МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РФ
МОСКОВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ДЕРЖАВНОГО УПРАВЛІННЯ
КІРОВСЬКИЙ ФІЛІЯ
Факультет: "Харчова біотехнологія"
Контрольна робота
"ТЕХНОЛОГІЯ ФЕРМЕНТНИХ ПРЕПАРАТІВ"
Перевірив:
Викладач Роман В.В.
Виконала:
Студент БТЗ - 53
Позднякова О. Ю.
Кіров 2010
Зміст
Введення
I. Фактори, що впливають на біосинтез ферментів у процесі культивування продуцентів
I .1 Живильні середовища для культивування мікроорганізмів
I .2 Величина рН середовища
I .3 Температура культивування
I .4 Вологість живильного середовища при поверхневому культивуванні
I .5 Аерування зростаючої культури
I .6 Тривалість культивування
I .7 Стерилізація живильних середовищ і апаратури
I .8 Очищення та стерилізація повітря
II. Принципи підбору і методи оптимізації складу поживних середовищ
II .1 Методи визначення оптимального складу поживних середовищ
II .2 Оптимізація складу поживних середовищ
II .3 Принципи підбору складу середовищ для поверхневого культивування
II .4 Принципи підбору складу середовищ для глибинного вирощування продуцентів
II .5 Вплив на мікроорганізми присутності в середовищах токсичних речовин
III. Застосування ферментів при приготуванні консервованих пюре, супів, сушених овочів
III .1 амилолитические препарати
III .2 Пектолітіческіе препарати
III .3 целлюлолитической препарати
III .4 гемицеллюлолитические препарати
III .5 Протеолітичні препарати
III .6 Препарати, що містять глюкозооксидазу і каталазу
Висновок
ВСТУП
Ферменти є високоактивними, нетоксичними біокаталізаторами білкового походження, які широко розповсюджені в природі, без них неможливі здійснення багатьох біохімічних процесів і життя в цілому.
Пізнання ролі ферментів для всього живого на Землі послужило основою для становлення і розвитку технології ферментних препаратів як науки і для створення промислового виробництва найбільш широко використовуваних ферментних препаратів. Застосування цих препаратів допомогло істотно змінити, інтенсифікувати та вдосконалити багато існуючі технології або навіть створити принципово нові високоефективні процеси.
Застосування ферментних препаратів різного ступеня очищення дозволило не тільки поліпшити показники і виходи в різних біотехнологічних процесах, але дозволило удосконалити кормовиробництво, підвищити засвоюваність кормів, зробити більш цілеспрямованим і ефективним дію синтетичних миючих засобів, поліпшити якість косметичних препаратів, створити цілий арсенал специфічних, чутливих і точних аналітичних методів, налагодити виробництво лікарських та профілактичних засобів для медичної промисловості і т.д.
Великим і незаперечною перевагою ферментів перед хімічними каталізаторами є те, що вони діють при нормальному тиску, при температурах від 20 до 70 градусів Цельсія і рН в діапазоні від 4 до 9 і мають в більшості випадків виключно високу субстратне специфічність, що дозволяє в складній суміші біополімерів направлено впливати тільки на певні сполуки.
Виробництво ферментних препаратів є одним з перспективних напрямків у біотехнології, що буде і далі інтенсивно розвиватися і розширюватися.
Культивування продуцентів ферментів можна вести поверхневим і глибинним способами. Поверхневим способом можна виростити тільки аеробну культуру мікроорганізму в основному на твердій сипучої живильному середовищі. Глибинним методом вирощують мікроорганізми в рідкому поживному середовищі, і цим методом можна виростити як аеробні, так і анаеробні мікроорганізми. Переважна більшість продуцентів ферментів - аероби.
На процес біосинтезу ферментів впливають умови зовнішнього середовища, рівень поживних речовин, їх збалансованість, відвід метаболітів, зміна активної кислотності середовища, температури, насиченість середовища розчиненим киснем, стан і вік культури продуцента. У залежності від способу культивування та фізіологічних особливостей продуцента значимість цих факторів і ступінь їх впливу на процес біосинтезу ферментів різні, проте деякі загальні закономірності можна виділити.
I .1 Живильні середовища для культивування мікроорганізмів
Основною вимогою, що пред'являються до складу живильного середовища, є її повноцінність для росту продуцента та забезпечення синтезу цільового продукту. Мікроорганізмам потрібні сполуки, що містять вуглець, азотисті речовини, водень, кисень. До складу середовища повинні входити такі мінеральні речовини, як магній, кальцій, фосфор, сірка, залізо, калій і деякі інші. Склад середовища для того чи іншого мікроорганізму різний, проте всі продуценти ферментів засвоюють вуглець переважно у вигляді органічних сполук, водень - у вигляді води і у складі органічних сполук, кисень - з основного складу середовища і в молекулярному вигляді. Живильні речовини середовища витрачаються мікроорганізмами не тільки на побудову зростаючої клітини, але й на забезпечення енергією основних життєвих процесів.
Мікроорганізми дуже чутливі до складу середовища, на якій ростуть, причому одні сполуки вони споживають інтенсивно, а інші залишаються майже невикористаними. Слід пам'ятати, що не завжди інтенсивний ріст мікроорганізму сприяє максимальному накопиченню ферментів.
Оскільки переважна більшість продуцентів ферментів є аеробами, майже всі вуглеводи споживаються ними шляхом окислення і основними продуктами метаболізму є діоксид вуглецю і вода. Накопичуються в процесі росту культури проміжні продукти окислення, такі, як кетокислот, ді-і трикарбонових кислот, альдегіди, служать по мірі споживання вуглеводів основним джерелом вуглецю в середовищі. Якщо склад середовища підібраний правильно, і процес ведеться правильно, то надлишкового накопичення проміжних продуктів не відбувається. Хорошим джерелом вуглецю в середовищі можуть бути жири і масла. Це слід пам'ятати при використанні жирових піногасників. У процесі культивування, поки в середовищі є жир, спостерігається утворення жирних кислот, і середовище помітно подкисляется. Мікроорганізми споживають також органічні кислоти і спирти.
Джерелом азоту для мікроорганізмів - продуцентів ферментів можуть бути складні органічні речовини, їх гідролізати та мінеральні солі. Багаті азотними речовинами кукурудзяний екстракт, соєве і пшеничне борошно, гідролізат казеїну і т.д. Мінеральний азот у середовищі звичайно представлений амонійним солями та нітратами. Органічні сполуки і амонійні солі містять азот у відновленій формі, тому він легко і швидко споживається. Азот ж нітратів повинен бути спочатку відновлений і потім вже засвоєний мікроорганізмами. Тому при їх сумісній присутності в середовищі велика швидкість споживання амонійного азоту, ніж нітратного. Введення амонійних солей призводить до підкислення середовища (в розчині залишається аніон кислоти), при введенні нітратів середу подщелачиваєт (в розчині залишається катіон солі). Велике значення для біосинтезу ферментів має збалансованість живильного середовища по вуглецю і азоту. Джерелом вітамінів і ростових речовин в поживних середовищах зазвичай є мікробні маси і різні рослинні відходи. Великий вплив на синтез ферментів надає присутність в середовищі мінеральних елементів, які необхідні мікроорганізму в макро-і микроколичествах. Фосфор і сірка входять до складу найважливіших речовин клітин - нуклеотидів, білків, ліпідів, вітамінів. Фосфор бере участь в багатьох реакціях обміну речовин в клітині, стимулює біосинтез протеаз, амілаз, пектолітіческіх ферментів. Такі елементи, як залізо, цинк, мідь, кобальт і деякі інші, потрібні для синтезу ряду ферментів і білків в мізерно малих кількостях. Підвищений вміст мікроелементів часто призводить до гальмування нормального росту і життєвих процесів клітини. Велика частина мікроелементів вноситься в середу з водою та органічними добавками - з борошном, кукурудзяним екстрактом, макухою і т. д. Макроколічества мінеральних елементів можуть бути введені до складу середовища, але необхідно враховувати, що мінеральні солі міститися в природних продуктах, що входять до складу середовищ .
Дуже часто в середовища вносять крейду, яка пов'язує утворюються кислоти, за рахунок чого відбувається регулювання кислотності середовища, а також служить додатковим джерелом мікроелементів. Метали і їх комплексні сполуки є біологічно важливими компонентами. Мікроелементи можуть регулювати обмінні процеси в організмі й змінювати напрямок ферментативних реакцій.
Присутність або відсутність окремих мікроелементів може надавати стимулюючу дію на накопичення в середовищі певних ферментів. Варіюючи склад середовища з урахуванням фізіологічних особливостей продуцента та індукованого характеру синтезованих ферментів, можна отримати поверхневу культуру, яка містить бажаний комплекс ферментів.
I .2 Величина рН середовища
При поверхневому культивуванні рН середовища менше впливає на процес утворення ферментів, так як в силу високого буферності та малої вологості середовища він майже не змінюється. Вплив рН середовища при глибинному культивуванні мікроорганізмів величезне, причому велике значення має не тільки його початкова величина, але і зміна його при стерилізації й у результаті споживання катіонів або аніонів середовища в процесі життєдіяльності мікроорганізмів. У результаті такого споживання відбувається або подщелачивание, або підкислення культуральної рідини.
Оптимальне початкове значення рН середовища залежить від особливостей продуцента, але можна виділити загальні закономірності. Гриби і дріжджоподібні організми добре ростуть і утворюють ферменти в середовищах з рН від 3,8 до 5,6. Бактерії краще всього розвиваються при рН, близькому до нейтрального (6,2-7,4). У залежності від складу середовища та продуктів метаболізму рН середовища може зрушуватися як в кислу, так і в лужну зону. Більшість мікроорганізмів дуже чутливе до рівня рН середовища, і щонайменше відхилення значення рН від оптимального призводить до різкого зниження здатності мікроорганізмів утворювати ферменти.
I .3 Температура культивування
Більшість продуцентів ферментів, особливо мікроскопічні гриби, є мезофільними мікроорганізмами, і оптимальна температура їх розвитку дорівнює 22-32 градуси С. Серед бактеріальних продуцентів ферментів часто зустрічаються термофільні мікроорганізми, для яких оптимальна температура культивування становить 35-55 градусів С. Термофільні мікроорганізми становлять особливий інтерес для промислового використання, так як культивування при високих температурах створює селективні умови для їх розвитку і дозволяє знизити вимоги до стерильності процесу. Крім того, термофільні мікроорганізми синтезують ферменти, що володіють підвищеною термостійкістю. Температура дуже впливає на швидкість накопичення ферментів. Якщо мікроорганізм термостабілен, то з підвищенням температури культивування зростає швидкість накопичення ферменту, а іноді і сумарна кількість синтезованого ферменту.
I .4 Вологість живильного середовища при поверхневому культивуванні
Вологість середовища при вирощуванні продуцента ферментів на твердих сипучих середовищах має велике значення, тому що при вологості середовища від 11 до 20% розвиток мікроорганізмів майже неможливо.
Невелике зростання починається при вологості понад 30%. Вологість 40-45% вважається несприятливою і сприяє рясному спорообразования культури. При вологості середовища 53-68% спостерігається найбільше накопичення ферментів. Оптимальна вологість залежить багато в чому від продуцента, але в основному від фізичного стану середовища при даній вологості. При вологості 60-68% спостерігається спад біосинтезу ферментів через погіршення проникності середовища для повітря. Висока вологість сприяє злипанню частинок середовища, порушення пухкої структури і погіршення умов росту культури і біосинтезу ферментів. При поверхневому культивуванні з ростом культури відбувається помітне зменшення вмісту сухих речовин, які перетворюються в СО2 і Н2О. Якщо культивування ведеться в закритих ємностях, де випаровування вологи обмежена, то в міру зростання культури спостерігається деяке збільшення вологості. Якщо культура вирощується у відкритих ємностях при інтенсивному аерірованія, то спостерігається її підсушування, яке може спричинити за собою зменшення продукує здатності культури і зниження активності в готовому продукті.
Оптимальна вологість і її рівень при культивуванні багато в чому залежать від фізіологічних здібностей продуцента, складу середовища та її сипучості, і в кожному конкретному випадку визначаються експериментально.
I .5 Аерування зростаючої культури
Ступінь аерірованія багато в чому визначається способом культивування та фізіологією мікроорганізмів - продуцентів ферментів. Аерування зростаючої культури переслідує три мети: постачання мікроорганізму необхідним для росту і розвитку кількістю кисню; видалення з відхідним повітрям газоподібних продуктів обміну; часткове зняття і відведення виділяється мікроорганізмом в процесі росту фізіологічного тепла. При поверхневому культивуванні найбільше значення надається питання відведення повітрям тепла. Чим інтенсивніше аерування, тим глибше йдуть окислювальні процеси, більше споживається сухої речовини середовища на дихання і тим менше вихід готової культури. Процес інтенсивного окислення органічних речовин середовища супроводжується виділенням великої кількості тепла.
Для розрахунку необхідного повітрообміну зазвичай будують графік тепловиділення за весь період вирощування мікроорганізму, так як в залежності від складу середовища і виду мікроорганізму криві тепловиділення будуть різні. Витрата повітря при поверхневому способі культивування для зняття тепла приблизно в 90-100 разів перевищує фізіологічну потребу в ньому мікроорганізмів, тому процес підведення О2 до культури і відведення вуглекислоти не є лімітуючим.
Аерування глибинної культури є важливим чинником і його інтенсивність по-різному впливає на продуцирующую здатність різних мікроорганізмів. Навіть один і той самий мікроорганізм при різного ступеня аерірованія неоднаково накопичує окремі ферменти. У цілому ж збільшення ступеня аерірованія середовища призводить до інтенсифікації процесу біосинтезу ферментів і в більшості випадків до скорочення тривалості культивування.
Кількість повітря витрачається на аерування, визначається ступенем розчинення кисню в середовищі, яка залежить від в'язкості середовища і конструктивних особливостей ферментатори і тому в кожному випадку вимагає експериментального вивчення та уточнення.
I .6 Тривалість культивування
Швидкість росту окремих штамів неоднакова. Оптимальна тривалість культивування, забезпечує максимум накопичення ферментів, встановлюється експериментально. Вона залежить від дуже багатьох факторів: складу середовища та способу її подачі при культивуванні, ступеня аерірованія середовища, від того, чи є фермент внеклкточним або внутрішньоклітинним, від роду продуцента та ін Наприклад, додаткове введення середовища (підживлення) у початковій стадії росту дозволяє на 30-40% скоротити тривалість культивування та значно підвищити продуктивність мікроорганізмів. Прогнозувати оптимальну тривалість вирощування дуже складно і потрібно її експериментальне визначення.
I .7 Стерилізація живильних середовищ і апаратури
Метою стерилізації є знищення всієї мікрофлори, яка знаходиться у живильному середовищі, різних рідких добавках (піногасники), а також на внутрішніх поверхнях обладнання, арматури, підвідних і відвідних комунікацій.
Необхідність стерилізації викликана тим, що культури - продуценти ферментів вкрай чутливі до присутності інших мікроорганізмів.
Процес стерилізації можна розчленувати на три основних етапи: нагрівання середовища або апарату до температури стерилізації, витримування при цій температурі протягом часу, що забезпечує загибель всіх мікроорганізмів і охолоджування стерилізується об'єкта до температур, доступних для засіву середовища чистої культури продуцента. Досягти повної стерилізації дуже важко, оскільки для цього треба вбити всі мікроорганізми, а деякі з них, особливо спороносні, витримують вплив високих температур дуже тривалий час. Властивості стерилізуємих об'єктів мають велике значення, тому що деякі речовини підсилюють стерилізуючий ефект, наприклад, кислоти, а деякі, навпаки, збільшують стійкість мікроорганізмів до температури і тиску. Ефективність стерилізації залежить від дуже багатьох факторів: температури, тривалості процесу, складу стерилізується середовища, конструкції апарату, ступеня обсіменіння стерилізується об'єкта, вимог стерильності на наступних стадіях і т.д.
При поверхневому способі вирощування різних мікроорганізмів потрібно різна ступінь термічної обробки середовища. Якщо середовище в процесі культивування не перемішується і не переміщається, то її абсолютна стерильність необов'язкова. Обробка середовища здійснюється при різних режимах. Стерилізують апаратуру для приготування посівного матеріалу (ємності для засіву, кювети, ємності для води, для приготування посівної суспензії, посівні комунікації), а також виробничі кювети.
При стерилізації рідких поживних середовищ на вибір оптимального режиму стерилізації впливають гетерогенність рідкого середовища, її фізико-хімічні властивості, якісний і кількісний склад. Якщо середовище не містить твердих часток і являє собою гомогенний розчин живильних речовин, то тривалість стерилізації за інших рівних умов може бути менше, ніж для середовищ, що містять тверді частинки, так як для їх прогрівання потрібно більше часу. Більший час стерилізації потрібно у випадку, якщо в середовищі є ліпіди і вона має високий вміст сухої речовини. При наявності в складі середовища редукуючих цукрів, особливо глюкози і вільних амінокислот, стерилізацію вуглеводної і амінокислотною фракцій слід вести окремо, щоб уникнути втрати цукрів у результаті меланоидинообразования. Стерилізація апаратів і комунікацій має велике значення і при глибинному способі культивування. Найретельніша стерилізація може не дати ефекту, якщо порушена герметичність обладнання.
При стерилізації обладнання є небезпека навіть при високих температурах не домогтися стерильності в результаті того, що в процесі теплової обробки внутрішніх порожнин апаратів відбувається конденсація пари у стінок. Повітря, що виділяється з парогазової суміші, покриває стінки апарату повітряної плівкою, в результаті чого умови нагрівання стінки погіршуються. Погано піддаються стерилізації різні патрубки і люки, тому що в них утворюються повітряні пробки. Для поліпшення умов стерилізації при конструюванні апаратури слід скорочувати число впаев, збільшувати діаметр і зменшувати висоту відвідних і підвідних штуцерів. Особливу увагу приділяється стерилізації апаратури та комунікації для подачі пінегасника.
На стадії стерилізації ведеться постійний мікробіологічний контроль стерильності живильного середовища, що подається в ферментатор повітря, пеногасителя і т.д. На мікробіологічну чистоту перевіряють відділення стерилізації, його стіни та підлога, апаратуру, комунікації, а також руки працюючих.
I .8 Очищення та стерилізація повітря
Переважна більшість продуцентів ферментів є аеробами, і для їх нормального розвитку в процесі культивування необхідно подавати в достатній кількості стерильне повітря. Повітря після аерації зростаючої культури може містити спори або клітини мікроорганізму - продуцента ферментів, тому перед викидом у навколишнє середовище він також вимагає очищення. Особливо високі вимоги до стерильності пред'являються при підготовці повітря для аерації глибинної культури. Існує кілька способів очищення і стерилізації повітря, заснованих на двох принципах: умертвіння мікроорганізмів та їх механічне відділення.
Апаратурне оформлення стадії підготовки та очищення повітря залежить від способу культивування продуцента. При поверхневому культивуванні вимоги до стерильності повітря менш жорсткі, ніж при глибинному, і навіть допускається рециркуляція аеруючими повітря. Стерильні виробничі приміщення аеруються стерильним повітрям, кондиціонованим по температурі і вологості. Підготовка повітря в цих умовах нічим не відрізняється від підготовки повітря для аерірованія зростаючої культури. Відмінність може полягати лише в параметрах кондиціонування, але не в зниженні вимог до стерильності повітря.
До основних факторів, що впливає на швидкий ріст мікроорганізмів і максимальний біосинтез ними ферментів, відносяться: склад поживних середовищ, умови приготування і стерилізація середовищ, кількість і спосіб підведення повітря до зростаючої культурі, правильний вибір умов вирощування продуцента та контролю за цим процесом.
II. ПРИНЦИПИ ПІДБОРУ ТА МЕТОДИ ОПТИМІЗАЦІЇ складу живильного середовища
II .1 Методи визначення оптимального складу поживних середовищ
Основною вимогою, що пред'являються до складу живильного середовища, є її повноцінність для росту продуцента та забезпечення синтезу цільового продукту. Оптимальний склад середовища для кожного продуцента може бути визначений двома способами: методом емперіческого підбору і з використанням математичних методів планування експериментів. Перший спосіб був до недавнього часу широко поширений у всіх галузях промисловості, що використовують мікроорганізми. Знання фізіологічних особливостей мікроорганізмів дозволяло біологам методом підбору і зміни якого-небудь з факторів на незмінному фоні інших компонентів підібрати гарну і продуктивну живильне середовище, але такий спосіб дуже тривалий. Більш прогресивним у біологічних дослідженнях є використання математичних методів планування експериментів, які дозволяють значно швидше знайти і обгрунтувати оптимальний склад поживного середовища.
Більшість математичних методів планування експериментів має на меті отримання математичної моделі процесу. Обробка експериментальних даних ведеться в чіткій послідовності обчислювальних операцій і може бути виконана вручну. Статистичний аналіз значимості коефіцієнтів отриманого рівняння і його адекватності досліджуваного процесу в досліджуваному діапазоні зміни параметрів процесу дозволяє з достатньою впевненістю знаходити оптимальний склад середовища та оптимальні умови культивування за отриманою математичної моделі процесу.
Середовища в залежності від складу діляться на синтетичні і комплексні. Синтетичні середовища складаються з визначених за кількісним складом індивідуальних речовин. Джерелами вуглецю в таких середовищах можуть бути вуглеводи, спирти, органічні кислоти; джерелами азоту - солі, що містять азот, амінокислоти, пептиди певного складу, сечовина і т.д.
II .2 Оптимізація складу поживних середовищ
У комплексні середовища зазвичай входять різні природні продукти, багаті органічними сполуками, і відходи ряду виробництв, а також вони значно дешевше, більш доступні і тому частіше використовуються в промисловості. Їх компонентами можуть бути висівки, борошно різних злаків, меляса, гідролого, кукурудзяний екстракт, вичавки плодів і овочів, макухи, замкові води, барда спиртових заводів, картопляна мезга та інші відходи картоплі-і кукурузокрахмального виробництва, а також інших харчових виробництв.
Для поверхневого культивування використовують пшеничні висівки, вони повинні бути крупнолопастнимі, без гіркого або кислуватого присмаку. Висівки містять від 16 до 20% крохмалю, 10-12% білка, в тому числі найважливіші амінокислоти (у%): метіонін - 0,19; цистин - 0,30; аргінін - 1,0; лізин - 0,60; триптофан - 0,30; жир - 3,0-4,0; клітковина - 10-30; зольні елементи (N а - 0,09, К - 1,00, Са - 0,16, Р - 0,94); мікроелементи та деякі інші речовини. Пшеничні висівки - сировина дороге, тому їх можна частково заміняти іншими компонентами. Зроджена додатковий компонент може грати роль рихлителя середовища або ж збагачувати її відсутніми ростовими і живильними речовинами. Такими компонентами є солодові паростки, лушпиння круп'яних культур, буряковий жом, деревна тирса, вичавки плодів, овочів і ягід.
При обробці кукурудзяного зерна в крахмало-патоковому виробництві в замкові води переходить до 8% сухої речовини. Кукурудзяний екстракт - це замкові води, упарену у двох-трьохкорпусне вакуум-випарних апаратах до вмісту сухої речовини 48-50%. Він не має постійного складу, що є його недоліком. Кукурудзяний екстракт містить велику кількість меланоидинов і тому має темно-коричневий колір. Він стабільний при зберіганні і широко застосовується в ферментної промисловості.
Кукурудзяний екстракт є джерелом азотистих речовин, які становлять 40-50% загального вмісту сухої речовини в екстракті. Вуглеводи є нестабільним компонентом екстракту і можуть під дією молочнокислих бактерій повністю перетворюватися на молочну кислоту, зміст якої при цьому зростає до 25%. У екстракт у великих кількостях містяться фосфор, калій і магній. Зміст зольних елементів становить 15-20% сухої речовини екстракту, а вміст фосфору може досягати 5%. Екстракт містить всі необхідні для мікроорганізмів елементи, вітаміни групи В, ростові речовини і біостимулятори.
Крохмаль картопляний і кукурудзяний випускається чотирьох сортів (вищий, I, II і III). Основне сортове відміну крохмалів полягає у змісті зольних елементів, що підвищується від вищого гатунку до III з 0,35 до 1,20%. Підвищується також кислотність на суху речовину (в мл 0,1 н. Розчину HCI) 18 до 30, збільшується число зруйнованих крохмальних зерен. Кукурудзяний крохмаль у своєму складі має (у%): крохмаль - 98,5-98,8; білок - 0,60-0,35; жир - 0,62-0,70; зола - 0,17-0,12 ; розчинні речовини - 0,01-0,05; інші сухі речовини - 0,10-0,13.
Гідрологіч є відходом виробництва глюкози з крохмалю. Він являє собою густий темний сироп, що містить від 67 до 72% редукуючих цукрів. Гідрологіч не стандарт за складом. Основним цукром гідрологіч є глюкоза, зміст якої сягає до 80% загальної суми редукуючих цукрів. Гідрологіч містить певну кількість органічних кислот, рН гідрологіч близько 4,0, зольність близько 7%. У мінеральний склад гідрологіч входять фосфор, магній, натрій, залізо. Використовуються й інші відходи переробки кукурудзи.
Соєве борошно випускається трьох видів: незнежирена, полуобезжиренная і знежирена. Соєве борошно є багатим джерелом азотистих речовин, особливо білків. У ній міститься близько 25% вуглеводів; крохмалю та глюкози майже немає (0,5-1,0%), але є сахароза (5-10%), пентозани, мальтоза, рафінозі, геміцелюлози, декстрини. Мінеральний склад соєвого борошна багатий і різноманітний, зольні елементи складають 4,5-6,5%. У їх число входять калій, магній, кальцій, натрій, залізо, кремній, сірка, хлор, мідь, марганець, цинк, нікель, фосфор. У соєвому борошні містяться вітаміни групи В, D і А.
Склад кукурудзяного борошна залежить від сорту перероблюваної кукурудзи. Кукурудзяна борошно містить 67-70% крохмалю і близько 10% інших вуглеводів (цукру, клітковина, пентозани і т. д.). Білка в кукурудзяній муці мало - 10-12%, зольні елементи складають тільки 0,3-1,0%, а жир - близько 4%.
Солодові паростки утворюються в процесі обробки отсушенного солоду у пивоварінні. Вони містять значну кількість вільних амінокислот, азотистих речовин (до 24%), золних елементів (близько 8%), клітковини (14%), екстрактивні безазотистих речовини становлять 42%. До їх складу може входити також до 5-6% зернових домішок, що представляють собою уламки зерен солоду. Солодові паростки можна вносить до середовища безпосередньо або у вигляді їх екстрактів.
Пивна дробина є відходом пивоваріння. Її вихід становить 22% сухої маси сировини, що надходить в варильне відділення. Вона може використовуватися безпосередньо у вологому стані (вологість 83%), якщо виробництво ферментних препаратів організовано при пивоварному заводі, або ж у сухому вигляді. Дробина має жовтувато-коричневий колір, приємний свіжий запах. Вона містить значну кількість білкових речовин (26-27%), жир (7-8%), клітковину (17-18%), зольні елементи (4-5%), безазотистих екстрактивні речовини (близько 44%).
Інший відхід пивоваріння - осадові пивні дріжджі. Їх вихід при вологості 85% становить 1,5-2 л на 10 дал пива. Відвар дріжджів або їх автолізат може служити прекрасним збагачувачем поживних середовищ, джерелом біологічно активних і легкозасвоюваних речовин. Пивні дріжджі багаті білковими речовинами (44-55%) і вуглеводами (30-40%), вони містять значну кількість мінеральних солей (зольність 7-9%). При використанні пивних дріжджів як компонента середовищ для ферментної промисловості потрібно їх обов'язкове очищення від хмельова гірких речовин.
В якості сировини також можна використовувати біомасу інших мікроорганізмів, наприклад плазмолізірованние кормові дріжджі, пропіонова бактерії (відхід виробництва вітаміну В12), екстракти з міцеліальних мас і т.д. Склад цих компонентів досить близький, але різниться змістом і набором ростових речовин і стимуляторів. Намітилася тенденція використовувати гідролізати біомас мікроорганізмів, які отримують різними способами.
Для приготування поживних середовищ можна використовувати відхід спиртового виробництва - фільтрат барди. Для цього фільтрат збагачують борошном або заторно масою і додають крейда для нейтралізації зайвої кислотності; фільтрат барди є нестандартним продуктом.
Для приготування поживних середовищ може використовуватися подрібнений картоплю або його відвар. Картопля містить велику кількість вологи (до 75%), а основна частина сухої речовини припадає на крохмаль. Залежно від року, сорту та умов вирощування картоплі вміст крохмалю може бути від 8 до 27%, в середньому 18-19%. У картоплі азотистих речовин порівняно мало, не більше 2%, клітковини міститься 1-1,5%; зольні елементи становлять 0,8-1% (К, N а, Mg, Са, Fe, Si та ін.) У малих кількостях знайдені мікроелементи - марганець, мідь, кобальт, нікель, йод і т. д. Картопля містить вітаміни С, А і цілий ряд інших речовин у сумі 2,2-2,5%.
Буряковий жом представляє собою подрібнену цукровий буряк після вилучення з неї сахарози і деяких інших речовин на дифузійних установках цукрових заводів. Склад жому многокомпонентен, основну його масу складають безазотисті екстрактивні речовини (66%), в які входять пектинові речовини, геміцелюлози. У жомі міститься білок (близько 8%), клітковина (22%), зольні елементи (4%).
До числа рідко використовуваних компонентів поживних середовищ можна віднести казеїн і його гідролізат, рибне борошно, рисові висівки, картопляну мезгу, вичавки плодів, ягід та овочів і т. д.
Для піногасіння використовують жири та олії, які також можуть бути джерелом живлення для мікроорганізмів. Найчастіше використовують тваринні жири, олеїнову кислоту, соняшникова, соєва, бавовняне, кукурудзяне масла. З усіх перерахованих піногасників раціональніше всього вводити при вирощуванні олеїнову кислоту, тому що інші масла мають харчову цінність і використовуються в харчовій промисловості. Поступово вони замінюються синтетичними піногасниками.
При виборі живильного середовища для культивування мікроорганізмів необхідно враховувати не тільки якісний склад середовища, але і кількісне співвідношення її компонентів. Надмірне збільшення концентрації в середовищі хоча б одного з них призводить до збільшення осмотичного тиску та порушення обміну речовин клітини і пригнічення биосинтетической здатності клітини і уповільнення її розвитку і зростання. Але в ряді випадків компоненти середовища, які гальмують накопичення біомаси, можуть сприяти активному синтезу клітиною деяких ферментів.
II .3 Принцип підбору складу середовищ для поверхневого способу культивування
При поверхневому культивуванні на твердому середовищі основою майже всіх середовищ є пшеничні висівки. Середовище може бути збагачена деякими розпушувачами. В якості основи середовища можна використовувати - біошрот, що представляє собою нерозчинний залишок культури після екстракції ферментів. Але біошрот може бути використаний тільки при збагаченні середовища крохмалем (картопляна мезга) і ростовими речовинами, що вносяться з солодовими паростками. При використанні пшеничних висівок важливо встановити вміст у них крохмалю (повинно бути не менше 16-20%). Збільшення вмісту крохмалю з 6,37 до 23,17% сприятливо позначається на біосинтезі всього амилолитического комплексу, особливо а-амілази, накопичення якої в середовищі зростає в 2,5 рази. Кількість крохмалю у висівках повинно бути не менше 16-20%. Крім пшеничних висівок при культивуванні продуцентів амілаз можна використовувати пивну дробину, збагачену крахмалсодержащего розвареної масою, що надходить із спиртового виробництва. Варіюючи склад середовища з урахуванням фізіологічних особливостей продуцента та індукованого характеру синтезованих ферментів, можна отримати поверхневу культуру, яка містить бажаний комплекс ферментів.
II .4 Принцип підбору складу середовищ для глибинного вирощування продуцентів
При складанні поживних середовищ для глибинного культивування продуцентів ферментів можна застосовувати малорозчинні компоненти. Але і їх кількість повинна бути обмеженим, тому що високий вміст нерозчинних залишків призводить до погіршення реологічних властивостей середовища і ускладнює наступну обробку середовища та культуральної рідини. Доцільніше використовувати у складі середовища відвари та гідролізати відходів рослинної сировини (висівок, солодових ростків, бурякового жому і т.д), а також грубі фільтрати спиртової барди, гідролізати або плазмолізати мікробної біомаси, рідше - окремі амінокислоти. Відсутність великої суспензії особливо важливо при безперервному процесі культивування. Живильні середовища готують на водопровідній воді, вміст сухої речовини в них коливається від 2,5 до 20% залежно від фізіологічних потреб продуцента або складу цільового ферментного комплексу; рН поживних середовищ контролюють в момент готування середовища, а також після її стерилізації.
Гідролітичні ферменти найчастіше мають індуцибельних природу, і тому до складу середовища обов'язково включається речовина - індуктор, що сприяє найбільш інтенсивному накопиченню культурою відповідного ферменту.
Джерела вуглецю. Вуглець вкрай необхідний мікроорганізмам, так як він визначає основні метаболічні шляху будь-якого організму. Джерелами вуглецю можуть бути самі різні органічні сполуки, вони можуть бути використані в якості скелетного матеріалу при побудові клітинної речовини і як джерело енергії.
При отриманні гідролітичних ферментів, що володіють карбогідралазной активністю, джерела вуглецю надається особливе значення, оскільки він майже завжди є стимулятором синтезу відповідного комплексу ферментів. Якщо джерело вуглецю (крохмаль, пектин та ін) вводиться в середу у великих кількостях і вона стає малорухлива, то його слід вводити в середу поступово в міру його споживання мікроорганізмом, тобто дрібно.
Індуктором біосинтезу амілаз можуть бути мальтоза, изомальтоза, паноза, нігероза, але вони використовуються рідко, так як це дорогі речовини. Глюкоза як компонент середовища при культивуванні продуцентів карбогідраз використовується дуже рідко, оскільки вона часто є репрессором синтезу. Крохмаль і продукти його гідролізу стимулюють біосинтез ксиланазу та протеїназ.
Пектінсодержащее сировина (відходи переробки плодів і овочів, яблучний і буряковий пектини, а також гідролізати цих відходів) є прекрасними джерелами вуглецю при вирощуванні продуцентів пектолітіческіх і геміцеллюлазних ферментів. При цьому, варіюючи складом середовища і концентрацією пектінсодержащего сировини, можна досягати певного співвідношення окремих ферментів пектіназного і геміцеллюлазного комплексу. Сприятливий вплив на біосинтетичних здатність мікроорганізмів надає лактоза, що вводиться в середу в кількості 1,5-3% (введена в вигляді молочної сироватки, стимулює біосинтез целлюлолитической ферментів, B-галактозидази будь-якими продуцентами). Вибір джерела вуглецю залежить від фізіології продуцента і виду утвореного ферменту, тому оптимальне дозування джерела вуглецю вибирається індивідуально для кожного мікроорганізму.
Джерела азоту. Джерелами азоту в живильному середовищі при глибинному культивуванні можуть бути мінеральні солі і азот органічних сполук. У процесі біосинтезу протеїназ джерело азоту відіграє роль не тільки необхідного компоненту харчування, але і активатора процесу біосинтезу. Найкращий стимулюючий ефект виходить при введенні до складу середовища білків або продуктів їх гідролізу. До органічних джерел азоту відносяться різні тваринні білки (пептон, казеїн, гемоглобін, желатин, яєчний альбумін), білки рослинного сировини (знежирена соя, кукурудзяний екстракт), біомаси мікроорганізмів, а також гідролізати білків (кислотні, лужні і ферментативні), окремі амінокислоти і деякі інші з'єднання.
В якості неорганічних джерел азоту використовуються різні солі азотної кислоти і амонійні солі. При виборі джерела неорганічного азоту слід перш за все звертати увагу на фізіологічний вплив аніону або катіона при виборчому споживанні азоту. Зміна рН середовища, тобто її подщелачивание у випадку споживання аніону або підкислення при утилізації катіона може викликати значні зміни в биосинтетической діяльності мікроорганізму. Не менше значення має концентрація мінерального джерела азоту (особливо на біосинтез протеїназ). Солі (NH 4) 2НРО4 при концентрації 0,9% більше ніж у 5 разів підвищують біосинтетичних діяльність бактерій.
За даними багатьох дослідників, додавання органічних джерел азоту в багатьох випадках є більш ефективним, ніж тільки неорганічних, а сумісне введення в середу азоту солей і органічних сполук може призвести до їх синергічного дії. А додаткове введення в середу органічного азоту у вигляді кукурудзяного екстракту і пивних дріжджів сприяє збільшенню биосинтетической активності більш ніж у 12 разів. Проте єдиної рекомендації щодо складання середовищ дати неможливо і необхідно експериментальне визначення складу середовища для кожного продуцента.
Співвідношення вуглецю та азоту в середовищі має велике значення для біосинтезу ферментів, тобто збалансованість живильного середовища по вуглецю і азоту. Дефіцит одного з цих компонентів у середовищі не може бути компенсований надлишком іншого.
Джерела фосфору. Фосфор вноситься в середу у вигляді солей фосфорної кислоти, рідше - у вигляді органічних сполук, наприклад фітину. Фосфор може бути введений в середу з різними природними субстратами: відварами рослинних тканин, борошном, кукурудзяним екстрактом і т. д. Фосфор є дуже важливим елементом живильного середовища; він входить до складу АТФ, АДФ, АМФ, які забезпечують енергетичний обмін в клітині, а також здійснення найголовніших біосинтетичних процесів (синтез білків, нуклеїнових кислот, гліколіз і інші біохімічні перетворення). Фосфор інтенсивно споживається з середовища у логарифмічній фазі росту культури, що відповідає найбільш інтенсивному течією біосинтетичних процесів і утворення клітинної речовини. Зазвичай у цей період зростання в біомасу з середовища переходить до 83-91% фосфору. Потреба культури у фосфорі можна приблизно визначити шляхом аналізу золи мікробної маси продуцента.
Фосфор стимулює біосинтез протеаз, амілаз, пектолітіческіх ферментів. Найкращі результати виходять, якщо фосфор додатково вноситься у вигляді солей фосфорної кислоти (одно-і двозаміщений солей натрію, калію і амонію) в середовища, які містять природні рослинні відвари, що містять фосфор.
Без вітамінів, ростових речовин, іонів металів обмін речовин в мікробній клітині малоймовірний. Але не всі мікроорганізми вимагають введення цих сполук в середу і в залежності від цього мікроорганізми діляться на два типи: ауксоавтотрофи, які не потребують введення в середу вітамінів і синтезують їх самостійно. Вітаміни не впливають на їх зростання і розвиток. І ауксогетеротрофи, нездатні синтезувати ряд вітамінів і вимагають їх обов'язкового введення до складу середовища. Введення навіть невеликих кількостей ростових речовин помітно прискорює їх ріст і розвиток. На жаль, багато продуценти є ауксогетеротрофнимі і для них потрібна наявність в середовищі комплексу вітамінів групи В, т. е. біотину, інозиту, пантотенової кислоти, тіаміну, піридоксину та інших, що беруть участь у процесах біосинтезу ферментів.
Біотин бере участь у реакціях перетворення амінокислот, входить в активний центр ряду ферментів, що каталізують процес карбоксилювання і декарбоксилювання жирних кислот. Інозит, з'єднуючись з шістьма молекулами фосфорної кислоти, утворює інозітфосфорную кислоту, що сприяє зростанню дріжджів. Пантотенова кислота входить до складу КоА, за участю якого відбуваються найважливіші перетворення в клітині.
Джерелом вітамінів і ростових речовин в поживних середовищах зазвичай є мікробні маси і різні рослинні відходи, що входять до складу середовищ. Найбільш багатими джерелами цих сполук є автолізат мікробних мас, в даний час для цих цілей часто використовують кормові дріжджі, плазмолізірованние або подвегнутие кислотного або ферментативному гідролізу. Багаті вітамінами і ростовими речовинами кукурудзяний екстракт, спиртова барда, відвари борошна, вичавки плодів і овочів. Але так як ці компоненти середовища служать одночасно джерелами вуглецю, азоту, фосфору та їх кількість в середовищі найчастіше визначається саме цими елементами, вміст вітамінів і ростових речовин у середовищах буває достатнім і не потрібно їх додаткового введення. Якщо ж середовище для культивування використовується синтетична, то виникає необхідність спеціального дослідження з виявлення потреби продуцента в цих сполуках.
Макро-і мікроелементи є невід'ємною частиною складу поживних середовищ. Багато іони металів входять до активного центр ферментів або беруть участь у підтриманні просторової структури ферментів і забезпечують ензиматичну діяльність організму, обмін речовин у ньому. Більше чверті відомих в даний час ферментів відносяться до металоферментів. Вони активують процеси дихання, окисно-відновні реакції, синтез амінокислот, жирних кислот, цукрів, нуклеотидів, піримідинових основ, регулюють освіту біполярних молекул білків, глікогену, нуклеїнових кислот, їх трансформацію і розпад.
Всі металоферменти діляться на дві групи. До першої належать істинні металоферменти з міцнішим зв'язком між іонами металу і білковою частиною, не руйнується при пропущенні через іоніти. Друга група характеризується тим, що іон металу легко відщеплюється при діалізі або при іншій обробці розчину від білкової частини ферменту з втратою каталітичних властивостей. При додаванні металу ферменти даної групи знову активуються.
В окисно-відновних процесах беруть участь ферменти, які потребують присутності заліза, міді, марганцю, цинку, бору та молібдену. Активність дихання і інтенсивність розщеплення органічних субстратів залежать від специфічної активації ферментів тим або іншим металом. Таким чином, метали і їх комплексні сполуки є не випадковими домішками, а біологічно важливими компонентами. Мікроелементи можуть регулювати обмінні процеси в організмі й змінювати напрямок ферментативних реакцій. Синтез амінокислот каталізують ферменти, на які впливають марганець, молібден, залізо, кобальт; білки синтезуються за участю молібдену, цинку, міді, бору; на синтез ліпідів впливає наявність бору, міді, марганцю, кобальту.
Залежність потреби в мікроелементах від швидкості росту мікроорганізмів і від утворення ними ферментів встановити важко, так як кількості мікроелементів, яких потребують мікроорганізми, дуже малі. Про потребу в мікроелементах для біосинтезу клітинної речовини судять на підставі аналізу складу золи біомаси мікроорганізму.
Присутність або відсутність окремих мікроелементів може надавати стимулюючу дію на накопичення в середовищі певних ферментів. Наприклад, зниження вмісту міді та цинку в середовищі призводить до інтенсифікації біосинтезу амілолітичних ферментів. Біосинтез амілаз стимулюється іонами натрію, кобальту, кальцію і магнію, але гальмується у присутності іонів марганцю, міді і ртуті. Велике значення для утворення протеїназ мають кобальт, мідь, молібден, марганець, цинк і деякі інші мікроелементи. Одним з найважливіших мікроелементів, що впливають на синтез протеолітичних ферментів, є цинк. Він стимулює утворення протеїназ мікроскопічними грибами, бактеріями і актиноміцетами. Можливо, це пов'язано з інтенсифікацією вуглеводного обміну і синтезу амінокислот і білків. Припускають також, що цинк входить до складу ряду протеїназ.
Потреба мікроорганізмів в макроелементах зазвичай компенсується введенням відповідних солей, а мікроелементи вносяться в необхідній кількості з водопровідною водою, реактивами і рослинними відварами.
II .5 Вплив на мікроорганізми присутності в середовищах токсичних речовин
Відомо, що ріст і розвиток мікроорганізмів пов'язані із здійсненням численних ферментативних реакцій, що протікають за законами конкурентного і неконкурентного інгібування. У поживних середовищах неминуче присутня деяка кількість металів, що гальмують швидкість ферментативних реакцій. При цьому залежно від концентрації одні й ті ж метали можуть виступати як стимулятори і як інгібітори процесу. Наприклад, для нормального росту мікроорганізмів необхідна наявність у середовищі заліза, цинку і міді в пайових кількостях, а при підвищенні процеси обміну різко гальмуються і можуть повністю зупинитися. Додавання до синтетичних середах білків і екстрактів рослинної сировини помітно послаблює токсичну дію міді, в результаті здатності цих речовин утворювати з міддю комплексні сполуки. Токсична дія на життєдіяльність багатьох мікроорганізмів надає присутність в середовищі хлору, галогенів, формальдегіду, фенолу, толуолу, бензолу і ряду інших речовин. Встановлено, що для повного пригнічення росту багатьох мікроорганізмів достатньо присутності в природному живильному середовищі одного з таких з'єднань у мільйонних частках в межах: ртуть - 40-50, хлор - 125-200, формальдегід - 225-250, кадмій - 350-500, мідь - 400-500, діоксид сірки - 1250-1500, фенол - 2000-2500 і т. д.
Таким чином, для забезпечення процесу росту мікроорганізмів і біосинтезу ними відповідних ферментів необхідно, щоб у складі живильного середовища були джерела вуглецю, азоту, фосфору, вітамінів, ростових речовин, макро-і мікроелементів в певних кількостях. Середовище повинне має певну кількість рН; для цього необхідно передбачити, щоб у процесі культивування зміна рН не позначалося негативно на життєдіяльність мікроорганізму.
ЗАСТОСУВАННЯ ФЕРМЕНТОВ ПРИ приготовлені консервовані пюре, супів, сушені овочі
Необхідність збереження овочів для вживання їх протягом усього року призвела до створення ряду нових харчових продуктів. До того, як у практику увійшли консервація в банках і заморожування, для збереження овочів використовувалася сіль. Цей спосіб дає добрі результати при низькій концентрації солі з малою часткою білків, але містять цукру. Але якщо білка в овочах багато (горох, квасоля), то продукт псується. При засолюванні таких овочів солі додають мало, основну роль у консервуванні грають молочнокислі бактерії, які здійснюють ферментацію цукрів. Освіта молочної кислоти з цукрів перешкоджає розвитку бактерій кишкової групи, протеолітичних бактерій, анаеробних і спороутворюючих видів. Використання мікроорганізмів у переробці овочів - це процеси з простою технологією.
Застосування ферментів з мікроорганізмів - один з головних шляхів, які біотехнологія використовує, і буде використовувати для оновлення харчової промисловості. При приготуванні консервованих пюре, супів, сушених овочів використовують такі ферменти, як пектиназу, целюлази, гемицеллюлаза, глюкозооксидази, каталази, амілази і протеїнази. Ці ферменти застосовуються не тільки в давно освоєних виробництвах; з їх допомогою вдалося розширити асортимент і домогтися великого виходу продукції із сировини.
У промислових умовах випускаються різні ферментні препарати, ступінь очищення яких визначається наступним їх застосуванням. Великотоннажне виробництво ферментних препаратів грунтується на отриманні технічних, малоочіщенних, що містять значну кількість баластних речовин, але дешевих ферментних препаратів. У менших кількостях випускаються високоочищені і гомогенні препарати, зазвичай іменуються за основним ферменту, присутнього в препараті.
III .1 амилолитические препарати
Амилолитические препарати широко випускаються в нашій країні і за кордоном. В основному це великотоннажне виробництво. Амілази знаходять застосування майже у всіх областях, де переробляється крахмалсодержащего сировину. Амілази використовують для оцукрювання картопляного крохмалю, для поліпшення якості концентратів і бистроразваріваемих страв. Амілази дуже широко розповсюджені в природі. Вони синтезуються багатьма мікроорганізмами (бактерії, гриби, актиноміцети, дріжджі), тваринами і рослинами. Амилолитические ферменти можуть застосуються у вигляді поверхневих і глибинних культур, рідких концентратів, сухих препаратів різного ступеня очищення. Продуцентами амілази найчастіше використовуються мікроскопічні гриби А. oryzae, А. awamori, А. niger, R. Delemar та ін У Японії при твердофазній культивуванні застосовують бактерії В. subtilis, і В. amylosolvents. Режими вирощування залежать від фізіології продуцента.
III .2 Пектолітіческіе препарати
Група ферментів, що впливають на пектинові речовини, поділяється на дві підгрупи: пектолітіческіе ферменти, що гідролізують пектинові речовини з участю води, і негідролітіческіе ферменти, що належать до класу ЛіАЗ, що здійснюють розщеплення пектинових речовин без участі води з утворенням подвійного зв'язку в продуктах розщеплення. Процес гідролізу пектинових речовин має велике значення для переробки плодів, ягід і овочів. Використання пектолітіческіх ферментів дозволяє різко підвищити сокоотделеніе, зняти небажаний желюючий ефект. Є дані про використання пектіназ, що володіють мацеріруют дією, в харчовій технології для розм'якшення тканин плодів і овочів, що різко підвищує їх засвоюваність. Багато мікроорганізми утворюють пектиназу, в тому числі мікроскопічні гриби, бактерії і деякі види дріжджів. Найбільшою продукує здатність мають мікроскопічні гриби, особливо різні види роду Aspergillus. У промисловому масштабі пектолітческіе препарати отримують в основному з A. Foetidus, A. Awamori, A. Niger, Zygofabospora marxiana і Cl. р ectinofer mentans при глибинному.
III .3 целлюлолитической препарати
Це ферментні препарати, здатні руйнувати целюлозу. Гідроліз целюлози дає глюкозу. Використання целлюлаз підвищує виходи цільового продукту і дозволяє підійти до створення безвідходних технологій. У промислових цілях використовується порівняно невелику кількість мікроорганізмів, в основному відносяться до роду Trichoderma, рідше до Geotrichum. Целюлази синтезуються анаеробними бактеріями роду Acetivibrio, Cellulomonas, Clostridium, але вони часто утворюють ферменти, міцно пов'язані з кліткою, що ускладнює використання цих целлюлаз, а головне, ці бактерії вельми капризні, нестабільні при культивуванні, і рівень біосинтезу целлюлаз трохи нижче, ніж у грибів .
III .4 Геміцеллюлазние препарати
За допомогою цих ферментів можна отримувати глюкозу і пентози. Ефект від застосування цих препаратів полягає в тому, що вони дозволяють підвищити вихід низки традиційних продуктів без додаткових витрат на сировину за рахунок появи додаткових резервів цукрів в оброблюваному сировину в результаті гідролітичного розщеплення геміцеллюлоз. Геміцелюлози є дуже широко поширеними в природі полісахаридами, що складаються з різних моносахаров. До геміцелюлозами відносяться по-глюкан, глюкоманнани, манна, галактуронати, ксилана та ін У природі є десятки тисяч мікроорганізмів-продуцентів геміцеллюлазних ферментів, які відносяться до самих різних таксономічних груп мікроорганізмів. У лабораторіях і промислових умовах отримують геміцеллюлазние препарати поверхневим і глибинним способом на основі різних видів мікроорганізмів.
III .5 Протеолітичні препарати
Випускаються промисловістю у великій кількості, це великотоннажне виробництво. Протеїнази застосовуються в харчовій технології, де йде процес з використанням мікроорганізмів (молочнокислі бактерії та ін.) Введення в процес протеїназ дозволяє в результаті гідролізу білків оброблюваного сировини забезпечити мікроорганізмам нормальні умови життєдіяльності. Комплексні ферментні препарати, що містять протеїнази, використовуються в харчоконцентратної та консервної промисловості при приготуванні концентратів з трудноразваріваемих круп, гороху, квасолі та ін Ці ферменти дуже широко розповсюджені в природі. У промислових цілях як джерело отримання протеїназ використовуються тварини тканини, рослини і мікроорганізми.
III .6 Препарати, що містять глюкозооксидазу і каталазу
Застосування цих препаратів пов'язане з необхідністю у ряді випадків видаляти з продуктів глюкозу або кисень. Обробка продукту перед сушінням глюкозооксидаза дозволяє перевести глюкозу в глюконова кислоту, що виключає утворення підвищеної кольоровості в сухому продукті. Ці ферменти успішно використовуються в консервній промисловості для видалення кисню, що сприяє підвищенню стійкості продуктів до тривалого зберігання та збереженню кольоровості продукту. Джерелами цих ферментів є мікроскопічні гриби, що відносяться до роду Penicillium і значно рідше до роду Aspergillus. В останні роки використовується глибинна культура продуцентів. Проводять глюкозооксидазу також з кореневої частини хрону і деяких інших рослин.
ВИСНОВОК
Виробництво ферментних препаратів є одним з провідних напрямків у розвитку мікробіологічної промисловості. Рік від року зростає обсяг випущених ферментних препаратів, розширюється їх асортимент і область застосування. Ферментні препарати широко використовуються в самих різних галузях харчової та легкої промисловості, в косметиці, у виробництві миючих засобів, в сільському господарстві, в аналітичних дослідженнях, медичної промисловості і охороні здоров'я. Все більше заводів мікробіологічної промисловості освоюють випуск цієї продукції. Успішний розвиток виробництва ферментних препаратів залежить від глибоких знань, досліджень у галузі виробництва, а також і від умілого використання знань у галузі мікробіології, біохімії, колоїдної та фізичної хімії, генетики, ензимології - тобто наук, які є теоретичною основою промислового отримання ферментних препаратів.