ЭлБиб

ПИВО

НАПИТКИ

•

2008

ТЕХНОЛОГИЯ

Питание—один из важнейшихфакторов,

опосредующих связь человека с внешней

средой и оказывающих влияние на здо-

ровье, работоспособность, устойчивость

нервной, психической и других жизненно

важных систем организма к воздействию

неблагоприятных экологических и соци-

альных условий.

В целом современное состояние агро-

промышленного комплекса можно харак-

теризовать как материалоемкую отрасль

вследствие использования значительного

количества природных сырьевых, топлив-

но-энергетических и водных ресурсов. Так,

к основным потребителям пресной воды

относят сельское хозяйство, промышлен-

ность и энергетику. Соотношение потре-

бляемой ими воды соответственно состав-

ляет (%) 70:20:10. Однако нужно учиты-

вать, что значительное количество воды

потребляет и коммунальное хозяйство.

Приэтомбольшинствоперерабатывающих

предприятий в значительной степени не-

безопасны для природной среды. До 10%

сточных вод промышленных предприятий

приходитсяна долюпищевыхпроизводств,

которые занимают 14-е место среди от-

раслей промышленного цикла по уровню

загрязнения окружающей среды. Напри-

мер, спиртовой завод средней мощности

(3000–6000 дал/сут этанола) по своему

воздействию на экологию соизмерим с го-

родом, в котором живет 100 тыс. человек.

Оптимальным решением как социаль-

но-экономической, так и экологической

проблем в агропромышленном комплексе

является создание безотходной техноло-

гии. Поскольку среди наиболее многочис-

ленной группы производств, для которых

характерны высокие удельные расходы

сырья и материалов при низкой экологич-

ности выработки целевого продукта, выде-

ляются спиртовые заводы, то эта отрасль

промышленности была выбрана в качестве

объекта исследований для разработки ком-

плексной безотходной технологии.

Под комплексной безотходной тех-

нологией понимается такая технология,

которая начинается с интенсификации

технологии возделывания сельскохозяй-

ственных культур и заканчивается получе-

нием на перерабатывающем предприятии

биогаза, вырабатываемого биоконверсией

органических загрязнителей сточных вод,

и возвратной технологической воды. При

этом по желанию заказчика из сточной

водыможно получить питьевую воду, ана-

логичную талой воде, т.е. имеющей био-

логическуюактивность, позитивно влияю-

щую на организм человека и животных.

Поскольку большинство производств

пищевой промышленности связано с жи-

выми организмами, можно считать, что

один из путей решения вопроса — усиле-

ние роли биотехнологической составляю-

щей агропромышленного комплекса. Это

может быть достигнуто за счет увеличе-

нияфизиолого-биохимической активности

клеток. Иначе говоря, за счет регулирова-

ния интенсивности их метаболических

процессов. Одним из основных составля-

ющих метаболизма, способствующих его

интенсивности, безусловно, являются

изменение количества внутриклеточных

ферментов, условия контакта их с субстра-

том, а также тонкие вариации в структуре

этих функциональных белков, от которых

зависят их каталитические свойства.

Клеточный уровень осуществляется

прежде всего за счет регуляции синтеза

ферментов. К таким регуляторным ме-

ханизмам относится индукция синтеза

одного или нескольких ферментов ком-

понентами субстрата либо модуляциями

ими активности уже присутствующих

в клетке молекул ферментов. При метабо-

лизме биохимические реакции не только

взаимосвязаны, но и имеет место корре-

ляция скоростей их протекания. Поэтому

одно из важнейших условий регуляции

клеточного метаболизма—баланс между

биосинтетическими реакциями и энерге-

тическими процессами. Нарушение кор-

реляции между этими обменами приводит

к замедлениюфизиологических процессов

и, следовательно, снижениюпродуктивно-

сти клеток.

В настоящее время предложено огром-

ное число самых разных регуляторов мета-

болизма. Впоследнее время для регуляции

клеточного метаболизма разработаныбио-

генетические предшественники активных

центров окислительно-восстановительных

и других внутриклеточных ферментов,

именуемые в дальнейшем витацитами

(вита—жизнь, цито—клетка). Посколь-

ку витацитымоделируют активные центры

сложных ферментов, они синтезируются

в виде координационных соединений с раз-

нохарактерными (смешанными) лиганда-

ми. Характерная особенность этих коор-

динационных соединений состоит в том,

что во внутренней сфере ихмолекул имеет

место совмещение различных биологиче-

ски активных веществ: ионов металла, ви-

таминов и их производных, аминокислот,

фосфорсодержащих соединений, органи-

ческих кислот и др. Представляет интерес

координированные во внутренней сфере

молекулы комплексного соединения мо-

лекул воды. Доказано, что они лабильны

и легко замещаются на донорные атомы

белка-переносчика, например азота, обе-

спечивая этим перенос молекулы ком-

плекса в клетку по механизму активного

трансмембранного переноса с затратой

энергии, создаваемой на мембране гради-

ентом электрохимического потенциала.

Данные, представленные в табл. 1 [1],

поясняют способ формирования молекул,

моделирующих активные центры фер-

ментов, участвующих во второй стадии

спиртового брожения и входящих в состав

мультиэнзимной системы.

С большой вероятностью можно ут-

верждать, что синтез белков, протекаю-

щий с участием витацитов, сопровожда-

ется электронно-конформационными из-

менениями у ферментов, что придает им

новые кинетические свойства. Межмоле-

кулярные силы, определяющие взаимодей-

ствие молекул, несмотря на их различную

классификацию, по своей природе явля-

ются электростатическими и определя-

ются внешними электронными облаками.

Анализ функций белков свидетельствует,

что свойства и биологические эффекты

этих макромолекул однозначно опреде-

ляются их пространственно-временно

(динамической) электронной структурой.

Оптимизация состава молекул витацитов

сопровождаетсяформированиему них сте-

реоэлектронной структуры, свойственной

для каждой молекулы. Взаимодействие

Некоторые аспекты

безотходной технологии

Ю.И. Шишков, Г. Б. Травников, А. А. Плахов

ООО «ПАЭЛ» (Москва)

Фермент

Модели активных центров внутриклеточных ферментов

Металл Первый лиганд Второй лиганд

Молекула

Пируватдекарбоксилаза

HPO

2–

[Mg(B

)(HPO

)(H

O)n]

Кофактор А

Цистеин

[Mn(B

)(Cys)(H

O)n]

Липоилдегидрогеназа

Лизин

[Mg(N)(Lys)(H

O)n]

Примечание. Витамин В

— тиамин; витамин В

— пантотеновая кислота; провитамин N — липоевая

кислота. Аминокислоты: Cys — цистеин , Lys — лизин.

Таблица 1

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека