Головна
Реферати » Реферати по біології » Області застосування протеаз

Області застосування протеаз

Області застосування протеаз

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

Казанський державний технологічний університет

Кафедра промислової біотехнології

Казань 2004

Введення.

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

Роль ферментів в життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів колосальна. Завдяки каталітичної функції різноманітні ферменти забезпечують швидке протікання в організмі або поза його величезного числа хімічних реакцій. В даний час в біологічних об'єктах виявлено кілька тисяч індивідуальних ферментів, а кілька 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 втрачають здатність здійснювати каталітичну функцію. На цьому грунтується їх практичне застосування в хімічній, харчовій, легкій та фармацевтичній 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 ряд 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 сполук, що містять пептидні зв'язку. Далі детально розглядаються основні області застосування протеаз в різних областях промисловості.

1. Основні області застосування протеаз

Харчова промисловість

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

В кулінарії застосування пептид-гідролаз (протелін і проназа) для обробки м'яса перед його приготуванням різко покращує 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%.

У молочній промисловості використання протеаз прискорює дозрівання сирів вдвічі і знижує їх собівартість на 10%.

Легка промисловість

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

У текстильній промисловості процес расшліхтовкі тканин ферментними препаратами класу протеаз грибного походження прискорюється в 7-10 разів; ці ж препарати служать для видалення серицина при розмотуванні коконів тутового шовкопряда у 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 засобів. Деякі протеази разом з глюкозооксідазой і каталазой додають в зубну пасту - вони забезпечують їх антимікробну дію і оберігання зубів від карієсу.

2. Застосування протеаз у легкій промисловості.

В ферментативних процесах шкіряного та хутрового виробництва найчастіше використовуються ферменти, які стосуються класу протеаз. Найбільш широко застосовуються такі ферменти.

Трипсин

Виділяється підшлунковою залозою у вигляді трипсиногена, активується автокаталитически при рН 7-9 або ентерокіназою, вироблюваної 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 та пепсином, легко піддаються дії трепсіна.

Трипсин гідролізує зв'язку (пептидні, амідні, складноефірні), в яких карбоксильна група належить основним амінокислотам лизину і аргініну.

Трипсин відіграє основну роль при мягченіі голья панкреатином і його препаратами в шкіряному виробництві.

Пепсин

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

Пепсин не діє на кератин, протаміни та продукти гідролізу білків з низькою молекулярною масою. Розчини пепсину піддаються повільному автолизу. В процесах шкіряного та хутрового виробництва не використовується, однак застосовується для обробки коллагенсодержащих відходів з метою їх подальшого розчинення.

Катепсин

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

Після смерті тварини в тканинах, у тому числі в шкіряному і хутряному сировину, накопичуються молочна та інші кислоти, тобто утворюється кисла середа. В результаті цього катепсин набуває здатність каталітичного дії на гідроліз тканинних білків. Це потрібно враховувати при первинній обробці сировини, зокрема потрібно своєчасно його консервувати.

Коллагеназа

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

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

2.1 Застосування протеїназ у шкіряному виробництві

Відмотування шкіряної сировини

Для прискорення відмотування у виробництві часто використовують обострітель - хімічні речовини, що сприяють обводнення . Прискорити обводнення можуть гидролитические 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. В результаті дії протеаз відбувається часткове поділ структурних елементів дерми, що сприяє поліпшенню обводнення і полегшує наступне обезволашивание шкур.

Обезволашіваніе

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

Обезволашівающего ефекту можна досягти, руйнуючи корінь волоса шляхом розриву дисульфідних зв'язків, а також рахрушеніем речовин, що вистилають волосяну сумку, що сприяє вільному виходу з неї волоса. Тривалість процесу визначається швидкістю проникнення ферменту до компонентів волосяний сумки - складним білкам і білково-вуглеводних комплексам. Тому ферментативному Обезволашіваніе, 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, липолитической і глікозідазной активністю, а також різні спеціальні компоненти (ПАР, антисептики, активатори, регулятори рН і т.д.).

Мягчение голья

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

В якості мячітеля на шкіряних заводах широко використовується ферментативний препарат тваринного походження - технічний панкреатин у вигляді порошку, який одержують з підшлункової залози.

Панкреатин містить ряд протеолітичних ферментів - протеїназ та пептидаз, основним з яких є протеиназа - 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 золения і обеззоліванія.

Обробка дубленого шкіряного напівфабрикату

Часто дублений напівфабрикат вимагає переробки через відмінності в структурі топографічних ділянок, фізико-механічних властивостях і забарвленням, а також через складок і заломів, що утворилися при транспортуванні і зберіганні. Для цього проводять ферментативну обробку дубленого 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 інактивують застосовувані ферменти. Шкіри, які зазнали ферментативної обробці в кислому середовищі, мають більш м'який гриф, ніжну лицьову поверхню і інтенсивне забарвлення.

2.2 Ферментатівниє процеси хутрового виробництва

Відмотування хутряної сировини

В останні роки запропоновано багато методик відмотування хутряних шкурок за допомогою ферментних препаратів. Для більш ефективного впливу на міжволоконній речовини шкіряної тканини хутряних шкур доцільно використовувати ферментні препарати, що мають кілька різних активностей. Необхідним 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 мездрении.

Обезжирення хутряної сировини

Після відмотування на волосяному покриві хутряних шкурок міститься значна кількість ліпідів, забруднень білкової і вуглеводної природи. Ферментативний метод знежирення заснований на гидролитическом розщепленні жиру під дією ліполітичних ферментів. Ферментні препарати на їх основі, як правило, містять поряд з ліпазами 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 емульгує. Так, в процесах мийки і знежирення овчин використовуються Ферментні препарати протеолітичної дії - протосубтилин Г3х (лужна протеаза)

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту monax