Ферментативный гидролиз белков

В спиртовой и пивоваренной промышленности важное значение имеют продукты гидролиза белков. Аминокислоты и низкомолекулярные пептиды необходимы для жизнедеятельности дрожжей. В пивоварении белки и продукты их гидролиза влияют на вкус, цвет, пенообразование, пенную и коллоидную стойкость пива.

Белковые вещества относятся к высокомолекулярным соединениям с молекулярной массой несколько миллионов и большим размером молекул. В состав белков входят углерод, азот, водород, кислород и сера, а в некоторых – фосфор.

Все белки разделяют на две группы: протеины, или простые белки, состоящие только из остатков аминокислот, и протеиды, или сложные белки, которые являются соединением простого белка с каким-либо веществом небелковой природы, называемым простетической группой. Протеины в зависимости от растворимости делят на альбумины (растворимые в воде), глобулины (растворимые в водных растворах солей), проламины (растворимые в 60 – 80 % этаноле) и глютелины (растворимые в растворах щелочей и частично в разбавленных кислотах).

Протеиды в зависимости от химической природы простетической группы разделяют на липопротеиды, содержащие жироподобные вещества – липопротеиды; гликопротеиды, в состав которых входит какой-либо высокомолекулярный углевод; хромопротеиды, содержащие пигменты, нуклеопротеиды, содержащие нуклеиновую кислоту.

Гидролитическое расщепление белков осуществляется под действием протеолитических ферментов. По классификации Бергмана протеолитические ферменты делятся на эндопетидазы, которые могут действовать на центральные участки пептидной цепи и расщеплять молекулу белка на более мелкие фрагменты, и экзопептидазы, которые не гидролизуют пептидные связи, находящиеся в середине цепи, а действуют либо с карбоксильного, либо с аминного конца цепи, отщепляя последовательно одну за другой концевые аминокислоты.

Эндо- и экзопептидазы, расщепляя белок, действуют согласованно: первые образуют большое число свободных концов, а вторые воздействуют на образовавшиеся фрагменты.

Разрыв пептидной связи происходит по уравнению

R – CJ + NH – R₁ + HOO RCOOH + H₂NR₁

где R и R₁ – остатки аминокислот и пептидов.

Возможно, что под действием протеолитических ферментов происходит не только гидролитический разрыв пептидных связей, но и распад белковых макромолекул на субъединицы, как распад крахмала на декстрины. Под субъединицей понимают одну полипептидную связь. Схема ферментативного расщепления белков может быть представлена так:

Белки → Альбумозы → Пептоны → Полипептиды →

→Пептиды и Аминокислоты.

Пептоны и полипептиды обуславливают пенообразование и пеностойкость пива, а пептиды и аминокислоты используются дрожжами как источники азотистого питания. Оптимальные условия гидролиза белковых веществ: рН 4,5 – 5,0; температура 45 – 50 °С. Данная температура наиболее благоприятна для накопления низкомолекулярных фракций белков и аминокислот и называется температурой пептонизации. Однако и при 60 °С также расщепляется много белковых веществ с накоплением белковых фракций, осаждаемых сульфатом аммония. Ферментативный гидролиз белков при

60 °С приводит к накоплению всех компонентов фракций стойкорастворимых белков, не коагулируемых при кипячении (альбумоз, пептонов, полипептидов и аминокислот), т. е. накапливаются продукты распада, обеспечивающие пенообразование. При 50 °С ферментативный гидролиз белков приводит к накоплению наибольшего количества аминокислот.

До сих пор еще нет легко выполняемых способов контроля ферментативного гидролиза белков. Но все же обстоятельное представление о расщеплении белков дает метод Лундина. Согласно этому методу растворимые азотсодержащие вещества сусла по осаждаемости танином и фосфорно-молибденовой кислотой подразделяют на три группы:

фракция А высокомолекулярные азотистые вещества (лейкозин, эдестин, альбумозы);

фракция В – среднемолекулярные азотистые вещества (пептоны и высшие полипептиды);

фракция С – неосаждаемые азотистые вещества (низшие полипептиды и аминокислоты).

Фракция В предназначена для пенообразования. В среднем фракция А составляет 25 %, фракция В – 15 %, фракция С – 60 %. Для получения пивного сусла и готового пива нормального состава большое значение имеет правильно проведенный гидролиз как крахмала, так и белков. При недостаточном распаде белков происходит резкое ухудшение органолептических свойств пива и понижение его стойкости.