо. Усі ферменти інгібуються в результаті денатурації білка, осаджування солями важких металів, гідролізу лугами і кислотами. Інгібіторами є також продукти оксиметилфурфурольного розкладу цукрів, меланоїдини і карамелі.