Производство и применение ферментов.

Доклад на тему:

Производство и применение ферментов.

Подготовила доклад Шилина.А.С

Группа 19КС1

2020г

1.Значение ферментов,  источники их получения

          Ферменты (энзимы) - катализаторы белковой  природы, образующиеся и функционирующие  во всех живых организмах. Ферменты  не изменяются и не расходуются  в процессе реакции, ускоряют  только те реакции, которые  могут протекать и без них.  Скорость протекания реакции  при участии ферментов на несколько  порядков выше, чем под влиянием  химических катализаторов. Для  ферментативных реакций характерен  почти 100% выход продуктов. Ферменты  обладают узкой специфичностью, действуют только на те же вещества, превращение которых они катализируют. В настоящее время в природе обнаружено свыше 3 тысяч ферментов.

          Большинство биотехнологий основано на использовании  биокатализаторов, потребность в  которых постоянно возрастает. Единственным, неограниченным источником ферментов  являются микроорганизмы, из которых  можно выделить любые из известных  в настоящее время ферментов. Исключение составляет папаин (размягчитель мяса), который получают из плодов папайи. Продуктивность штаммов микроорганизмов, производящих ферменты, можно увеличить с помощью мутагенных факторов в 2…5 раз. Пересадкой плазмид получают количество ферментов, достигающее 50% массы продуцируемого белка.

     Синтезируемые микроорганизмами ферменты подразделяются на внеклеточные и внутриклеточные. К внеклеточным ферментам относятся амилаза, целлюлаза, лактаза, липаза, пектиназа, протеаза, к внутриклеточным - аспарагиназа. каталаза, инвертаза.

     Внеклеточные  ферменты получают из культуральной жидкости, предварительно отделанной от микроорганизмов. Для выделения внутриклеточных ферментов разрушают клеточные оболочки с помощью механических, физических, химических (действие кислот, растворителей), ферментативных и биологических методов.

     Ферменты  применяются в пищевой, фармацевтической, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, в медицине, сельском хозяйстве, химическом синтезе.

     Более широкое технологическое применение ферментов до последнего времени  сдерживалось рядом причин, из которых  важнейшими являются:

     1) трудоемкость отделения ферментов  от исходных реагентов и продуктов  реакции;

     2) неустойчивость ферментов при  хранении, различных воздействиях (тепловых);

     3) трудоемкость очистки ферментов  и получения их в активном  виде.

2.Применение ферментов в производственных процессах

      Многие ферменты используют в пищевой промышленности. В кондитерском производстве применяется инвертаза дрожжей, превращающая сахарозу в глюкозу и фруктозу, предотвращая кристаллизацию сахарозы при высоких ее концентрациях.

      Глюкозоизомераза, иммобилизованная на целлюлозном носителе, применяется для получения глюкозо-фруктозных сиропов с преимущественным содержанием фруктозы. Крупномасштабным производством является получение глюкозы из крахмала с использованием иммобилизованной амилоглюко- зидазы в проточных перемешиваемых реакторах.

      Для просветления пива используют протеиназы, в частности папаин, иммобилизованный на хитине. В пивоварении для замены солода используют амилазы. Эти ферменты находят свое применение также при производстве патоки и растворимого крахмала. В хлебопечении амилазы на 30% ускоряют процесс созревания теста, улучшают качество хлеба, предотвращая процесс черствления.

      При обработке молока ферменты используют в нескольких технологических процессах.

      При производстве сыра одной из основных стадий является коагуляция молока, которая осуществляется при помощи реннина.

      Для удешевления процесса в ряде случаев применяют бактериальные рен- нины. иммобилизованные на нерастворимых носителях. Вкусовые свойства сыра могут быть улучшены за счет укорочения цепи углеродных атомов в результате гидролиза под действием липаз микроорганизмов.

      Отходом при производстве сыра является молочная сыворотка, содержащая большое количество лактозы. Последняя содержит галактозу и глюкозу, представляющую большую пищевую ценность. Однако получение глюкозы из лактозы при помощи растворимой лактазы нетехнологично, поэтому был разработан метод гидролиза лактозы при помощи иммобилизованной на триацетате целлюлозы лактазы.

       Для стабилизации молока его обрабатывают протеиназами. Так, обработанное иммобилизованным трипсином молоко меньше подвержено окислению и в течение двух недель не утрачивает своего вкуса.

       Целлюлазы используют при приготовлении растворимого кофе, а также при обработке цитрусовых. Кислая липаза применяется в хлебопечении; она катализирует процесс образования моноглицеридов, препятствующих чсрств- лению хлеба.

       В кожевенном производстве для обработки шкур применяют препараты протеиназ микробного происхождения, при этом качество сырья значительно улучшается, а время технологического процесса сокращается почти в два раза.

       В текстильной промышленности пектолитические ферменты с успехом используют для переработки льносоломы и получения из нее льноволокна. Некоторые протеиназы применяют для обесклсивания шелка и высвобождения шелковых волокон.

      Широкое применение нашли ферменты в тонком органическом синтезе.    Чаще всего используют гидролитические ферменты, иммобилизованные на растворимых носителях. В частности, гидролазы применяют для модификации пенициллинов и цефалоспоринов. Биокаталитический процесс связан с модификацией боковой цепи антибиотика без изменения его ядра.

      Примером может служить производство полусинтетических пенициллинов. Они являются производными 6-аминопенициллановой кислоты, деаци- лированной формы бензилпенициллина. В настоящее время известно много технологических процессов, в которых используется иммобилизованная пени- циллинамидаза, осуществляющая это деацилирование. Полусинтетические пенициллины получают в реакторах периодического действия, иммобилизацию фермента проводят на триацетате целлюлозы.

      Некоторые биотехнологи предпочитают иммобилизованным ферментам иммобилизованные клетки. Действительно, выделение, очистка и иммобилизация ферментов являются трудоемким и дорогостоящим процессом. Однако во многих случаях цель оправдывает средства, и иммобилизованные ферменты все больше находят применение в биотехнологии. Если клетки синтезируют ферменты, которые смогут повлиять на фермент или субстрат основной реакции, то применение иммобилизованных клеток нецелесообразно. И напротив, при отсутствии факторов, мешающих катализу основной реакции, иммобилизация микробных клеток возможна и целесообразна.