Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Применение реакций, катализируемых ферментами
Применение гидролитических ферментов
Применение эстераз

Ферменты этой группы расщепляют сложноэфирные связи с образованием спирта и кислоты или катализируют обратную реакцию:

R¹COOR^{2 +} Н₂O ⇄ R¹COOH + R²OH

Наиболее важной подгруппой эстераз являются липазы, гидролизующие жиры до глицерина и жирных кислот:

Панкреатическая липаза, выделяемая в пищеварительный тракт после нейтрализации желудочной кислотности, расщепляет непереваренные жиры до жирных кислот; при этом образуются и промежуточные продукты гидролиза — моно- и диглицериды. Как мы уже упоминали в гл. 3, нерастворимость высокомолекулярных жиров служит причиной того, что липазы проявляют заметный каталитический эффект только на границе раздела фаз вода — липид (см. рис. 3.33).

Специфичность липаз, так же как и специфичность второй группы эстераз, называемых алиэстеразами, невысока. Липазы активны при гидролизе высокомолекулярных жиров и не действуют на жиры, построенные из карбоновых кислот с короткой углеводородной цепью. Последние, напротив, легко гидролизуются алиэстеразами, не активными по отношению к высокомолекулярным жирам. Активность липаз повышается в присутствии поверхностно-активных веществ (например, желчных кислот, которые стабилизируют высокую удельную поверхность жиров в эмульсиях) и ионов кальция, которые, очевидно, связывают образующиеся жирные кислоты путем осаждения или образования комплексов. Связывание жирных кислот выводит их из сферы реакции; в противном случае они действуют как ингибиторы.

В аэробных процессах очистки сточных вод, происходящих в природных условиях и применяющихся в методе активного ила (гл. 14), для поддержания необходимых форм жизни нужен постоянный приток достаточного количества кислорода. Поскольку транспорт кислорода через жировые пленки затруднен, то на соответствующих установках приходится постоянно освобождать поверхность аэрируемых вод от таких пленок. Содержащую большое количество жиров собранную жидкость затем инкубируют с микроорганизмами, способными продуцировать внеклеточные липазы. Образование нефтяных или жировых пленок на больших площадях природных водоемов приводит к резкому снижению концентрации растворенного кислорода и таким образом к гибели всех микроорганизмов и более сложных форм жизни, не способных существовать в анаэробных условиях, если только эти организмы не могут пробиться через липидный слой.

В мясной промышленности путем обработки отрубов липазными препаратами, вызывающими частичный гидролиз жиров, можно производить относительно нежирные мясные продукты. В процессе переработки пищевых продуктов или бытовых и промышленных отходов водостоки иногда забиваются смесями нерастворимых веществ, содержащими белки, жиры и углеводы. Для предотвращения или ликвидации таких пробок успешно применяются смеси протеаз, различных карбогидраз и липаз.

Ко второй группе эстераз относят ферменты, называемые фосфатазами. Фосфатазы являются неотъемлемыми элементами внутриклеточных биосинтетических путей метаболизма, в которых используется химическая свободная энергия, высвобождающаяся при окислении клеточного топлива. Данные о практическом применении фосфатаз вне живых клеток отсутствуют.