Ферментные системы. Ферменты в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве

Биохимические процессы обмена веществ - это цепи реакций, катализируемые несколькими (от 3 до 45 и более) ферментами, составляющими так называемые ферментные системы, которые делят на три группы:

1. Системы, в которых ферменты не связаны между собой, продукт одного фермента служит субстратом другого и т.д. К этой группе относятся ферментная система анаэробной стадии дыхания, ферментная система цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и др.

2. Системы, в которых ферменты объединены в комплексы. Промежуточные продукты не покидают комплекса. Сюда относятся ферментная система окислительного декарбоксилирования пировиноградной и  a-кетоглутаровой кислот, ферментная система  синтеза жирных кислот и др.

3. Самые организованные , в них ферменты закреплены на мембранах митохондрий, хлоропластов, эндоплазматической сети цепочками. Примером может быть цепь ферментов клеточного дыхания или биологического окисления сопряженная с ферментной системой окислительного фосфорилирования АДФ.

 Регуляторные (ключевые) ферменты ферментных систем определяют скорость процесса т.к. имеют аллостерический центр для контакта с регуляторами (активаторами и ингибиторами). Благодаря регуляции изменяется скорость метаболических процессов, обеспечиваются потребности  клетки в метаболитах и продуктах в конкретных условиях среды.

В различных отраслях промышленности, медицине и сельском хозяйстве, широко используют чистые ферменты, ферментные препараты и культуры микроорганизмов у которых есть соответствующие ферментные системы.

В сыроделии, для получения плотного сгустка белков молока, используется сычужный фермент (он же химозин или реннин), образующийся в сычуге телят и ягнят молочного периода жизни. Для производства кисломолочных продуктов используются закваски, содержащие культуры микроорганизмов, анаэробная стадия дыхания которых представляет собой процесс брожения.

В хлебопечении, пивоварении, виноделии, производстве спирта исползуются культуры хлебопекарных, пивных и винных дрожжей.

Протеиназы значительно ускоряют процесс мягчения мяса, улучшают его консистенцию при производстве консервов, "созревании" сельди при посоле. Протеиназы и пектиназы используют в виноделии и приготовлении соков. Добавление указанных ферментов к мезге ускоряет сокоотдачу и просветление сока.

Специфические протеиназы применяют в кожевенной промышленности для удаления волос. Щелочные протеиназы и липазы вносят в синтетические моющие средства.

Для лечения желудочно-кишечных заболеваний используются пепсин,трипсин, панкреатин и их смеси. Все шире используются ферментные препараты в животноводстве для повышения усвоения питательных веществ рациона.

Ферменты используют и в химической промышленности для осуществления таких реакций органической химии, как окисление, восстановление, дезаминирование, декарбоксилирование, дегидратация и др.

Широкое применение ферментов в различных отраслях привело к их промышленному получению главным образом из микроорганизмов.

Для увеличения долговечности и многократного использования ферментов в тонком химическом производстве, их встраивают в нерастворимый носитель, например, пленку, пластину. Химическое закрепление к носителю, стабилизирует конформацию фермента, повышает его устойчивость и снижает лабильность. Такие ферменты назвали иммобилизованными.