Області застосування протеаз

Реферат виконав: студент гр. 50-11 Кашапов Р.Р.

Казанський державний технологічний університет

Кафедра промислової біотехнології

Казань 2004

Введення.

Найважливішим властивість білків є їх каталітична активність. Речовини білкової природи, здатні каталітично прискорювати хімічні реакції, називають ферментами.

Роль ферментів у життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів колосальна. Завдяки каталітичної функції різноманітні ферменти забезпечують швидке протікання в організмі або поза його величезного числа хімічних реакцій. У Нині в біологічних об'єктах виявлено кілька тисяч індивідуальних ферментів, а декілька сотень з них виділено і вивчено. Підраховано, що одна жива клітина може містити до тисячі різних ферментів, кожен з яких прискорює ту чи іншу хімічну реакцію.

Будучи виділені з організму, ферменти не втрачають здатність здійснювати каталітичну функцію. На цьому засноване їхнє практичне застосування в хімічної, харчової, легкої та фармацевтичної промисловості. Особливе значення для хімічного виробництва має специфічність ферментів: адже до 80% витрат у виробництві багатьох хімічних речовин припадає на відділення домішок, що виникли в результаті побічних реакцій. Крім того, ферменти дозволяють здійснювати низку процесів, виконання яких звичайними методами органічного синтезу залишається поки невирішеною проблемою.

Протеази відносять до класу пептид-гідролаз - ферментів, що прискорюють реакції гідролізу білків, пептидів та інших з'єднань, що містять пептидні зв'язку. Далі докладно розглядаються основні області застосування протеаз в різних галузях промисловості.

1. Основні області застосування протеаз

Харчова промисловість

В поєднанні з амілазою протеїнази, що виділяються з грибів, що відносяться до роду Aspergillus, застосовують в хлібопекарської промисловості. Будучи додані в кількості 20-50 г на 1 т борошна, вони покращують якість і аромат хліба, прискорюють дозрівання тесту на 30%, скорочують витрати цукру на виробництво вищих сортів булочних виробів вдвічі, збільшують пористість м'якушки та об'єм хліба на 20%.

В кулінарії застосування пептид-гідролаз (протелін і проназа) для обробки м'яса перед його приготуванням різко поліпшує якість м'ясних страв.

В м'ясної промисловості протеолітичні ферменти застосовують для прискорення дозрівання м'яса і підвищення виходу м'яса 1-го сорту з 15% до 40%.

В молочної промисловості використання протеаз прискорює дозрівання сирів вдвічі і знижує їх собівартість на 10%.

Легка промисловість

В шкіряній і хутряному виробництві для прискорення зняття волосся зі шкір і розм'якшення шкіряної сировини застосовують препарати протеїназ (протелін і протофрадін), що є позаклітинними протеазами стрептоміцетов. При цьому час, необхідний на здійснення необхідних процесів скорочується в кілька разів, сортність і якість вовни та шкір підвищується, а умови праці в цієї галузі виробництва різко поліпшуються.

В текстильної промисловості процес расшліхтовкі тканин ферментними препаратами класу протеаз грибного походження прискорюється у 7-10 разів; ці ж препарати служать для видалення серіціна при розмотуванні коконів шовковичного шовкопряда в виробництві натурального шовку.

Застосування у побутовій хімії

Протеази рослинного походження, що витримують нагрівання до 90 ° С без помітної втрати активності, є компонентами пральних порошків і миючих коштів. Деякі протеази разом з глюкозооксідазой і каталази додають у зубну пасту - вони забезпечують їх антимікробну дію і оберігання від зубів карієсу.

2. Застосування протеаз у легкій промисловості.

В ферментативних процесах шкіряного та хутрового виробництва найчастіше використовуються ферменти, що відносяться до класу протеаз. Найбільш широко застосовуються наступні ферменти.

Трипсин

Виділяється підшлунковою залозою у вигляді трипсиногена, активується автокаталітіческі при рН 7-9 або Ентерокиназа, що виробляється слизовою оболонкою тонких кишок. Трипсин не є ферментом первинного дії, тобто або зовсім не розщеплює нативні білки, або діє на них слабо і повільно. Білки, денатуровані нагріванням, оброблені кислотами, солями, лугами і пепсином, легко піддаються дії трепсіна.

Трипсин гідролізують зв'язку (пептидні, амідні, складноефірний), в яких Карбоксильна група належить основним амінокислот лізину і аргініну.

Трипсин відіграє основну роль при мягченіі гольян панкреатину і його препаратами в шкіряному виробництві.

Пепсин

Фермент шлункового соку, що виділяється клітинами слизової оболонки шлунка у вигляді неактивного пепсиногену, активується автокаталітіческі в присутності соляної кислоти, перетворюючись на пепсин. Пепсин є ферментом первинного впливу, тобто розщеплює майже всі нативні білки, гідролізуя при тривалому дії близько 30% пептидних зв'язків, проте, діє повільніше, ніж інші протеїнази. Пепсин гідролізують зв'язку амінокислот, що містять ароматичні кільця в бічного ланцюга і вільні карбоксильні групи.

Пепсин не діє на кератин, протаміну і продукти гідролізу білків з низькою молекулярною масою. Розчини пепсину піддаються повільному автолізом. У процесах шкіряного та хутрового виробництва не використовується, однак застосовується для обробки коллагенсодержащіх відходів з метою їх подальшого розчинення.

катепсини

Фермент, що знаходиться у вигляді катепсіногена у всіх тварин тканинах. У найбільших кількостях міститься в печінці, селезінці та нирках. Разом з ним присутня природний активатор зоокіназа, який можна відокремити від катепсини. Катепсини діє на з'єднання, що містять ароматичну амінокислоту, і розщеплює пептиди з N-кінця пептидного зв'язку. Зазвичай катепсини каталізує гідроліз білків при автолізом. У нейтральному середовищі він неактивний, оптимальний рН дії 4-5.

Після смерті тварини в тканинах, у тому числі в шкіряній і хутряному сировина, накопичуються молочна та інші кислоти, тобто утворюється кисле середовище. У Внаслідок цього катепсини набуває здатності каталітичної дії на гідроліз тканинних білків. Це потрібно враховувати при первинній обробці сировини, у Зокрема потрібно своєчасно його консервувати.

коллагеназа

Це специфічний фермент, що розщеплює нативний колаген на пептиди без освіти амінокислот. Інші білки не розщеплює.

коллагеназа діє на колаген сильніше, ніж на синтетичні пептиди, побудовані за типу колагену. Виділяється з культур різних бактерій.

2.1 Застосування протеїназ у шкіряному виробництві

відмотування шкіряної сировини

Для прискорення відмотування у виробництві часто використовують обострітелі - хімічні речовини, що сприяють обводнення. Прискорити обводнювання можуть гідролітичні ферменти6 протеази, глікозідази, ліпази. Особливо ефективно дію ферментних препаратів при відмотування сировини, консервованого із застосуванням сушіння і що містить велику кількість жиру.

Широке застосування в шкіряному виробництві знаходять протеолітичні ферменти: кислі, нейтральні та лужні протеази. У результаті дії протеаз відбувається часткове поділ структурних елементів дерми, що сприяє поліпшенню обводнення і полегшує подальше обезволашіваніе шкір.

Обезволашіваніе

Обезволашіваніе є найбільш трудомістким підготовчим процесом шкіряного виробництва. Існуючі неферментний методики обезволашіванія не повністю задовольняють промисловість. Тому найбільш перспективно обезволашіваніе з допомогою ферментів, оскільки при цьому вдається зберегти знімається волосся, прискорити в 2-3 рази і спростити процес очищення стічних вод, завдяки відсутності в них сірковмісних речовин.

Обезволашівающего ефекту можна досягти, руйнуючи коріння волосся шляхом розриву дисульфідних зв'язків, а також рахрушеніем речовин, які вистилають волосяну сумку, що сприяє вільному виходу з неї волосся. Загальна тривалість процесу визначається швидкістю проникнення ферменту до компонентів волосяний сумки -- складним білків і білково-вуглеводистих комплексам. Тому ферментативного обезволашіванію, як правило, передує лужна або ферментативна відмотування, що сприяє підвищенню проникності дерми для великих молекул ферментів. Різні види субстратів (білки, вуглеводи, жири) викликають необхідність використання композицій ферментних препаратів. Композиції можуть містити суміші ферментних препаратів, що мають протеолітичної, липолитический і глікозідазной активністю, а також різні спеціальні компоненти (ПАР, антисептики, активатори, регулятори рН і т.д.).

Мягченіе гольян

Мягченіе полягає в нетривалої обробці гольян ферментним препаратом у водному середовищі при 37-38 ° С. в результаті чого, голье здобуває м'якість пластичність, повітропроникність; лицьовий шар стає гладким і шовковистим.

В як мячітеля на шкіряних заводах широко використовується ферментативний препарат тваринного походження - технічний панкреатин у вигляді порошку, що одержується з підшлункової залози.

Панкреатин містить ряд протеолітичних ферментів - протеїназ та пептідаз, основним з яких є протеїназ - трипсин. Завдяки дії протеолітичних ферментів при мягченіі відбувається видалення шляхом гідролітичного розщеплення продуктів часткового розпаду колагену, кератину і межволоконних білків, що залишилися в голье після золенія і обеззоліванія.

Обробка дубленому шкіряного напівфабрикату

Часто дублених напівфабрикат потребує переробки через відмінності у структурі топографічних ділянок, фізико-механічні властивості й кольорі, а також через складок і заломів, що утворилися при транспортуванні і зберіганні. Для цього проводять ферментативну обробку дубленому напівфабрикату з використанням кислих протеаз з оптимумом активності при рН 4,5-5. Перед ферментативної обробкою напівфабрикат промивають для видалення незв'язаних сполук хрому, які инактивируют застосовувані ферменти. Шкіри, які зазнали ферментативної обробці в кислому середовищі, мають більш м'який гриф, ніжну лицьову поверхню і інтенсивне забарвлення.

2.2 ферментативних процесів хутрового виробництва

відмотування хутряної сировини

В останні роки запропоновано багато методик відмотування хутрових шкурок з допомогою ферментних препаратів. Для більш ефективного впливу на межволоконние речовини шкіряної тканини хутрових шкур доцільно використовувати ферментні препарати, які мають декілька різних активностей. Необхідні комплексом ферментних властивостей володіють препарати мальтавоморін П2х, Пп10х, Г10х. Так обробка шкурок кролика зазначеними препаратами дозволяє не тільки скоротити тривалість циклу відмотувальних процесів за рахунок більш швидкого обводнення, але і значно зменшити кількість первинних шкурок при подальшому мездреніі.

Обезжирення хутряної сировини

Після відмотування на волосяному покриві хутрових шкурок міститься значна кількість ліпідів, забруднень білкової і вуглеводної природи. Ферментативний метод знежирення заснований на гідролітичною розщепленні жиру під дією ліполітичних ферментів. Ферментні препарати на їх основі, як правило, містять поряд з ліпаза ферменти іншої активності, наприклад протеазу і глікозідазу.

Розроблено методики знежирення із застосуванням протеаз і ПАР. Ефект знежирення в даному випадку обумовлений тим, що протеази сприяють розщепленню мембран жирових клітин, в результаті чого натуральний жир під дією ПАР емульгуючу. Так, у процесах миття і знежирення овчин використовуються Ферментні препарати протеолітичної дії - протосубтілін Г3х (лужна протеаза)

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.monax.ru