Ферменти молока

Актуальность темы. В последние десятилетия значительно возрос интерес к ферменту лактазе (0-галактозидаза КФ 3.2.1.23). р-Галактозидаза расщепляет молочный сахар - лактозу - на моносахариды - глюкозу и галактозу. Фермент может быть использован в промышленности для гидролиза лактозы в молоке и молочной сыворотке. Ферментативный гидролиз лактозы в сыворотке позволит создать на его основе безотходную технологию переработки молока и решить проблему охраны окружающей среды, возникающую в связи с загрязнениями, вызываемыми сливом отходов молочной проимышленности. Использование фермента в промышленности позволяет решить важную экономическую задачу получения сахаристых веществ из нетрадиционного сырья. Молочные продукты, где лактоза заменена сбраживаемой смесью моносахаридов - глюкозой и галактозой, находят широкое применение в сельском хозяйстве, медицине, микробиологической промышленности, различных отраслях пищевой промышленности.

Особый интерес представляют р-галактозидазы термофильных бактерий. Они способны продолжительно действовать при при высоких температурах (выше 60°С) и обладают рядом преимуществ по сравнению с р-галактозидазами грибов (температурный оптимум 50°С)' используемых в настоящее время в биотехнологическом производстве. В частности, для них характерны более высокие удельные активности. В связи с высокими температурными оптимумами, гидролиз лактозы возможно проводить при высоких ф температурах. Это препятствует бактериальному заражению при длительном использовании фермента в иммобилизованном состоянии.

Одним из способов получения и изучения темостабильных ферментов, продуцируемых термофильными анаеробными бактериями, является клонирование и экспрессия соответствующих генов в мезофильных микроорганизмах.

Цель и задачи исследования. Целью работы является клонирование гена ß-галактозидазы Thermoanaerobacter ethanolicus 39Е (Clostridium thermohydrosulfuricum 39E) в E.coli, исследование его структуры, изучение свойств фермента.

В ходе работы решались следующие задачи:

- создание и анализ банка генов Т.ethanolicus в клетках Е. coli;

- отбор клонов с ß-галактозидазной активностью;

- определение нуклеотидной последовательности клонированного гена ß-галактозидазы;

- выделение и очистка ß-галактозидазы Т.ethanolicus из клеток Е. coli;

- изучение физико-химических свойств термостабильной ß-галактозидазы;

- иммобилизация фермента и характеристика иммобилизованного белка.

Лактаза (LCT) — это фермент из семейства β-галактозидаз, лактаза гидролизует гликозидные связи и принимает участие в гидролизе дисахарида лактозы. В результате гидролиза одной молекулы лактозы образуется молекула галактозы и глюкозы. У человека лактаза в основном экспрессируется в энтероцитах кишечника и располагается на плазматических мембранах дифференцированных энтероцитов тонкой кишки.

Лактаза необходима для гидролиза дисахарида лактозы, содержащегося в молоке. Недостаточность лактазы приводит к непереносимости лактозы.

Оптимальная температура для работы лактазы — 48 °C, и оптимальное значение рН 6,5.

Применение в промышленности

 
Лактазу получают экстракцией из дрожжей Kluyveromyces fragilis и Kluyveromyces lactis, а также из грибов Aspergillus niger и Aspergillus oryzae. Лактазу используют для расщепления сахара лактозы, содержащегося в молоке для получения молока, которое могут употреблять люди с непереносимостью лактозы. Однако, U.S. Food and Drug Administration (FDA) не дала официального заключения относительно безопасности применения лактазы, полученной из грибов рода Aspergillus. Лактазу также используют при производстве мороженого, так как глюкоза и галактоза слаще, чем лактоза, продукт, получающийся при гидролизе лактозы обладает более сладким вкусом. Лактазу также применяют при переработке молочной.