Промышленное производство ферментов

Промышленным способом чаще всего получают ферменты группы гидролаз. Рассмотрим их производство на примере протеолитической группы.

Ферменты из растительного сырья. В промышленных условиях ферменты из растений получают в суб­тропических и тропических странах. Для этого используют такие растения, как папайя, ананас и инжир. Плоды папайи в стадии молочной зрелости содержат в соке значительное количество протеолитических ферментов. В этот период собирают сок плодов па­пайи. Для этого острым ножом сверху вниз слегка надсекают пло­ды, которые на деревьях образуют грозди. Плоды остаются на де­ревьях, а под гроздь подвешивают ведро, в которое стекает сок в течение суток или нескольких часов. Затем сок, который чаще на­зывают латексом, тонким (1-1,5 см) слоем разливают в плоские емкости и ставят в теплое место, в солнечный день обычно в тени. Латекс быстро высыхает, образуя тонкие пластины, которые легко снимаются. Их можно измельчить для получения технического препарата - папаина, а можно сразу подвергнуть очистке всеми известными методами: осаждением органическими растворителя­ми, высаливанием, концентрацией с помощью ультрафильтрации. Можно также использовать современные тонкие методы очистки, т. е. использовать общепринятые способы получения высокоочи­щенных препаратов вплоть до кристаллических и гомогенных ферментов.

Вторым по объему производства протеолитическим фермен­том растительного происхождения является бромелаин (бромелин). Его получают из листьев, стеблей и оболочек плодов ана­наса.

После уборки урожая всю зеленую массу, за исключением кор­невой части растения, измельчают и подвергают водной экстракции. Затем полученный экстракт обрабатывают в зависимости от дальнейшего применения.

Третьим известным препаратом растительной протеиназы яв­ляется фермент фицин, который получают из листьев и молодых побегов инжирного дерева. Особенность получения препарата заключается в том, что сырье собирают вручную ранним утром на восходе солнца в деревянную тару. Затем материал давят в любых емкостях, приспособленных для сбора и хранения, исключая кон­такт с металлом, и экстрагируют водой. Экстракт концентрируют. Жидкий концентрат можно использовать для смягчения мяса не­посредственно перед кулинарной обработкой, при производстве специальных колбас и копченых мясных изделий.

В умеренном климатическом поясе растительные амилолетические ферменты для пищевой промышленности получают из проросшего зерна - солода. Солод используют либо сырым в размолотом виде, либо в сухом виде. В промышленных масштабах очищенные ферментные препараты из солодов не производят.

Получение ферментных препаратов из животного сырья.В про­мышленных условиях при переработке мяса различных животных в самый первый момент разделки туши производят сбор фермент­ного сырья (поджелудочная железа, слюнные железы, слизистая оболочка желудков и тонкого кишечника, сычуги крупного рога­того скота и овец, семенники половозрелых животных).

Слизистая оболочка желудков свиней и крупного рогатого ско­та содержит пепсин и липазу, слюнные железы - амилазу, сычуг молодняка - сычужный фермент и т. д.

Свежеотобранные органы и ткани животных, содержащие фер­менты, очень нестойки при хранении. Поэтому после сбора сырье следует немедленно переработать или законсервировать с помощью низких температур, обработки поваренной солью, ацетоном, этиловым спиртом или же высушиванием.

Для получения технических препаратов допускается консерви­рование животного сырья поваренной солью. Этот метод исполь­зуется, например, при получении панкреатина.

Из заготовленного на мясокомбинатах животного сырья на специальных заводах органопрепаратов получают ферментные препараты различной степени очистки. Процесс получения их складывается из ряда последовательных операций: измельчение сырья, экстракция ферментов, высаливание, отделение белковых осадков от жидкой фазы, очистка, кристаллизация и сушка препа­ратов.

В зависимости от вида используемого сырья применяют раз­личные методы измельчения и разрушения клеток. К ним относят: попеременное за­мораживание и оттаивание, автолиз, обработ­ку дубильными веществами, органическими растворителями и др. Клеточные оболочки и ткани, содержащие большое количество влаги, можно разрушить механическим измельчением и прессова­нием.

В настоящее время используют механическое измельчение сы­рья на специальных мясорубках, волчках, куттерах и машинах, на которых можно получить тончайшие срезы с замороженного сы­рья (микротомы).

При измельчении животного сырья не обязательно стремиться к очень тонкому помолу, так как это может значительно затруд­нить дальнейшую переработку сырья. Тонкое измельчение может привести к образованию устойчивых суспензий за счет стабилизации их высокомолекулярных соединений, содержание которых в растворе резко возрастает по мере увеличения степени измельчения сырья.

Извлечение ферментов из измельченной животной ткани можно проводить тремя видами экстрагентов: водным ра­створом кислот при рН 1,0-2,0; водой или водными растворами солей при рН 7,0-8,0; концентрированным водным раствором органических растворителей (этанол, метанол, ацетон, глицерин).

Экстракцию проводят ступенчато, 2-3 раза заливая обрабатывае­мое сырье экстрагентом. Для лучшего извлечения ферментов всю массу в процессе экстракции перемешивают. После каждого на­стаивания обрабатываемого сырья экстрагент отделяют центрифу­гированием. Если выделяе­мый фермент очень нестабилен, то вместо центрифугирова­ния используют фильтрацию под вакуумом.

Методы выделения и очистки ферментов и экстрактов животных тканей незначительно отличаются от получения ферментных препаратов из культур микроорганизмов. Их выделяют осаждением органическими растворителями (этанол, метанол, изопропанол, ацетон, хлороформ и др.), солями (сульфат аммония, натрия или магния, ацетат натрия, хлорид натрия). В дальнейшем для более полной очистки используют диализ, ультрафильтрацию, адсорбцию.