Зміст
Введення
Класифікація та номенклатураферментів і ферментних препаратів
Характеристика активності ферментнихпрепаратів
Стандартизація ферментних препаратів
1. Загальні відомості про глибинний способі виробництва ферментнихпрепаратів
1.1 Принципова схема отриманняферментних препаратів глибинним способом
1.2 Глибинне культивуваннямікроорганізмів
1.3 Отримання ферментних препаратівз культур мікроорганізмів
1.3.1 Принципова схема отриманняферментних препаратів
1.3.2 Технологічна схема отриманняочищених ферментних препаратів
1.3.3 Отримання неочищенихферментних препаратів
1.3.4 Екстрагування ферментів
1.3.5 Концентрування ферментнихрозчинів методом вакуум-випарювання
1.3.6 Інші промислові методиочищення, концентрування та стабілізації ферментних препаратів
1.4 Мікробіологічний ібіохімічний контроль виробництва
1.5 Охорона праці та технікабезпеки на підприємствах, що випускають ферментні препарати
2. Виробництво протеолітичних ферментних препаратів
2.1 Джерела отримання протеїназ
2.2 Механізм дії, властивості ікласифікація протеїназ
2.3 Отримання мікробних протеїназ
2.3.1 Технологічні схемивиробництва мікробних протеїназ
2.3.2 Продуценти
2.3.3 Регуляція синтезу протеїназ
2.3.4 Живильні середовища і умовикультивування
2.3.5 Виділення ферментів
2.4 Виробничі стоки
Введення
Виробництво ферментних препаратів займає одне з провідних місць всучасної біотехнології і відноситься до галузей, обсяг продукції якихпостійно зростає, а сфера застосування неухильно розширюється. Таке швидкерозвиток пов'язаний з тим, що ферменти є високоактивними, нетоксичнимибиокатализаторами білкового походження, які широко поширені вприроді, без них неможливі здійснення багатьох біохімічних процесів іжиття в цілому.
Пізнання ролі ферментів для всього живого на Землі послужилоосновою для становлення і розвитку технології ферментних препаратів як науки ідля створення промислового виробництва найбільш широко використовуваних ферментнихпрепаратів. Застосування цих препаратів допомогло суттєво змінити,інтенсифікувати і удосконалити багато існуючі технології або навітьстворити принципово нові високоефективні процеси. Застосування ферментнихпрепаратів різного ступеня очищення дозволило не тільки поліпшити показники івиходи в різних біотехнологічних процесах, але дозволило удосконалитикормовиробництво, підвищити засвоюваність кормів, зробити більш цілеспрямованимі ефективним дію синтетичних миючих засобів, поліпшити якістькосметичних препаратів, створити цілий арсенал специфічних, чутливих іточних аналітичних методів, налагодити виробництво лікарських іпрофілактичних засобів для медичної промисловості і т. д.
Великим інезаперечною гідністю ферментів перед хімічними каталізаторами єте, що вони діють при нормальному тиску, при температурах від 20 до 70 В° Сі рН в діапазоні від 4 до 9 і мають у більшості випадків виключно високусубстратне специфічність, що дозволяє в складній суміші біополімерівнаправлено впливати тільки на визначені з'єднання. Все цесвідчить про те, що виробництво ферментних препаратів є одним зперспективних напрямків у біотехнології, яке буде і далі інтенсивнорозвиватися і розширюватися.
Традиційноферментативні препарати отримують або при поверхневому, або при глибинномуспособі культивування продуцента. Глибинний спосіб ведення процесу має рядістотних переваг перед поверхневим культивуванням, оскільки дозволяєсуттєво автоматизувати процес, в ряді випадків значно скоротитиобсяги відходів, проводити процес безперервно, скоротити в 2 - 4 рази площіцехів, а також дозволяє використовувати анаеробних продуцентів.
Класифікаціяі номенклатура ферментів і ферментних препаратів
За сучасною класифікацією всі ферменти поділяються на шістьосновних класів за типом каталізуються реакції: 1) оксидоредуктаз; 2)трансферази; 3) гідролази; 4) ліази; 5) ізомерази і 6) лігази (синтетази).Більшість промислово важливих ферментів, потреба в яких визначаєтьсядесятками тисяч тонн, відносяться до третього класу - гідролаз. Переважнакількість препаратів, що випускаються різними фірмами світу, єкомплексними, що містять крім основного ферменту ще значна кількістьсупутніх ферментів і білків. Тому в технології ферментів препарати частішекласифікують за основним компоненту в суміші ферментів, присутніх вданому препараті: амілолітичні, протеолітичні, ліполітичні і т. д.
У нашій країні існує певна система назви ферментнихпрепаратів, в якій враховуються основний фермент, джерело отримання таступінь очищення. Найменування кожного препарату включає скорочена назваосновного ферменту, потім додається видова назва продуцента ізакінчується назва препарату суфіксом В«інВ». Наприклад, амілолітичніпрепарати, одержувані з культур Aspergillus oryzae і Bacillus subtilis називаютьсявідповідно аміл-оріз-ин (Амилоризин) і аміл-о-СУБТ-ин (амилосубтилина).Далі ставиться індекс, в якому позначені спосіб виробництва і ступіньочищення ферменту від баластних речовин. При глибинному способі культивуванняпісля назви ставиться буква Г, а при поверхневому - П. Якщо це неочищенакультура продуцента, то далі слід буква х. Між літерами П, Г і х можестояти цифра, що позначає ступінь чистоти препарату. Індекс 2 позначаєрідкий неочищений концентрат вихідної культури; 3 - сухий ферментний препарат,отриманий висушуванням розпиленням неочищеного розчину ферменту (екстракт зповерхневої культури або культуральної рідини); 10 - сухі препарати,отримані осадженням ферментів органічними розчинниками або методомвисолювання. Індекси 15, 18, 20 позначають препарати, частково звільнених нетільки від баластних речовин, але і від супутніх ферментів. Номенклатурапрепаратів з індексом вище 20 не використовується, так як в цих випадках мова йдепро високоочищених і навіть гомогенних ферментних препаратах, які іменуються вкласифікації ферментів.
Характеристика активності ферментних препаратів
Ферменти є речовинами білкової природи, тому в суміші зіншими білками визначити їх кількість неможливо. Наявність певного ферментув даному препараті може бути встановлено за результатами тієї реакції, якукаталізує фермент, тобто за кількістю утворилися продуктів реакції абозменшенню вихідного субстрату. У кількісному вираженні умовно активністьферменту визначається по початковій швидкості ферментативної реакції. Початковашвидкість залежить від багатьох факторів, найбільш важливі з них - температура,концентрація субстрату, рН реакційної суміші і час від початку реакції. Томуза пропозицією Комісії по ферментам Міжнародного біохімічного союзу булиприйняті правила визначення активностей препаратів і їх вираження в одиницяхактивності.
Стандартна одиниця активності. Ця величина для будь-якого ферментупозначає ту кількість його, яке каталізує перетворення 1 мкмольсубстрату за 1 хв при заданих регламентованих умовах. Російською танімецькою мовами ця одиниця позначається буквою Е, англійською, французькою,італійською та іспанською - U. Часто кількість субстрату не можна виразити числоммікромолей, так як точно не відома маса молекули, наприклад, при дії набілок, крохмаль, пектин, целюлозу. У цих випадках визначають мікроеквівалентпорушених реакцією груп. Так, при гідролізі білка враховують не числопрогідролізованних молекул, а число утворених вільних карбоксильних абоамінних груп, тобто число розщеплених пептидних зв'язків; при гідролізікрохмалю та полісахаридів - число прогідролізованних глюкозідной зв'язків і т. д.
Комісія з ферментам рекомендувала дотримуватися певнихумов при встановленні активності ферменту: намагатися вести визначення притемпературі 30 В° С і визначати активність по початковій швидкості реакції, колик...
