8. Применение ферментов в сельском хозяйстве, промышленности, медицине, науке и технике

   1. Области применения растворимых ферментных препаратов

Высокая каталитическая активность, специфичность и разнообразие ферментов, их способность осуществлять биохимические реакции в мягких условиях делают ферменты весьма привлекательными для осуществления различных технологических процессов. Эти же особенности открывает перспективу их использования в качестве медицинских препаратов.

В настоящее время препараты разных ферментов использу­ют более чем в 25-ти отраслях промышленности главным образом в пищевой и легкой промышленности. Широко применяют ферменты в спиртовой промышленности и в пивоваре­нии. Новой, быстро развивающейся и важной областью использо­вания ферментов является их применение для получения высоко­эффективных моющих средств. Начинают также применять фермен­ты при очистке сточных вод (таблица 2)²⁷¹-²⁷².

В се­льском хозяйстве ферменты применяются для приготовления кормов, а также улучшения их усвоения животными²⁶¹*²⁶⁶. Все шире фермен­ты используются для приготовления лекарственных средств, а также в медицине при диагностике. Кроме того, ферменты применяют в научных исследованиях, для установления структуры некоторых соедине­ний, в частности белков и НК, их биосинтеза, для изучения организации субклеточных структур, в качестве аналитических реагентов и в других целях²⁵⁹.

Особенно развито производство и применение ферментов в таких странах, как США и Япония^{271, 272}. Так, в США в 1970 г. было выпущено 32 тыс. т. ферментных препаратов более 120 наименований, а в Япония 50 тыс. т. более 80 видов. Из общего объема полученных еще в 1967 году в Японии ферментных препаратов 26 % использовалось в пищевой промышленности ²⁷² , 23 % - в текстильной, 38 % - в производстве кормов и комбикормов, 4 % - в кожевенном производстве, 9 % - в медицине. При этом было выпущено (в тоннах): амилазы - 9850, протеазы - 8906, глюкозооксидазы - 2200, липазы и целлюлазы - по 100, других ферментов - 200.

В США, наряду с пищевой промышленностью, значительная часть ферментов идет на производство моющих средств (в 1971 г. - 34 %).

В СССР ферментная промышленность начала создаваться в 30-х годах. Особенно быстро её развитие в странах СНГ идет в последнее время.^{259, 263, 273}

В качестве сырья для получения ферментов все больше используют микроорганизмы. Так, в Японии, по данным за 1967 год, из общего объема выпущенных ферментов на препа­раты из бактерий приходилось 80 %, из плесневых грибов - 10 %, из дрожжей - 3 %, из животного сырья - 0,2 %.

Ферменты выпускают в виде препаратов, содержащих один или преимущественно один фермент, а также комплексных, в которые входит ряд ферментов, причем препараты одних и тех же ферментов могут иметь разные фирменные названия.

Наиболее широкое применение имеют препараты ферментов гидролитического действия, из которых важнейшими являются амилазы, осуществляющие разжижение и осахаривание крахмала в разных субстратах. Наряду с солодовыми амилазами в раз­ных отраслях пищевой промышленности при производстве спир­та и в пивоварении все шире применяют препараты ферментов из грибов и бактерий²⁶³, ²⁶⁶, ²⁷⁴. Весьма удачным оказалось, например, применение грибной амилазы в хлебопечении и в спиртовой промышленности. В текстильной промышленности для расшлихтовки тканей давно используют бактериальные амилазы^{263, 266}.

Комплексные препараты ферментов микроорганизмов, в состав которых входят амилазы, применяют в животноводстве, а также при очистке стоков и водопроводных труб²⁶¹,²⁶³,²⁷¹, ²⁷².

Препараты поджелудочной железы, содержащие - и -амилазы (диастаза), используют в медицине. Получают также лечебные препараты, содержащие амилазы микроорганизмов, ко­торые применяют для улучшения пищеварения при некоторых заболеваниях*. В медицине и в парфюмерной промышленно­сти нашел применение специальный препарат грибной диастазы²⁷².

Выпускают препараты глюкоамилазы, которые используют для получения из крахмала глюкозы в крахмало-паточной промышленности, в хлебопечении и других производствах.

Из карбогидраз наиболее часто используют инвертазу, превращающую сахарозу в глюкозу и фруктозу. Её применяют в кондитерской промышленности и при производстве ликеров, для предупреждения кристаллизации продуктов из-за высокой концентрации сахарозы. В этих же целях используют лактозу (расщепляет молочный сахар) при получении мороженого, кремов и концентратов молока²⁶⁶.^{272, 275}

Таблица 2

Источники и области применения основных выпускаемых ферментных препаратов

Ферменты	Источники	Использование
Амилолитические (амилазы, глюкоамилаза)	Животные, растения, микро­организмы	Хлебопечение, кондитерская, крахмалопаточная, спиртовая промышленности, пивоварение, производство крупяных изделий, овощепродуктов, детской пищи, фруктовых соков, тек­стильная, бумажная, парфюмерная, промышленности, производство мою­щих средств, очистка стоков, сель­ское хозяйство медицина.
Целлюлозелитиче­ские (целлюлазы, гемицеллюлазы)	Микро­организмы	Пивоварение, производство расти­тельных масел, кофе, чая, овощепродуктов, табака, переработка цит­русовых, очистка стоков, сельское хозяйство, медицина
Пектолитические	микро­организмы	Виноделие, производство плодово-ягодных соков, фруктовых и овощ­ных консервов, кофе, сельское хо­зяйство
Протеолитиче­ские (протеиназы, пептидазы)	Животные, растения, микро­организмы	Мясная, рыбная, молочная промышленность, хлебопечение, кондитерская промышленность, производство крупяных изделий, яичного порошка, соусов, пивоварение, текстильная, парфюмерная, кожевенная промышленность, обработка мехов, шелка, получение клеев, желатина, фотокинопромышлен­ность, получение аминокислот, мою­щих средств, очистка стоков, сель­ское хозяйство, медицина, научные исследования
Липолитические	Животные, микро­организмы	Молочная и кондитерская промышлен­ности, производство яичного порош­ка, кожевенная промышленность, производство шелка, парфюмерная промышленность, производство моющих средств, органический синтез, очистка стоков, сельское хозяйство, медицина
Инвертаза	Микро­организмы	Кондитерская промышленность, производство ликеров
Лактаза	Микро­организмы	Молочная промышленность, производство мороженного, кремов, хлебопе­чение
Глюкозооксидаза	Микро­организмы	Виноделие, пивоварение, производство безалкогольных напитков, фруктово-ягодных соков, консервирование и хранение продуктов, получение яичного порошка, аналитическая хи­мия, медицина
Каталаза	Животные, микроорганизмы	Молочная промышленность, производство яичного порошка, пивоварение, текстильная промышленность, обра­ботка мехов, кожевенное производ­ство, органический синтез, произ­водство пористых материалов, ами­нокислот
Гиалуронидаза	Животные, микро­организмы	Медицина
Уреаза	Растения, микро­организмы	Медицина
Деацетилаза	Микро­организмы	Производство аминокислот