96. Современное состояние и перспективы развития технологии ферментных препаратов. Источники получения ферментов.
Ферментные препараты содержат активный фермент, мн-во балластных веществ, в т. ч. и др. белков. Боль-во ферментных препаратов являются комплексными, т. е. кроме основного фермента, имеющего наибольшую активность, в его состав входят другие сопутствующие ферменты. Существуют препараты индивидуальных ферментов.
Прим. ферментных препаратов в отраслях пищевой промыш-сти позволяют интенсифицировать технол-кие процессы, улучшать качество готовой продукции, увеличивать ее выход, а также сэкономить пищевое сырье. Ферментные препараты должны удовлетворять требованиям, предъявляемым конкретными технол-ми не только по типу катализируемой реакции, но и в отношении условий их действия: pH, температуры, стабильности, присутствие активаторов и ингибиторов, т. е. тех факторов, которые обуславливают эффек-ть действия препарата в данной среде и позволяют правильно опр-ть технол-кие режимы его прим-я. В зависимости от цели прим-я ферментным препаратам предъявляются опр-ные требования не только в отношении состава ферментов и оптимальных условий их действия, но и в отношении степени очистки, прим-мых наполнителей, стоимости и др. Вважным моментом является оценка безопасности ферментных препаратов, и в первую очередь это касается микробных ферментных препаратов, которые требуют тщательного хим-го, мкб и токсикологического контроля. Особое место занимают ферментные препараты, получ. из генетическиз модифицированных мко. Основными ферментными препаратами, полученнми методами генной инженерии и разрешенными к применению в пищевой пром-ти являются: α - амилаза из В. stearothermophilys, экспрессирования в В. subtilis; химозин А, полученный из штама Е coli К-12, содержащего ген телячьего прохимозима А. В мире производится боль. количество ферментных препаратов для разных отраслей пищевой пром-ти, применяемых на различных стадиях технол-го процесса. Работа по поиску новых продуцентов, созданию новых препаратов пролонгированного действия, очистке ферментных препаратов, повышению их стабильности и т. п. ведётся весьма интенсивно.
Источники получения ферментных препаратов.
Растительное сырьё: Источником фермента может служить проращенное зерно злаков. Для получения протоиназ используют латиксы дынного дерева и фикусовых, сок зелёной массы ананасов. Можно получить технические и высокоочищенные ферментные препараты.
Органы и ткани животных: ферменты животного происхождения выделяют из органов в которых протекают интенсивные биохимические процессы.
97. Классификация и номенклатура ферментных препаратов. Единицы активности ферментных препаратов.
Из идентифицированных ферментов (около 2000) пром-стью выпускается около 250 наименований. При этом порядка 99% от общего объема производства приходится на препараты 18 ферментов. Основными из них являются:
- бактериальные и грибные протоиназы; бактериальные и грибные α - милазы; глюкоамилазы и декстроназы; молокосвертывающие ферментные препараты; глюкоза из амиразы и инвертазы; пентолитические, целлюлолитические и гемицеллюлолитические препараты; дрожжевые бактериальные и грибные β-галоктозидазы липазы или липоксигиназы
Наибольший удельный вес в производстведо 60% приходится на α - амилазы и протинозидазы исп-мые в синтетических моющих средствах.
Другие потребители ферментных препаратов:
- производство соков; вин; консервных продуктов; пивоварения; спиртовой промышленности;
и др. отросли промышленности.
Номенклатура Большенство производственных ферментных препаратов относятся к различным подклассам ферментов класса гидролаз. В связи с тем, что в состав ферментных препаратов помимо основного фермента входят ряд сопутствующих веществ белковой природы, товарные формы препаратов классифицируют по основному веществу. Наимен. препаратов включает: сокращенное название основного фермента – 1 часть названия препарата, 2 часть – видовое название продуцента. После названия препарата указывается способ культивирования.
2 – это жидкий неочищенный концентрат исходной культуры.
3 – это сухой препарат полученный путем распылительной сушки экстракта фермента с поверхностной культуры или культуральной жидкости содержащей фермент.
10 – это сухие препараты полученные осаждением ферментов органическими растворителями или методом высаливания.
15,18,20 – это наивысшие степени очистки, это препараты очищенные от балластных веществ и частично от сопутствующих ферментов. Для препаратов со степенью очистки выше 20 исп-ют наименование в соотв-вии с международной номенклатурой и классификации фермента.
Тривиальные названия ферментов используются т. ж. для препаратов выделенных из раст-ных и животных источников (панкреотин, пепсин).
Еденицы активности. Любой ферментный препарат характеризуется по его ферментативной активности.
- стандартная ед. активности – это такое кол-во фермента, которое катализирует превращение одного микромоля данного субстрата за одну минуту при заданных условиях. Обозначается буквой Е, или U. Удельная активность - это число едениц, отнесённое к одному миллиграму белка в ферментом препарате. Молекулярная активность – число молекул данного субстрата или эквивалентов затронутых гр., превращаемых за одну минуту одной молекулой фермента при оптимальной концентрации субстратов. Это понятие соответствует числу обороту, введенных Варбургом. Катал – каталитическая активность, способна осуществлять реакцию со скоростью равной 1 молю в сек. в заданной системе измерение активности.
99.Техналогия и аппаратурное оформление процессов культивирования продуцентов ферментов глубинным способом. Технол-кие схемы глубинного культивирования аэробных и анаэробных мко отличаются тем, что в схемах культивирования анаэробных мко исключается стадия подготовки воздуха и используется ферментаторы без аэрирующих и перемеши-вающих устройств. Технология культивирования мко глубинным методам следующая: сухие ком-поненты среды попадают в складское помещение завода по пневмотранспорту. Из циклона с помо-щью трубоконвейера они поступают в бункер, а из них по трубоконвееру на автоматические весы. Если требуется ввести в сосав среды соли или какие-то компоненты в неболь. количестве, то они поступают в шнек, транспортирующий сыпучие материалы в норию. Из нории компоненты среды поступают в смеситель для приготовления производственной питат. среды. Сюда же поступают вода и жидкие компоненты через соот-щие дозирующие и мерные устройства. Для растворения солей клейстеризаци крахмала среду подогревают. Подготовленная, подогретая среда с помощью насоса поступает в нагреватель системы непрерывной стерилизации питательной среды и затем подается и спиральный теплообменник для выдерживания при температуре 140С. Стерильная питательная среда охлаждается в теплообменнике и направляется в чистый стерильный ферментатор, который заполняют на 65-70% в зависимости от степени пенообразования при росте культуре. Посевной материал получают в посевном отделении. Среду для него готовят в специальном емкости, нагревают, перемешивают и насосом направляют в иннокулятор первой и второй ступеней, где проводятся стерилизация, охлаждение и засев среды. Суспензия исходной культуры пересевается в начале в колбы на качалки, затем подается в иннокулятор первой ступени, выращивается в нем и полностью передавливается в иннокулятор второй ступени со стерильно-охлажденной средой. Выращенный посевной материал из иннокулятора передается в ферментатор. В процессе культивирования проводится пеногашение. Пенагоситель стерилизуют в специальном аппарате периодического действия, затем он охлаждается и поступает через мерник ферментатор. В процессе культивирования в иннокуляторах и ферментаторе растущая культура аэрируется конденсированным стерильным воздухом. Сжатый в компрессоре и нагреты от 80 до 220 С, воздух после удаления конденсированной влаги поступает в головной фильтр заполненный стекловатой. Далее очищенный воздух поступает в индивидуальные фильтры тонкой очистки и подается для охлаждения пеногасителя и аэрирования растущей культуре в иннокуляторах и ферментаторе. Отходящий воздух из иннокуляторов и ферментатора перед выбрасом в атмосферу очищается в фильтрах. Готовая культуральная жидкость насосом или самотеком при перемешивании поступает в теплообменик для охлаждения перед поступлением в сборник. Необходимость охлаждения вызвана тем, что сразу всю культуральную жидкость обработать невозможно а при длительном хранении в сборнике может произойти инактивация ферментов из сборника охлажденная жидкость по мере необходимости подается на фильтрацию или другую обработку.
