Существуют особые белки – ферменты (энзимы), выполняющие в живых организмах роль катализаторов, что позволяет ускорять превращение веществ, образующихся при метаболизме и поступающих в организм для обеспечения энергией, обновления клеточных структур, участия в регулировании биохимических процессов применительно к изменяющимся условиям. Биотехнология ферментов изучает происходящие процессы и предлагает современные варианты их решения.
Основными достоинствами ферментов в сравнении с неорганическими катализаторами являются: высокая нетоксичность, возможность работы в мягких условиях, без высоких температур, что снижает затраты топлива, а использование доступного сырья (часто отходов), делает их использование экономически и экологически выгодным. На сегодня объемы производства ферментов вышли на 3 место, немного уступив производству аминокислот и антибиотиков. Хотя по данным энзимологии охарактеризовано до 2000 ферментов, но в промышленности активно используется не более 30 ферментов.
Прежде всего, почти 60% от общего объема, приходится на гидролазы – щелочные, нейтральные протеазы, используемые в производстве моющих синтетических средств в качестве детергентов. На долю гликозидаз приходится до 30%, чаще всего они незаменимый компонент в производстве соков (фруктовых, овощных), кондитерских изделий.
Биотехнология ферментов широко применяется в медицинской, текстильной, кожевенной, целлюлозно-бумажной, химической промышленности в следующих технологических процессах:
- амилаз в гидролизе крахмала до декстринов, глюкозы и мальтозы в хлебопечении, спиртовой, пивоваренной промышленности, в получении глюкозы, патоки;
- липаз в гидролизе жиров/масел в медицинской, пищевой промышленности, бытовой химии, жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве;
- пектиназ в гидролизе галактуронана, осветлении фруктовых соков, вина;
- глюкоизомераза в изомеризации глюкозы во фруктозу в хлебопечении, кондитерской, безалкогольной, ликероводочной промышленности;
- пептидогидролаза в гидролизе белков для получения аминокислот, в производстве сыра, мягчения мясных/рыбных изделий, выделки кож, для активизации пищеварения;
- целлюлазы в гидролизе до глюкозы целлюлозы в производстве пищевых/кормовых препаратов, глюкозо-фруктозных сиропов, этанола в спиртовой, пивоваренной, пищеконцентратной промышленности.
Основными источниками ферментов являются природные объекты, например: проросшее зерно, латекс/сок некоторых растений, ткани/органы животных (сычуг КРС, семенники половозрелых животных). Но практически неограниченным источником питания служат микроорганизмы и грибки, способные за счет размножения самостоятельно наращивать объемы производства ферментов.
