БІОТЕХНОЛОГІЯ - Іншина Н.М. - 2009

РОЗДІЛ 5. ПРОМИСЛОВА БІОТЕХНОЛОГІЯ

Виробництво клітинних компонентів мікроорганізмів.Промислове виробництво ферментів

Відомо, що мікроорганізми синтезують понад 2000 ферментів. У промислових масштабах за участі мікроорганізмів одержують близько 20 ферментів. За рік у світі виробляють 65000 т ферментів.

Галузі застосування деяких ферментів наведено у табл. 5.2.

Таблиця 5.2

Застосування ферментів

У найбільшій кількості одержують протеази, целюлози, пектинази, пмілази, ліпази. Протеази використовують у харчовій, парфумерній і косметичній промисловості, медицині (лікування тромбозів, запальних процесів), кіновиробництві (розчинення желатинового шару під час регенерації плівок). Додавання протеаз до тваринних кормів покращує їх засвоювання. Протеазами обробляють відходи переробки риби та інші корми з високим вмістом білка. Крім протеаз, як добавку до комбікорму використовують ферменти целюлази, що здійснюють гідроліз целюлози - основного компонента клітинних стінок рослин.

Ферменти пектинази застосовують у текстильній промисловості (замочування льону перед обробкою), виноробстві (освітлення вин), консервуванні фруктових соків.

У спиртовій промисловості використовують протеази, пектинази, целюлази, амілази- Амілази використовують для отримання глюкози з картопляного чи кукурудзяного крохмалю. Глюкоза є цінним харчовим продуктом для дітей грудного віку, хворих, спортсменів.

Ферменти також використовують для виробництва замінників цукру. У 1957 р. був відкритий фермент глюкозоізомераза, що перетворює глюкозу на фруктозу. У 1966 р. за допомогою цього ферменту японські вчені отримали фруктозний сироп із глюкози. Fla сьогодні за рік у світі одержують 3 млн т фруктозного сиропу, який використовують для виготовлення напоїв.

Для виробництва синтетичних миючих засобів використовують лужні протеази, ліпази, оксидази. У 1907 р. Οтто Рем запропонував додавати до миючих засобів порошок, отриманий з підшлункової залози свині. Отже, уперше був створений миючий засіб з біодобавками. Через 50 років було розроблено промислове виробництво лужних протеаз з використанням бактерій Bacillus. На сьогодні 80% синтетичних миючих засобів містять протеази (1 кг миючого засобу 0,1 г ферменту, оптимум дії 40 - 60°С).

Найпоширенішими продуцентами ферментів є штами Bacillus або Aspergillus, їх вирощують на білкових або крохмальних сумішах. Як джерела Карбону для росту мікроорганізмів використовують крохмаль, кукурудзяний екстракт, соєву муку, гідролізати біомаси дріжджів. Для інтенсифікації процесів синтезу ферментів у поживне середовище додають амінокислоти, пурини, РИК, іони металів (Mg²⁴, Μη²⁴, Zn^2f, Fe²⁴, Cu²⁴).

Розроблено 2 методи культивування продуцентів ферментів: глибинний (мікроорганізми вирощують у рідкому поживному середовищі) і поверхневий (культура мікроорганізмів вирощується на поверхні твердого зволоженого поживного середовища).

Ферменти широко застосовують як каталізатори багатьох промислових процесів. Біологічні процеси за участі ферментів мають низку переваг: вони використовують відтворювану сировину, здійснюються в м’яких умовах (нормальний тиск, температура), їх відходи екологічно безпечні і підлягають переробці. Використання ферментів у промислових процесах обмежується їх малою стійкістю і чутливістю до дії високих температур. Ці труднощі долають іммобілізовані ферменти, адсорбовані на носіях (органічні полімери, скло, силікати).