ГЛАВА 7. ПРОИЗВОДСТВО ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ

Ферменты как биологические катализаторы нашли широкое применение в практике. Их использование в промышленности выгодно с экономической и экологической точек зрения, поскольку они нетоксичны, работают в мягких условиях, используют доступное сырье (в том числе и отходы).

По объему производства ферменты занимают третье место после аминокислот и антибиотиков. Основная часть ферментов, поступающих на мировой рынок, приходится на долю гидролаз, из которых 60 % составляют пептидогидролазы (в основном щелочные и нейтральные протеазы), использующиеся в качестве детергентов в производстве синтетических моющих средств, а 30 % – гликозидазы, применяющиеся в производстве кондитерских изделий, фруктовых и овощных соков. Ферменты находят применение в текстильной, кожевенной, целлюлозобумажной, медицинской, химической промышленности (табл.7.1). Основным потребителем ферментов является пищевая промышленность. Главное место среди энзимов, применяемых в пищевой промышленности, занимают глюкоизомераза и глюкоамилаза и составляют около 50 % рынка пищевых энзиматических препаратов.

Ферменты широко используют в медицине, например в заместительной терапии в составе лечебных препаратов. Эффективно применение протеиназ в энзимотерапии злокачественных новообразований. Это объясняется большей проницаемостью мембран раковых клеток для гидролитических

Таблица 7.1.

Применение ферментов (по Т.А. Егорова, 2003)

Название Источники фермента Химический и биотехнологический процессы. Область использования фермента
Амилазы Бактерии, грибы (Bacillus, Aspergillus niger, A. oryzae) Гидролиз крахмала до декстринов, мальтозы и глюкозы. Спиртовая, пивоваренная промышленность, хлебопечение, получение патоки, глюкозы
Глюкоизомераза Более 80 видов микроорганизмов (Bacillus, Streptomyces albus, S.griseus) Изомеризация D-глюкозы в D-фруктозу. Кондитерская, ликероводочная, безалкогольная промышленность, хлебопечение
Глюкооксидаза и каталаза Penicillium chrysogenum, P.casei, P.nigricans, P. notatum, P.vitale. Aspergillus niger, Corynebacterium Удаление кислорода и глюкозы (из яичного порошка, мясных и других продуктов). Виноделие, пивоваренная, консервная, безалкогольная промышленность
Липазы Поджелудочные железы животных, семена растений, микроорганизмы (Candida lipolytica, Streptomyces flavogriseus, Aspergillus, Saccharomyces lipolytica) Гидролиз жиров и масел. Пищевая, легкая, медицинская промышленность, сельское, коммунальное хозяйства, бытовая химия
Пектиназа Многие микроорганизмы (Aspergillus, Fusarium, Penicillum и др.) Гидролиз галактуронана, осветление вина и фруктовых соков
Пептидогидролазы Поджелудочные железы и слизистая желудка животных; плоды, и побеги, отходы переработки некоторых растений (дынное дерево, инжир, ананас), микроорганизмы (Ваcillus, Aspergillus, Penicillium, Streptomyces, Pseudomonas) Лизис белка. Получение аминокислот, производство и получение сыра, мягчение мясных рыбных изделий, выделка кожи, активизация пищеварения. Пивоварение, виноделие, хлебопечение, пищевая промышленность, сельское хозяйство, медицина
Целлюлазы Микроорганизмы (Clostridium, Trichoderma reesei, Т. viridae, Alternaria tenuis, Aspergillus oryzae, Fusarium culmorum)   Гидролиз целлюлозы до глюкозы. Производство пищевых и кормовых белковых препаратов, этанола, глюкозо-фруктозных сиропов. Спиртовая, пивоваренная, пищеконцентратная промышленность, хлебопечение, кормопроизводство
Фруктофуранозидаза Микроорганизмы (Aspeigillus, Penicillium, Fusarium, Cercospora beticola, Bacillus subtilis, Е. coli, Saccharomyces cerevisiae, Streptococcus mutans) Инверсия сахарозы Кондитерская, ликероводочная, безалкогольная промышленность, сиропопроизводство

 

ферментов в сравнении с нормальными клетками, благодаря чему опухолевые клетки быстро лизируются при введении смеси протеиназ (препарат «папайотин»). Протеолитические ферменты – плазмин и активирующие его стрептокиназу и урокиназу используют для растворения тромбов в кровеносных сосудах; коллагеназу – для рассасывания рубцовых образований; эластазу – для задержки развития атеросклероза; лизоцим – для лечения конъюнктивитов; дезоксирибонуклеазу из стрептококка (стрептодорназа) – для лечения заболеваний верхних дыхательных путей и роговицы глаза.

Важнейшую область применения ферментов в медицине составляет энзимодиагностика – тестирование патологии того или иного органа человека по уровню активности фермента или соотношению его множественных форм и изоферментов. Так, аспартатаминотрансфераза, изоцитратдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа и альдолаза служат для выявления инфаркта миокарда; аланинаминотрансфераза, аспартатаминотрансфераза и лактатдегидрогеназа – для диагностики заболеваний печени; глутамилтрансфераза – для блокировки отторжения органов при их пересадке и т.д.

Большее развитие получают технологические процессы с участием сложных энзиматических систем, включающих коферменты.

Разработаны системы разделения рацематов посредством стереоспецифического активного транспорта.

Для деградации и модификации антропогенных органических соединений, поступающих в окружающую среду, используют ферменты разных классов и в том числе лигниназу, тирозиназу, монооксигеназу, диоксигеназу и др. Перспективна для очистки сточных вод новая технология, основанная на использовании реакции пластеинообразования. Сущность пластеинообразования заключается в синтезе белковоподобных веществ (пластеинов) под действием ряда протеолитических ферментов. Данная технология нацелена на производство в промышленных масштабах кормовых белков из аминокислот и пептидов сточных вод.

Источники ферментов. В качестве источников ферментов используют природные объекты в которых содержание искомого энзима составляет не менее 1 %:

· растительные организмы только на определенной фазе их развития (проросшее зерно различных злаков и бобовых, латекс и сок зеленой массы ряда растений);

· отдельные ткани и органы животных (поджелудочная железа, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта, сычуг крупного рогатого скота, семенники половозрелых животных);

· микроорганизмы (бактерии, грибы, дрожжи), содержащие набор большинства известных в настоящее время энзимов, количество которых можно повысить в десятки и сотни раз методами мутагенеза, селекции и индукции биосинтеза.

Существует ряд факторов, влияющих на биосинтез ферментов. В первую очередь, к ним относится генетический. Состав и количество синтезируемых ферментов наследственно детерминированы. Несмотря на определяющую роль генетического фактора в биосинтезе ферментов, производительность биотехнологических процессов зависит и от состава питательной среды. При этом важно не только наличие источников основных питательных веществ, но и веществ, играющих роль индукторов или репрессоров биосинтеза данного конкретного фермента или их групп (теория Ф.Жакоб и Ж.Моно). Например, при разработке процесса биосинтеза α-амилазы культурой Asp.oryzae замена сахарозы (как источника углерода) на крахмал увеличила активность фермента в 3 раза, добавление солодового экстракта (из проросших семян злаковых) ещё в 10 раз, а повышение концентрации основных элементов питательной среды на 50 % – ещё в 2 раза.






Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 2875; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.027 сек.