CC BY
2359
Для корреспонденции
Римарева Любовь Вячеславовна - академик РАН, доктор технических наук, главный научный сотрудник отдела биотехнологии ферментных препаратов, дрожжей, органических кислот и биологически активных добавок Всероссийского научно-исследовательского института пищевой биотехнологии -филиала ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» Адрес: 111033, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4б Телефон: 8 (495) 362-45-72 E-mail: [email protected]
Римарева Л.В., Серба Е.М., Соколова Е.Н., Борщева Ю.А., Игнатова Н.И.
Ферментные препараты и биокаталитические процессы в пищевой промышленности
Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
ALL-Russian Institute of Food Biotechnology, Moscow
Ферментные препараты играют существенную роль в биотехнологических процессах получения пищевой продукции. Представлены классификация ферментов, специфичность их действия на различных субстратах и процессы получения ферментных препаратов на основе микроорганизмов - продуцентов ферментов. Проведен мониторинг мирового и отечественного рынка ферментных препаратов, используемых в пищевой промышленности. Рассмотрены вопросы эффективной биоконверсии различных видов растительного сырья для повышения качества получаемых соков, морсов, снижения вязкости и увеличения выхода биологически ценных компонентов для производства функциональных пищевых продуктов; микробного сырья - для получения белково-аминокислотных, витаминных обогатителей пищи, а также пищевых ингредиентов; животного сырья - для интенсификации технологических процессов, переработки отходов мясной, молочной промышленности, а также в сыроделии для повышения качества выпускаемой продукции. Предлагаемый обзор представляет научно-практический интерес для специалистов в области биотехнологии производства пищевых продуктов, получаемых на основе ферментативной конверсии различных видов сельскохозяйственного сырья.
Ключевые слова: ферментные препараты, биотехнология, субстратная специфичность, конверсия, ресурсосберегающая технология, сельскохозяйственное сырье, пищевые продукты
Enzyme preparations are essential to biotechnological processes for the production of food. Classification of enzymes, the specificity of their action on various substrates and processes of obtaining enzyme preparations based on various microorganisms-producers of enzymes are presented. Overview of the world and internal market of enzyme preparations used in the food industry is provided. The issues of efficient bioconversion of different plant materials to improve the quality of juices, fruit drinks, reducing the viscosity and increasing the productivity of biologically valuable components for functional products are considered; microbial raw materials - to produce protein or amino acid and vitamin
Для цитирования: Римарева Л.В., Серба Е.М., Соколова Е.Н., Борщева Ю.А., Игнатова Н.И. Ферментные препараты и биокаталитические процессы в пищевой промышленности // Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 5. С. 62-74. Статья поступила в редакцию 14.08.2017. Принята в печать 08.09.2017.
For citation: Rimareva L.V., Serba E.M., Sokolova E.N., Borshcheva Yu.A., Ignatova N.I. Enzyme preparations and biocatalytic processes in the food industry. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (5): 62-74. (in Russian) Received 14.08.2017. Accepted for publication 08.09.2017.
Enzyme preparations and biocatalytic processes in the food industry
Rimareva L.V., Serba E.M., Sokolova E.N., Borshcheva Yu.A., Ignatova N.I.
enriched foods, as well as food ingredients; animal raw materials - for intensification of technological processes, for processing of wastes of meat, dairy industry, as well as in cheese making to improve the quality of products. The review is of scientific and practical interest for specialists in the field of biotechnology of food production of high quality food obtained by the enzymatic conversion of different types of agricultural raw materials.
Keywords: enzymes, biotechnology, substrate specificity, conversion, resource-saving technology, agricultural raw materials, food
Перспективным направлением совершенствования технологических процессов в перерабатывающих отраслях пищевой промышленности является использование высокоактивных биологических катализаторов, способствующих существенному увеличению выхода, повышению качества и продлению сроков хранения готовой продукции [1, 2]. Кроме того, ферментативный катализ позволяет радикально изменять функционально технологические свойства сырья на различных этапах его переработки, открывая тем самым широкие возможности создания принципиально новых легкоусвояемых продуктов, в том числе специализированной пищевой продукции.
Большинство пищевых технологий основаны на биокаталитических методах конверсии сельскохозяйственного сырья [3-5]. Наиболее масштабно используют ферментные препараты микробного происхождения в спиртовой и пивоваренной (порядка 60% от общего объема ферментных препаратов), хлебопекарной, кондитерской, крахмало-паточной, сыродельной (до 20%) отраслях промышленности. Применение отечественных биокатализаторов позволяет не только интенсифицировать существующие биотехнологические процессы в пищевой промышленности, но и создать конкурентоспособную продукцию нового поколения с заданными свойствами, произвести импортозамещение.
Ферменты: классификация и специфичность
Ферментативный катализ субстратов растительного, животного и микробного происхождения обеспечивает радикальное изменение функциональных свойств и фракционного состава сырья на различных этапах его переработки, открывая широкие возможности создания принципиально новых видов пищевой продукции.
По современной классификации, принятой Комитетом по номенклатуре Международного союза биохимиков и молекулярных биологов (ЫС-ЮВМВ), все ферменты делятся на 6 основных классов по типу катализируемой реакции [6]: оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные реакции); трансферазы (реакции переноса групп); гидролазы (реакции присоединения или отщепления молекулы воды); лиазы (реакции отщепления или присоединения групп негидролитическим путем по двойной связи); изомеразы (реакции изомеризации);
лигазы, или синтетазы (реакции присоединения друг к другу двух молекул, сопряженные с расщеплением пирофосфатной связи).
Большинство ферментов, применяемых в пищевой промышленности, относятся к 3-му классу - гидролазы, который включает 11 подклассов [7]. Гидролазы катализируют гидролитические реакции в процессах биоконверсии субстратов растительного, животного и микробного происхождения. Наименование гидролаз составляют по форме: «субстрат-гидролаза».
Гидролитические ферменты 3-го класса подразделяют на подклассы в зависимости от специфичности их действия при каталитическом расщепление определенных связей: 3.1 - сложноэфирных связей; 3.2 - гликозидных связей; 3.3 - эфирных связей; 3.4 - пептидных связей; 3.5 - связей С-Ы, отличных от пептидных; 3.6 - кислотно-ангидридных связей; 3.7 - связи С-С; 3.8 - галоидалкидных связей; 3.9 - связей Р-Ы; 3.10 - связей Б-Ы; 3.11 - связей С-Р.
Наибольший интерес для специалистов в области пищевой биотехнологии представляют 3 подкласса ферментов класса гидролаз (3.1, 3.2 и 3.4). К ним относятся эстеразы (пектинэстераза действует на пектин в растительных субстратах); гликозидазы (амилазы, гемицеллюлазы, катализирующие гидролиз глико-зидных связей в поли- и олигосахаридах); протеазы, способные катализировать гидролиз белковых веществ.
Субстратами для гидролитических ферментов являются полимеры, которые служат объектом действия на них ферментов с соответствующей субстратной специфичностью. В процессе ферментативного гидролиза происходит образование фермент-субстратного комплекса, который претерпевает внутримолекулярную перегруппировку под влиянием активного центра фермента [8]. Катализированный разрыв ангидридной связи субстрата приводит к выделению из фермент-субстратного комплекса одного из продуктов реакции. Второй продукт выделяется после группировок, связанных с присоединением воды.
«Узнаваемость» ферментом полимерного субстрата может достигаться большим количеством контактов. Каждая молекула полимерного субстрата фактически представляет собой целый спектр реакционных центров с различной реакционной способностью. При этом реакционная способность полимеров, как правило, убывает в ходе его ферментативной деструкции.
Специфичность действия. Ферменты обладают высокой избирательной способностью взаимодействия с субстратом и высокой специфичностью по отношению к катализируемым реакциям. При этом различают сте-реоспецифичность, абсолютную и относительную специфичность.
Практически отсутствуют ферменты, обладающие абсолютной специфичностью и катализирующие только одну реакцию. Однако некоторые ферменты можно условно отнести к этой категории, как катализирующие одну реакцию с существенно более высокой скоростью, чем другие, которыми можно пренебречь. Так, например, глюкозооксидаза, катализирующая окисление D-глюкозы до глюконовой кислоты, участвует в каталитическом окислении еще ряда субстратов (маннозы, лактозы, мальтозы и др.), но скорость этих реакции более чем на порядок ниже. Поэтому глюкозооксидазу условно считают ферментом, обладающим абсолютной специфичностью.
Ферменты, проявляющие относительную или групповую специфичность, действуют на группу близких по строению субстратов. При этом каждый индивидуальный фермент проявляет свои характерные особенности воздействия на тот или иной субстрат. Предполагается, что в активном центре фермента условно присутствуют два участка: сорбционный и каталитический. При этом ферменты вариабельны по структурам сорбционных участков центров и строго консервативны по структурам каталитических участков [9].
Для гидролаз подкласса 3.1 (эстераз) характерна относительная субстратная специфичность, т.е. способность гидролизовать сложноэфирные связи между радикалами различного вида. Эстеразы расщепляют моно-, ди-, триацилглицеролы и др. соединения, содержащие сложноэфирную связь. Скорость расщепления зависит от структуры субстрата.
Липазы проявляют позиционную специфичность: предпочтительно гидролизуют сложноэфирную связь при С1 и С3 глицерола, а также проявляют избирательность в отношении длины цепи отщепляемых жирнокис-лотных остатков.
Протеазы (подкласс 3.4) обладают групповой специфичностью по отношению к белкам и пептидам. При этом пепсин предпочтительно катализирует расщепление пептидной связи между тирозином и фенилалани-ном, особенно при наличии свободной карбоксильной группы. Химотрипсин воздействует на пептидные связи, образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот.
Ферменты обладают способностью воздействовать не только на различные субстраты, но и катализировать различные биохимические реакции. Так, например, трипсин катализирует гидролиз пептидных связей, образованных карбоксильной группой аргинина или лизина, а также амидных связей и сложноэфирных связей между аминокислотой и спиртом [10].
Гликозидазы (подкласс 3.2) стереоспецифичны. Например, амилазы и р-глюканазы катализируют гидролиз
гликозидных связей определенной пространственной конфигурации (а- или р), но не обеих одновременно. Менее строгая избирательность проявляется к различным видам а- или р-гликозидных связей. Так, глюко-амилаза расщепляет а-1,4 и а-1,6-связи; дрожжевая глюканаза - р-1,3 и р-1,4-связи и т.д.
Гликозидазы специфичны в отношении длины цепи: для глюкоамилазы из плесневых грибов предпочтительны высокомолекулярные субстраты (декстрины), а для дрожжевых - олигосахариды с меньшей молекулярной массой. Скорость гидролиза углеводов может зависеть от наличия определенных замещающих групп в углеводных остатках. Некоторые гликозидазы гидро-лизуют только линейные полимеры и т.д.
Гидролитические ферменты подразделяют на 2 типа по характеру протекания процесса расщепления субстрата: эндо- и экзодействия [7-10]. Эндофер-менты катализируют неупорядоченное расщепление внутримолекулярных связей полимерной молекулы с образованием в начальной стадии гидролиза крупных фрагментов различной величины. То есть атакуются связи субстрата, расположенные на достаточном удалении от концов полимерной молекулы. К ним относятся многие ферменты класса гидролаз (а-амилаза, пуллуланаза, эндо-р-глюканаза, протеиназа и др.). Экзоферменты катализируют последовательное отщепление фрагментов молекулы субстрата, чаще мономеров или димеров, от определенного конца полимерной цепи. Возможно, активный центр таких ферментов устроен в виде кармана, направленного вглубь белковой молекулы, он позволяет вместить не более определенного числа мономерных звеньев субстрата. К ним относятся глюкоамилаза, экзо-р-глюканаза, пептидазы, р-ксилозидазы и др.
Для глубокой деструкции полимеров сельскохозяйственного сырья происходит взаимное усиление действия ферментов, достигаемое тем, что один фермент эндодействия поставляет субстрат для фермента экзо-действия.
Перспективные направления развития ферментных технологий в пищевой промышленности
Анализ мирового биотехнологического рынка показывает, что основным коммерческим продуктом являются ферментные препараты. Их производство постоянно возрастает. Объем производства отечественных ферментных препаратов в настоящее время составляет около 1000 т в год, а потребность - порядка 18 000 т/год. В результате в страну ежегодно завозится по импорту ферментных препаратов на сумму около 500 млн долларов США. Наиболее масштабно используют ферментные препараты микробного происхождения, особенно гидролитического действия.
Ключевым фактором в биотехнологии ферментных препаратов является штамм - продуцент целевых ферментов, необходимых для эффективной конверсии полимеров сельскохозяйственного сырья. В последнее
Для интенсификации производства и повышения качества продукции
Для создания новой продукции со специальными -<— свойствами
Перспективные направления по созданию ферментных технологий
время методами генной инженерии и индуцированного мутагенеза получены высокоактивные штаммы микроорганизмов - продуцентов промышленных ферментов, активность которых существенно увеличена [11-16]. Перспективным направлением является разработка на основе новых высокоактивных рекомбинантных и му-тантных штаммов усовершенствованных биотехнологий конкурентоспособных ферментных препаратов целевого назначения, необходимых для практической реализации ферментных технологий пищевой промышленности (см. рисунок). При создании биокаталитических технологий учитывается не только полимерный состав сельскохозяйственного сырья, но и субстратная специфичность синтезируемых ферментов и механизм их действия.
В результате выявленных закономерностей процессов биокатализа полимеров растительных, животных и микробных субстратов разрабатываются научные основы биотехнологии ферментных препаратов для повышения эффективности биотехнологических процессов в перерабатывающих отраслях, для создания новых видов пищевой продукции, пищевых ингредиентов, биологически активных добавок. В результате созданы ферментные препараты целевого назначения для применения их в биотехнологических процессах пищевых производств [17-26]. Например, для эффективного биокатализа полимеров зернового сырья в спиртовой, пивоваренной, крахмало-паточной, хлебопекарной и других отраслях промышленности необходимы ферментативные системы, осуществляющие конверсию крахмала (а-амилазы, глюкоамилазы, пул-луланазы), некрахмальных полисахаридов (ксиланазы, р-глюканазы и целлюлазы) и белковых веществ (проте-азы) [15, 27-30], что позволяет интенсифицировать биотехнологические процессы, повысить выход и качество продукции.
Для кондитерской промышленности необходимы комплексные ферментные препараты амилолитичес-кого и протеолитического действия взамен химических реагентов для повышения эластичности теста в производстве крекеров, интенсификации технологических процессов, повышения качества кондитерских изделий [17]. Для сокоморсовой и ликеро-водочной промышленности - ферментативные системы (поли-галактуроназы, пектинэстеразы, пектинлиазы, геми-целлюлазы и протеазы), осуществляющие деструкцию полимеров плодово-ягодного сырья [18, 20]. Применение комплексных ферментных препаратов целевого назначения позволяет повысить выход сока и его ор-ганолептические характеристики, повысить стойкость напитков при хранении. В молочной промышленности используется широкий спектр ферментных препаратов протеолитического действия, регулирующих функциональные свойства молочных продуктов, и корректирующие их структурные показатели на тех или иных этапах технологических процессов [19, 31].
Для гидролиза микробной биомассы подобраны оптимальные ферментативные системы, позволяющие осуществлять регулируемый процесс биокатализа полисахаридов клеточных стенок (р-глюканазы, маннаназы, протеиназы и хитиназы), белков протоплазмы и нуклеиновых кислот (пептидазы, протеиназы и нуклеазы) с получением биологически активных добавок функционального назначения, белково-аминокислотных и витаминных обогатителей пищи, пищевых ингредиентов [32-35].
Для гидролиза животного сырья в сыроделии, молочной, мясной промышленности широко применяют ферментные препараты - источники комплекса кислых и нейтральных протеаз с целью интенсификации технологических процессов, повышения качества продукции, эффективной переработки отходов [31, 36, 37].
Применение липолитических ферментов перспективно в тех отраслях пищевой промышленности, где необходим частичный или полный гидролиз жиров [38-40]. Каталитическая особенность липаз заключается в способности перераспределять жирные кислоты в реакционной смеси и замещать ими другие, входящие в состав глицеридов, осуществляя, таким образом, реакции этерификации.
Биокаталитические процессы в пищевых технологиях
Ферментные препараты являются важным фактором, способствующим глубокой переработке сельскохозяйственного сырья, повышению выхода, качества и сохранности готовой продукции. Ферментативный катализ субстратов обеспечивает радикальное изменение функциональных свойств и фракционного состава сырья на различных этапах его переработки, расширяет возможности совершенствования традиционных пищевых технологий, а также создания новых видов пищевых продуктов.
БАД
Пищевые ингредиенты
Пищевкусовые добавки
Белково-аминокислотные обогатители пищи
С использованием генетически модифицированных штаммов микроорганизмов, синтезирующих ферменты с различной субстратной специфичностью и механизмом действия, разработаны комплексные ферментные препараты целевого назначения. В основу теоретического обоснования подбора ферментной системы положены знания о составе сырья и наличия в нем субстратов для биокаталитической конверсии ферментами, а также прогнозируемые результаты о заданной степени деструкции и предполагаемом составе продуктов гидролиза.
Основные характеристики ферментных препаратов для пищевой промышленности, а также способы их воздействия на субстрат, области и эффективность применения в перерабатывающих отраслях приведены в таблице.
Биокаталитическая конверсия крахмалсодержащего сырья
Для гидролиза крахмала используют ферменты ами-лолитического действия. К ним относятся ферменты разжижающего, декстринирующего и осахаривающего
Характеристика ферментных препаратов (ФП) для пищевой промышленности
Основной фермент Продуценты Оптимум Способ воздействия Область применения
в ферментном действия ФП на субстрат и задачи и эффективность
комплексе t °C рН применения ФП
1 2 3 4 5 6
I - биоконверсия крахмала (a-амилаза, глюкоамилаза, пуллуланаза)
Бактериальная Bacillus 60-70 5,5-7,0 Для разжижения В спиртовом, крахмало-
а-амилаза subtilis и декстринизации паточном, пивоваренном,
крахмала хлебопекарном производствах
Термостабильная Bacillus licheniformis 85-95 6,0-7,0 То же для снижения вязкости
а-амилаза B. stearother-mophilus 70-90 5,0-6,0 То же зерновых замесов, увеличения
Pseulomonas 60-97 5,0-6,5 То же выхода и качества целевого
fluorescens продукта
Aspergillus 50-55 4,5-5,5 Для гидролиза крахмала
Грибная oryzae до декстринов, олигосаха-
а-амилаза ридов и мальтозы
Глюкоамилаза Aspergillus 55-60 4,3-5,0 Для осахаривания частич- В производстве спирта, пива,
awamori но расщепленного крахма- кристаллической глюкозы,
Пуллуланаза Aspergillus niger 55-65 4,1-4,5 ла до глюкозы глюкозо-фруктозных сиропов
Aerobacter aerogenes 58-65 4,0-6,0 Для гидролиза а-1,6- для интенсификации процессов
Ваcillus pullulans связей в амилопектине и увеличения выхода готовой
и предельных декстринах продукции
до мальтоолигосахаридов
II - биоконверсия белков (протеазы, трансглутаминаза)
Бактериальные Bacillus 50-60 6,5-10,0 Для гидролиза белков В производстве спирта, вина,
протеазы subtilis до пептидов с различной пива, белково-аминокис-
(протеаза Б) молекулярной массой лотных ингредиентов, био-
логически активных добавок
хлебобулочных изделий.
Грибные Aspergillus 50-55 4,7-5,3 Для протеолиза белков до Переработка микробной био-
протеазы oryzae низкомолекулярных пеп- массы, растительных, микро-
(протеазы ГК) Aspergillus тидов и аминокислот бных и животных белков.
niger Переработка молочной продук-
ции. В производстве мясной
Трансглутаминаза Streptomyces 30-60 4,0-7,5 Для изменения структуры и рыбной продукции
mobaraensis и функциональных свойств
белков путем образования
межмолекулярных связей
между белками
III - биоконверсия полисахаридов (пектиназы, ксиланазы, целлюлазы, ß-глюканазы)
ß-Глюканаза, Trichoderma viride 50-65 5,0-7,0 Для гидролиза некрах- В производстве спирта, пива,
ксиланаза, Trichoderma мальных полисахаридов крахмала, кормов для снижения
целлюлаза longibrachiatum и др. вязкости и повышения био-
доступности субстрата, увеличе-
ния выхода готовой продукции
Пектиназа Aspergillus 40-50 3,5-5,5 Для гидролиза пектиновых В консервном, соковом,вино-
Пектинэстераза foetidus веществ плодово-ягодного дельческом и ликеро-водочном
Полигалактуроназа и растительного сырья производствах для сниже-
ния вязкости и повышения
биодоступности субстрата,
увеличения выхода и качества
целевой продукции
воздействия на крахмал. Эти ферменты условно можно условно разделить на 3 группы: а-амилазы, глюко-амилазы и пуллуланазы (таблица). Из них а-амилаза и пуллуланаза являются ферментами эндодействия, а глюкоамилаза - экзодействия.
Роль амилолитических ферментов при гидролизе крахмала исключительно велика. Они атакуют не только клейстеризованный, но и нативный крахмал, разрушая крахмальные зерна [41]. Действуя на целое крахмальное зерно, а-амилаза атакует его, разрыхляя поверхность и образуя каналы и бороздки, т.е. как бы раскалывает зерно на части. Гидролиз крахмала происходит с образованием не окрашиваемых йодом продуктов, состоящих в основном из низкомолекулярных декстринов. а-Ами-лазы действуют на а-1,4-глюкозидные связи, расщепляя амилозу внутри ее цепи, т.е. являются эндоамилазами. В результате многостадийного гидролиза крахмала образуются а-декстрины, затем тетра- и тримальтоза, гидролиз которых в дальнейшем дает мальтозу и глюкозу.
Глюкоамилаза предназначена для осахаривания частично расщепленных полимеров крахмала с образованием глюкозы. Глюкоамилаза - это фермент с экзогенным механизмом действия на субстрат, катализирует последовательное отщепление концевых остатков глюкозы с нередуцирующего конца субстрата. Глюко-амилаза отличается способностью к более быстрому гидролизу высокомолекулярных декстринов, чем оли-госахаридов. Многие глюкоамилазы обладают способностью так же быстро, как и а-1,4-связь, катализировать гидролиз а-1,6-глюкозидных связей. Но это происходит только в том случае, когда за а-1,6-связью следует а-1,4-связь, поэтому, например, декстран не гидролизуется.
Пуллуланаза катализирует внутренние а-1,6-связи в амилопектине и предельных декстринах с образованием мальтоолигосахаридов. Как и а-амилаза, пуллула-наза является ферментом эндодействия, но в отличие от нее способна неупорядоченно гидролизовать а-1,6-связи в пуллулане, амилопектине, гликогене и предельных декстринах, получаемых при совместном воздействии на крахмал и гликоген а- и р-амилаз. Характерным субстратом для пуллуланазы является полисахарид пуллулан, представляющий собой глюкан, в котором молекулы мальтотриозы соединены между собой а-1,6-связями. Пуллулан содержит а-1,4 и а-1,6-глюкановые связи, что до некоторой степени сближает его с крахмалом, делая их общим субстратом такого фермента, как пуллуланаза.
Амилопектин и р-предельные декстрины, предварительно обработанные пуллуланазой, более глубоко гид-ролизуются амилолитическими ферментами, чем эти же субстраты в нативном состоянии. Так, совместное действие пуллуланазы и р-амилазы на амилопектин и гликоген приводит к полному их гидролизу. Атакуе-мость амилопектина возрастает и при использовании комплекса ферментов, содержащего пуллуланазу, глю-коамилазу и а-амилазу [15]. Синергизм действия этих ферментов позволяет повысить степень и скорость гидролиза крахмала.
Биокаталитическая конверсия белоксодержащего сырья
Для гидролиза белковых веществ применяют ферменты протеолитического действия, которые по механизму действия, происхождению и эффективности воздействия на белковые полимеры разделены на 2 основные группы: пептидазы КФ 3.4 - 11-15 и протеиназы КФ 3.4 - 21-24 [42, 43] (табл. 1).
В 1-й группе протеолитических ферментов подразделение осуществляется на основе механизма расщепления пептидных связей в пептидах. Протеазы, относящиеся к группе пептидаз, в основном являются ферментами экзодействия, катализирующими гидролиз пептидной связи с Ы- и (или) С-конца пептидной цепи и подразделяются по подклассам:
- а-аминоацилпептидгидролазы (КФ 3.4.11) - амино-пептидазы;
- гидролазы пептидиламинокислот или ациламино-кислот (КФ 3.4.12) - карбоксипептидазы;
- дипептидгидролазы (КФ 3.4.13) - дипептидазы;
- дипептидилпептидгидролазы (КФ 3.4.14) и пепти-дилдипептидгидролазы (КФ 3.4.15). Продуктами их гидролиза являются аминокислоты и низкомолекулярные пептиды.
2-я группа протеолитических ферментов - протеиназы - имеет 4 подподкласса, в которых все ферменты подразделяются в зависимости от особенностей механизма катализа, установленного по функционированию активного центра фермента, а также влияния рН на его активность. Протеиназы катализируют гидролиз пептидных связей с образованием пептидов с различной молекулярной массой: сериновые (КФ 3.4.21), тиоловые (КФ 3.4.22), карбоксильные (КФ 3.4.23) и металлосодер-жащие (КФ 3.4.24).
Совместное каталитическое воздействие протеолити-ческих ферментов на белковый субстрат обеспечивает наиболее высокую степень его конверсии до свободных аминокислот и низкомолекулярных пептидов [16, 34, 42-44]. Многие исследователи отмечают, что в гидроли-затах образуются биоактивные пептиды, проявляющие иммуномодулирующие и антиоксидантные свойства [45, 46].
В последнее время в пищевой промышленности используют ферментный препарат - источник трансглу-таминазы (КФ 2.3.2.13) [47, 48]. Фермент впервые был описан в 1959 г. [50]. Трансглутаминаза катализирует образование ковалентных связей между свободными аминогруппами (например, связанной с белком или пептидом лизина) и у-карбоксамидными группами глутамина. При этом формирование связей может происходить как между белками одного происхождения (например, растительного), так и между белками, отличающимися по типу (молочно-растительные), что дает возможность использовать трансглютаминазу в производстве продуктов смешанного состава. Эффективный диапазон действия фермента: от 30 до 60 °С, рН - от 3,0 до 9,0. При температуре свыше 70 °С начинается инактивация фермента.
Биокаталитическая конверсия полисахаридов растительного сырья
К ферментам, катализирующим гидролиз некрахмальных полисахаридов растительного сырья, относятся ферменты целлюлолитического, гемицеллюлазного и пектолитического действия (см. таблицу). Эти препараты снижают вязкость зернового сусла, повышают доступность крахмала для действия амилолитических ферментов, что приводит к увеличению концентрации растворимых углеводов и способствует более интенсивному разжижению и улучшению реологических свойств [2, 27, 50]. Ферментные препараты гемицеллюлазного и целлюлолитического действия необходимы при переработке ржаного и ячменного сырья в производстве спирта, пива и кормов. Эти виды сырья характеризуются повышенным содержанием целлюлозы, гемицеллюлозы и гумми-веществ, приводящим к геле- и студнеобра-зованию, повышению вязкости сусла и ухудшению его реологических показателей.
Практически все гемицеллюлазные ферменты можно разделить на три группы: р^-глюканазы, р-ксиланазы и р-глюкозидазы;
К р^-глюканазам относят группу ферментов, катализирующую расщепление р-глюканов с р-1,2-, р-1,3-, р-1,4- и р-1,6-связями. В эту группу входят 6 энзимов: целлюлаза, или эндо-1,4-р-глюканаза, эндо-1,3-р-глю-каназа, эндо-1,6-р-глюканаза, ламинариназа, лихеназа и эндо-1,2-р-глюканаза.
К р-ксиланазам относится система ферментов, катализирующих расщепление р-глюкозидных связей в р-ксиланах.
р-Глюкозидазы (целлобиазы) - ферменты экзогенного действия, катализируют расщепление с нередуцируе-мого конца р-1,4-связи в р^-глюкозидах, высвобождая p-D-глюкозу.
При переработке растительного сырья ферменты гемицеллюлазного действия (р-глюканазы и ксиланазы), катализирующие гидролиз полисахаридов с образованием глюкозы и пентоз, выполняют свою определенную функцию, связанную с их специфичностью и механизмом действия [1, 7].
В результате анализа большого массива экспериментальных данных выявлена зависимость реологических и биохимических характеристик зернового сусла и показателей бражки от концентрации гемицеллю-лаз. При этом установлено, что использование ферментных препаратов - источников р-глюканаз -в результате ферментативной деполимеризации глю-канов зерна позволяет повысить содержание глюкозы в реакционной среде и тем самым способствовать увеличению выхода целевого продукта. Применение ферментных препаратов ксиланолитического действия обеспечивает снижение вязкости сусла и улучшение его реологических показателей, что способствует интенсификации процесса биоконверсии полимеров зернового сырья.
При создании ресурсосберегающих технологий глубокой переработки зернового сырья необходимо учи-
тывать не только содержание крахмала, но и состав белковых веществ и некрахмальных соединений. Для повышения эффективности биоконверсии полимеров зерна применяют специально подобранные целевые мультиэнзимные композиции, в состав которых наряду с традиционно используемыми амилазами включены комплексы протеиназ и пептидаз, р-глюканаз, ксиланаз, ферментов целлюлолитического действия. Синергизм действия ферментов с различной субстратной специфичностью способствует улучшению реологических показателей зернового сусла, повышению бродильной активности дрожжей, ускорению процессов генерации дрожжей и спиртового брожения, повышению выхода целевого продукта [11, 16, 23, 51].
При переработке плодово-ягодного сырья в сокомор-совой и винодельческой промышленности наиболее широко используют ферменты пектолитического действия, включающие полигалактуроназу, пектинэстеразу и др. [4, 7, 12, 18]. В работах ряда исследователей приводятся данные об эффективности комплексного воздействия пектолитических ферментов с ферментами, катализирующими гидролиз белков и полисахаридов [20, 24, 25]. В результате ферментативной деструкции полимеров плодово-ягодного сырья увеличивается выход соков, повышается их качество и стабильность при хранении.
Эффективность применения ферментных препаратов в производстве пищевых продуктов и биологически активных добавок
Современная концепция здорового питания предполагает повышение пищевой ценности пищевых продуктов путем введения в их состав источников биологически активных веществ [52-55]. Важной составляющей в сбалансированном питании являются белковые вещества (полипептиды, низкомолекулярные пептиды и аминокислоты).
Перспективным источником белка, аминокислотный скор которого приближается к животному (за исключением серосодержащих аминокислот), являются дрожжи ЗассЬаготусеэ сегеу1э1ае. В работах многих исследователей показано, что белок дрожжей, состоящий из 466 аминокислотных остатков, характеризуется хорошей сбалансированностью незаменимых аминокислот, при добавлении метионина и цистеина он не уступает белкам мяса [51, 55]. Дрожжи богаты также витаминами, особенно группы В, и минеральными веществами [56]. Кроме того, клеточные стенки дрожжей ЗассЬаготусеэ сегеу1э1ае содержат полисахариды глюкано-маннановой природы, обладающие высокой сорбционной способностью, на основе которых возможно создание препаратов для регуляции деятельности желудочно-кишечного тракта [57]. Однако пищевая ценность микробной биомассы ограничена малой доступностью содержимого клетки для действия пищеварительных ферментов. Для повышения усвояемости внутриклеточных биологически ценных компонентов разрабатываются различные
способы обработки дрожжей, из них наиболее перспективным является процесс ферментативной деструкции полимеров микробной клетки с целью выделения белковых веществ и получения белково-аминокислотных обогатителей пищи.
Для получения продуктов заданного структурно-фракционного состава на основе дрожжевой биомассы разработана комплексная ферментативная система, обеспечивающая проведение направленной биокаталитической деструкции субклеточных структур дрожжевой клетки Saccharomyces cerevisiae [51, 58]. В состав ферментативная системы входят ферменты, катализирующие гидролиз полисахаридов клеточных стенок дрожжей (р-глюканаза, маннаназа, протеиназа и хитиназа), и комплекс ферментов про-теолитического действия грибного происхождения, содержащий протеиназы и пептидазы, для глубокого гидролиза белковых веществ протоплазмы дрожжевой клетки. В зависимости от степени деструкции суб-
клеточных структур показана возможность получения ферментолизатов биомассы дрожжей с заданным фракционным составом белковых веществ для производства пищевых ингредиентов и продуктов [51, 59, 60].
Таким образом, биотехнология является одним из наиболее перспективных направлений науки, обеспечивающим развитие перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса, ориентированных на производство пищевой продукции и экологию. Проблема полноценного обеспечения пищевых потребностей населения может быть решена с привлечением ценных ингредиентов, получаемых на основе ферментативной конверсии растительного, животного и микробного сырья.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 16-16-00104).
Сведения об авторах
Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии - филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва):
Римарева Любовь Вячеславовна - академик РАН, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник
E-mail: [email protected]
Серба Елена Михайловна - доктор биологических наук, профессор РАН, заместитель директора по научной работе E-mail: [email protected]
Соколова Елена Николаевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник E-mail: [email protected]
Борщева Юлия Александровна - кандидат технических наук, научный сотрудник E-mail: [email protected]
Игнатова Надежда Иосифовна - старший научный сотрудник E-mail: [email protected]
Литература
1. Поляков В.А., Римарева Л.В. Теоретические и практические 7. аспекты развития спиртовой, ликероводочной, ферментной, дрожжевой и уксусной отраслей промышленности спиртовой, 8. ликероводочной, ферментной, дрожжевой и уксусной отраслей промышленности : сборник научных трудов. М. : ВНИИПБТ, 2011. 298 с. 9.
2. Поляков В.А., Римарева Л.В. Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов : Сборник научных трудов / под 10. ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. М. : ВНИИПБТ, 2012. 432 с.
3. Жеребцов Н.А., Корнеева О.С., Фараджева Е.Д. Ферменты и их 11. роль в технологии пищевых продуктов. Воронеж : Изд-во ВГУ, 1999. 117 с.
4. Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. М. : ДеЛи принт, 2002. 336 с.
5. Серба Е.М., Римарева Л.В., Погоржельская Н.С., Мочалина П.Ю. 12. Ферментативный комплекс для биокаталитической деструкции полимеров микробного и растительного сырья // Acta Naturae. 2016. № S-2. С. 236-237.
6. Nomenclature Committee of the International Union of Biocemistry 13. and Molecular Biology. Enzyme Nomenclature 1992 // Recommendation of the Nomenclature Committee of the International Union
of Biocemistry and Molecular Biology on Nomenclature and classifi- 14. cation of enzymes. San Diego : Academic Press, 1992. 372 p.
Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. М. : Элевар, 2000. 512 с.
Варфоломеев С.Д., Пожитков А.Е. Активные центры гидролаз: основные типы структур и механизм катализа // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2000. Т. 41, № 3. С. 147-156. Лысенко Л.А., Немова Н.Н., Канцерова Н.П. Протеолитическая регуляция биологических процессов. Петрозаводск : Карельский научный центр РАН, 2011. 482 с.
Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия : учебное пособие. М. : Дрофа, 2004. 638 с.
Серба E. M., Оверченко M. Б., Римарева Л.В., Погоржельская Н.С., Давыдкина В.Е., Поляков В.А. Скрининг активных популяций гриба Aspergillus oryzae по способности к синтезу промышленно значимых метаболитов // Микология и фитопатология. 2017. № 1. С. 47-53.
Курбатова Е.И., Соколова Е.Н., Борщева Ю.А, Давыдкина В.Е., Римарева Л.В., Поляков В.А. и др. Микромицет Aspergillus foetidus - продуцент комплекса гидролитических ферментов // Микология и фитопатология. 2017. № 1. С. 34-40. Polizeli M.L., Rizzatti A.C.S, Monti R., Terenzy H.F., Jorge J.A., Amorim D.S. Xylanases from fungi: properties and industrial applications // Microbiol. Biotechnol. 2005. Vol. 67. Р. 577-591. Rozhkova A.M., Semenova M.V., Rubtsova E.A., Sereda A.S., Tsurikova N.V., Rimareva L.V.et al. Creation of a heterologous gene
expression system on the basis of Aspergillus awamori recombinant strain // Appl. Biochem. Microbiol. 2011. Vol. 47, N 3. P. 279-287.
15. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Трифонова В.В., Игнатова Н.И. Амилолитический комплекс для интенсификации осахаривания и сбраживания крахмалсодержащего сырья // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2002. № 1. С. 32-33.
16. Римарева Л.В., Оверченко М.Б. Использование протеолитичес-кого ферментного препарата из Aspergillus oryzae в спиртовом брожении // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2005. № 4. С. 12-14.
17. Кнопова С.И., Савенкова Т.В. Технологические аспекты применения комплексного ферментного препарата в производстве крекера // Микробные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК : сборник / под ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. М. : ВНИИПБТ, 2006. С. 77-81.
18. Козлова Н.А., Гореньков Э.С., Киселева Л.В. Разработка технологии и оборудования для непрерывной ферментной обработки плодовых сокоматериалов// Микробные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК : сборник / под ред.
B.А. Полякова, Л.В. Римаревой. М. : ВНИИПБТ, 2006. С. 242-245.
19. Агаркова Е.Ю., Березкина К.А., Кручинин А.Г., Николаев И.В. Проектирование протеолиза молочных белков для создания функциональных продуктов со сниженной аллергенностью // Материалы Международной научной конференции «Пищевые инновации и биотехнологии». Кемерово : ФГБОУ ВПО «Кем-ТИПП», 2014. С. 21-23.
20. Курбатова Е. И., Римарева Л.В., Трифонова В.В., Воробьева Е.В. Исследование оптимальных условий ферментативной обработки яблочной мезги при производстве полуфабрикатов ликеро-водочных изделий // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2005. № 4. С. 25-30.
21. Матвеева И.В., Белявская И.Г. Биотехнологические основы приготовления хлеба. М. : ДеЛи принт, 2001. 150 с.
22. Поландова Р.Д. Современные технологические решения использования ферментных препаратов в хлебопечении России // Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК : сборник / под ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. М. : Пищепро-миздат, 2004. С. 308-311.
23. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Серба Е.М., Игнатова Н.И Влияние ферментативных систем на биохимический состав зернового сусла и культуральные свойства осмофильной расы спиртовых дрожжей // Производство спирта и ликероводочных изделий. 2013. № 1. С. 18-20.
24. Римарева Л.В., Курбатова Е.И. Патент на изобретение № 2305463 «Мультиэнзимная композиция для получения осветленного яблочного сока и способ получения осветленного яблочного сока». 2006.
25. Соколова Е.Н., Курбатова Е.И., Римарева Л.В., Давыдкина В.Е., Борщева Ю.А. Биотехнологические аспекты направленной ферментативной деструкции клеточных стенок растительного сырья для получения экстрактов с повышенным содержанием биологически ценных веществ в качестве компонентов функциональных напитков // Вопр. питания. 2016. Т. 85, № 2.
C. 151-152.
26. Григорьев М.А., Серба Е.М., Оверченко М.Б. Исследование процесса ферментации зерновой композиции для конструирования продуктов питания // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. № 2. С. 61-63.
27. Римарева Л.В. Совершенствование биотехнологических процессов в спиртовом производстве с использованием ферментативного катализа // Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК : сборник / под ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. М. : Пищепромиздат, 2004. С. 195-208.
28. Семенова М.В., Зоров И.Н., Синицын А.П., Окунев О.Н., Барышникова Л.М., Цурикова Н.В. Состав и свойства ферментного комплекса, секретируемого высокопродуктивными мутантны-ми штаммами Aspergillus awamori, используемыми в спиртовой промышленности // Микробные биокатализаторы для пере-
рабатывающих отраслей АПК : сборник. М. : ВНИИПБТ, 2006. С. 77-81.
29. Шурхно Р.А., Агзамов Р.З. Основы биоконверсии растительного сырья : учебно-методическое пособие. Казань : Изд-во КНИТУ,
2014. 100 с.
30. Norouzian D., Akbarzadeh А., Scharer J.M., Young М.М. Fungal glucoamylases // Biotech. Adv. 2006. Vol. 24. P. 80-85.
31. Харитонов В.Д., Будрик В.Г., Агаркова Е.Ю., Кручинин А.Г., Березкина К.А., Попов В.О. и др. Рациональный дизайн биокаталитической конверсии молочных белков для создания продуктов со сниженной аллергенностью // Материалы Международной научно-практической конференции «Биотехнология и качество жизни». М., 2014. С. 334-335.
32. Серба Е.М., Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Курбатова Е.И., Рачков К.В., Игнатова Н.И. и др. Получение ферментолизатов мицелиальной биомассы для создания пищевых и кормовых добавок // Пищ. пром-сть. 2016. № 6. С. 20-24.
33. Серба Е.М., Оверченко М.Б., Давыдкина В.Е., Шелехова Н.В., Римарева Л.В., Поляков В.А. Научно-практические аспекты получения БАД на основе конверсии вторичных биоресурсов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 2. С. 44-50.
34. Серба Е.М., Оверченко М.Б., Погоржельская Н.С., Курбатова Е.И., Поляков В.А., Римарева Л.В. Зависимость степени деструкции белковых веществ микробной биомассы от состава протеоли-тического комплекса // Вестн. Рос. сельскохозяйственной науки.
2015. № 2. С. 48-51.
35. Поляков В.А., Римарева Л.В., Курбатова Е. И., Соколова Е.Н., Борщева Ю.А., Тесля А.В. Получение белковых обогатителей пищи на основе ферментативной деструкции белково-полиса-харидного комплекса клеточных стенок дрожжей // Пищ. пром-сть. 2012. № 11. С. 42-44.
36. Чурсин В.И. Биокатализ в процессах обработки кожевенного сырья и коллагенсодержащих материалов // Микробные биокатализаторы и перспективы развития ферментных технологий в перерабатывающих отраслях АПК : сборник. М. : Пищепромиздат, 2004. С. 137-144.
37. Шестаков И.С, Моисеева Л.В. Миронова Т.Ф. Ферменты в кожевенном и меховом производстве. М. : Легпромбытиздат, 1990. 128 с.
38. Guo Z., Xu X. New opportunity for enzymatic modification of fats and oils with industrial potentials // Org. Biomol. Chem. 2005. Vol. 3, N 14. P. 2615-2619.
39. Gupta R., Gupta N., Rathi P. Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2005. Vol. 64, N 6. P. 763-781.
40. Schrag, J. D., and M. Cygler. Lipases and alpha-beta hydrolase fold // Methods Enzymol. 1997. Vol. 284. P. 85-107.
41. Лукин Н.Д., Бородина З.М., Папахин А.А., Шаталова О.В., Кри-вандин А.В. Исследование действия амилолитических ферментов на нативный крахмал различных видов в гетерогенной среде // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 10. С. 62-64.
42. Римарева Л.В., Оверченко М. Б., Серба Е.М., Трифонова В.В. Сравнительная характеристика микробных протеаз по степени гидролиза белковых субстратов // Приклад. биохим. 1997. Т. 33, № 1. С. 43-48.
43. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Соколова Е.Н., Серба Е.М., Игнатова Н.И., Медриш М.Э. и др. Ферменты протеолитического действия и их биокаталитические особенности при конверсии зернового сырья // Вестн. Рос. сельскохозяйственной науки.
2016. № 6. С. 62-64.
44. Аксенова Л.М., Римарева Л.В. Направленная конверсия белковых модулей пищевых продуктов животного и растительного происхождения // Вестн. РАН. 2017. Т. 87, № 4. С. 355-357.
45. Jorgensen A.L.W., Juul-Madsen H.R., Stagsted J. Colostrum and bioactive colostral peptides differentially modulate the innate immune response of intestinal epithelial cells // J. Pept. Sci. 2010. Vol. 16. P. 21-30.
46. Sarmadi B.H., Ismail А. Antioxidative peptides from food proteins: a review // Peptides. 2010. Vol. 31. P. 1949-1956.
47. Зобкова З.С., Фурсова Т.П., Зенина Д.В., Римарева Л.В., Серба Е.М., Курбатова Е.И. и др. Влияние способа внесения транс-глутаминазы на структурно-механические свойства йогурта и протеолитическую активность заквасочных культур // Хранение и переработка сельхозсырья. 2014. № 3. С. 28-32.
48. Зобкова З.С., ФурсоваТ.П., Зенина Д.В.,Гаврилина А.Д., Шела-гинова И.Р., Шефов Д.А. и др. Исследование влияния условий применения препаратов трансглутаминазы на качество сметаны // Переработка молока. 2015. № 5. С. 38-42.
49. Clarke D.D., Mycek M.J., Neidle A., Waelsch H. The incorporation of amines into proteins // Arch. Biochem. Biophys. 1959. Vol. 79. P. 338-354.
50. Середа А.С., Игнатова Н.И., Оверченко М.Б., Цурикова Н.В., Римарева Л.В., Рожкова A.M. и др. Исследование гидролитической способности комплексных ферментных препаратов, полученных на основе высокоэффективных рекомбинантных штаммов Aspergillus awamori, по отношению к полисахаридам зернового сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. 2011. № 3. С. 54-56.
51. Серба Е.М., Поляков В.А. Биотехнологические основы комплексной переработки зернового сырья и вторичных биоресурсов в этанол и белково-аминокислотные добавки. М. : ВНИИПБТ. 2015. 133 с.
52. Спиричев В.Б. Научные принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами // Вопр. питания. 2000. № 4. С. 13-19.
53. Тутельян В.А. Биологически активные добавки к пище как неотъемлемый элемент здорового оптимального питания // Сборник научных трудов. 2002. № 1. С. 4-9.
54. Лавинский Х.Х., Дорошевич В.И., Бацукова Н.Л., Замбржицкий О.Н. Научные основы коррекции статуса питания // Изв. Нац. акад. наук Беларуси. Серия медицинских наук. 2006. № 2. С. 47-55.
55. Римарева Л.В. Теоретические и практические основы биотехнологии дрожжей : Учебное пособие. М. : ДеЛи принт, 2010. 256 с.
56. Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Шелехова Н.В., Серба Е.М., Кривова А.Ю. Исследование внутриклеточного ионного состава биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Рос. сельскохозяйственная наука. 2017. № 1. С. 51-54.
57. Kurbatova E.I., Serba E.M., Rimareva L.V., Borshcheva Y.A., So-kolova E.N., Fursova N.A.et al. Enhancement of the adsorptive and antimicrobial properties of the yeast cell walls by enzymatic processing // RJPBCS (Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences). 2017. Vol. 8, N 3. P. 2133-2138.
58. Серба Е.М., Оверченко М.Б., Давыдкина В.Е., Шелехова Н.В., Римарева Л.В., Поляков В.А. Научно-практические аспекты получения БАД на основе конверсии вторичных биоресурсов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 2. С. 44-50.
59. Серба Е.М., Римарева Л.В., Курбатова Е.И., Волкова Г.С., Поляков В.А., Варламов В.П. Исследование процесса ферментативного гидролиза биомассы дрожжей для создания пищевых ингредиентов с заданным фракционным составом // Вопр. питания. 2017. № 2. С. 76-84.
60. Поляков В.А., Римарева Л.В., Серба Е.М., Погоржельская Н.С., Рачков К.В. Биологически активные добавки микробного происхождения как фактор, формирующий функциональные свойства пищевых продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2013. № 12. С. 43-47.
References
1. Polyakov V. A., Rimareva L.V. Theoretical and practical aspects of devel- 12. opment of alcohol, liquor, enzyme, yeast and vinegar industries. Collection of Scientific Papers. Moscow: VNIIPBT, 2011: 298 p. (in Russian).
2. Polyakov V. A., Rimareva L.V. Promising enzyme preparations and biotechnological processes in food and feed technologies. Collection of Scientific Papers In: V.A. Polyakov, L.V. Rimareva (eds). 13. Moscow: VNIIPBT, 2012: 432 p. (in Russian).
3. Zherebtsov N.A., Korneeva O. S., Faradzheva E.D. Enzymes and their
role in food technology. Voronezh: Izdatel'stvo VGU, 1999: 117 p. 14. (in Russian).
4. Kislukhina O.V. Enzymes in the production of food and feed. Moscow: DeLi print, 2002: 336 p. 20. (in Russian).
5. Serba E.M., Rimareva L.V., Pogorzhel'skaya N.S., Mochalina
P.Yu. Enzymatic complex for biocatalytic destruction of polymers 15. of microbial and plant raw materials. Acta Naturae. 2016; (S-2): 236-7. (in Russian).
6. Nomenclature Committee of the International Union of Biocemistry and Molecular Biology. Enzyme Nomenclature 1992. In: Recommendation of the Nomenclature Committee of the International Union 16. of Biocemistry and Molecular Biology on Nomenclature and classification of enzymes. San Diego: Academic Press, 1992: 372 p.
7. Gracheva I.M, Krivova A.Yu. Technology of enzyme preparations. Moscow: Elevar, 2000: 512 p. (in Russian). 17.
8. Varfolomeev S.D., Pozhitkov A.E. Active centers of hydrolases: the main types of structures and the mechanism of catalysis. Vestnik Moskovskogo universiteta [Bulletin of Moscow University]. Part 2. Chemistry 2000. Vol. 41 (3): 147-156. (in Russian).
9. Lysenko L.A., Nemova N.N., Kancerova N.P. Proteolytic regulation 18. of biological processes. Petrozavodsk: Karel'skiy nauchniy tsentr RAN, 2011: 482 p. (in Russian).
10. Komov V. P., Shvedova V.N. Biochemistry. Tutorial. Moscow: Drofa, 2004: 638 p. (in Russian).
11. Serba E. M., Overchenko M. B., Rimareva L.V., Pogorzhel'skaya 19. N.S., Davydkina V.E., Polyakov V.A. Screening of active populations
of Aspergillus oryzae by the ability to synthesize industrially important metabolites. Mikologiya i fitopatalogiya [Mycology and Phytopathology], 2017; (1): 47-53. (in Russian).
Kurbatova E.I., Sokolova E.N., Borshcheva Yu.A, Davydkina V.E., Rimareva L.V., Polyakov V.A., Pogorzhel'skaya N.S. Micromycete Aspergillus foetidus - producer of complex hydrolytic enzymes. Mikologiya i fitopatalogiya [Mycology and Phytopathology]. 2017; (1): 34-40. (in Russian).
Polizeli M.L., Rizzatti A.C.S, Monti R., Terenzy H.F., Jorge J.A., Amor-im D.S. Xylanases from fungi: properties and industrial applications. Microbiol Biotechnol. 2005; 67: 577-91.
Rozhkova A.M., Semenova M.V., Rubtsova E.A., Sereda A.S., Tsuriko-va N.V., Rimareva L.V., et al. Creation of a heterologous gene expression system on the basis of Aspergillus awamori recombinant strain. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya [Applied Biochemistry and Microbiology]. 2011; 47 (3): 279-87. (in Russian). Rimareva L.V., Overchenko M.B., Trifonova V.V., Ignatova N.I. Amylo-lytic complex for intensification of saccharification and fermentation of starch-containing raw materials. Proizvodstvo spirta i likerovo-dochnykh izdeliy [Manufacture of Alcohol Liqueur and Vodka Products]. 2002; (1): 32-3. (in Russian).
Rimareva L.V., Overchenko M.B. Use of proteolytic enzyme preparation from Aspergillus oryzae in alcohol fermentation. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdeliy [Manufacture of Alcohol Liqueur and Vodka Products]. 2005; (4): 12-4. (in Russian). Knopova S.I., Savenkova T.V. Technological aspects the use a complex enzyme preparation in the production of cracker. In: V.A. Polyakov, L.V. Rimareva (eds). Microbial Biocatalysts for Processing Branches of Agroindustrial Complex. Collection. Moscow: VNIIPBT, 2006: 77-81. (in Russian).
Kozlova N.A., Goren'kov EH.S., Kiseleva L.V. Development of technology and equipment for continuous enzymatic treatment of fruit juice materials. In: V.A. Polyakov, L.V. Rimareva (eds). Microbial Biocata-lysts for Processing Branches of Agroindustrial Complex. Collection. Moscow: VNIIPBT, 2006: 242-5. (in Russian). Agarkova E.Yu., Berezkina K.A., Kruchinin A.G., Nikolaev I.V. Design of the proteolysis of milk proteins for the creation of functional products with reduced allergenicity. In: Materials of the International Scientific Conference «Food Innovations and Biotechnologies». Kemerovo: FGBOU VPO «KemTIPP», 2014: 21-3. (in Russian).
20. Kurbatova E. I., Rimareva L.V., Trifonova V.V., Vorob'eva E.V. Investi- 35. gation of optimum conditions enzymatic processing of apple pulp in
the production of half-stuff alcohol liqueur products. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdeliy [Manufacture of Alcohol Liqueur and Vodka Products]. 2005; (4): 25-30. (in Russian).
21. Matveeva I.V., Belyavskaya I.G. Biotechnological bases of breadmak- 36. ing. Moscow: DeLi print, 2001: 150 p. (in Russian).
22. Polandova R.D. Modern technological solutions the use of enzyme preparations in breadmaking of Russia. In: V.A. Polyakov, L.V. Rimareva (eds). Microbial Biocatalysts and Prospects Development of Enzyme Technologies in the Processing Branches of Agroindustrial Complex. 37. Collection Moscow: Pishchepromizdat, 2004: 308-11. (in Russian).
23. Rimareva L.V., Overchenko M.B., Serba E.M., Ignatova N.I. The influence of enzyme systems on biochemical composition of grain 38. wort and cultural properties osmophilic race of alcohol yeast. Proiz-vodstvo spirta i likerovodochnykh izdeliy [Manufacture of Alcohol Liqueur and Vodka Products]. 2013; (1): 18-20. (in Russian). 39.
24. Rimareva L.V., Kurbatova E.I. Patent N 2305463 «Multienzyme composition for the preparation of clarified apple juice and a method
of obtaining clarified apple juice», 2006. (in Russian). 40.
25. Sokolova E.N., Kurbatova E.I., Rimareva L.V., Davydkina V.E., Bor-shcheva Yu.A. Biotechnological aspects directed enzymatic deg- 41. radation of cell walls in plant raw material to obtain extracts with
a high content of biologically valuable substances as components of functional beverages. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2016; 85 (2): 151-2. (in Russian).
26. Grigor'ev M.A., Serba E.M., Overchenko M.B. Investigation the process fermentation of grain composition for the design of food prod- 42. ucts. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'a [Storage and Processing
of Agricultural Raw Materials]. 2009; (2): 61-3. (in Russian)
27. Rimareva L.V. Improvement of biotechnological processes in alcohol production using enzymatic catalysis. In: V.A. Polyakov, L.V. Ri-mareva (eds). Microbial Biocatalysts and Prospects Development 43. of Enzyme Technologies in the Processing Branches of Agroin-dustrial Complex. Collection Moscow: Pishchepromizdat, 2004: 195-208. (in Russian).
28. Semenova M.V., Zorov I.N., Sinicyn A.P., Okunev O.N., Baryshni-kova L.M., Curikova N.V. Composition and properties of the enzyme 44. complex produced by highly productive mutant strains of Aspergil-
lus awamori used in the alcohol industry. In: Microbial Biocatalysts for Processing Branches of Agroindustrial Complex. Collection. Moscow: VNIIPBT, 2006: 77-81. (in Russian). 45.
29. Shurhno R.A., Agzamov R.Z. The basics of bioconversion of plant raw materials. In: Educational-Methodical Manual. Kazan': Izdatel'stvo KNITU, 2014: 100 p. (in Russian).
30. Norouzian D., Akbarzadeh A., Scharer J.M., Young M.M. Fungal 46. glucoamylases. Biotech Adv. 2006; 24: 80-5.
31. Haritonov V.D., Budrik V.G., Agarkova E.Yu., Kruchinin A.G., Ber- 47. ezkina K.A., Popov V.O., et al. Rational design of biocatalytic conversion of milk proteins to create products with reduced allerge-nicity. In: Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy kon-ferentsii «Biotekhnologiya i kachestvo zhizni» [Materials of International Scientific-Practical Conference «Biotechnology and Quality
of Life »]. Moscow, 2014: 334-5. (in Russian). 48.
32. Serba E.M., Rimareva L.V., Overchenko M.B., Kurbatova E.I., Rachkov K.V., Ignatova N.I., et al. Preparation of micellial biomass fermentoly-sates for food and feed additives. Pishevaya promyshlennost' [Food Industry]. 2016; (6): 20-4. (in Russian). 49.
33. Serba E.M., Overchenko M.B., Davydkina V.E., Shelekhova N.V., Rimareva L.V., Polyakov V.A. Scientific-practical aspects of obtain- 50. ing biologically active additives by conversion of bio-resources secondary. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'a [Storage and Processing of Agricultural Raw Materials]. 2015; (2): 44-50.
(in Russian).
34. Serba E.M., Overchenko M.B., Pogorzhel'skaya N.S., Kurbatova E.I., Polyakov V.A., Rimareva L.V. The dependence of the degree
of decomposition of protein substances of microbial biomass from 51. the composition of the proteolytic complex. Vestnik Rossiyskoy sel'skokhozyaystvennoy nauki [Bulletin of the Russian Agricultural Science]. 2015; (2): 48-51. (in Russian).
Polyakov V.A., Rimareva L.V., Kurbatova E. I., Sokolova E.N., Bor-shcheva YU.A., Teslya A.V. Obtaining protein of nutritious food based on enzymatic degradation of the protein-polysaccharide complex of the cell walls of yeast. Pishchevaya promyshlennost' [Food Industry]. 2012; (11): 42-4. (in Russian).
Chursin V.I. Biocatalysis in processing of raw hides and collagen-containing materials. In: Microbial biocatalysts and prospects of development of enzyme technology in the processing industries of the agroindustrial complex. Moscow: Pichepromizdat, 2004: 137-44. (in Russian).
Shestakov I.S, Moiseeva L.V. Mironova T.F. Enzymes in the leather and fur production. Moscow: Legbitpromizdat, 1990: 128 p. (in Russian).
Guo Z., Xu X. New opportunity for enzymatic modification of fats and oils with industrial potentials. Org Biomol Chem. 2005; 3 (14): 2615-9.
Gupta R., Gupta N., Rathi P. Bacterial lipases: an overview of production, purification and biochemical properties. Appl Microbiol Biotechnol. 2005; 64 (6): 763-81.
Schrag, J. D., and M. Cygler. Lipases and alpha-beta hydrolase fold. Methods Enzymol. 1997; 284: 85-107.
Lukin N.D., Borodina Z.M., Papahin A.A., Shatalova O.V., Krivan-din A.V. The study of the action of amylolytic enzymes on native starches of various types in a heterogeneous environment. Dosti-zheniya nauki i tekhniki APK [The Achievements of Science and Technology of Agroindustrial Complex]. 2013; (10): 62-4. (in Russian).
Rimareva L.V., Overchenko M. B., Serba E.M., Trifonova V.V. Comparative characteristics of microbial protease on degree of hydrolysis of protein substrates. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya [Applied Biochemistry and Microbiology]. 1997; 33 (1): 43-8. (in Russian).
Rimareva L.V., Overchenko M.B., Sokolova E.N., Serba E.M., Igna-tova N.I., Medrish M.E., et al. The proteolytic enzymes of the bio-catalytic features in the conversion of raw grain. Vestnik Rossiyskoy sel'skokhozyaystvennoy nauki [Bulletin of the Russian Agricultural Science]. 2016; (6): 62-4. (in Russian).
Aksenova L.M., Rimareva L.V. Directed the conversion of protein modules in food products of animal and vegetable origin. Vestnik Rossiiskoi akademii nauk [Bulletin of the Russian Academy of Sciences]. 2017; 87 (4): 355-7. (in Russian). Jorgensen A.L.W., Juul-Madsen H. R., Stagsted J. Colostrum and bioactive colostral peptides differentially modulate the innate immune response of intestinal epithelial cells. J Pept Sci. 2010; 16: 21-30.
Sarmadi B.H., Ismail A. Antioxidative peptides from food proteins: a review. Peptides. 2010; 31: 1949-56.
Zobkova Z.S., Fursova T.P., Zenina D.V., Rimareva L.V., Serba E.M., Kurbatova E.I., et al. The influence of the method of making trans-glutaminase on the structural and mechanical properties of yogurt and proteolytic activity of starter cultures. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'a [Storage and Processing of Agricultural Raw Materials]. 2014; (3): 28-32. (in Russian).
Zobkova Z.S., FursovaT.P., Zenina D.V.,Gavrilina A.D., Shelagi-nova I.R., Shefov D.A., et al. A study of the influence of the conditions of use of drugs transglutaminase on the quality of sour cream. Per-erabotka moloka [Processing of Milk]. 2015; (5): 38-42. (in Russian). Clarke D.D., Mycek M.J., Neidle A., Waelsch H. The incorporation of amines into proteins. Arch. Biochem. Biophys. 1959: 79: 338-54. Sereda A.S., Ignatova N.I., Overchenko M.B., Curikova N.V., Rimareva L.V., Rozhkova A.M., et al. Study of the hydrolytic ability of the complex enzyme preparations obtained on the basis of highly efficient recombinant strains of Aspergillus awamori, in relation to the polysaccharides of raw grain. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'a [Storage and Processing of Agricultural Raw Materials]. 2011; (3): 54-6. (in Russian).
Serba E.M., Polyakov V.A. Biotechnological bases of complex processing of grain raw materials and secondary resources in the ethanol and protein and amino acid supplements. Moscow: VNIIPBT. 2015: 133 p. (in Russian).
52. Spirichev V.B. Scientific principles of food fortification with micro-nutrients. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2000; (4): 13-9. (in Russian).
53. Tuteliyan V.A. Biologically active food Supplement, as an integral element of a healthy optimal nutrition. Sbornik nauchnykh trudov [Collection of Scientific Papers]. 2002; (1): 4-9. (in Russian).
54. Lavinskij H.H., Doroshevich V.I., Bacukova N.L., Zambrzhickij O.N. Scientific bases of correction of nutritional status. Izvestiya Natsional'noy akademii nauk Belarusi. Seriya meditsinskikh nauk [Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of medical Sciences]. 2006; (2): 47-55. (in Russian).
55. Rimareva L.V. Theoretical and practical fundamentals of biotechnology of yeast. Textbook. Moscow, DeLi print, 2010: 256 p. (in Russian).
56. Rimareva L.V., Overchenko M.B., Ignatova N.I., Shelekhova N.V., Serba E.M., Krivova A.Yu. The study of intracellular ion composition of yeast biomass of Saccharomyces cerevisiae. Rossiys-kaya sel'skokhozyaystvennaya nauka [Russian Agricultural Science]. 2017; 1: 51-54. (in Russian).
57. Kurbatova E.I., Serba E.M., Rimareva L.V., Borshcheva Y.A., Sokolova E.N., Fursova N.A., et al. Enhancement of the adsorptive and antimicrobial properties of the yeast cell walls by enzymatic processing. RJPBCS (Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences). 2017; 8 (3): 2133-8.
58. Serba E.M., Overchenko M.B., Davydkina V.E., Shelekhova N.V., Rimareva L.V., Polyakov V.A. Scientific-practical aspects of obtaining BAD based on the conversion of secondary bioresources. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'a [Storage and Processing of Agricultural Raw Materials]. 2015; (2): 44-50. (in Russian).
59. Serba E.M., Rimareva L.V., Kurbatova E.I., Volkova G.S., Polyakov V.A., Varlamov V.P. The study of the process of enzymatic hydrolysis of yeast biomass to generate food ingredients with the specified fractional composition. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; (2): 76-84. (in Russian).
60. Polyakov V.A., Rimareva L.V., Serba E.M., Pogorzhel'skaya N.S., Rachkov K.V. Biologically active additives of microbial origin as a factor shaping the functional properties of foods. Khranenie i per-erabotka sel'khozsyr'a [Storage and Processing of Agricultural Raw Materials]. 2013; 12: 43-7. (in Russian).
