Ферментные системы

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ФЕРМЕНТАТИВНОГО АНАЛИЗА

Ферментативный анализ как неотъемлемая часть всего аналитического потенциала, используемого при оценке и контроле качества пищевого сырья и продуктов питания, получил мировое признание по следующим причинам:

• 
  сырье и пища представляют собой продукты биологического происхождения, состоящие из соединений, образованных при протекании реакций процесса обмена веществ, катализируемых ферментами;
  
• 
  ферменты как биологические катализаторы вступают в специфическое взаимодействие с различными соединениями;
  
• 
  ферментативный анализ превосходит методы химического и физико-химического анализа по степени достоверности.
  

Основные требования к методам анализа, используемым в оценке качества продуктов питания и пищевого сырья, могут быть сформулированы следующим образом:

• 
  в основе метода должна быть специфичность определения искомого вещества, что определяет его достоверность;
  
• 
  подготовка пробы к определению должна быть простой и исключающей потери искомого соединения или модификацию его структуры;
  
• 
  схема определения и методика его выполнения должны быть простыми;
  
• 
  результаты определения веществ должны быть достоверными, что подтверждает надежность метода;
  
• 
  метод должен обладать достаточной чувствительностью для определения низких концентраций веществ;
  
• 
  влияние матрицы пробы на механизм реакции, лежащей в основе метода, должно отсутствовать или быть минимальным;
  
• 
  затраты времени на проведение анализа должны быть минимальными, поскольку оценка качества продукции часто входит в производственный контроль;
  
• 
  внедрение и использование метода должно быть экономически оправдано;
  
• 
  метод должен обладать предпосылками для его дальнейшей механизации или автоматизации;
  
• 
  реактивы, используемые в определении, должны быть безопасными и легко утилизируемыми.
  

Методы ферментативного анализа по многим позициям отвечают этим требованиям. В ферментативном анализе искомое соединение, как правило, не выделяют из матрицы пробы, поскольку ферменты реагируют только с теми веществами, к которым они проявляют специфичность. Недостатком ферментативных методов является невозможность получения широкого спектра соединений в ходе одного определения (до трех соединений).
Количественное определение соединений с помощью ферментов используется в промышленности в системах производственного контроля и обеспечения качества готовой пищевой продукции и в определении изменений ее состава в процессе хранения (табл. 11.4).

Таблица 11.4. Определение соединений, входящих в состав продуктов питания, ферментативными методами



Ошибка ферментативных методов составляет 0,5–2,5 %.
Ферментативный анализ, наряду с традиционными аналитическими методами, широко используют при определении качества напитков, их идентичности.
О натуральности вин и сусел можно судить на основании анализа сахаров (сахарозы, D-глюкозы, D-фруктозы), органических кислот (D- и L-яблочной, лимонной, D- и L-молочной, уксусной, янтарной, муравьиной, D-глюконовой, L-аскорбиновой), а также этанола, глицерина, ацетальдегида и некоторых органических компонентов. По результатам анализов может быть установлен факт фальсификации вина путем добавления спирта, инвертных сахарных сиропов, сахарозы, ГФС. Состав продуктов брожения и их соотношение характеризуют процесс брожения, участие в нем определенных видов микроорганизмов. Так, при развитии молочнокислых бактерий в вине накапливаются пропанол и D-молочная кислота, что ухудшает органолептические свойства. Янтарная кислота в концентрации выше 1 г/дм³ появляется при участии в брожении посторонних рас дрожжей. Повышенная концентрация D-сорбита в вине свидетельствует о купажировании виноградных вин с плодово-ягодными винами или соками и т.д.
Гидролитические ферменты используют для определения содержания пищевых волокон в продуктах питания. Пищевые волокна – это комплекс биополимеров: целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ и лигнина. Чтобы определить содержание пищевых волокон в продукте, нужно удалить из него жиры, белки, крахмал и определить зольность. Высушенный пищевой продукт обезжиривают петролейным эфиром, вновь высушивают и измельчают. Далее следует постадийный ферментативный гидролиз:

• 
  проводят клейстеризацию-разжижение крахмала при рН 6 и температуре 90 °С с помощью термостабильной а-амилазы;
  
• 
  гидролизуют белок нейтральной протеазой при рН 7,5 и температуре 60 °С;
  

завершают гидролиз крахмала с помощью глюкоамилазы при рН 4,5 и температуре 60 °С.
Продолжительность каждой стадии 30 мин. По окончании гидролиза пищевые волокна осаждают этанолом. Сформировавшийся осадок отделяют фильтрацией и промывают на фильтре этанолом и ацетоном для удаления продуктов гидролиза, затем высушивают и взвешивают. Массовую долю пищевых волокон рассчитывают с учетом поправки на зольность осадка и наличие негидролизованного белка. Метод имеет высокую точность. Получаемые результаты более достоверны, чем при использовании химических методов, поскольку последние не позволяют избирательно удалять нужные компоненты.
В широком смысле к ферментативному анализу относят и методы определения ферментативной активности в разнообразных технологических процессах и продуктах.
Применение ферментативных методов анализа в пищевой биотехнологии будет расширяться, поскольку эти методы просты, точны, легко автоматизируются и основаны на использовании безопасных реактивов – ферментных препаратов.