Современные ферментативные процессы

Ферменты, или энзимы (от лат. fermentum, греч. ζύμη, ἔνζυμον — закваска) — обычно белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами. Ферменты специфичны к субстратам. Наука о ферментах называется энзимологией, а не ферментологией (чтобы не смешивать корни слов латинского и греческого языков).

Ферменты — это катализаторы биологического происхождения. Важнейшие свойства ферментов — чрезвычайно высокая активность и специфичность (селективность) действия. Все живые организмы содержат большое количество (сотни и тысячи) ферментов, основная функция которых состоит в проведении, ускорении и регуляции практически всех химических реакций, необходимых для жизнедеятельности организма 

Ферментативные процессы известны человеку с глубокой древности. Народы многих стран издавна владели искусством приготовления хлеба, сыра, уксуса на основе переработки растительного и животного сырья. Однако современный этап в развитии энзимологии относится к началу прошлого века.

Ферментативные процессы используются все более и более широко и в промышленности. Самая древняя отрасль химической или, точнее, биохимической промышленности - винокурение - основана на такого рода процессах. В биохимической промышленности используются в качестве специфических катализаторов ферменты, вырабатываемые микроорганизмами.

Ферментативные процессы используются и в промышленности; на ник основаны бродильные производства ( винокурение и пивоварение), хлебопечение и ряд других органических производств.

Ферментативные процессы используются все более и более широко и в промышленности. Самая древняя отрасль химической или, точнее, биохимической промышленности-винокурение - основана на такого рода процессах. В биохимической промышленности используются в качестве специфических катализаторов ферменты, вырабатываемые микроорганизмами.

Ферментативные процессы используются и в промышленности; на них основаны бродильные производства ( винокурение и пивоварение), хлебопечение и ряд других органических производств.

Ферментативные процессы являются химическими реакциями, осуществляемыми в природе определенными микроорганизмами.

Ферментативные процессы ( ферментативный катализ) лежат в основе жизнедеятельности всех организмов. В химические функции живых клеток входит разложение и синтез белков, жиров, углеводов и других очень сложных веществ. Благодаря высокой специфичности и активности ферментов за короткое время и при сравнительно низких температурах в живом организме образуются необходимые для жизнедеятельности соединения.

Описанные ферментативные процессы составляют первую стадию разложения органических соединений в анаэробных условиях которая называется кислым или водородным брожением. Образующиеся на первой стадии органические кислоты, спирты и другие соединения затем подвергаются превращениям, которые заканчиваются образованием метана и диоксида углерода.

Многие ферментативные процессы используются в промышленности для получения ряда пищевых продуктов.

Большинство ферментативных процессов протекает, замедляясь во времени.

Скорость ферментативных процессов легко регулировать. Он имеет, следовательно, и температурный оптимум. Скорость ферментной реакции, таким образом, можно регулировать, изменяя температуру и степень кислотности ( рН) среды, а также количество вносимого катализатора. 

Среди ферментативных процессов, протекающих в почве, наиболее важным является процесс фиксации атмосферного азота. Азот, необходимый растению, в частности для синтеза белков, растения получают из земли. Повышение плодородия почв невозможно без значительного улучшения их азотного баланса

Большинство ферментативных процессов является следствием дефицита электронов в гидролизуемой связи. Подвижные электроны определяют основные физико-химические свойства фермента и субстрата.

Большинство ферментативных процессов является следствием дефицита электронов в гидролизуемой связи. 

Кинетика ферментативных процессов также, как известно, часто уклоняется от закона действия масс в том смысле, что количества превращенного вещества пропорциональны лишь времени.

К важнейшим ферментативным процессам, определяющим будущее сельского хозяйства, относится фотосинтез.

В ходе ферментативного процесса субстраты претерпевают химические превращения с образованием конечных продуктов, которые освобождаются от связи с ферментом и выходят из сферы реакции. Число продуктов реакции, так же, как и число исходных субстратов, определяет кинетическую характеристику процесса. По числу образующихся продуктов ферментативные реакции, как правило, делятся на реакции с одним продуктом и двумя продуктами, Значительно реже встречаются процессы с образованием трех продуктов реакции или более

 

Для всех ферментативных процессов характерно существование известного оптимума температуры, в данном - случае лежащего около 40 С. Нагревание до 100 С разрушает ( денатурирует) фермент, который представляет собой белок, и слюна теряет способность гидролизовать крахмал

 

 

 

Ряд примеров свидетельствует об огромных возможностях инженерной энзимологии в различных областях промышленности, медицины, сельского хозяйства. В частности, иммобилизованную β-галактозидазу, присоединенную к магнитному стержню-мешалке, используют для снижения содержания молочного сахара в молоке, т.е. продукта, который не расщепляется в организме больного ребенка с наследственной непереносимостью лактозы. Обработанное таким образом молоко, кроме того, хранится в замороженном состоянии значительно дольше и не подвергается загустеванию. Разработаны проекты получения пищевых продуктов из целлюлозы, превращения ее с помощью иммобилизованных ферментов – целлюлоз – в глюкозу, которую можно превратить в пищевой продукт – крахмал. С помощью ферментной технологии в принципе можно также получить продукты питания, в частности углеводы, из жидкого горючего (нефти), расщепив его до глицеральдегида, и далее при участии ферментов синтезировать из него глюкозу и крахмал. Несомненно, имеет большое будущее моделирование при помощи инженерной энзимологии процесса фотосинтеза, т.е. природного процесса фиксации СО₂; помимо иммобилизации, этот жизненно важный для всего человечества процесс потребует разработки новых оригинальных подходов и применения ряда специфических иммобилизованных коферментов.

 

Пищевая промышленность

В кулинарии применение пептид-гидролаз (протелин и проназа) для обработки мяса перед его приготовлением резко улучшает качество мясных блюд.

В мясной промышленности протеолитические ферменты применяют для ускорения  созревания мяса и повышения выхода мяса 1-го сорта с 15% до 40%.

В молочной промышленности использование протеаз ускоряет созревание сыров вдвое и снижает их себестоимость на 10%.

Легкая промышленность

В кожевенном и меховом производстве для ускорения снятия волоса со шкур и размягчения кожевенного сырья  применяют препараты протеиназ (протелин и протофрадин), являющихся внеклеточными протеазами стрептомицетов. При этом время, необходимое на осуществление необходимых процессов сокращается в несколько раз, сортность и качество шерсти и кож повышается, а условия труда в этой отрасли производства резко улучшаются.

В текстильной промышленности процесс  расшлихтовки тканей ферментными препаратами  класса протеаз грибного происхождения  ускоряется в 7-10 раз; эти же препараты  служат для удаления серицина при  размотке коконов тутового шелкопряда в производстве натурального шелка.

 

 

Применение в бытовой  химии

Протеазы растительного происхождения, выдерживающие нагревание до 90°С без  заметной потери активности, являются компонентами стиральных порошков и  моющих средств. Некоторые протеазы вместе с глюкозооксидазой и каталазой добавляют в зубную пасту – они обеспечивают их антимикробное действие и предохранение зубов от кариеса.

 

Наибольший объем ферментных препаратов потребляется пищевой промышленностью  – 57,3 и 53,2% в натуральном и денежном выражении соответственно от общего объемы потребления препаратов в промышленности. Доля ферментных препаратов для производства бытовой химии составила 22,1 и 24,1%, а доля ферментных препаратов для сельского хозяйства 15,6 и 16,8% в натуральном и денежном выражении соответственно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

1.Что такое ферменты?

 

2.Ферментативные процессы

 

3. Инженерная энзимология

 

4.Области применения  ферментов

 

5.Статистика потребления  ферментов по промышленностям

 

 

Список интернет ресурсы  используемые в реферате:

 

xumuk.ru

 

ru.wikipedia.org

 

chemport.ru