Производство ферментов Подготовила студентка 3 курса Группы 19ФБ1.2 Суляева Анна Свойства ферментов • Ферменты представляют собой сложные белковые молекулы и являются «биологическими катализаторами». Ферменты характеризуются субстратной специфичностью, то есть взаимодействуют только с одним веществом, и специфичностью действия - катализируют одно из возможных превращений, которым может подвергаться это вещество. Технология производства ферментных препаратов Производство ферментных препаратов осуществляется двумя способами: • Глубинный • Поверхностный Поверхностный способ Технологический процесс производства ферментных препаратов при поверхностном культивировании микроорганизмовпродуцентов состоит из следующих основных стадий: • получение посевного материала; • приготовление питательной среды; • выращивание культуры микроорганизма; • сушка культуры или выделение из культуры очищенных препаратов ферментов. Поверхностный способ • При поверхностном методе культура растет на поверхности твердой увлажненной питательной среды; • Если для дыхания клетки используют кислород, то среда должна быть рыхлой, а слой культуры-продуцента небольшим; • Выращивание производственной культуры происходит обычно в асептических условиях; • Среду и кюветы необходимо стерилизовать; • Перед каждой новой загрузкой также необходима стерилизация оборудования. Схема очистки: - освобождение от нерастворимых веществ; - освобождение от сопутствующих растворимых веществ; - фракционирование (как правило, хроматографическими методами). Для выделения фермента из поверхностной культуры необходима экстракция. Экстраген - вода. В раствор переходят сахара, продукты гидролиза пектиновых веществ и целлюлозы Стадию выделения и очистки завершает сушка. После сушки препарат должен содержать не более 6-8% влаги, тогда он может в герметичной упаковке храниться до года без потери активности. Преимущества поверхностной культуры: - высокая конечная концентрация фермента Посевной материал может быть трёх видов: на единицу массу среды (при осахаривании • крахмала 5 кг поверхностной культуры заменяют 100 кг культуральной жидкости) - поверхностная культура относительно легко высушивается, легко переводится в товарную форму. культура, выросшая на твердой питательной среде; • споровый материал; • мицелиальная культура, выращенная глубинным способом. Глубинный способ • В этом случае микроорганизмы выращиваются в жидкой питательной среде. • Технически поверхностный, более так совершенен, как легко чем поддается автоматизации и механизации. • Концентрация фермента в среде при глубинном культивировании обычно значительно ниже, чем в водных экстрактах поверхностной культуры. • Необходимо предварительно концентрировать фильтрат перед выделением. 1 - смеситель питательной среды; 2 - колонка для непрерывной стерилизации потока питательной среды; 3 - теплообменник - выдерживатель; 4 теплообменник для охлаждения потока питательной среды; 5 - инокуляторы (или посевные аппараты); 6 - индивидуальный фильтр для очистки воздуха; 7 ферментер; 8,9 - насосы; масляный фильтр для предварительной очистки воздуха; 11 - компрессор; 12 - головной фильтр для очистки воздуха. Глубинный способ При глубинном культивировании продуцентов ферментов выделяют 5 этапов 1. Приготовление питательных сред зависит от состава компонентов: измельчают, отваривают или гидролитически расщепляют; компоненты подают при постоянном помешивании в емкость для приготовления среды в определенной последовательности; стерилизацию среды проводят путем микрофильтрации с помощью полупроницаемых мембран, или при помощи высоких температур; стерилизуются также все коммуникации и аппараты; воздух очищается до и после аэрирования. Глубинный способ 2. Получение засевного материала: материал готовят глубинным методом; получение посевного материала состоит в увеличении массы продуцента в III - IV стадии; объем посевного материала зависит от физиологических особенностей продуцента. Кривая роста микроорганизмов в замкнутой среде Глубинный способ 3. Производственное культивирование: биосинтез ферментов в глубинной культуре протекает в течение 2-4 суток при непрерывной подаче воздуха и перемешивании; температурный оптимум находится в интервале 22-32оС; ведется непрерывное автоматическое определение содержания в среде углеводов, количества образовавшихся метаболитов и концентрации клеток; достигается максимальная производительность и наилучшее качество продуктов Глубинный способ 4. Выделение: в клетках трёхсуточной культуры обычно остается не более 15% ферментов; остальные выделяются в окружающую клетки жидкую среду; препараты ферментов выделяют из фильтратов после отделения биомассы. 5. Получение товарной формы. Факторы, влияющие на биосинтез ферментов • Генетический • Использование мутагенов • Состав питательной среды • Наличие индукторов или репрессоров биосинтеза конкретного фермента Заключение Таким образом, учитывая огромные перспективы применения ферментных препаратов в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, медицине, можно сделать заключение о необходимости расширения исследований в этой области для оптимизации технологии и гарантийного получения высокоактивных и стабильных препаратов микробных ферментов.
