Лекция 5. ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ БИОРЕГУЛЯТОРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗ ВБР

Характеристика ферментов рыб. В мышечной ткани рыб обнаружено более 50 ферментов. Активный комплекс ферментов находится во внутренних органах. Исходя из типа катализируемых реакций, ферменты делят на шесть классов: - оксидоредуктазы ферменты, участвующие в процессах окисления и восстановления различных органических веществ.

К ним относятся имеющие весьма большое значение в технологических процессах обработки рыбы каталаза и пероксидаза, участвующие в процессе окислительной порчи жиров; трансферазы - ферменты, осуществляющие перенос различных радикалов, остатков аминогрупп и др.; гидролазы катализируют гидролитическое расщепление белков и пептидов (пептидазы или пептидгидролазы), углеводов (гликозидазы) и др.; липазы способны отщеплять различные группы от субстрата негидролитическим путем (без участия воды) с образованием двойных связей; изомеразы катализируют превращение изомерных форм веществ, т. е. осуществляют внутримолекулярное перемещение различных групп; - лигазы ферменты, катализирующие реакции синтеза за счет энергии расщепления АТФ.

Активность ферментов у различных видов рыб в разные сезоны года неодинакова. При температурах, близких к 0 °С, активность ферментов снижается, при температурах выше 60-70 °С ферменты утрачивают свою активность или инактивируются. В нашей стране и за рубежом активно ведутся работы по использованию внутренностей гидробионтов для получения ферментных препаратов. Отечественными исследователями первые попытки приготовления ферментных препаратов были предприняты еще в 60-х годах. Разработана технология получения ферментного препарата «Океан» из внутренностей скумбрии, ставриды и сардинеллы. В АтлантНИРО разработана технология получения из отходов от разделки гидробионтов комплексного ферментного препарата в виде порошка. Ферментные препараты в отечественной промышленности используют для созревания соленой рыбной продукции и повышения питательной ценности стартовых и товарных рыбных кормов. Внесение ферментного препарата в корма позволяет повысить усвояемость отдельных его компонентов и производить корм из более дешевых продуктов. Отечественными специалистами разработан способ получения ферментного препарата из внутренностей иваси длиной 13-16 см и из пилорических придатков и желудков иваси длиной 16-22 см. Источником получения ферментного препарата служат внутренности криля.

Зарубежными исследователями разработан способ применения комплекса протеолитических ферментов в качестве "биологических ножей" при обработке гидробионтов. В Норвегии запатентован способ удаления кожи и размягчения мяса кальмара при помощи ферментов. Предложен также способ обесшкуривания сельди без повреждения подкожного серебристого слоя путем обработки ферментным препаратом. В Исландии применяют ферментативный способ обесшкуривания плавников ската, удаления тонкой поверхностной пленки с печени трески, направляемой на приготовление консервов, удаления чешуи с рыбы, разрушения соединительной ткани между панцирем и мясом шейки креветок, что облегчает отделение панциря. Ферментную обработку используют при отделении внутренностей морского гребешка от мускула.

В Норвегии и Канаде ферментные препараты, выделенные из внутренностей рыб, применяют при производстве зернистой икры. Это позволяет снизить потери икры из-за механического повреждения икринок и повысить выход готовой продукции. Изучается возможность использования комплекса протеаз, выделенного из внутренностей рыб, при изготовлении сыров вместо сычужного фермента, получаемого из желудка телят. Ферменты, выделенные из рыбного сырья, обладают более низкой термоустойчивостью, чем аналогичные ферменты наземных животных. Кроме того, для них характерна более низкая энергия активации и оптимальная температура. Это позволяет использовать их в тех областях пищевой и медицинской промышленности, где требуются невысокие температуры обработки, вследствие чего традиционные ферменты, полученные из наземных животных, менее эффективны.

Кроме протеолитических ферментов, из отходов от разделки гидробионтов получают другие группы ферментов, применяемых в медицинской практике при лечении многих заболеваний. Так, ганглии кальмаров могут служить источником холинэстеразы и фосфатазы; печень некоторых видов камбал и терпуга, пилорические придатки лососевых - источником фосфатазы. Указанные ферменты применяют при лечении эндокринных нарушений, опухолевых заболеваний простаты и молочных желез, болезни почек и желчных путей и др.

Молоки рыб содержат вещества, обладающие антимикробной активностью. В Японии из молок сельди и лосося выпускают антимикробные препараты клупеинсульфата и сальминсульфата, а также консервант "Импакт А". Для получения препаратов с антимикробной, антивирусной и антиканцерогенной активностью могут быть также использованы гидробионты, не являющиеся в настоящее время объектом промысла: асцидии, некоторые моллюски, водоросли и др. Источником фермента гиалуронидазы, применяющегося в комплексе с анестезирующими средствами, служат печень кальмара, внутренности некоторых моллюсков и рыб, в частности мелких черноморских рыб. В Румынии разработан способ выделения из мелких черноморских рыб антигиалуронидазы и создания на ее основе ценного лекарственного средства с сильным противовоспалительным действием без вредного побочного воздействия на организм человека. В терапевтической практике широко применяются ингибиторы протеолитических ферментов, источником которых также могут служить внутренности гидробионтов, например, некоторых брюхоногих моллюсков. Так, ингибитор пепсина, выделенный из Rapana th. Grosse, обладает транквилизирующими и противовоспалительными свойствами.

Свойства и механизм действия ферментов. Ферменты − специфические биологические катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Это важнейший класс белковых веществ, поскольку почти все биохимические реакции, протекающие в любом организме, катализируются соответствующими ферментами. Ферменты синтезируются микроорганизмами (бактерии, грибы, дрожжи), животными и растениями и имеют белковую природу, их молекулярные массы, как и у всех остальных белков, лежат в пределах от 12000 до 1000000. Их размеры могут превышать размеры субстратов или функциональных групп, с которыми они взаимодействуют, и близки к размерам коллоидных частиц. Ферменты используются в качестве инструментов для осуществления тонкого химического органического синтеза в легкой, пищевой, микробиологической и фармацевтической промышленности (производство кормового белка, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов и L-аминокислот). Ферментативные процессы являются основой многих производств: хлебопечения, виноделия, пивоварения (амилолитические ферменты успешно заменяют солод) сыроделия, производства спирта, чая, уксуса. При выпечке хлеба внесение в тесто небольших количеств амилаз и протеиназ увеличивает газообразование, улучшает аромат изделий. Препараты протеолитических ферментов, получаемых из микроорганизмов, употребляются в кожевенной промышленности для удаления волос и смягчения сырья, а также для ускорения обработки мясных и рыбных продуктов. Препараты микробных пектолитических ферментов широко используют при производстве соков. Например, использование пектолитических ферментов позволяет резко повысить сокоотделение при производстве осветленных соков из плодов и ягод. Всё большее применение очищенные ферментные препараты находят в медицине для обработки лекарственных трав, при приготовлении различных видов лекарств и целебных экстрактов, при лечении различных заболеваний, например, рака или для аналитических целей, а также в генно-инженерных исследованиях и биотехнологии. В научных исследованиях и в клинической практике высокоочищенные ферментные препараты служат в качестве специфических средств биохимического анализа.

Ферменты разделяются на две большие группы:

- однокомпонентные, состоящие исключительно из белка и не содержащие химических групп, кроме тех, которые входят в состав аминокислотных остатков (например, рибонуклеаза);

- двухкомпонентные, состоящие из белка, называемого апоферментом, и небелковой части, ко-фактора. Роль кофакторов могут играть неорганические вещества, например, ионы Fe2+, Mn2+ или Zn2+ или сложные органические вещества, которые в этом случае носят названия коферментов (производные витаминов или нуклеотидов).

У одних ферментов коферменты или ионы металлов связываются с белком временно и непрочно, тогда как у других эти связи могут быть прочными и постоянными; в последнем случае небелковую часть фермента называют простетической группой. Апофермент двухкомпонентных ферментов называют также белковым носителем, а простетическую группу – активной группой. Из белков животного происхождения в промышленности чаще всего используют пепсин, трепсин, α-химотрипсин, карбокси- или аминопептидазы в чистом виде или в виде комплекса ферментов. Так, например, панкреатин, широко используется в медицинской промышленности для получения ферментативного гидролизата с последующим производством питательных сред. Комплекс протеиназ, выделяемый из гепатопанкреаса камчатского краба гепатопанкреатин используется для изготовления гидролизатов пищевой, кормовой и технической продукции из гидробионтов. Из ферментов микробного происхождения чаще всего используют бактериальные и грибные протеиназы. Последние, являясь в большинстве случаев смесью нескольких ферментов, обладают более широкой субстратной специфичностью и обеспечивают более глубокую степень гидролиза белка. Ферменты обладают всеми общими свойствами катализаторов, то есть они способствуют протеканию огромного числа химических реакций, осуществляемых ежесекундно во всех живых системах. Но, по сравнению с обычными катализаторами, все ферменты являются белками. Поэтому они обладают особенностями, отличающими их от обычных катализаторов.

Эти особенности ферментов, иногда называют общими свойствами ферментов.

1.Ферменты способны резко повышать (в десятки и сотни миллиардов раз) скорость химических реакций. Считается, что одной из наиболее существенных причин большой скорости ферментативных процессов является то, что ферменты выступают в роли полифункциональных катализаторов (содержат в своем составе сразу несколько активных центров, необходимых для промежуточных стадий реакции), обеспечивающих одновременное протекание процессов, являющихся в иных условиях многостадийными. Также влияние на скорость протекания ферментативной реакции оказывает специфичность действия ферментов, т.е. высокая избирательная способность их взаимодействия с компонентами катализируемой реакции, обусловленная исключительной структурой белка (последовательностью соединения L-аминокислот и их пространственного расположения). От температуры также зависят такие факторы как изменение концентрации растворенного О₂ вследствие изменения растворимости (в манометрических опытах) или рН используемого буферного раствора, что также может повлиять на исход ферментативной реакции.

2. Влияние температуры на скорость протекания ферментативной реакции данном случае может быть обусловлено действием ряда различных факторов. Температура влияет на стабильность фермента, на скорость распада фермент-субстратного комплекса, на сродство фермента к субстрату или к активаторам и ингибиторам (если таковые имеются). Если в системе участвуют несколько ферментов с различными температурными коэффициентами, температура может повлиять на природу ключевой реакции. Для ферментативных реакций (как и для любых химических реакций) справедливо правило Вант-Гоффа: с повышением температуры на 10 °С скорость реакции возрастает в 2 4 раза:

Vt2=Vt1 t/10,

где Vt2; скорость при температуре t2;

Vt1 скорость при температуре t1,

 Δt= = t2 — t1;

γ = 2÷4 температурный коэффициент.

При недостаточно высокой температуре скорость ферментативной реакции, как правило, невелика, а при температурах, близких к 0 °С, реакция практически полностью прекращается. Такие условия оптимальны для хранения мяса и рыбы и их созревания (Например, температура 0 - 3 °С является оптимальной для формирования основных органолептических, физико-химических и функционально-технологических показателей). Однако при нагревании до 70 °С и выше скорость ферментативной реакции также снижается и, наконец, полностью прекращается. Снижение интенсивности действия фермента при этом объясняется главным образом его начинающимся разрушением (денатурацией), меняется структура активного центра, в результате фермент не может реагировать с субстратом. Таким образом, для сохранения активности фермента необходимо поддержание определенного температурного оптимума – температуры, достаточно высокой для наиболее эффективного протекания ферментативной реакции, но не способствующей разрушению молекул самого фермента. Для большинства ферментов температурный оптимум находится в диапазоне 35÷50 °С (для амилазы – 50 °С, пепсина и трипсина – 37 °С).

В некоторых случаях (когда речь идет об автолизе рыбного сырья) она может составлять 50 - 55 °С. 3. Действие фермента зависит от реакции среды (pH). В большинстве случаев для действия каждого фермента имеются оптимальные значения рН. Наибольшая биохимическая активность у большинства ферментов проявляется только при строго определённых концентрациях водородных ионов, и даже незначительные отклонения рН среды от оптимального значения приводит к изменению степени ионизации кислых и основных групп аминокислот, входящих в состав фермента. Это вызывает изменение его конформации, в результате чего изменяется пространственная структура активного центра и снижается его сродство к субстрату. Кроме того, при экстремальных значениях рН происходит денатурация фермента и его инактивация. Оптимальные значения рН для каждого фермента могут отличаться. Так, например, пепсин, содержащийся в желудочном соке, наиболее активен в сильнокислой среде (pH 1÷2); трипсин – протеолитический фермент, выделяемый поджелудочной железой, имеет оптимум действия в слабощелочной среде (pH 8÷9); оптимум действия папаина – протеолитического фермент растительного происхождения – находится в слабокислой среде (pH 5÷6).

Кинетика ферментативного гидролиза. Скорость реакции пропорциональна количеству молекул, свободная энергия которых равна или выше энергии их активации. Доля таких молекул обычно возрастает с повышением температуры. Ферменты повышают скорость реакций путем снижения энергетического барьера вступающих в реакцию молекул. При взаимодействии субстрата с ферментом реакция протекает по новому механизму, характеризующемуся более низкой энергией активации молекул, чем реакции, протекающие в отсутствие фермента.

По некоторым данным, каждая молекула фермента в течение 2 секунд при температуре 37 °С может взаимодействовать с более чем 500 молекулами вещества (субстрата), на которое она воздействует. Эффективность ферментативного катализа достигается тем, что реакция разбивается на более простые и легкие реакции. Любая ферментативная реакция протекает через ряд промежуточных стадий.

Различают три основных этапа ферментативного катализа.

1 этап - ориентированная сорбция субстрата на активном центре фермента с образованием обратимого E-S комплекса (фермент-субстратного). На этом этапе происходит взаимодействие адсорбционного центра фермента с молекулой субстрата. При этом и субстрат подвергается конформационной перестройке. Все это происходит за счет возникновения слабых типов связей между субстратом и адсорбционным центром фермента. В результате этого молекула субстрата подается на каталитический центр в наиболее удобном для него положении. Этот этап является легко обратимым, потому что здесь участвуют только слабые типы связей.

2 этап – химические превращения молекулы субстрата в составе ферментсубстратного комплекса с образованием комплекса фермента с химически преобразованным субстратом.

Этот этап называется активацией субстрата. В нескольких точках активного центра происходит его связывание. Это приводит к изменению структуры субстрата, его деформации за счет изменения энергии связей в молекуле (разрываются одни ковалентные связи и возникают новые). Поэтому этот этап протекает значительно медленнее, чем 1-й и 3- й этапы. Именно скорость второго этапа определяет скорость всей ферментативной реакции в целом.

3 этап – десорбция готового продукта из его комплекса с ферментом. В результате превращения субстрата в новое вещество (продукт) последний утрачивает способность удерживаться в активном центре фермента и фермент-субстратный, вернее уже ферментпродуктный комплекс диссоциирует (распадается). Этот этап протекает легче, чем 2-й. Он, как и 2-й 3 этап - десорбция готового продукта из его комплекса с ферментом. В результате превращения субстрата в новое вещество (продукт) последний утрачивает способность удерживаться в активном центре фермента и фермент-субстратный, вернее уже ферментпродуктный комплекс диссоциирует (распадается). Исключением являются обратимые ферментативные реакции. Ферментативный гидролиз (протеолиз) полимерных цепей полипептидов и белков лежит в основе ряда биологических явлений от ограниченного протеолиза при активации ферментов до глубокого гидролиза при пищеварении. Протеолизу принадлежит важная роль в процессах модификации пищевых белков и производстве белковых гидролизатов в пищевой промышленности.

Коллоидно-химические свойства ферментативных белковых гидролизатов и области их применения. Основными критериями для использования гидролизатов в различных областях промышленности являются их коллоидно-химические свойства (вязкость, растворимость, способность к эмульгированию, гелеобразованию, пенообразованию и т.д.). Эти свойства во многом определяются видом сырья, которое подвергается гидролизу, видом используемого для этого фермента, условиями проведения процесса ферментативного гидролиза и степенью расщепления белковых молекул. При гидролизе пептидных связей белковых молекул молекулярная масса полипептидных цепей уменьшается, при этом увеличивается число ионизированных групп (NH4+, COO- ) и общий заряд макромолекулы белка, а также происходит высвобождение гидрофобной части белковой молекулы и появление остатков гидрофобных аминокислот. Эти изменения и приводят к изменению коллоидно-химических свойств гидролизатов в процессе ферментативного гидролиза.

Растворимость. Растворимость белковых гидролизатов зависит от способа их получения, степени гидролитического расщепления, значений рН, температуры и присутствия солей в растворе. Немаловажную роль также играет природа белков, подвергаемых гидролизу. Например, соевые белковые гидролизаты имеют низкую растворимость в пределах 20% в диапазоне pH 4÷5,5, тогда как гидролизат мойвы имеет растворимость более 84% в диапазоне pH 2÷11. В работе отмечено существенное увеличение растворимости рыбных белковых гидролизатов по сравнению с нативными белками даже при относительно низкой степени расщепления белковых молекул. Особенно сильно эта растворимость повышается при значениях рН 4÷5, что связано не только с уменьшением молекулярной массы молекулы, но и с более сильной ионизацией амино- и карбоксильных групп и соответствующим повышением её гидрофильности. В присутствии нейтральных солей щелочных и щелочноземельных металлов растворимость белковых веществ изменяются. Характер действия этих солей зависит от их химической природы и концентрации. Так, например, повышение концентрации ионов калия приводит к повышению гидратации белковых веществ, а, следовательно, к увеличению растворимости. Растворимость многих белковых веществ растёт с повышением температуры, но бывает и наоборот. Уменьшение растворимости связано с уменьшением гидратации вследствие повышения интенсивности теплового движения молекулы воды, удерживаемых молекулярно-силовым полем гидрофильных центров белковых молекул. Термостабильность. В процессе сушки ферментативные белковые гидролизаты подвергаются температурным воздействиям, которые могут оказывать определенное влияние на их свойства. Поэтому важным качеством гидролизатов является их высокая термостабильность, то есть, способность пептидов, входящих в их состав, дольше сохранять свою структуру и свойства при воздействии температуры по сравнению с нативным белком. Термостабильность гидролизатов проявляется даже при небольших степенях гидролиза (3 10 %) в присутствии солей двухвалентных металлов, например СаСl2 в интервале рН от 3 до 11 при нагревании до 100÷130 °С. Эта закономерность характерна для гидролизатов белков молочной сыворотки, казеина, сои, а также мясных и рыбных гидролизатов. Эмульгирующие свойства. Эти свойства особенно важны при получении продуктов питания. Ряд исследователей занимается изучением зависимости эмульгирующей способности гидролизатов от степени гидролиза белка. Было установлено, что эмульгирующие свойства гидролизатов улучшались при контролируемом гидролизе белка. Так, было обнаружено значительное усиление эмульгирующей способности при гидролизе изолята соевого белка на 5 7 %, но при гидролизе до 9 % эмульгирующая способность уже снижалась. Подобное явление было характерно и для гидролизатов белков молочной сыворотки и казеина при использовании трипсина в качестве катализатора. Более глубокий гидролиз белка молочной сыворотки, широко применяющийся для получения гипоаллергенных гидролизатов, приводит практически к полной потере эмульгирующих свойств гидролизатов, а понижение эмульгирующей способности гидролизатов во многих случаях прямо пропорционально степени гидролиза. Наличие в растворе гидролизата молочной сыворотки относительно большого количества пептидов с молекулярной массой более 2 кДа положительно влияет на стабильность эмульсии. Также установлено, что при степени гидролитического расщепления 36% гидролизат сельди показывает хорошую эмульсионную способность. Увеличение эмульгирующей способности гидролизатов, по мнению исследователей, объясняется выходом на поверхность молекулы гидрофобных аминокислотных остатков, способствующих образованию устойчивых эмульсий. Ряд авторов отмечает, что при увеличении времени гидролиза минтая до 24 часов полученный гидролизат можно успешно применять для эмульгирования. В случае его использования в системе вода-масло образуются эмульсии с консистенцией жирных сливок. Устойчивость таких эмульсий составляет около 15 минут, поэтому рекомендуется при получении пищевых продуктов добавлять вспомогательные компоненты, обеспечивающие стабильность эмульсий. Установлено, что гидролизаты, содержащие пептиды с 20 и более аминокислотными остатками, обладают хорошей эмульгирующей способностью, а граница эмульгирующей способности для многих белков находится в области гидролизатов со средней молекулярной массой 2,4 - 2,5 кДа. На основании исследований эмульгирующей способности гидролизатов выявлено, что важным фактором, влияющим на это свойство, является гидрофобность гидролизатов, поскольку именно от гидрофобности напрямую зависит растворимость белков и пептидов в воде. Так, было установлено, что при увеличении гидрофобности гидролизатов казеина их эмульгирующая способность падает.

Вязкость. При расщеплении пептидных связей наблюдается значительное уменьшение вязкости раствора белкового гидролизата по сравнению с раствором нативных белков. При нагревании гидролизатов сывороточных белков, в отличие от нативных белков, практически не происходит образования гелевых структур. Это объясняется существенным снижением гидрофобности гидролизатов, а также увеличением степени их ионизации по сравнению с нативными сывороточными белками. При ферментативном гидролизе 5%-го раствора желатины уменьшение характеристической вязкости раствора гидролизата наблюдается уже через 10 мин после начала гидролиза. Через 19 ч этот показатель уменьшается более чем в 2 раза по сравнению с начальным моментом времени. При этом молекулярная масса белковых веществ в исследуемом растворе также уменьшалась почти в 2 раза при увеличении времени гидролиза с 4 до 19 ч. Подобное уменьшение вязкости является положительным фактором при создании пищевых продуктов с высоким содержанием азотистых компонентов, так как существенно облегчает их транспортировку при дальнейшей технологической обработке. Кроме того, уменьшение вязкости гидролизатов положительно влияет на процесс сушки, так как позволяет существенно увеличить концентрацию азотистых компонентов в растворе, предназначенном для удаления влаги. Следовательно, белковые гидролизаты со средней степенью гидролиза можно с успехом добавлять ко многим пищевым продуктам для совершенствования технологии изготовления и получения продуктов с высоким содержанием пищевого азота.

Области применения белковых гидролизатов. Традиционными областями применения белковых гидролизатов в зависимости от степени расщепления белка и степени очистки являются медицинская, пищевая, комбикормовая и микробиологическая промышленности. В медицине белковые гидролизаты применяются для производства лекарственных препаратов, при различных патологиях, сопровождающихся нарушением пищеварения, а также при пищевых аллергиях. В этих случаях решающее значение приобретает лечебное питание. Питательные бульоны, приготовленные на основе рыбных белковых гидролизатов, предназначены для профилактики белковой недостаточности, заболеваний костно-мышечной системы и соединительной ткани, а также для улучшения обмена веществ в организме. В лечебном питании питательные вещества вводят либо в пищеварительную систему, либо непосредственно в кровь. Во всех этих случаях белок должен быть предварительно гидролизован, причем степень гидролиза зависит как от патологии организма, так и от выбранного способа введения. Также продукты ферментативного гидролиза рыбного сырья могут быть использованы при производстве мучных кондитерских изделий профилактического назначения. Это повышает биологическую ценность выпускаемой продукции и является одним из направлений решения проблемы здорового питания населения. Известно, что отдельные белки, такие, как белки молока, яиц, молочной сыворотки и сои могут вызывать аллергические реакции. Причем, даже очень незначительное содержание таких белков в пищевых продуктах оказывает аллергическое действие. В этом случае белки могут быть заменены на соответствующие белковые гидролизаты. Например, гипоаллергенные гидролизаты молочных белков используют в специализированном (для спортсменов), клиническом и детском питании. Содержание в рыбном гидролизате фосфора и кальция особенно важно для детского организма и женщин в период беременности и лактации. Рыбный коллаген, богатый глицином и пролином, а также редко встречающимися гидроксипролином и гидроксилизином, также является гипоаллергенным, т. к. на 96 % идентичен человеческому белку. Коллаген и продукты его гидролиза используются при производстве желатина, для осветления вин, получения пищевых плёнок, покрытий, съедобных оболочек, в качестве структурообразующего агента в заливках для консервов и рыбных фаршей, формованных рыбных изделий, при производстве искусственной икры, бульонов, студней, соусов, различных оздоровительных напитков и коктейлей или как добавки в хлебопекарном и кондитерском производствах. В пищевой промышленности белковые гидролизаты используют для приготовления соусов, приправ, бульонов или высококалорийных пищевых добавок. Гидролиз белков широко применяют и для улучшения качества мясных продуктов. Гидролиз соединительной ткани ферментными препаратами, обладающими коллагеназной активностью, значительно улучшает качество мясных полуфабрикатов. Кроме того, для повышения питательной ценности мясных полуфабрикатов в них могут быть введены белковые гидролизаты с полноценным аминокислотным составом, в результате чего удается получить мясные продукты, которые по своей эффективности близки к эталонным белкам. Полипептидная фракция, содержащая от 5 до 50 остатков аминокислот, полученная ферментативным гидролизом казеина, была использована в качестве эмульгатора, а кислые гидролизаты казеина в качестве влагосвязывающих веществ для отдельных видов пищевых продуктов, например, рыбных консервов. Показана возможность для использования методов ферментативного гидролиза для восстановления органолептических свойств сублимированного мяса. Апробация такого мяса в составе фаршей, рубленых полуфабрикатов показала, что готовые продукты обладают выраженной сочностью, хорошим вкусом и запахом и имеют высокую перевариваемость. Широкое использование получили белковые гидролизаты и в качестве основы для различных ароматизаторов и вкусовых добавок, имитирующих запах и вкус мяса, рыбы и грибов. В качестве субстратов для получения таких ароматизаторов могут быть использованы белки животного, растительного и микробного происхождения, белковые отходы пищевой промышленности. Одной из распространенных областей применения белковых гидролизатов в пищевой промышленности является получение натуральных колбасных оболочек. В этом случае используют бактериальные ферменты, обладающие низкой коллагеназной активностью. Отходы мясной промышленности, содержащие коллаген, подвергают действию подобных  ферментов, и из оставшегося негидролизованного коллагена после его механической или химической обработки получают колбасные оболочки. Как показывают исследования, качество колбасных изделий в натуральной белковой оболочке значительно выше, чем качество аналогичных изделий в целлофане. В комбикормовой промышленности белковые гидролизаты применяются для получения комбинированных кормов. Высокое содержание полноценных белков определяет их особое место в создании кормовой базы животноводства. Так гидролизат, полученный ферментативным способом из рыбы, был использован в качестве белковой добавки и стимулятора роста в корм сельскохозяйственных животных и птиц, а также молоди рыб в условиях искусственного выращивания.

Многочисленные исследования по разработке технологии получения таких ферментативных гидролизатов и использованию их в качестве кормовых добавок были проведены в лаборатории биохимии и технологии гидробионтов Полярного научно-исследовательского института морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича (г. Мурманск). Введение в стартовые корма ферментативного белкового гидролизата оказывает положительное воздействие на выживаемость молоди семги Salmo salar. Замена 20-ти % рыбной муки гидролизатом отходов промысла исландского гребешка в стартовом корме позволяет увеличить выживаемость мальков в возрасте 30-100 дней более чем на 50 %. Использование гидролизатов в качестве кормовой добавки цыплят-бройлеров позволило увеличить прирост их массы на 15 % за 47 дней. В микробиологической промышленности в настоящее время для приготовления белковых гидролизатов, служащих основой для диагностических питательных сред, используются различные виды сырья: ценное пищевое сырье (мясо, рыба, казеин); непищевое сырье (кормовые дрожжи) и белковые промышленные отходы (отдельные органы сельскохозяйственных животных, мясные отходы производства вакцин, рыбная кормовая мука, а также отходы рыбы и морепродуктов и др.). Полноценной основой питательных сред для выращивания широкого круга патогенных и непатогенных микроорганизмов могут служить продукты гидролиза коллагена и гидролизаты белково-витаминных концентратов. Питательные среды на основе рыбных гидролизатов, имеющие полноценный аминокислотный состав, находят широкое применение как субстраты для роста культур клеток. Такие питательные среды используются для выявления патогенной микрофлоры (кишечной палочки, сальмонеллы, листерии), а также для получения различных бактериальных препаратов, например, препарата «Родер», применяемого для очистки почв и природных вод от нефти и нефтепродуктов. Помимо вышеперечисленных направлений, в зависимости от степени очистки белковые гидролизаты нашли широкое применение в косметологии для получения различных шампуней, лаков для волос и других косметических и парфюмерных средств. Приведенный обзор литературных данных показал, что коллоидно-химические свойства гидролизатов определяются, прежде всего, выбранным для гидролиза исходным субстратом, аминокислотным составом последнего, способом и степенью расщепления белковых молекул и последующей очисткой гидролизата. На глубину ферментативной реакции главным образом влияет природа фермента. В последнее время предпринимаются попытки компьютерного моделирования процесса протеолиза, в том числе и многостадийного. Однако рассмотренные публикации позволяют сделать вывод, что процесс ферментативного гидролиза сложен и во многом специфичен, поэтому трудно построить его физико-химическую модель, в которой были бы учтены все факторы, влияющие на данный процесс. Установление детального механизма ферментативного гидролиза белоксодержащих веществ остается проблемой до конца не решенной.