Протеолитическое действие что это значит

Протеолитические средства – Список лекарств и медицинских препаратов

Описание фармакологического действия

Протеолитическое действие направлено на расщепление различных белков. Механизм действия различен и зависит от типа белкового субстрата. Так протеолитическое действие может приводить к уменьшению вязкости гиалуроновой кислоты, разрыву связи между С1 ацетилглюкозамина и С4 глюкуроновой кислоты, таким образом увеличивает проницаемость тканей, улучшает их трофику, повышает эластичность рубцовоизмененных участков, способствует рассасыванию гематом, устранению контрактур. Также механизм действия может быть связан с воздействием на коллагеновые хрящевые ткани, расщеплением некротизированных тканей, разжижением вязких секретов, экссудатов и сгустков крови. Препараты, обладающие протеолитической активностью, применяют при контрактурах суставов, анкилозирующем спондилоартрите, склеродермии, травматическом поражении сплетений и периферических нервов (плексит, неврит), при гематомах, тяжелых заболеваниях поясничных дисков, для улучшения всасывания инъецируемых п/к или в/м растворов, радиоконтрастных веществ и местных анестетиков. Также используют при кератитах (для более тонкого рубцевания пораженных участков роговицы), рубцах после ожогов и операций, для ускорения отторжения струпов и очищения гранулирующих ран от остатков гнойно-некротических тканей.

Поиск препарата

Препараты c фармакологическим действием «Протеолитическое»

Внимание! Информация, представленная в данном справочнике лекарств, предназначена для медицинских специалистов и не должна являться основанием для самолечения. Описания препаратов приведены для ознакомления и не предназначены для назначения лечения без участия врача. Есть противопоказания. Пациентам необходима консультация специалиста!

Если Вас интересуют еще какие-нибудь Протеолитические средства и препараты, их описания и инструкции по применению, синонимы и аналоги, информация о составе и форме выпуска, показания к применению и побочные эффекты, способы применения, дозировки и противопоказания, примечания о лечении лекарством детей, новорожденных и беременных, цена и отзывы о медикаментах или же у Вас есть какие-либо другие вопросы и предложения – напишите нам, мы обязательно постараемся Вам помочь.

Источник

Когда желудку и кишечнику не хватает ферментов

Основным инструментом пищеварения являются ферменты, именно они выполняют всю основную работу. Логично, что при их недостатке процесс пищеварения нарушается, и организм начинает нам сообщать о проблемах, сигнализируя различными симптомами. Такие привычные всем симптомы как изжога, тяжесть в животе, боль, метеоризм, диарея или запор – являются прямым указанием на проблемы с пищеварением.

Ферменты поджелудочной железы – виды и функции

Пора узнать, что представляют собой ферменты, и как они влияют на пищеварение. Ферменты поджелудочной железы – это белковые комплексы или катализаторы, основной задачей которых является расщепление питательных веществ на простые, легкоусвояемые соединения. Таким образом, организм легко усваивает все необходимые элементы и витамины.

Какие ферменты вырабатывает поджелудочная железа и какие у них функции?

Особо интересно то, что организм может регулировать выработку тех или иных ферментов в зависимости от характера потребляемой пищи. То есть, если вы потребляете много хлебобулочных изделий, то упор в выработке будет сделан на амилазе, если потребляется жирная пища, то поджелудочная железа отправит в кишечник больше липазы.

Кажется, что работа полностью налажена, и сбоев быть не может. Но сбои случаются и достаточно часто: слишком тонкий механизм работы, который легко нарушить. Даже большой приём пищи с преобладанием жиров может сломать систему, и поджелудочная железа не сможет обеспечить нужное количество ферментов.

Появление проблем с пищеварением

Мы выяснили, что проблемы с пищеварением могут возникать из-за недостатка ферментов. Существует два основных механизма, при которых организму не хватает ферментов поджелудочной железы. В первом варианте проблема с выработкой ферментов кроется в самой поджелудочной железе, т.е. сам орган функционирует неправильно.

Во втором варианте нарушаются условия, при которых ферменты могут правильно работать. Подобное возможно в результате изменения кислотности среды кишечника, например, при воспалении или при изменении стандартной температуры окружения (36-37° С). Воспалительный процесс в кишечнике может возникать при различных состояниях: кишечные инфекции, аллергические реакции (пищевая аллергия, атопический дерматит).

Основные признаки нехватки ферментов поджелудочной железы

Выявить недостаток ферментов достаточно просто. Ключевыми симптомами являются тяжесть после еды, чувство распирания в животе и дискомфорт в животе. Нередко эти симптомы сопровождаются вздутием, урчанием, метеоризмом, диареей. Чаще всего такие симптомы могут возникать в рядовых ситуациях: при употреблении тяжелой, жирной пищи или при переедании, когда удержаться от множества вкусных блюд попросту не удалось. В этом случае не стоит бояться неполадок с поджелудочной железой или других заболеваний ЖКТ. Поджелудочная железа просто не справляется с большим объемом работы, и ей может потребоваться помощь.

Если нехватка ферментов и проблемы с пищеварением сохраняются длительное время, то это не остается незаметным для организма. Симптомы могут усугубляться и носить уже не эпизодический, а регулярный характер. Постоянная диарея дает старт авитаминозу, могут развиваться: белково-энергетическая недостаточность и обезвоживание во всем организме. Может наблюдаться значительное снижение массы тела. Помимо этого при тяжелых стадиях могут наблюдаться следующие симптомы недостатка ферментов поджелудочной железы 8 :

Поддержание пищеварения и лечение ферментной недостаточности

При проблемах с пищеварением могут помочь ферментные препараты (чаще они называются препаратами для улучшения пищеварения), основная задача которых компенсировать нехватку собственных ферментов в организме. Не зря такая терапия называется «ферментозаместительная». Критически важно, чтобы ферментный препарат максимально точно «имитировал» физиологический процесс.

На сегодняшний момент существуют различные препараты для улучшения пищеварения. Как же ориентироваться в многообразии средств и сделать правильный выбор?

Эффективный ферментный препарат должен соответствовать следующим критериям 5,6 :

Источник

ПРОТЕОЛИТИ́ЧЕСКИЕ ФЕРМЕ́НТЫ

Том 27. Москва, 2015, стр. 625

Скопировать библиографическую ссылку:

ПРОТЕОЛИТИ́ЧЕСКИЕ ФЕРМЕ́НТЫ (про­теа­зы), груп­па фер­мен­тов клас­са гид­ро­лаз, ка­та­ли­зи­ру­ют внут­ри- и вне­кле­точ­ное рас­ще­п­ле­ние (про­те­о­лиз) пеп­тид­ных свя­зей C(O) ─ NH в бел­ках и пеп­ти­дах жи­вых ор­га­низ­мов. Вы­де­ля­ют две под­груп­пы П. ф.: эк­зо­пеп­ти­да­зы (пеп­ти­да­зы), от­ще­п­ля­ют ами­но­кис­ло­ты с амин­но­го ( ами­но­пеп­ти­да­зы ) или кар­бо­ксиль­но­го ( кар­бок­си­пеп­ти­да­зы ) кон­ца мо­ле­ку­лы бел­ка или пеп­ти­да; эн­до­пеп­ти­да­зы (про­теи­на­зы; этот тер­мин ино­гда ис­поль­зу­ет­ся так­же как си­но­ним тер­ми­на «П. ф.»), гид­ро­ли­зу­ют пре­им. внутр. пеп­тид­ные свя­зи. Боль­шин­ст­во изу­чен­ных П. ф. син­те­зи­ру­ют­ся в ви­де не­ак­тив­ных пред­ше­ст­вен­ни­ков – про­фер­мен­тов, или зи­мо­ге­нов. Их ак­ти­ва­ция про­ис­хо­дит пу­тём ог­ра­ни­чен­но­го про­тео­ли­за – из­би­ра­тель­но­го гид­ро­ли­за оп­ре­де­лён­ных пеп­тид­ных свя­зей, про­те­каю­ще­го ли­бо ав­то­ка­та­ли­ти­че­ски, ли­бо под дей­ст­ви­ем др. про­теи­наз, и обыч­но со­про­во­ж­да­ет­ся от­ще­п­ле­ни­ем пеп­ти­дов. П. ф. раз­но­об­раз­ны по фи­зи­ко-хи­мич. свой­ст­вам. В за­ви­си­мо­сти от ло­ка­ли­за­ции П. ф. про­те­о­лиз про­ис­хо­дит при разл. зна­че­ни­ях pH. Напр., пеп­син и га­ст­рик­си­ны же­луд­ка – при pH 1,5–2, фер­мен­ты ли­зо­сом – при pH 4–5, П. ф. сы­во­рот­ки кро­ви, тон­ко­го ки­шеч­ни­ка – при ней­траль­ных или сла­бо­ще­лоч­ных зна­че­ни­ях. Не­ко­то­рые П. ф. в ка­че­ст­ве ко­фак­то­ра ис­поль­зу­ют ио­ны ме­тал­лов (в т. ч. кол­ла­ге­на­за, тер­мо­ли­зин). П. ф. име­ют раз­ную суб­страт­ную спе­ци­фич­ность, ко­то­рая оп­ре­де­ля­ет­ся в осн. осо­бен­но­стя­ми бо­ко­вых групп ами­но­кис­лот. Так, напр., трип­син гид­ро­ли­зу­ет свя­зи, об­ра­зо­ван­ные кар­бок­силь­ной груп­пой осно́вных ами­но­кис­лот – ли­зи­на и ар­ги­ни­на, а эла­ста­за – ами­но­кис­лот с не­боль­ши­ми бо­ко­вы­ми це­пя­ми – ала­ни­на и се­ри­на. На рас­ще­п­ле­ние пеп­тид­ных свя­зей влия­ет так­же их дос­туп­ность при на­ли­чии про­стран­ст­вен­ной струк­ту­ры гид­ро­ли­зуе­мо­го суб­стра­та. Фер­мен­ты с уз­кой суб­страт­ной спе­ци­фич­но­стью (напр., кол­ла­ге­на­за, кал­лик­ре­ин) гид­ро­ли­зу­ют пеп­тид­ные свя­зи, об­ра­зо­ван­ные стро­го оп­ре­де­лён­ны­ми ами­но­кис­лот­ны­ми ос­тат­ка­ми, фер­мен­ты с ши­ро­кой суб­страт­ной спе­ци­фич­но­стью (в т. ч. пеп­син, па­па­ин) – свя­зи, об­ра­зо­ван­ные мно­ги­ми ами­но­кис­ло­та­ми. В плаз­ме кро­ви и др. био­ло­гич. жид­ко­стях, а так­же в раз­ных клет­ках и тка­нях при­сут­ст­ву­ют бел­ко­вые ин­ги­би­то­ры П. ф., ко­то­рые мо­гут бло­ки­ро­вать ак­тив­ность отд. фер­мен­тов или групп фер­мен­тов. Бла­го­да­ря им осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ре­гу­ля­ция ак­тив­но­сти П. ф. в фи­зио­ло­гич. ус­ло­ви­ях, что пре­до­хра­ня­ет бел­ки от не­кон­тро­ли­руе­мо­го рас­ще­п­ле­ния.

Источник

Протеолитическое действие что это значит

Одной из основных задач Национальной программы «Здоровье» основателем которого является Президент Туркменистана Гурбангулы Беодымухамедов – обеспечение населения страны лекарственными препаратами за счет лекарств отечественного производства,изучение возможности выращивания ценных лекарственных растений в условиях Туркменистана, разработка агротехники возделывания и обеспечение страны медицинскими препаратами и ценным сырьем для промышленности [1].

В современном мире большое внимание уделяется использованию в медицинской практике биологически активных препаратов растительного происхождения.

Мировая медицина ограничиваются от использования антибиотиков, так как снижается иммунная система и приводит к другим сложным последствиям. Ученые полагают, что в будущем антибиотики могут быть заменены супер-антителами, для которых не будет препятствием клеточная стенка, которые смогут проникать внутрь клеток и уничтожать болезнетворные бактерии, вирусы и токсины. Они испытывают технологию модификации антител, которая позволяет им свободно проникать в клетки и покидать их [1, 2–9, 12].

Авторы осознают, что при написании статьи не все задуманное удалось реализовать в полном объеме. Прекрасно понимают, что делают научный обзор по использованию лекарственных энзимов растительного происхождения в широком направлений, поэтому имеется недостатки как в теоретическом плане, так в прикладной, практической части. Но тем не мене вопрос использования нанотехнологии в генной инженерий и, прежде всего расшифровка геном человека позволяют создавать новые лекарственные препараты. Если будем лучше понимать роль генов в развитии болезней и то, как протекают процессы в наших клетках на наноуровне, сможем более целенаправленно вести исследования. С помощью генетики и биотехнологии сможем в будущем более эффективно выявлять причины заболеваний; тем самым исследования в области фармакология – это существенный шаг будет в деле создания инновационных лекарственных средств, устраняющих саму почину болезни. Большой интерес в этом предоставляют протеолитические ферменты растительного происхождения дынного древа [1–4].

Сделанный научно-информационый обзор, собранные материалы и методика подхода могут быть полезны для применения их не только в клинической медицине Туркменистана, но и в других странах мира.

Биотехнологические особенности дынного дерева

Лекарственное сырье. В качестве лекарственного сырья используют высушенный млечный сок – латекс. Коагулированные комья латекса крошат и высушивают на солнце или при легком искусственном подогревании (в последнем случае получают папаин более высокого качества). Полученный латекс растворяют в воде и осаждают спиртом для очистки папаина. В меньших количествах папаин содержится и в других частях растения, в частности в листьях (Folia Caricae Papayae) [2–4, 8–11].

Биологически активные вещества. Методом электрофореза в кислой среде в латексе Carica papaya L. идентифицировано 7 белков: липаза, хитиназа, лизоцим и комплекс протеолитических ферментов:

Папаин (EC 3.4.22.2) – монотиоловая цистеиновая эндопротеаза. По характеру ферментативного действия ее называют «растительным пепсином». Но, в отличие от пепсина, папаин активен не только в кислых, но и в нейтральных и щелочных средах (диапазон рН 3–12, оптимум рН 5) [2–4, 8–11, 17–20].

Химопапаин (EC 3.4.22.6) – монотиоловая цистеиновая протеиназа. Благодаря субстратной специфичности похожа на папаин, но отличается от него электрофоретической подвижностью, стойкостью и растворимостью [2–4, 12, 13].

Протеиназа IV – цистеиновая протеиназа, основная протеиназа латекса, составляет около 30 % присутствующего в нем белка (Buttle D. J. etc., 1989).Проявляет высокую степень гомологии с протеиназой III папайи (81 %), химопапаином (70 %) и папаином (67 %). Очень близка к химопапаину по молекулярной массе и заряду молекулы. Загрязнение этим ферментом химопапаина является причиной его гетерогенности в ходе исследований. M.P. Thomas и соавт. (1994) относят этот фермент к фракции химопапаина М [2–4, 8–11, 15, 16].

Карикаин (EC 3.4.22.30) – наиболее щелочная среди цистеиновых протеиназ латекса папайи. Подобно папаину, он сначала продуцируется в форме неактивного зимогена прокарикаина, содержащего ингибиторный прорегион из 106 N-терминальных аминокислот. Активация фермента заключается в отщеплении прорегиона молекулы без ее последующих конформационных изменений. Строение протеиназ папайи изучено с помощью рентгенструктурного анализа (Maes D. etc., 1996) [2–4, 11–18].

Протеиназа w (эндопептидаза А, пептидаза А) – монотиоловая цистеиновая протеиназа. Это полипептид, содержащий 216 аминокислотных остатков и 3 дисульфидные связи. Для проявления его ферментативной активности важно наличие свободного остатка цистеина в активном центре (Dubois T. etc., 1988). Проявляет высокую степень гомологии с папаином (68,5 %). По специфичности ферментативного действия напоминает папаин, поскольку связывается с субстратом в участках локализации дисульфидных связей. Расщепление происходит тогда, когда в следующей позиции находятся лейцин, валин или треонин. Пептидаза ІІ – щелочная монотиоловая цистеиновая протеиназа. В каталитическом центре содержит дитиоацильную группу.

В латексе неспелых плодов папайи содержатся также ингибиторы протеолитических ферментов: цистатин (ингибитор протеиназ с молекулярной массой 11 262 Да) и белок со свойствами ингибитора цистеиновых протеиназ, молекула которого состоит из 184 аминокислотных остатков, содержит 2 дисульфидные связи и 2 углеводных остатка в позициях Asp84 и Asp90 (Odani S. etc., 1996) [2–4, 12–19].

В спелых плодах дынного дерева содержится 8–12 % сахара, значительное количество витаминов А, В1, В2, С и D, тонизирующие вещества. В листьях папайи выявлены свободные и связанные фенольные соединения, танины, органические кислоты и алкалоиды.

В листьях имеются свободные и связанные фенольные соединения, танины, органические кислоты, стероидные и тритерпеновые сапонины, флавониды, липиды, кумарины, глюкозы, альколоиды, применяемые при лечении туберкулеза и обладающие желче- и мочегонными свойствами [2–4, 11–20].

Фармакологические свойства. Эти протеолитические ферменты растительного происхождения обладают противовоспалительными, антикоголяционными, диградрационными, болеутоляющими, бактерицидными, гемолитивными свойствами. Данные ферменты широко применяются в медицинской практике: офтомологии, хирургии, нейрохирургии, ортопедии, урологии, гастроэнтрологии и др. Они способствуют разрушать белки полупепдидов и аминокислот, растворяют мертвые клетки, при этом не влияя на нормальные.

Модификация комплекса протеиназ папайи синтетическими полимерами. Изучение деструкции ферментных препаратов

Проблема повышения эффективности терапии во многом решается благодаря поиску новых лекарственных средств, важное место среди которых отводится модифицированным производным биокатализаторов с пролонгированным терапевтическим действием [6–8]. Как правило, модификацию ферментов выполняют с использованием растворимых полимеров. В Институте молекулярной биологии и биологической физики АН Грузинской ССР получены водорастворимые и биосовместимые производные полиуретанов и полиамидов [6]. Ранее уже была показана их пригодность для использования в качестве стабилизирующих фермент (трипсин, химотрипсин) носителей [12]. В настоящей работе изучена модификация этими полимерами терапевтически значимого ферментного препарата – комплекса протеиназ папайи [12, 13].

С целью определения целесообразности дальнейшего медико-биологического испытания модифицированных ферментов проведено сравнительное изучение их деструкции под действием экстремальных рН и протеаз. Сопоставление данных о целостности набора молекул ферментного препарата (на основе результатов молекулярно-массового распределения и его каталитической активности) позволяет не только оценить влияние носителя на лекарственный агент, но и сформулировать рекомендации для фармакологического исследования модифицированных препаратов биокатализаторов.

В своей научной статье А.В. Максименко, Л.А. Надирашвили, В.В. Абрамова, Г.С. Еркомаишвили, Р.Д. Кацарава, В.П. Торчилин «Модификация комплекса протеиназ папайи синтетическими полимерами. Изучение деструкции ферментных препаратов» проведённых в Институт экспериментальной кардиологии Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР и Институт фармакохимии имени И.Р. Кутателадзе АН Грузинской ССР, Тбилиси.

В статье авторами описана химическая модификация комплекса протеиназ папайи синтетическими полимерами – полиамидом, полиуретаном. Изучены свойства модифицированных ферментных препаратов: показана их устойчивость к протеолизу при физиологических условиях и деструкция в щелочной области рН. Модификация комплекса протеиназ папайи усиливает влияние цистеина на стабильность модифицированных препаратов. Осаждение их при кислых значениях рН позволяет легко отделять биокатализатор от реакционной смеси. Обсуждаются перспективы дальнейшего исследования полученных производных.

Условия проведения эксперимента

Реагенты. Нативный препарат комплекса протеиназ папайи (КПЛ) из млечного сока дынного дерева был выделен и охарактеризован по описанному методу [6, 7]. Полимерные носители были получены из Института физиологии им. И.С. Бериташвили АН Грузинской ССР. Ими были водорастворимый полиамид с молекулярной массой 50–60 кД.

(1)

и полиуретан с молекулярной массой 45–50 кД [4]

(2)

Этиловый эфир N-бензол-L-аргинина (ВАЕЕ), L-цистеин, «субтилизин Карлсберг» произведены фирмой Sigma (США). Проназа Е, N-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимид, 3-меркапто-1,2-пропандиол – производства фирмы Serva (ФРГ); сефадексG-75 superfine получен от фирмы Pharmacia (Швеция). Все остальные реагенты – продукты производства «Реахим» (СССР) аналитической степени чистоты.

Ковалентное присоединение КПЛ к полимерным носителям. Связывание ферментного препарата с карбоксилсодержащими полимерами проводили через карбодиимидную активацию в соответствии с [8]. 20 мг носителя (полиамида или полиуретана) растворяли в 2 мл 0,01 М раствора трис-буфера, рН 8,0. Затем добавляли 1 мл того же буферного раствора, содержащего 2,5 мг карбодиимида. Смесь инкубировали в течение 30 мин при 4°, после чего добавляли 1 мл раствора того же буфера, содержащего 10 мг нативного КПЛ и 2,5 мг цистеина (для сравнения были выполнены эксперименты и без цистеина в реакционной смеси). Дальнейшую инкубацию проводили в течение 20 ч при 4°. Препараты выделяли методом ультрафильтрации на установке «Amicon» (США) с фильтром ХМ-30, проводя отмывку дистиллированной водой до постоянной оптической плотности промывных вод (220 нм). После этого препараты лиофилизовали. Сравнительное определение молекулярной массы производных проводили методами гель-хроматографии и электрофореза.

Изучение деструкции ферментных препаратов. За деструкцией полимерных образцов cледили, сопоставляя профили элюции проб инкубационной смеси с колонки сефадекса G-75 [9]. Инкубацию препаратов проводили в 0,1 М трис-буфере, рН 7,4 и 0,1 М боратном буфере, рН 9,6, при 30° как в отсутствие, так и в присутствии протеаз – проназы или субтилизина. Концентрация в инкубационной смеси нативного препарата 1 мг/мл, модифицированных – 1–3 мг/мл; проназы 0,2 мг/мл, субтилизина 0,1 мг/мл; носителей (1 мг/мл). Оптическую плотность проб элюата для нативного и модифицированных препаратов регистрировали при 280 нм, для полимерных носителей – при 208 нм.

Определение каталитической активности. Каталитическую активность ферментных препаратов определяли методом измерения начальных скоростей гидролиза 0,05 М раствора ВАЕЕ с 0,1 М КС1 на рН-стате «Radiometer» (Дания) при рН 7,0 и комнатной температуре.

Влияние сульфгидрильных реагентов на каталитическую активность ферментных препаратов исследовали измерением последней до и после (в течение 5 ч) добавления 10 мг/мл меркапто-пропандиола (1 мМ) к растворам биокатализаторов [6].

Измерение термостабильности ферментных препаратов. Растворы нативного и модифицированного полиамидом или полиуретаном (10 мг/мл) комплекса протеиназ папайи инкубировали при 37 °С в 0,1 М буферных растворах, рН 7,4 или рН 9,6, в присутствии 6 мг/мл и в отсутствие цистеина. Периодически отбирали пробы из инкубационной смеси (0,2 мл) и определяли на рН-стате их каталитическую активность, как описано выше.

Титрование сульфгидрильных групп ферментных препаратов. Эксперимент проводили по методу Эллмана [10], как описано ранее [7]. Титрант – 5,5-дитио-бис-2-нитробензойная кислота (получен от фирмы Calbiochem, США), коэффициент экстинкции 13 600 М•см–1 [6, 7, 12. 13].

В результате получены:

Свойства препаратов комплекса протеиназ папайи, модифицированного синтетическими полимерами. В результате ковалентного присоединения КПЛ к полиамиду или полиуретану с носителем связывается около 90 % исходного количества белка (как в присутствии, так и в отсутствие цистеина в инкубационной смеси). Однако проведение модификации в присутствии цистеина обеспечивает получение препаратов с большей величиной остаточной каталитической активности, чем без этой аминокислоты. Так, для препаратов КПЛ-полиамид, полученных с цистеином и без него, остаточная каталитическая активность составляет 70 и 50 %, соответственно, а для КПЛ-поли- уретан – 70 и 20 %. Данные титрования сульфгидрильных групп в ферментных препаратах показывают, что, по-видимому, ковалентного присоединения цистеина к полимерной матрице не происходит (табл. 1). Цистеин способствует только реактивации обратимо инактивированных ферментов [6], повышая, как уже говорилось, остаточную каталитическую активность модифицированных препаратов.

Каталитические параметры – ферментативного гидролиза ВАЕЕ нативным и модифицированным комплексами протеиназ папайи (0,1 М KCI, рН 7,0, комнатная температура)

Источник

Протеолитические ферментные препараты в биотрансформации продуктов переработки зерновых и бобовых культур

Ферментативная модификация белков растительного сырья, в том числе и белков зерновых и бобовых культур, представляет собой важный этап в перспективных технологиях глубокой переработке растительного сырья. Ферментативный способ модификации растительных белков является предпочтительнее физико-химической модификации, поскольку его преимуществом являются мягкие режимы проведения реакций, возможность регулирования степени гидролиза, определенная направленность и сохранение биологической ценности [1, 4, 7–9]. В результате модификации белковых компонентов зерна и продуктов его переработки с применением ферментных препаратов протеолитического действия могут быть получены продукты гидролиза с определенным профилем пептидов и набором аминокислот, обладающие специфическими свойствами [1, 2, 7, 11].

Установлено, что для применения белковых гидролизатов необязательно получать их с высокой глубиной гидролиза, так как пептиды также хорошо усваиваются организмом [4, 7]. Гидролизаты белков делятся на 2 большие группы: частично гидролизованные белки, полностью гидролизованные белки. Каждый из гидролизатов обладает определенными свойствами, которые обусловливают область их применения. Полностью гидролизованные белки обладают низкой антигенной активностью, что дает возможность использовать их в гипоаллергенных детских диетах.

Такие гидролизаты содержат свободные аминокислоты и короткие пептиды. Частично гидролизованные белки включают в себя широкий спектр продуктов гидролиза. В их состав входят: фракция свободных аминокислот и коротких пептидов; достаточно большое количество олигопептидов; существенное количество высокомолекулярных продуктов гидролиза. Их характеризуют как слабо- и среднегидролизованные белки. Гидролизаты, относящиеся к этой группе, существенно не различаются между собой, их используют в качестве легкоусвояемого источника аминного азота в специализированных диетах [7].

Протеолитические ферментные препараты наряду с амилазами являются лидерами мирового рынка, на их долю приходится 25%. Однако российский рынок остается ненасыщенным, наиболее значимыми предприятиями в области производства ферментных препаратов в России являются ООО «ПО «Сиббиофарм», НПЦ «АгроСистема», ООО «Агрофермент». При этом следует подчеркнуть, что отечественные ферментные препараты пользуются спросом в кормопроизводстве, промышленные предприятия пищевых отраслей отдают предпочтение импортной продукции [10].

Целью исследования являлась оценка эффективности протеолитических ферментных препаратов бактериального и грибного происхождения при действии на различные природные субстраты: тритикалевые и ржаные отруби, соевый шрот, цельносмолотые семена нута.

В качестве ферменных препаратов использовали:

Все ферментные препараты рекомендованы для гидролиза биополимеров зернового сырья.

Активность протеаз определяли по накоплению аминного азота в процессе протеолиза методом формольного титрования. Содержание растворимого белка по методу Лоури. Фракционный состав простых белков по Осборну [5].

Молекулярную массу продуктов протеолиза определяли методом гель-хроматографии [6] на колонке с TSK gel Toyopearl HW-55F, гель этой марки позволяет разделять белки с молекулярной массой от 1000 до 700000 Да. Предварительно колонку откалибровали для определения свободного (Vсв.) и общего (Vобщ.) объема колонки. Свободный объем определяли по выходу декстрана синего (молекярная масса около 2 млн Дальтон). Он составил 44 мл. Общий объем – по выходу тирозина. Он составил 140 мл. Для определения молекулярной массы белков графическим методом колонку маркировали стандартными метчиками с известной молекулярной массой фирмы «Merck» (Германия).

На первом этапе работы изучали общее содержание белка и фракционный состав растворимых белков тритикалевых и ржаных отрубей, а также соевого шрота и цельносмолотого нута – как объектов ферментативной биотрансформации под действием микробных ферментных препаратов (табл. 1–3).

Содержание общего белка в тритикалевых и ржаных отрубях закономерно больше, чем его содержание в целом зерне. Следует отметить, что в целом количество белка в отрубях с драных систем превышает содержание белка с размольных систем на 1,5–2,0%.

Для тритикалевых и ржаных отрубей характерно преобладание альбумино-глобулиновой фракции на долю которой приходится в среднем 58,8 %. Следует отметить высокое содержание белка в нерастворимом остатке, как для тритикалевых, так и для ржаных отрубей (около 20 %). Это свидетельствует о том, что ржаные и тритикалевые отруби могут служить дополнительным источником белка.
Аналогичные исследования, проведенные на соевом шроте и цельносолотом нуте показали, что общее содержание белка в соевом шроте составило 38,2 %, в семенах нута – 23,7%
Фракционный состав растворимых белков соевого шрота и семян нута представлен в таблице 3.

Приведенные данные свидетельствуют о высоком содержании глобулиновой фракции, при этом если общее содержание белка в соевом шроте выше, чем в семенах нута, но количество глобулинов наоборот больше в семенах нута – примерно на 5,5%. Содержание белка в нерастворимом остатке находится на достаточно высоком уровне в 13%.

На следующем этапе изучали основные кинетические характеристики реакций протеолиза исследуемых ферментных препаратов при действии на различные природные субстраты. Состав зернового субстрата, который представляет сложную гетерогенную систему, может оказывать влияние на характер протекания процесса протеолиза, и изменять кинетические параметры ферментативной реакции, которые были определены при действии на стандартный субстрат, заявленные фирмами- производителями.

Температурные оптимумы и оптимумы рН действия ферментных препаратов изучали в диапазоне от 20 до 70ºС, рН от 3,0 до 8,5 с использованием 0,1 М цитратно-фосфатного и фосфатного буферов. Для выявления оптимальной дозировки фермента использовали диапазон конечных концентраций в инкубационной смеси от 0,25 до 1,25 ед. ПС/ г отрубей (шрота, зерна). Насыщающую концентрацию субстрата – в диапазоне от 20 до 120 мг/мл.

Проведенные исследования показали, что при действии всех исследуемых ферментных препаратов на тритикалевые и ржаные отруби начальная скорость ферментативной реакции (V0) составила 30 мин. Оптимумы температуры и рН при действии Нейтразы 1,5МG – 50ºС и 5,5; Алкалазы FG – 45ºС и 6,5; Протеазы GC-106 – 50ºС и 5,5–6,0; Дистицим Протацид Экстра – 40ºС и 3,5 соответственно. Оптимальной дозировкой ферментного препарата для Нейтразы 1,5МG и Алкалазы FG – 0,5 ед. ПС/г отрубей; для Протеазы GC-106 и Дистицим Протацид Экстра – 0,75 ед. ПС/г отрубей.
При аналогичных исследованиях, когда в качестве субстрата выступали соевый шрот и цельносмолотые семена нута, начальная скорость ферментативной реакции (V0) также составила 30 мин. Оптимумы температуры и рН для всех ферментных препаратов лежат в диапазоне 40–50ºС и 5,0–6,5 соответстенно, за исключением Дистицим Протацид Экстра, для которого оптимум рН составил 3,5 для обоих субстратов. Оптимальной дозировкой ферментного препарата для Нейтразы 1,5МG и Алкалазы FG – 0,8 ед. ПС/г соевого шрота и 1,0 ед. ПС/г семян нута; для Протеазы GC-106 и Дистицим Протацид Экстра – 0,6 ед. ПС/г соевого шрота и 0,8 ед. ПС/г семян нута соответственно. Насыщающая концентрация субстрата во всех вариантах составила 100 мг/мл.

На заключительном этапе работы ферментативный гидролиз природных субстратов под действием исследуемых ферментных препаратов проводили при оптимальных условиях в течении 2-х часов. Оценку степени гидролиза и молекулярную массу продуктов протеолиза осуществляли методом гель-хроматографии. Для этого на колонку, заполненную гелем TSK gel Toyopearl HW-55F, наносили 5 мл супернатанта. Элюцию проводили дистиллированной водой. Фракционирование проб осуществляли на коллекторе фракций при 40 С в холодильной камере «Colora». Объем собираемых фракций – 4 мл. Регистрацию оптической плотности элюата во всех фракциях осуществляли при длине волны 280 нм на спектрофотометре.

В качестве контроля использовали водную вытяжку из исходного субстрата (тритикалевые и ржаные отруби; соевый шрот и цельносмолотый нут – гидромодуль 1:10). Результаты фракционирования продуктов протеолиза методом гель-хроматографии на колонке с Toyopearl gel HW-55F и соотношение фракций с различной молекулярной массой представлены в таблице 4.

Анализ полученных данных показывает, что все анализируемые ферментные препараты активно гидролизуют белки, при этом образуются продукты протеолиза различной молекулярной массы, варьируемой от 700000 до 1000 Дальтон. Изучение картины элюции позволило выявить семь основных пиков, которые характерны для белков с определенной молекулярной массой.

Значительную часть анализируемых белков составляют агломераты белков с молекулярной массой 700000 ÷ 350000 для всех вариантов. Необходимо также отметить, что соотношения различных фракций в разных вариантах сильно отличаются и зависят как от используемого ферментного препарата, его специфичности действия, так и от типа субстрата, то есть от природы белкового комплекса, его доступности для протеолитических ферментов. Однако выявлена общая тенденция, связанная с тем, что во всех гидролизатах, полученных с использованием ферментных препаратов на основе бактериальных протеаз, преобладают высоко- и средне – молекулярные продукты протеолиза; а при использовании микробных ферментных препаратов грибных протеаз, преобладают низкомолекулярные пептиды и аминокислоты.

Проведенные исследования показали, что ферментные препараты бактериального происхождения – «Нейтраза MG1,5» и «Алкалаза FG» имеют примерно одинаковую эффективность при гидролизе белков продуктов переработки зерновых и бобовых культур, при этом преимущественно (около 40 % от общего количества) образуются продукты протеолиза с молекулярной массой 300000 ÷ 50000 Да. Накопление низкомолекулярных продуктов протеолиза с молекулярной массой менее 25000 Да в наибольшей степени характерно для «Нейтраза MG1,5» при действии на белки ржаных отрубей; менее 1000 Да на белки тритикалевых отрубей.

Ферментные препараты грибного происхождения – «Протеаза GC-106» и «Дистицим Протацид Экстра», как отмечалось выше, проявляют высокую эффективность при гидролизе белков всех исследуемых зерновых субстратов с образованием большого количества низкомолекулярных продуктов протеолиза: с молекулярной массой менее 25000 Да – от 36 % для «Дистицим Протацид Экстра» при гидролизе белков нута и до 48,5 % для «Протеаза GC-106» при гидролизе белков соевого шрота.

Таким образом, исследуемые ферментные препараты могут быть использованы для направленной ферментативной модификации продуктов переработки зерновых и бобовых культур с целью получения белковых гидролизатов с определенным соотношением высоко-, средне-, низкомолекулярных пептидов и аминокислот. Они могут быть использованы при производстве широкого спектра продуктов питания общего, функционального и лечебно-профилактического назначения.

ЛИТЕРАТУРА
1. Витол И.С. Ферменты и их применение в пищевой промышленности / И.С. Витол, И.Б. Кобелева, С.Е. Траубенберг. – М.: ИК мгУПП. – 2000. – 82 с.
2. Витол, И.С. Ферментативная модификация муки тритикале с использованием протеолитических ферментных препаратов /И.С. Витол, Г.П. Карпиленко // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2015. – № 9. – С.17–22.
3. Мелешкина Е.П. Тритикале (технологии переработки). Монография / Е.П. Мелешкина, Г.Н. Панкратов, И.А. Панкратьева, Л.В. Чиркова, Р.Х. Кандроков, И.С. Витол, Н.А. Игорянова, О.В. Политуха, Д.Г. Туляков (под ред. Е.П. Мелешкиной). – М.: Изд-во ФЛИНТА. – 2018. – 188 с. ISBN 978–5–9765–3813–9.
4. Милорадова Е.В. Некоторые аспекты создания импортозамещающих технологий продуктов переработки сои / Е.В. Милорадова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2008. – № 11. – С. 65–67.
5. Нечаев А.П. Пищевая химия. Лабораторный практикум / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова, В.В. Колпакова, И.С. Витол, И.Б. Кобелева, С.М. Северененко, И.В. Вяльцева. – СПб.: ГИОРД. – 2006. – 304 с.
6. Остерман Л.А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот / Л.А. Остерман. – М.: Наука, 1985. – 536 с.
7. Римарева Л.В. Ферментные препараты и биокаталитические процессы в пищевой промышленности / Л.В. Римарева. Е.М. Серба, Е.Н. Соколова, Ю.А. Борщева, Н.И. Игнатова // Вопросы питания. – 2017. – Т. 86. – № 5. – С. 63–74.
8. Румянцева Г.Н. Влияние ферментных препаратов протеолитического действия на белоксодержащее сырье / Г.Н. Румянцева, М.Н. Евсеичева // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2005. – № 2. – С. 48.
9. Телишевская Л.Я. Белковые гидролизаты: получение, состав, применение и их применение /Л.Я. Телишевская. М.: Аграрная наука. – 2000. – 259 с. ISBN 5–94129–001–2.
10. Толкачева А.А. Ферменты промышленного назначения – обзор рынка ферментных препаратов и перспективы его развития / А.А. Толкачева, Д.А. Черенков, О.С. Корнеева, П.Г. Пономарев // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2017. – Т. 79. – № 4. – С. 197–203. DOI: 10.20914/2310– 1202–2017–4–197–203.
11. Meleshkina E.P. Innovative Trends in the Development of Advanced Triticale Grain Processing Technology / G.N. Pankratov, I.S. Vitol, R.H. Kandrokov, D.G. Tulyakov // Foods and Raw Materials. – 2017. – Vol. 5. – Issue 2. – РР. 70–82. DOI: 10.21179/2308–4057–2017–2–70–82.

И.С. Витол, Е.П. Мелешкина
ВНИИЗ – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН,
г. Москва, Россия

Источник