Фермент бета-галактозидаза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика препарата

1.1 Показатели (нормы)

1.2 Катализируемая реакция

1.3 Применение и назначение препарата

2. Технология получения препарата

2.1 Продуцент фермента

2.2 Источники углерода (С)

2.3 Источники азота (N)

2.4 Способы культивирования

2.5 Выделение

2.6 Процессуально-технологическая схема

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объем продукции, которых постоянно растет, а сфера применения неуклонно расширяется. Такое быстрое развитие связано с тем, что ферменты являются высокоактивными, нетоксичными биокатализаторами белкового происхождения, которые широко распространены в природе, без них невозможно осуществление многих биохимических процессов и жизнь в целом. ферментный галактозидаза культивирование биосинтез

Применение ферментных препаратов различной степени очистки позволило не только улучшить показатели и выходы в различных биотехнологических процессах, но позволило усовершенствовать кормопроизводство, повысить усвояемость кормов, сделать более целенаправленным, эффективным действие синтетических моющих средств, улучшить качество косметических препаратов, наладить производство лекарственных и профилактических средств для медицинской промышленности и т.д.

Производство ферментных препаратов является одним из перспективных направлений в биотехнологии, которое будет и далее интенсивно развиваться и развиваться.

1. Характеристика препарата

1.1 Показатели (нормы)

Ферментный препарат в-галактозидаза дрожжевая выпускается в соответствии с требованиями ТУ.

Данный препарат представляет порошок белого цвета, с влажностью около 10%. Активность составляет до 500-100 ед/г. Практически нейтральный pH составляет интервал 6,8-7,0.

Упаковывают ферменты в полиэтиленовые мешки, а затем в бумажные пакеты массой от 2 до 2,5 кг. Срок хранения 12 месяцев со дня изготовления.

При истечении срока хранения препарат можно использовать две недели, а затем утилизировать. Хранения производят в сухом защищенном от света месте при температуре от -40 до 25?С.

1.2 Катализируемая реакция

1.3 Применение и назначение препарата

Препараты в-галактозидазы прежде всего находят широкое применение в молочной промышленности и в тех отраслях, где возможно использовать отходы молокоперерабатывающей промышленности, содержащие дисахарид лактозу. Лактоза является очень ценным углеводом, но сахар этот плохо растворим, несладкий, не усваивается часто животными организмами, не сбраживается дрожжами. Если с помощью в-галактозидазы осуществить его расщепление до галактозы и глюкозы, то эта смесь уже имеет сладкий вкус, хорошо растворяется в воде, глюкоза усваивается как животными, так и микроорганизмами. Обработка молока и молочных изделий препаратами в-галактозидазы позволяет обеспечить часть населения, страдающего лактозной не усвояемостью, молочными продуктами, почти не содержащими лактозу.

Обработка молока ферментом при концентрировании, особенно при его последующем хранении при низких температурах, позволяет повысить стабильность продукта при регенерации. Гидролиз около 20-30% лактозы молока при приготовлении мороженого позволяет предотвратить явление его кристаллизации и уменьшить на 1-2% добавку сахарозы. Использование в-галактозидазы при приготовление кисломолочных продуктов способствует более быстрому развитию молочнокислых микроорганизмов, что позволяет ускорить технологические процессы.

Использование в-галактозидазы делает перспективным утилизацию различных молочных отходов, особенно молочной сыворотки, во многих отраслях, например в хлебопечении, в кондитерской промышленности, при производстве мороженого, в качестве компонента питательных сред при получении белковых обогатителей кормов или различных биологически активных веществ, в кормопроизводстве, в медицинской промышленности, медицине и т.д. Большое значение придается в-галактозидазе при ее использовании в аналитических целях и для диагностики ряда заболеваний.

В настоящее время публикуется много работ по применению в-галактозидазы в иммобилизованном виде, особенно при обработке жидких отходов молочной промышленности. В нашей стране только ведется освоение технологии получения препаратов микробной в-галактозидазы и поэтому пока область применения несколько отстала от зарубежья. Но даже такой, далеко не полный перечень областей применения в-галактозидазы убедительно свидетельствует о том, что эти препараты можно отнести к промышленно важным.

2. Технология получения препарата

2.1 Продуцент фермента

Наиболее перспективным источником липаз являются микроорганизмы, так как животное и растительное сырье не может удовлетворять растущую потребность в этих препаратах. Липазы образуют очень многие микроорганизмы. Бактерии, как правило, накапливают внутриклеточную липазу, а актиномицеты, грибы и дрожжи - преимущественно внеклеточную.

Место локализации липазы, образуемой микроорганизмами, часто зависит от физиологического состояния культуры. Было показано, что для культуры Rhizopus oruzae характерно образование как внеклеточной, так и внутриклеточной липазы. В процессе роста микроорганизмов уровень накопления фермента в фильтрате культуральной жидкости и в мицелии менялся.

Для начальных этапов роста гриба картина накопления фермента обратная, основная часть липазы локализуется в клетке.

2.2 Источники углерода (С)

Основным источником углерода для большинства продуцентов является лактоза, содержание которой в среде может быть от 2 до 20%. Часто в качестве источника лактозы используют молочную сыворотку - отход при получении сыра, творога, козеина. Она содержит 4-4,8% лактозы, 0,5-1% белка, 0,05-0,4% жира и 0,5-0,7% золы. В составе сред она может быть использована в жидком или сухом виде после обработки нагреванием депротеинизирования.

Оптимальная концентрация лактозы в среде зависит от продуцента. Чем сильнее подвержен микроорганизм катаболит иной репрессии, тем ниже должна быть концентрация лактозы. В составах некоторых сред помимо лактозы упоминаются ксилоза, галактоза, арабиноза, раффиноза, сахароза.

2.3 Источники азота (N)

Не меньшее значение, чем источник углерода, имеет в составе среды азотистое питание.

Часто в качестве источника азота используют аммонийные соли. Но обычно для обеспечения высокого синтеза фермента минерального азота бывает недостаточно и поэтому в состав сред вводятся в небольших количествах различные органические добавки (дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, экстракт солодовых ростков, пептон, гидролизаты казеина, микробные массы, триптон и т.д.). Благотворное влияние этих добавок на рост культур и биосинтез фермента, вероятно, связано не только с органической формой азота, но и с тем, что они богаты ростовыми веществами и биостимуляторами.

Дать общие рекомендации по составу среды и соотношению ее компонентов не представляется возможным. В этом случае, как и для других ферментных препаратов, необходимо индивидуально для каждого продуцента экспериментально определять оптимальные источники азота, углерода и отношение в среде углерода к азоту. Так для P.canescens следует отметить, что при оптимальном уровне азота в среде 0,15% наибольший биосинтез в-галактозидазы отмечался при отношении C:N от 4 до 8.

2.4 Способы культивирования

Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами в-галактозидазы оказывают условия культивирования продуцентов. Очень большое влияние оказывают pH среды и его изменение в процессе роста культуры. Максимальный синтез в-галактозидазы наблюдается только при pH от 3 до 4, и если его поддерживать на оптимальном уровне, то биосинтетическую способность продуцента по этому ферменту можно повысить в 1,5-2,5 раза. Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами в-галактозидазы оказывают температура культивирования, интенсивность аэрации и посевной материал.

Большинство дрожжевых и грибных продуцентов в-галактозидазы относятся к мезофильным организмам, оптимально развивающимся при температуре от 25 до 35?С. Исключение составляют некоторые штаммы рода Mucor (45?C) и психофильные дрожжи Trametes versicolor и Tyromyces albellus с оптимальной температурой роста 20?С. Бактериальные продуценты в-галактозидазы, за исключением E.colli, представлены в основном термофилами с температурой от 45 до 65-70?С.

За исключением некоторых бактериальных штаммов, например рода Citrobacter, продуценты в-галактозидазы являются аэробными микроорганизмами и нуждаются в аэрации. Было установлено, что нарушение конструктивных процессов в дрожжах при лимитации роста культуры по воздуху приводит к усилению интенсивности биосинтеза в-галактозидазы. Но в то же время для грибных культур возрастание степени аэрации сопровождалось всегда повышением в-галактозидазной биосинтетической способности продуцентов.

Известно, что внеклеточные в-галактозидазы являются гликопротеидами, а внутриклеточные практически не содержат углеводного компонента. Присоединение углевода к ферменту, вероятно, соответствует определенной фазе его роста и совпадает с моментом выхода фермента из клетки в процессе его прохождения через клеточную стенку. Считается, что первый остаток углевода присоединяется к ферменту, когда последний начинает сходить с рибосомы. Галактоза, маиноза, сиаловые кислоты присоединяются к белку при прохождении полипептида через клапаны в мембранах. Длина и состав углеродного фрагмента могут варьировать. Полипептид проходит мембраны в развернутом состоянии, а при выходе происходит молекулярная перестройка, при которой углеводы способствуют удерживанию фермента в трехмерном состоянии и увеличивают его стабильность. Это обстоятельство очень важно учитывать при производстве в-галактозидазных препаратов. в-галактозидазы и ее выход из клетки зависят от многих факторов, и для определения оптимальных параметров процесса выращивания продуцентов в каждом отдельном случае требуется тщательное изучение закономерностей ее биосинтеза.

2.5 Выделение

в-галактозидаза используется в различных технологиях и медицине в виде очищенных препаратов. Требование к степени очистки препарата зависит от области его применения. Поэтому технология выделения в-галактозидазы различна. Если препарат внутриклеточный и не секретируется во внешнюю среду, необходимо на первом этапе отделить биомассу продуцента и использовать один из способов деградации клеток микроорганизмов. Для этой цели можно реально использовать ультразвук, естественный автолиз клеток при повышенных температурах, обработку литическими ферментами, экстракцию капиллярными ядами. наилучшие результаты по разрушению клеток K.fragilis были получены при экстракции толуолом. При обработке литическими ферментами и ультразвуком эффект был хуже в 2-2,5 раза. Из биомассы дрожжей фермент на 20-25% можно извлечь 0,001г. И фосфатным буфером при pH около 7, но в этом случае отделенную биомассу необходимо термически обработать (2-3 часа при 60?С) и затем подсушить при температуре 20-25?С до влажности 10%. Используя этот прием в опытно-промышленных условиях, получают препараты дрожжевой в-галактозидазы лактофрагилин Г10х с активностью до 500-1000 ед/г.

2.6 Процессуально-технологическая схема

Заключение

Процесс получения ферментных препаратов чрезвычайно сложен и состоит из многих технологических операций.

В практике производства ферментов микробного происхождения применяют два способа культивирования микроорганизмов: поверхностный, основанный на выращивании продуцентов ферментов на твердых питательных средах, и глубинный, основанный на выращивании продуцентов в толще жидких питательных сред.

Выделяют ферменты из готовых культур также различными способами, из поверхностных-путем экстракции водой или другими растворителями, из глубинной-путем отделения биомассы от культуральной жидкости.

Получение ферментных препаратов определенной категории диктуется требованиями отраслей народного хозяйства-потребителей этих биопрепаратов.

В зависимости от назначения ферментного препарата выбирают и схему очистки.

Таким образом, производство ферментных препаратов состоит из двух стадий. Первая стадия-получение культур, содержащих ферменты, основана на микробиологических процессах, вторая стадия-получение ферментных препаратов различной степени очистки - основана на биохимических процессах.

Список использованной литературы

1. И.М. Грачева. Технология ферментных препаратов. М.: "Агропромиздат", 1987г.

2. И.М. Грачева, А.Ю. Кривова. Технология ферментных препаратов. М.: "Элевар", 2000г.

3. К.А. Колюнянец, Л.И. Голгер. Микробные ферментные препараты. М.: "Пищевая промышленность", 1979г.

Размещено на Allbest.ru