Вестник МГТУ. 2015, №1.

ВестникМГТУ, том 18, № 1, 2015 г. стр. 100-109 5. Построение кинетической модели ферментативного гидролиза Для описания ферментативной кинетики обычно используют теорию Михаэлиса - Ментен (Moore et al., 1958). Теория разработана с допущением, что фермент не расходуется (не инактивируется в процессе реакции), а весь связывается с субстратом в фермент-субстратный комплекс при высокой концентрации субстрата, значительно превышающей концентрацию фермента. Однако экспериментально было показано (Мухин, Новиков, 2001), что в процессе реакции ферментативного гидролиза рыбного сырья фермент (гепатопанкреатин) расходуется, подвергаясь автолизу. Любая ферментативная реакция протекает в течение ряда промежуточных стадий. На основании полученных экспериментальных данных по кинетике гидролиза в работе предлагается упрощенный механизм ферментативного гидролиза, включающий три реакции: 1. Взаимодействие молекулы фермента Е с молекулой легко расщепляемого субстрата 5 с образованием продукта гидролиза Р и восстановлением молекулы фермента Е'. S +E ^ ^ - P +E . 2. Взаимодействие молекулы фермента Е с молекулой трудно расщепляемого субстрата С с образованием продукта гидролиза Р и восстановлением молекулы фермента Е: С +Е кг >Р+Е . 3. Взаимодействие молекулы фермента Е с другой молекулой фермента Е с образованием продукта гидролиза Р и восстановлением молекулы фермента Е: Е +Е —^ Р +Е . Во всех реакциях продукт гидролиза считается одинаковым, так как он представляет собой гидролизованный белок и регистрируется по накоплению аминного азота в гидролизате. Реакция 2 введена исходя из экспериментально полученных кинетических кривых гидролиза (рис. 1, кривая 1; табл. 4). На кривых обнаруживается начальный участок с высокой скоростью образования продуктов гидролиза, затем - участок более медленного нарастания аминного азота. При добавлении новых порций фермента (рис. 1, кривая 2; табл. 4) видно, что скорость гидролиза снижается по сравнению с начальной Го. Поэтому сделано предположение, что субстрат состоит, по крайней мере, из двух групп белков, имеющих различную устойчивость к действию фермента: легко расщепляемых и трудно расщепляемых (например, коллагена). Реакция 3 учитывает дезактивацию фермента вследствие автолиза. Реакции образования промежуточных соединений не учитываются с целью упрощения предлагаемого механизма. Зго дает возможность получения аналитического решения системы дифференциальных уравнений, описывающих введение ферментного препарата в реакционную смесь многократно через равные интервалы времени, а также расход ферментного препарата вследствие его автолиза. Система дифференциальных уравнений имеет следующий вид: ^-s(t) =-ky(f)s(t), dt ^ - c C = - k 2e Q C ^ dt < d j ' ' 7 Z - \dt Приняв, что в начальный момент времени (/ = 0) Е =EQ, S =SQ, С = Со, Р = 0, получили решение для каждого компонента реакции: s(r) = SQ Н kltn{k3t+lsC En k2 k2ki\ k3t+— ; c(?) = C0| - H 3e ; e(t) = ■ k^t + E, k3 k3 In k3t+ k k2 In k3t+ p(t) =-S 0\ -±- I 3 e -+C0+S0+E0+P0 . kyt + Ec, 105