Ферменттердің продуценттері. Ферменттік препараттардың номенклатурасы

Барлық ферменттерді 6 класқа бөледі: Оксидоредуктазалар, 2. транс-феразалар, 3. гидролазалар, 4. лиазал изомеразалар, 6. лигазалар.

Гликозидазаларга крахмал гидролиздеуші амилолитикалық ферменттер кіреді: а және β-амилазалар мен гликозидазалар. Көптеген микрооргани α-амилазаны түзеді. α-амилазаның продуценттері: Bacillus licheniformis, Bac imyloliguefaciens, Aspergillus oryzeae және т.б. микроорганизмдер. Декстраназан Penicillium purpurogenium және т.б. саңырауқұлақтар Пуллулаза ферментінің негізгі продуценті грам теріс бактерия Кlеbsiella pneumoniae болып табылады.

Ферменттер - күрделі органикалық қосылыс, олар тірі клеткада кездеседі түрлі биохимиялық реакцияларды катализдейді. Ферменттер негізінен тірі клеткада түзілсе, көпшілігі клеткадан активтілігін жоғалтпай бөліне алады және іn vito жағдайында бөліне алады

Штаммдар - ферменттердің продуценті. Кез-келген өндірістік өнімді өндіру үшін екі жағдай болу керек:

1) Аталған өнімге сұраныс болу керек.

2) Енгізілген үдеріс экономикалық тиімді болу керек . Ферменттерді өндірістік көлемде өндірудің тиімді кезі болып микроорганизмдер саналады.

Микроорганизм продуценттері ішінде микроскопиялық саңырауқұлақтар Aspergillus туысының Penicillium, Bacillus туыс бактериясы, ашытқылар т.б. ерекше назар аудартып отыр. Ферменттің биосинтезін күшейту немесе ферменттердің жаңа, қолайлы қасиеттерін шыгару сәйкес генді клондауға байланысты болып отыр. Осы мақсатта генетикалық жағынан жақсы зерттелген организмдер: Esherichia coli, Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae Aspergillus oryzae, Pharerochaetu chrisosporium т.б қолданылады.

Микроорганизм - продуценттік ферменттердің келесі қасиетте керек :

1) Көп фермент жинау қасиеті, арзан қоректік ортада өсірілуі.

2) Культивацияның өндірістік жағдайында улы заттар патогенді қасиеті болмау керек.

3) Өндірген фермент тұрақты болу керек.

4) Негізгі фермент синтезінің механизмі болу керек.

5) Культивация уақытын тах кемітіп, метаболиттердің ингибит әрекетін тіп жеткізу керек.

Әрбір нақты штамның өзіне тән ерекшелік қасиеттері болады. Мезофильді культуралардың экстремальды жағдайда фермент оптимальды болуы қызықтырарлық жайт. Оларға термофильдер, ацидофильдер, алкалофилдер, галофильдер, барофилдер жатады. Осы топқа авторофты формалар да жатуы мүмкін. Мысалы, базофильді саңырау-құлақтар. Олар лигнин қышқылдандыратын фермент өндіреді.

Микроорганизмдердің үстіңгі және тереңдік дақылдарының көмегімен препараттар өндіру. Ферменттер пайдаланылған микроорганизмдер клеткалары ішінде өндіріледі, әрі қалып қояды. Оларды бөліп алу үшін ферментация фазасынан кейін, культуралық сұйықтықтан центрифугалау арқылы бөліп алады. Центрифугалаудан кейін микроорганмзмдер концентраты клетка қабықшасы бұзылуы арқылы келесі өндеуге дайын болады. Суспенз консистенциясына (сұйықтығына) қарап, ол клеткаларының бөліну ал сепараторда араласуы мүмкін.

Таза әрі залалсыздандырылған фермент, өзгермей араластырғышқа беріледі. Ауа көпіршіктері қоректік қоспада таралады. Олар көмірсу белокты заттарды, өсімді жоғарылатқыштан және қоректік заттардан Заласыздан-дырылғаннан кейін қоректік ортаға патогенсіз микроорганиз егіледі. Микроорганизмдер өзінің өсуі үшін қоректік заттарды, ферменттерді өндіре отырып пайдаланады, ал ферменттер қоспаға бөлініп шығып отырады.

Ферментациядан кейін микроорганизмдер центрифугалау арқылы сепараторда және декантерлерде шығарылып отырады. Келесі шаю және түссізде (жарықтандыру) ферменттердің одан әрі таза бөлінуін күшейтеді. Ферменттердің негізгі көздері - жануарлардың, өсімдіктердің микроорганизмдер ұлпалары болып табылады. Экономикалық және технологиялық тұрғыдан ең тиімдісі ферментті микроорганизмнің көмегімен алу. Микроб клеткалары 2 мыңға ферменттерді өндіреді. Ол биохимиялық реакцияларды катализдейді. Көптеген ферменттер клеткаға байланысты оңай ажыратылады.

Биохимиялық реактивтердің ішіндегі маңызды тобы - жоғары сапалы ферменттер. Оларсыз молекулалық биология мен гендік инженерияда ешбір ғылыми зерттеу мүмкін емес. Қазіргі кезде фермент өндірушілер ішіндегі ең алып өндірушілер катарына АҚШ, Жапония, Франция жатады. АҚШ-та ферменттерді 20 фирма өндіреді. Олар жылына 32000т фермент препаратын шығарады.

Ферменттерді өнеркәсіптік өндіру және қолдану екі маңызды факторға негізделген:

- біріншіден, ферменттер тірі жасушаларда қалыптасады;

- екіншіден, ферменттер тірі жасушаларға қарамастан ортада өз әсерін көрсете алады.

Продуцентке қойылатын талаптар:

1. 
   жасушадан тыс ферменттердің түзілуі жақсырақ, себебі оларды бөліп алу оңай;
   
2. 
   ферменттің қысқа уақыт ішінде жоғары шығуы;
   
3. 
   ферментті дақылдық сұйықтықтан тазарту жеңіл болуы тиіс;
   
4. 
   штаммдар антибиотиктерді, уытты заттарды өндірмеуі тиіс және уыттар түзетін штаммдардың туысы болмауы тиіс.
   

1. 
   Егіс материалын алу;
   
2. 
   өндірістік дақылды беткі немесе терең қопсыту әдістерімен алу;
   
3. 
   Дайын өндірістік дақылдан техникалық немесе тазартылған ферментті препараттарды бөлу.
   

• 
  аэробты өсіру,
  
• 
  анаэробты өсіру;
  
• 
  қатты фазалы өсіру,
  
• 
  беттік өсіру,
  
• 
  терең қопсыту;
  
• 
  мерзімді өсіру,
  
• 
  үздіксіз өсіру.
  

Қатты фазалы процестердің үш түрі бар

• беттік процестер: субстрат қабаты, мысалы сабан, 3-7 см аспайды ("жұқа қабат"); биореактордың рөлі үлкен, ауданы бірнеше шаршы метрге дейін, алюминийден жасалған подностар немесе культивациялық камералар);

• араласпайтын қабаттағы терең қатты фазалы процестер ("жоғары қабат"): биореакторлар терең ашық ыдыстар болып табылады. Аэробтық процестер үшін диффузиялық және конвективті газ алмасуды қамтамасыз ететін құрылғылар әзірленді;

• гомогенді немесе сұйықтықта өлшенген қатты субстрат бөлшектерінен тұратын, араласатын және аэрирленетін субстраттың массасындағы қатты фазалық процестер.

Сұйық субстраттардағы беттік ферменттеу камераның ауасымен желдетілген ортасы бар кюветтерде іске асырылады. Микроағзалар дақылы сұйық орта бетінде үлдір немесе қатты қабат түрінде биомассаны құрайды. Дақыл тікелей газ фазасы — ауадан оттегі тұтынады. Мұндай жағдайларда жаппай алмасу азоинсенсивті.

Микроорганизмдерді тереңдете өсіру құрамында ерітілген субстрат бар сұйық қоректік ортаның барлық көлемінде жүргізіледі.

Терең егуді жүзеге асыруға болады: мерзімді және үздіксіз тәсілдермен.

1. 
   Мерзімді өсіру.
   

Микроорганизмдерді өсіру белгілі бір уақыт ішінде оңтайлы жағдайларда жүргізіледі, содан кейін процесс тоқтайды, ферментер ішіндегісін құяды және мақсатты өнімді бөледі.

- лаг-фазаны,

- экспоненциалды фазаны,

- өсудің баяулау фазасын,

- стационарлық фазаны,

- өлу фазасын қамтиды.

2. Мерзімді өсіру кеңінен қолданылады.

3. Сонымен қатар, биореактордан көлемнің бір бөлігі ортаның эквивалентті көлемін (жартылай үздіксіз өсіру) қосу кезінде мезгіл-мезгіл алынып тасталғанда көлемді-қосымша өсіру да бар.

Үздіксіз тәсіл кезінде қоректік орта ферментерге (биореакторға) үздіксіз беріледі, онда микроорганизмдердің өсуі үшін оңтайлы жағдай жасайды, ал ферментерден (биореактордан) сондай-ақ микроорганизмдермен бірге дақылдық сұйықтық үздіксіз ағады.

Үздіксіз процестерде био объектісі өсудің экспоненциалды фазасында ұсталады.

Бұл ретте жасушаларды бөлу есебінен биомассаның өсуі мен жаңа орталармен араласу нәтижесінде олардың кемуі арасында тепе-теңдік бар.