Биотехнология как основы конверсии сырья с целью получения новых продуктов.

1 Биотехнология – прикладная наука, базирующаяся на достижении таких фундаментальных наук как микробиология, биохимия, химическая технология, молекулярная биология, генетика, генная инженерия. В основе биотехнологии пищевых продуктов лежат ферментативные реакции обмена веществ, происходящие при жизнедеятельности микроорганизмов в различных условиях. Изучение биотехнологических процессов создаёт теоретические и технологические основы интенсификации пищевой отрасли, обеспечивающие повышение качества готовых изделий, их усвояемость, органолептические свойства, а также создание новых видов изделий функционального назначения.

Ферменты – катализаторы, имеющие белковую природу. Катализаторы – вещества, изменяющие скорость химической реакции.

При производстве пищевых продуктов питания используются различные виды биологического сырья. Чтобы повысить технологичность переработки данных видов сырья, увеличить сроки их хранения используют ферментные препараты. Любой вид биологического сырья содержит собственные ферменты. Также ферменты в сырье могут появляться за счёт сопутствующей микрофлоры. Ферментные препараты в основном получаются при культивировании различных штаммов микроорганизмов. Все ферментные препараты делятся на:

Ферменты растительного и животного происхождения;

Ферменты микробиологического происхождения.

Существует несколько классов ферментов.

1. К ферментам растительного происхождения относятся ферменты гидролитического и окислительно-восстановительного действия. Как правило, всё растительное сырьё содержит эту группу ферментов. При недостатке активных собственных ферментов данное сырьё обрабатывают ферментными препаратами. При хранении растительного сырья ферментная активность нежелательна, так как происходит снижение качественных и технологических свойств сырья. В связи с этим используют технологические приёмы (обезвоживание, снижение температуры, изменение рН-среды, исключение попадания ультрафиолетовых лучей и т.д.), которые приводят к инактивации ферментативной системы сырья.

2. Ферменты, относящиеся ко второму классу, как правило, микробиологического происхождения, характеризуются гидролитической активностью, могут вызвать быструю порчу сырья, готовой продукции, что снижает качественные показатели.

3. Ферменты животного происхождения. Выводятся они при переработке органического сырья. Как правило, они входят во внутриклеточную систему и синтезируются в процессе метаболизма этих клеток. Пример, дрожжи.

4. Основным признаком четвёртой группы ферментов является то, что к ним относятся уже препараты, активная часть которых может быть растворимой или находиться в связанной форме. Иногда используют индивидуальные ферменты, которые локализуются в определённых клетках.

Основная масса ферментных препаратов используется для трансформации любого биологического сырья и используется при производстве почти всех продуктов питания. Основная масса ферментных препаратов производится на основе культивирования промышленных штаммов микроорганизмов, преимущественно продуцирующих внеклеточные ферменты.

2Ферментные вещества имеют белковую природу. Молекулярная масса ферментов колеблется в интервале от 9 до 1000 единиц. Все ферменты характеризуются каталитической активностью и специфичностью действия, что определяется их структурой. Ферменты обладают третьей или четвёртой структурой и имеют ряд особенностей, которые отличают их от неорганических катализаторов:

1. Огромная сила каталитического действия. В 10⁸-10²⁰ раз повышают скорость реакции по сравнению с действием неорганических катализаторов.

2. Специфичность действия, т.е. ферменты катализируют строго определённые реакции. Бывает

- абсолютная специфичность;

- групповая специфичность;

- по отношению к определённым типам реакций;

- стереохимическая (оптическая) специфичность.

3. Лабильность. Ферменты подвержены влиянию многих факторов и могут изменять свою активность под действием рН-среды, температуры, времени ферментативного гидролиза, соотношения фермент-субстрат и влажности субстрата, а также наличие ингибиторов и активаторов. Всё это обусловлено их белковой природой.

Ферменты бывают двух и однокомпонентные. Однокомпонентные ферменты состоят только из белка и некоторые включают в свой состав ионы металлов. Получают их методом синтеза, выходят во внешнюю среду и функционируют в ней. Это амилазы, целюлазы, протеиназы. Двухкомпонентные ферменты состоят из белковой части и кофермента. Кофермент как компонент продукта участвует в действии фермента в качестве обязательного кофактора. Двухкомпонентные ферменты в роли кофермента могут выступать следующие группы:

- коферменты алифатического ряда (глютатион и линоевая кислота);

- коферменты ароматического ряда;

- коферменты гетероциклических соединений (фолиевая кислота и производные витаминов В и В).

- коферменты-нуклеотиды и коферменты-нуклеозиды.

Некоторые коферменты соединяются с ионами металлов (каталаза, пероксидаза), которые соединяются с двух и трёхвалентным железом.