Фермент препаратының номенклатурасы
Аннотация
Беттер кесте сурет
Түйінді сөздер
Активатор, ингивитор,глюковаморин, амилолитикалық фермент.
Дипломды жұмыста крахмал шикізатының қанттандыру сатысына арналған
амилолитикалық фермент өндірісінің дамуындағы мәселелер қарастырылған.
Жұмыста оның негізгі бөлімдері кіреді. Крахмал шикізатының қанттандыру
сатысына арналған амилолитикалық фермент өндірісінің технологиясын жаңарта
отырып, крахмал гидролизін қанттандыруға арналған препараттарға
салыстырмалы сипаттама қарастырылған.Осы пероцестерде қолданылатын
штамдардың физико- химиялық ерекшелігі,үздіксіз культивирлеу әдістері мен
фермент активаторымен ингивиторы, ферменттің микроорганизмдер продуцентін
культивирлеудің өндірістік әдісі қарастырылған.
Технологиялық сызба- нұсқаға сипаттама жасалып,негізгі және көмекші
аппарат таңдалынған.Сонымен қатар технологиялық есептер, материалдық,және
жылу балансы орындалған.Микробиологиялық және санитарлық бақылаулар
қарастырылған
Мазмұны
Нормативтік сілтеме
Белгілер мен қысқартылған сөздер
Анықтама терминдер
Кіріспе
1 Аналитикалық шолу
1.1 Крахмал гидролизін қанттандыруға арналған препараттарға салыстырмалы
сипаттама
1.2 Ферменттердің әсер ету механизмі
1.2.1 Химиялық реакцияладың катализаторы - ферменттер
1.2.2 Ферменттің активаторлары мен ингибиторлары
1.2.3 Амилолитикалық ферменттердің механизмінің әрекеті
1.3 Микробтық фермент препаратын алу
1.3.1 Ферменттің микроорганизм - продуценті
1.3.2 Фермент препаратының номенклатурасы
1.3.3 Ферменттің микроорганизм продуцентін культивирлеудің өндірістік
әдісі
1.4 Шикізатқа сипаттама
1.5 Тазартылған фермент препаратын алу
1.6 Патенттік ізденістер
2 Жұмыстың өндірісті технико-экономикалық негіздеу
2.1 Құралыс ауданын және орнын таңдау
2.2 Ғылыми -зерттеу бөлімі
2.2.1 Тәжірибе жасаудың мақсаты
2.2.2 Тәжірибені жүргізу жағдайы
2.2.3 Нәтижелерін талқылау
3 Технологиялық бөлім
3.1 Культивирлеуге арналған қоректік орта және шикізаттар
3 .2 Егіс материалын алу және көбейту
3.3 Спирт тұнудағы амилолитикалық ферменттерді түптік культивирлеу әдісімен
алудың технологиялық сызба – нұсқасы
3.4 Гх 466 Глюкавамарин өндірістің технологиялық сызба нұсқасы
3.5 Фермент ерітіндісін концентрлеу
3.6 Қайнатылған массаны қанттандыру үшін микроорганизмдер
культурасын қолдануға дайындау
3.7 Негізгі аппаратқа сипаттама
3.8 Қосымша аппаратқа сипаттама
3.9 Технологиялық есебі
3.91 Құрал – жабдықтардың санын және жұмыс істеу қорын есептеу
3.9.2 материалдық баланс
3.9.3 Ферменттердің конструктивтік есебі
4 Тіршілік –қауіпсіздігі
5 Қоршаған ортаны қорғау
6 Экономикалық бөлім
6.1 Цехтың өндірістік қуатын анықтау
6.2 Капиталды шығындарды есептеу
6.3 Еңбек ақы және жалақы
6.4 Дайын өнімнің өзіндік құнын есептеу
7 Бизнес – жоспары
Түйін
Қолданылған әдебиеттер
Спецификациясы
Анықтама терминдер
Ферменттер -табиғатында ақуыз болып табылатын биокатализаторлар.
Катализатор - химиялық реакцияны жылдамдата отырып, өзгеріске ұшырамайтын
заттарды айтамыз.
Ферменттік активтілік –белгілі фермент бөлшегінің көмегімен нақты уақыт
ішінде алынған субстрат шамасы.
Флавиндік дегидрогеназ- сутегі атомын бөліп алу жолымен субстратты
тотықтырады.
Амилаза – спирт, сыра, шарап, нан, кондитер заттарын алуда қолданылады.
Глюкоамилаза – глюкоза алуда, сырадан декстринді жоюда.
Инвертаза – кондитерлі өнімді өндіруде.
Пуклулоназа – мальтоза өндірісінде .
Галактозидаза – балмұздақ дайындауда, сүт сары суын лактозадан босатуда.
Целюллоза – араласқан кофе, сәбіз цитрус өнімін өңдеуде.
Пектиназа – шарапты түссіздендіруде, жеміс секторын түссіздендіруде.
Микробты протеза – сыра қайнатуда, қамырдың жетілуін тездетуде, ет сапасын
жақсартуда.
Пепсин, папаин – сыраны түссіздендіруде.
Пепсин, трепсин, бромелаин – балықты мориновать ету процесін тездетуде.
Липаза – жұмыртқа ақуызын езгенде сапасын жақсартады.
Глюкозаоксидаза, католаза – құрғақ сүтте, кофе, сыра, жеміс соктерін
жақсартуда және ұзақ уақыт сақтауда оттегін жоюда қолданылады.
Белгілер мен қысқартылған сөздер
БТ – Биотехнология
МБ – Микробиология
М.О – Микроорганизм
ФАД – Флавинадениндинуклеотид
ТПФ – Тиминпрофасфат
ТДФ – Тиминдифосфат
НАД – Никотинамиднуклеотид
НАДФ – Никотинамидадениндинуклеотидфосфат
КО – Кофермент
ФМН – Флавинмононуклеотид
ПКО – Пиридоксиндік кофермент
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі: Крахмал шикізатының қанттандыру сатысына арналған
амилолитикалық фермент өндірісінің дамуындағы мәселелердің бірі; Қазақстан
Республикасының ферменттік заттар нарығын сапалы, эффективті, бәсекеге
қабілетті отандық препараттармен қанықтыру болып табылады.
Ферменттер – бұл тірі жасушадан синтезделетін органикалық
қосылыстар. Ферменттірдің өте аз концентрациялы микроорганизмдердің
өсуін шапшаңдатуға қабілетті. Оларды тек микроорганиздер жасушасы
ғана емес, өсімдіктер және жануарлар жасушасынан алады.
Жұмыстың қызметі мен мақсаты: бұл жұмыстың мақсаты фермент
препаратын алу болып табылады. Алға қойған мақсатқа жету үшін
келесі мәселелерді шешу керек:
-Әдебиеттерге патенттік ізденіс жасау;
-Технологиялық процесті толық сипаттау және тәжірибелер
жүргізу;
-Фермент препаратын алуға аналитикалық шолу;
-Инженерлік есептерді шығару;
-Технологиялық процесті автоматтандыру;
-Қоршаған ортаны және тіршілік қауіпсіздігі шараларын шешу;
-Өндірістік ғимаратты жоспарлау;
-Жоспарланған өндірістің экономикалық эффективтілігін анықтау.
-Ғылыми жаңалық:
- Спирт өндірісінің қанттандыру сатысына арналған амилолитикалық
ферменттер микроорганизмінің штамы алынды. Ол өзінің жоғарғы
активтілігімен және көбею коэффициентінің жоғарлығымен ерекшеленеді.
- Активті ферменттер ретінде глюкоамилаза, α-амилазалар алынады.Олар
ашытқылардың физиологиялық жағдайын жақсартады, өсіру процесінің
ұзақтығын қысқартады.
Іс жүзінде бағалығы:
- Амилолитикалық фермент өндірісін жоспарлау;
- Фермент өндірісінің технологиясы;
- Спирт өндірісінің қанттандыру сатысында қолданылатын ферменттік
препараттарды іс - жүзінде қолдану;
- Өндірісті жоба бойынша есептеу;
- Конструкциялы цилиндр – конусты ферментер аппараты;
- Өндірістің экономикалық эффективтілігіне анализ;
Тәжірибелік мәні мынадай мәселелерден тұрады:
- амилолитикалық ферменттер микроорганизмінің штамын қолдану
арқылы қазіргі заманға сай теориялы және тәжірибелік фермент
өнімдерін жобалау;
- Алынған нәтижелерді ТЭК құрастырған спирт зауытында қолдануға
болады.
Биотехнологияның дамуы оны қолдануды эффективтілігін жоғарлатады.
Қорғауға қатысты ережелер:
- өндірістің технологиялық сызба нұсқасы;
- ғылыми зерттеудің нәтижелері;
- негізгі және қолданбалы құрылғының конструкциясы;
- цехтың негізі технологиялық көрсеткіштері;
Жұмыстың апробациясы және жариялануы. Жұмыстың нәтижелері
жарияланбаған. Жұмыстың құрылымы және көлемі. Дипломдық жұмыс беттен
тұрады, бірнеше суреті бар, кестесі, негізгі көзі болып отандық және
шетелдік әдебиеттер тізімі кітап табылады.
1 Аналитикалық шолу
1.1 Крахмал гидролизін қанттандыруға арналған препараттарға салыстырмалы
сипаттама
Бидайды және картопты қайнату арқылы крахмал ерітіндісін, бидай солодының
амилолитикалық ферменттермен немесе микроорганизм культурасымен
гидролиздейді.Көбнесе микроскопиялық зең саңырауқұлақтарымен бактериялар
қолданылады.
Амилолитикалық ферменттер көптеген жоғары сатылы өсімдіктердің құрамында
кездеседі. Солод крахмалды қанттандырады. Ол өте ертеден қолданылып келеді,
содан бері солод спирт алу үшін қолданылады. Сонымен бірге микроскопиялық
саңырауқұлақтардың крахмалды қанттандыратын қасиеті де ертеден белгілі
болған. Олардың көмегімен шығыс елдері хмельденген сусындар дайындайды.
Спирт өндірісінде микроскопиялық саңырауқұлақтың культуралары немесе
фермент препараттары спирт өндірісінде жиі қолданылады. Олар концентрленген
шырын түрінде немесе құрғақ ұнтақ түрінде пайдаланылады. Бірақ көбнесе
културальды сұйықтық түрінде қолданылады.
Спирт өндірісінде микроскопиялық саңырауқұлақ културалары солодпен
салыстырғанда бидай немесе қоректік орта құрамы ретінде кәдімгі жүгері ұнын
қолданып өсіреді. Онда солодты дайындау үшін крахмал шикізатының массасына
есеппен 14-20% шартқа сәйкес бидай, солдты өсіру үшін 16-18% крахмал
жоғалады. Спирт өндірісіндегі процестерде солод крахмалының бір бөлігі
қанттанбаған күйде қалады және ашымайды. Сонымен қатар суслоға солодпен
бірге бөгде микроорганизм енгізілсе, олар спирттің шығуы кезінде теріс
реакция көрсетеді. Крахмалды толық қанттандыру мақсатында әртүрлі дәндегі
солод қоспасын қолдану процесті қиындатады.
Крахмалды толық гидролиздеу үшін микроскопиялық саңырауқұлақ
культураларында солод ферменттерінен ерекше амилолитикалық ферменттер
комплексі бар. Микроскопиялық саңырауқұлақтарда целлизиотикалық ферменттер
активті және олар гемицнллюлозаны қантқа дейін ыдыратады. Олардың бір
бөлігі ашытқыда ашиды да, спирттің шығуын жоғарлатады. Микроскопиялық
саңырауқұлақтар культураларының көмігімен фермент концентрациясын
жоғарлатуға болады.осы арқылы қанттандыру ұзақтығын сусланың ашуын 2- 3 рет
қысқартады.
Микроскопиялық саңырауқұлақтар тез көбейеді. Беттік культураларды өсіру
үшін1,5 тәулік жеткілікті. Солодты алу үшін бидайды өсіру 9-10
тәуліккесозылады. Спирт ашу процесінде тазалықты қамтамасыз ету үшін түптік
культураларды өсіру залалсызданған жағдайда орындалады.
Крахмалды қанттандыру үшін микроскопиялық саңырауқұлақ культураларымен
солод әректә шектелмейді. Жасуша қабырғасындағы эндосперм қоспасының бір
бөлігі және ашытқыны қоректендіру үшін органикалық азот сусланы
қорландыруға қабілеті. Бұл процестердің жүруі үшін микроскопиялық
саңырауқұлақтармен солодты өсіру үшін көптеген ферменттерлер қатысады.
Сондықтан олардың химиялық табиғатын, құрылысын және механизм әрекетін білу
қажет.
1.2 Ферменттердің әсер ету механизмі
1.2.1 Химиялық реакцияладың катализаторы - ферменттер
Ферменттер-ақуыздар табиғаттың катализаторы.Бейорганикалық катализатор
сияқты химиялық саңырауқұлақтардың жылдамдығын өзгертеді.Ферменттер
жылдамдыққа әсер ету арқылы, соңғы өнім реакциясының құрамына кірмейді.
Ферменттер гомогенді және гетерогенді болып 2-ге бөлінеді. Олар өзінің
активтілігін қоспада, молекулярлы массада көрсетеді. Ферменттер ақуыздардан
тұрады. Полипептид тізбегінде аминқышқылдардың тізбектеп орналасуы тек қана
генетикалық кодпен ғана сипатталмайды, бірақ сонымен қатар тізбектегі
әртүрлі химиялық байланыстарды әрбір фермент құрылысы үшін анықтайды.
Сондықтан ферменттердің бір ерекшелігі әрекет ету қабілеті жоғары. Әр
фермент тек белгілі субстратқа ғана әсер етеді, кейде ұқсас құрылымы бар
субстраттар тобына да әсер етеді.Молекуладағы белгілі бір химиялық
байланыстарды ғана ажыратып бөледі.
Ақуыздар сияқты ферменттердің ерекшелігі жоғары лабильділік. Орта
жағдайына байланысты қасиеті тез өзгереді. (рН, температура, активатор мен
ингибитор қатысуымен және т.б.). Бейорганикалық катализаторлардың
айырмашылығы –төменгі температурада, орта қысымда қолданады және химиялық
реакцияны өте жеңіл жағдайда жүргізуге мүмкіндік береді.
Тірі ағзалар үшін фермент әрекеті өзгеше. Құрылысы бұзылған жағдайда
(координация қатысуымен) ферменттер каталитикалық функциясын жоймайды.
Ферменттер бір және екі компонентті болады.Бір компонентті ферменттер
(жай ақуыздар, протеиндер) олар тек ақуыздардан тұрады. Олар каталитикалық
қасиетке ие. Оларда көбінесе серин, гистидин, триптофан, аргинин, тирозин,
аспаргин және глутамин қышқылдары байқалады. Бос радикалдар (-NH2, -NH,
-SH, -COOH және т.б.) осы аминқышқылдарды активті орталық құрады. Осы орта
құрамына кіретін аминқышқылдың қалдығы полипептидті тізбектің әр жерінде
орналасады. Сондықтан ақуыздар молекуласының активті орталық пішіні шар
тәрізді болағанда пайда болады.
Екі компонентті ферменттер (күрделі ақуыздар, протеидтер). Олар ақуыз
емес бөліктен тұрады. Каталитикалық активтілігіне қарай оларды
простетикалық топ немесе кофермент деп атайды. Мысалы: қыздыру және
диализдау арқылы оңай ажыратылады . Ақуызды бөлігінде активті топ (феррон
мен апофермент) бар. Олар каталитикалық активтілікті тез көтереді
(жоғарлатады). Өз кезегінде простетиалық топ және кофермент ақуыздың
бөлігін тұрақтандырады да денатурирлеуші агент жасайды.
Активті орталықтан басқа тағы 2 орталық бар: субстратты және
аллостерикалық. Бірінші фермент молекуласы субстратпен қосылады да
ферментативтілікке ие болады. Ал екіншісінде фермент молекуласы төмен
молекулалы заттармен байланысып, ақуыз молекуласының үшіншілік құрылысын
өзгертеді. Бұл кезде каталитикалық активтілігі жоғарлайды немесе
төмендейді.
1.2.2 Ферменттің активаторлары мен ингибиторлары
Фермент активтілігі ортада әр түрлі химялық заттардың болуына байланысты
болады. Фермент активаторларына (кофактор) көптеген металл иондары жатады.
Олардың әрекет етуі әртүрлі.Ферменттердің активаторлары простетикалық топ
құрамына кіреді. Сөйтіп коферменттердің апоферменттерге байланысу
қабілеттерін арттырғанда, аллостеритикалық орталықта байланысқанда ақуыз
молекулаларының үшіншілік құрылысында өзгертеді.Соңында ферменттердің
каталитикалық және субстраттың орталығында,олардың функциясы үшін тиімді
конфигурация пайда болады.
Ингибирлеуші әрекеттің механизмі әр түрлі болады. Олардың өзара тежелуі 2
топқа бөлінеді:бәсекелестік және бәсекелессіз. Бәсекелесті тежелу
ингибиторы субстратқа ұқсайды. Ол сондықтан ферменттердің орталығымен
байланыс жасайды да, ферменттердің әсерін шектеп тастайды.
Амилолитикалық ферменттерден мысалы: а- амилаза калций ионымен
активтеленеді. Ол пептид гидролаза әрекетін және денатурацияға фермент
макромолекулаларының үшіншілік құрылысының тұрақтылығын жоғарлатады.
Саңырауқұлақтарда а –амилаза әрекеттерінің тұрақтылығын алюминий ионы
жасайды. Барлық екі амилаза металл иондарымен инактивирленеді- күміс,
хлор,галоидты иондары, иод,бром,фтор және т.б бар.
Реакцияның соңғы өнімдері фермент ингибиторлары болып табылады.
Ферменттердің активтілігін анықтау үшін алдымен молекулалы және
каталатикалық активтілігін білу керек. Бірінші молекулада бір каталитикалық
орталық болады, екіншісінде фермент пен бірге бірнеше активті орталықтар
бар. Активтілік бір минут аралығында моль санымен анықталады.
Ферменттер солодта, микробты культурада және әр түрлі фермент
препараттарында болады. Олар бір дей активтілікке ие болмайды.
Гидролитикалық реакцияда гомогенді катализаторларды қолдану мыс; өндіріске
арналған қышқылдар үшін сутегі ионының активті концентратын білу керек.
Фермент препаратын қолданған кезде биологиялық материалда, активтілік
бірлігі бағаланады.
Спирт өндірісінде қанттандырушы материалдың амилолитикалық, декстриндік,,
глюкоамилаздық, протеолитикалық, қанттандырушы және инвертазды активтілігі
анықталады.
Амилолитикалық активтілігі (А.А) (солодта а-β амилаза әрекеті, фермент
препаратында- тек қана а –амилаза) иодпен бірге жоғары молекулалы
декстриндер және крахмал реакциясының түсінің өзгеруі анықталады. 1 м.е
(АА) мынаны білдіреді. 1г таза солод, 1г құрғақ беттік микробты культура,
бір сағат аралығында 30 ◦ с температурада 1 мл түптік културамен 1 г
крахмалды түссіз декстринге дейін катализдейді.
Декстринді активтілік (ДА) соңғы декстринді гидролиздеумен сипатталады.
Құрамында негізінен а 1,6- глюказидті байланыс болады. Активтілік бірлігіне
субстратты милиграмм түрінде қолданады. 1 мл фермент қоспасын немесе 1 г
гидролизденген препарат бір сағ аралығында 30 ◦С температурада
катализденеді.
Глюкоамилазды (мальтазалы) активтілік (ГлА ) крахмалды немесе мальтозада
еритін фермент әрекетімен сипатталады. Глюкоамилазды ферментпен бірдей
етіп, мальтоза немесе анықталған крахмалда катализденеді, ол бір сағат
аралығында жүргізіледі.
Протеолитикалық активтілік (ПА) – ақуыздардың ажырауын протеаздан
катализдейді. Фермент санына сәйкес протеолитикалық активтілік стандартты
жағдайда 1г казеин гидролизін катализдейді.
1.2.3 Амилолитикалық ферменттердің механизмінің әрекеті
Гидролаза – катаболизм және аноболизм процесі сияқты, процесті
катализдейді. Бірінші жағдайда процесс сумен байланысу арқылы
тасымалданады, екіншісінде оның бөлінуі жүреді.
Экстераза – ферменті, күрделі эфир синтезін ыдыратушы реакцияны
катализдейді. Мысалы: майларды (липазаларға), күрделі эфирлерді фосфор
қышқылымен (фосфстазаға), нуклиотидтерді (нуклеотазаға) және тағыда
ыдыратып катализдейді.
Карбогираза – ферменті, қант және глюкозид синтезінің гидролизін
катализдейді. Карбогидраз -С-О-С- байланыспен байланысады. Карбогиразалар
олигаза мен полиазаға бөлінеді.
Олигазаға α және β – глюкозидаза, α және β – галактозидаза, β –
фруктофуранозидаза жатады.
Α – глюкозидаза гентиобиозбен целлобиоздың гидролизі. Сонымен қатар
глюкозиттер (амигдолин, арбутин және т.б.), α – галактозидаза – мелибоза
гидролизі (раффинозадан тек қана галактозаны ұстап жарады (отципляет) және
қант қалады, β-галактозидаза (лактаза) – лактозаның гидролизі, β –
фруктофурананозидаза (сахароза, интерфаза) – сахароза мен гидролизиді.
Соңында фруктозаны ұсақтап жарады және дисахарид мелибиоза қалады.
Крахмал гидролизін катализдеуші полиаза өндірістік белгісі амилаза
ферментінде бар.
α -β амилаза тек қана α 1,4 –глюкозитті байланысты ажыратып
катализдейді. α – амилаза әрекетімен (кф 3.2.1.1: Asp.oryae А –
амилаза) байланыстар тәртіпсіз ажырайды. Соңында төмен молекулалы
декстриндер (йодпен боялмайтын) аз ғана мөлшерде мальтоза мен
олигосахаридтер пайда болады.
α - амилазаларды эндоген немесе декстрогенді амилаза деп те атайды.
β – амилаза әрекеті (кф 3.2.1.2) амилозбен амилопектиннің соңғы байланысына
бағытталады. Мұнда соңғы тізбектен бастап глюкозаның екі қалдығы
(мальтозаға) жинайды. Бұл 1 суретте көрсетілген.
1 сурет- глюкозаның екі қалдығы (мальтозаға) жинайды
β – амилаза, амилозаны толығымен мальтозаға айналдырады, амилопектин тек
қана 50-55% болады.
α және β амилаза әрекетінің соңында сахарид қоспасы пайда болады. Ол
мальтозадан, аз ғана глюкозадан және төмен малекулалы декстриннен тұрады.
Бактериялар және микроскопиялық саңырауқұлақтарға β – амилаза жоқ, бірақ
активті α – амилаза бар. α – амилазамен микроскопиялық саңырауқұлақтарды
катализдегенде, яғни гиролиз алдында глюкоза мен мальтоза түзіледі.
Бактериалды амилаз ортасында сахароген сияқты, декстрогенді заттар бар.
алдымен крахмалды 60% гидролиздейді.
Амилозаны Bac. subtilis α – амилазаға гидролиздеу барысында алдымен СП 6
декстриндермен мальтотриоза түзіледі, ал процесс соңында глюкоза мен
мальтоза (1:5,45) түзіледі. Амилопектинді гидролиздеу барысында алдымен СП
6 декстриндер, ал соңында – глюкоза, мальтоза және сахаридтер түзіледі.
α – амилаза α – β – солод амилазасы сияқты шығу тегі микробты. α – 1,6 –
крахмалдың глюкозидті байланысын жауламайды.
Солод құрамында фермент бар. Олар α – 1,6 глюзидті байланысты соңғы
(шекті) декстриндерге дейін катализдейді. Мұнда фосфотаз түріндегі
ферменттер бар деп есептейді. Себебі, амилопектинде картоп крахмалының
фосфор қышқылы, күрделі эфирдің глюкоза қалдықтарымен байланысқан. Бірақ
бұл дәл емес, шамамен күрделі эфир байланысы 6 және 1-ші глюкоза
атомдарының қалдықтарымен пайда болады.
2 сурет- күрделі эфир байланысы 6 және 1-ші глюкоза атомдары
Декстриназа әрекетімен бұл фосфор қышқылын босатумен байланыс бұзылады.
Қорытындылай келе бұл фермент фосфотаза байланысы табылады. Бидай
крахмаында фосфор олармен химиялық байланыспаған, бірақ бұл фермент α – 1,6
глюкозитті байланысын ажыратып катализдейді.
Микробты ферменттерден крахмалды α – 1,6 глюкозитті байланыспен ажыратып
катализдеу яғни пллуланаза белгілі. Олар Aerobacter aerogenes бактериясынан
табылған. Оған ферментпен крахмал солодын қосқанда толығымен
гидролизденеді.
Глюкоамилаза (кф 3.2.1.3 синоним – амилоглюкозидаза, γ – амилаза, така
амилаза Б Asp.oryae) микроскопиялық саңырауқұлақтар құрамында бар. олар
крахмалға, изомальтозаға және α – 1,3 нигерозаға α – 1,6 және 1,4
глюкозитті байланысты ажыратып катализдейді. Бұл ферменттермен
катализдегенде амилопектин мен амилоза соңында глюкоза қалдықтары қалады.
Олар гидролиздің соңғы өнімі болып табылады.
Целлюлоза мен гемицелюлоза целлодекстриндер мен олигосахаридтерге дейін
гидролизді катализдейді.
Пектиназа пектин заттарының гидролизін катализдейді. Пектиназа – фермент
топтарын жинау деп табылады. Олардың негізгі үшеуі мыналар: ректинде
күрделі эфир байланысының ажырауын катализдеуші пектинэстераза және басқа
да полугалоктурониаза, пектинлиаза.
Протеаза (пептидгидролаза) полипептидтер және ақуыздарды ажырауын
гидролитикалық катализдейді.
Ажырау байланысы –СО – NН –. Жай протеаза протеиназа және пептиназаға
бөлінеді. Біріншісі ақуыздардың ажырауын катализдесе, екіншісі –
полипептидтер мен дипептидтерді катализдейді. Мұндай протеиназалар папаин
сияқты ақуыздағы пептидті байланыстармен қатар басқа да әртүрлі пептидтерді
гидролиздейді.
Амилаза амидтердегі гидролизді катализдейді. Яғни уреаза – мочевинадан
аммиакка дейін, көміртек диоксиді және су, аспарагиназа және глутаминаза –
аспарагин және глутамин аммиакка дейін катализденеді.
1.3 Микробтық фермент препаратын алу
Микоорганизмдер әртүрлі ферменттерді синтездеуге қабілетті. Қоректік
орта құрамына және культивирлеу жағдайына байланысты, олар оңай бір фермент
синтезін, келесі фермент синтезіне ауыстырып қосады. Жылына 100 деген астық
алатын болса, микроорганизмдерде даму циклі (10 ... 100 сағ) қысқа. Фермент
продуценттері бактериялар, саңырауқұлақтар, ашытқылар және актиномицеттер
болуы мүмкін. Өндірістік фермент препараттарын алу үшін микроорганизмдердің
табиғи штамы қолданылады. Микроорганизмдер фермент комплексін бір уақытта
синтездейді. Бірақ олардың кейбірі, әсіресе мутант штамы бір ферментті
продуцирлейді.
Құрамында крахмалы бар шикізаттарды жақсарту үшін спирт өндірісінде
қанттандырушы материалдар ретінде тек амилолитикалық ферменттер ғана емес,
басқа да көмірсу шикізаттарын гидролиздеуші-целюлоза мен гемицелюлоза болуы
керек. Ашытқыларда азотты қорекпен бірге протеолитикалық ферменттер де
болуы қажет.
Қанттандыру процесі жақсы жүруі үшін фермент комплексі қажет.
Микроорганизм продуцентін сұрыптау әлі де амилолитикалық ферменттердің (α-
амилоза және глюкоамилазаның )жоғарғы активтілігіне байланысты болады.
1.3.1 Ферменттің микроорганизм - продуценті
Спирт өндірісінде амилолитикалық фермент продуценті ретінде микроскопиялық
саңырауқұлақтар қолданылады. Оларға: Asp.niger oryae, usamii, amamori,
batatae, Rhizopus түрінне: delamar, tonkinensis, niveus, japonicum және
т.б. жатады.Neurospora grassa және Mucor жеке штамдары да жатады.
Микроскопиялық саңырауқұлақтар табиғатта кеңінен таралған. Микроскопиялық
саңырауқұлақтар көп түрлілігіне қарамастан барлығы қолданылады.
Саңырауқұлақтардың денесін гифтер деп атайды. Олар қоректік субстраттың
беткі жағында мицелия түзіп орналасады. Кейбір беткі қабатта орналасатын
гифтердің құрлысы күрделі болады. Оларды кондида немесе спорангиеносцалар
деп те атайды.
Бөлінген кондидалар мен споралар қолайлы ортаға түсіп дамиды. Олардың
құрамында пигмент бар.
46 СУР микроскопиялық саңырауқұлақтардың морфологиясы көрсетілген.Спирт
зауыттарында қанттандыру үшін көбнесе мынадай аспергил: Asp.oryzae және
Asp. awamori – беттік культивирлеуде, Asp. awamori 466 және ВУД-Т2 – түптік
культивирлеуде қолданылады. АҚШ спирт зауыттарында жоғары активті Asp.
awamori NRRL- 3112 штамын қолданады.
Аспергиллус- аэрофилді типті. Сондықтан олар тек қана беттік қатты
немесе сұйық ортададамиды. Ол үшін оптимальды температура 25-30◦ С,
кейбіреуі 35◦С дейін өседі. Беттік культивирлеу кезінде саңырауқұлақтардың
көпшілігінің температурасын аз ғана уақыт 40-45◦С дейін жоғарлатады. Олар
үшін ортаның оптимальды ылғалдылығы 65 % болады.
Аспергиллустің қоректенуі үшін көмірсу, азотты және минералды заттар
қажет. Көмірсудың негізгі көзі моносахаридтен басқа, олиго-
полисахаридтер,спирттер мен органикалық қышқылдар жатады. Амилазаның өсуі
үшін ортада міндетті түрде крахмал, декстриндер немесе мальтоза болуы
керек. Азоттың негізгі көзі ақуыздар және олардың гидролизатары, аммоний
тұзы мен нитратар жатады.
Орта құрамында фосфор, калий, магний және микорэлементтер болуы керек
және олар бір- бірімен байланысу керек.Микроскопиялық саңырауқұлақтардың
көпшілігін күкірт сульфатында, ал фосфорды – фосфаттармен өсіреді.
Аспергиллус дайын витаминдерді қажет етпейді, себебі олар өздері синтездей
алады. Микроскопиялық саңырауқұлақтан фермент препараттарын кеңінен
таңдауға болады.Сондықтан олар толығымен бидай солодын алмастыра алады.
Спирт өндірісінде Asp. awamori 466 және ВУД-Т2 глюкоамилаза штамы
қолданылады.Оны жүгері сусласында (18% құрғақ зат) концентрлеп өсіреді.
ГлА 1мл дайын культура активтілігі 250 бір дейін болады.
Ашытқыға қажетті ағза
Амилолитикалық ферменттер кейбір ашытқыларды Saccharomyces, Candida,
Endomycopsis және Endomyces синтездейді.
Спирт өндірісінде End. Bispora және End. specieс20-9 түптік
культивирлеу әдісімен өсіреді. Жоғары активті End. Bispora ашық түсті
мицелия болады.
Бактериялар
Активті амилазалар көптеген бактерияларды (Bac.subtilis, Bac.
mestntericus, Bac. macerans және Bac. polymycus) синтездей алады:
Бактериялар- амилолитикалық фермент продуценті. Олардың ұзындығы 1,2-
1,3мкм, ал диаметрі 0,6-0,8 мкм болады. Таяқшалар екеу, үшеу кейде
тізбектеліп орналасады.Бактериалардың даму циклі мынадай болады. Мысалы:
Dac. diastatices түптік культивирлеу 60◦С температурада 10 -12 сағат
аралығында өсіреді.
1.3.2 Фермент препаратының номенклатурасы
Спирт өндірісінде микробты ферменттер, таза культура түрінде – беттік
(құрғақ) немесе түптік (сұйық) әдіспен қолданады. Сонымен бірге
концентрленген препарат түрінде де қолданады. Ферменттер әсер ететін
субстрат атауына байланысты –ин жұрнағы жалғанады. Мысалы: егер
глюкоамилаза продуценті Asp. Batazae немесе Asp. Awamori болса, онда
препарат соған сәйкес глюкобататин немесе глюковаморин, егер продуцент α
–амилаза-Asp oryzae немесе Bac. diastaticus болса, онда препарат соған
сәйкес амилоризин немесе амилодиастатин деп аталады. Түтік культивирлеумен
алынған препараттар үшін ,соңында "Г" әріпі, ал беттік культивирлеуде "П"
әріпі белгіленеді.
Стандартқа сай ферменттердің шартты саны түптік немесе беттік
культурада "х" әріпімен белгіленеді. "Стандартты культура" дегеніміз-
стандартты талаптарға сай дайын культура продуценті. Түптік культура End.
Бispora- глюкоэндомикопсин Гх, ал беттік культура Аsp, oryzae-амилоризин
Пх, деп атайды.
Препарат атауының алдындағы "х" саны, ферменттің тазалау санын
көрсетеді, Пх және Гх – бұл тазаланбаған стандартты бастапқы культура
продуценті, онда құрғақ зат құрамы 40-50%. ПЗХ-ГЗХ- құрғақ фермент
препараттары. Түптік культивирлеу арқылы сұйық түрде немесе беттік
культурадан кептірілген экстракті алу. П10х-Г10х- құрғақ препараттар, олар
ферменттерді тұндыру арқылы алады.
П15х-Г15х- әртүрлі тазаланған фермент препараты, П25х-Г25х- жоғары
тазаланған, кристалды емес фермент препараты. Олардың құрамында 20-25%
дейін болмасты заттар бар.
Спирт өндірісінде жоғары тазаланған 10х тан 25х дейінгі препараттарды
қолдану қымбат, әрі тиімсіз. Қайнаған массаны қанттандыру үшін таза
культура Гх немесе Пх қолданылады. Тазаланбаған сұйық концентрацияланған
немесе құрғақ препараттар П2х, Г2х, П3х, Г3х қолданылады.
Беттік культивирлеудің кемшілігі – көптеген кюветаларды орналастыру,
оларды механизрлеу өте қиын. Саңырауқұлақ культурасы продуценттің өзіндік
құны өте жоғары, негізінен көп мөлшерде қол еңбегін қажет етеді. Өсіру
процестің механизациясы үздіксіз әсер ететін құрал немесе кюветасыз
аппаратта, тігінен толық қоректік орта қабатымен құру қажет және де осы
қабаттары арқылы қарқынды ауа берілуі керек.
Микроорганизмдерді түптік культивирлеу сұйық қоректік ортада өсіріледі.
Ол аэрация энергиясымен герметикалық жабылған аппаратта зарарсызданған
жағдайда жүргізіледі. Процесс толығымен механикаландырылған, зарарсызданған
фермент продуцентінің дұрыстығын, соңындағы ашытқыда ашыған сусладан
көреміз.
1.3.3 Ферменттің микроорганизм продуцентін культивирлеудің өндірістік
әдісі
Ферменттің микроорганизм проуцентін культивирлеудің 2 әдісі бар: беттік
культивирлеу және түптік культивирлеу.
Бірінші әдісті микроскопиялық саңырауқұлақтарды культивирлеу үшін
қолданады. Ол беттік культивирлеу әдісі сұйық субстратта немесе қатты
субстратта мицелия дамуын сипаттайды. Сұйық субстратта мицелия қабығы
түзіледі. олар тек амилолитикалық ферменттерді продуцирлейді, сонымен қатар
органикалық қышқылдарды да продуцирлеп инактивирлейді. Сондықтан қатты
субстраттар ретінде беттік культивирлеу әдіспен бидай кебегін , барда
ұнтағын қолданады.
Ферменттердің максимальды активтілігі саңырауқұлақтарды бидай кебегінде
культивирлегенде алады. Барда ұнтағында қоректік заттар аз және де
саңырауқұлақ культураларында фермент активтілігі кебекке қарағанда 4-5 есе
төмен.
Беттік культивирлеу кезінде бидай кебегі ылғалды және зарарсызданған
болуы керек. Зарарсызданған жағдайда егіс материалын дайындайды, бірақ
саңырауқұлақтарды зарарсызданбаған жағдайда кюветада өсіреді. Ол
герметикалық емес өсіруші камерада өсіріледі. Саңырауқұлақтарды өсіру
процесінде бөлінетін жылу, өсіруші камера арқылы зарарсызданған
кондиционирленген ауаға жіберіледі.
Микроскопиялық саңырауқұлақтарды беттік культивирлеу әдіспен өсіру
келесідей орындалады. Саңырауқұлақтың өсуі кезінде салынған кебекті
араластырмайды, олардың құрамында бөгде микрофлора болмауы керек, болсатек
аз ғана мөлшерде болуы мүмкін. Бірақ ол аз болған соң фермент активтілігіне
әсер етпейді. Культура кебегінің ылғалдылығын 10-12% дейін кептіреді. Осы
түрде ол активтілгін жоғалтпай біраз сақтайды.
1.4 Шикізатқа сипаттама
Өндірістік ферментацияда препараттарды әртүрлі концентрленген сатыда
тазалайды және шығарады. Фермент препараттарында өзіне тән аты, индексі,
активтілігі және препараттың бөлінуі көрсетіледі. Мұндай препараттардың
аталуы 2 бөлімнен тұрады:
1. Негізгі активтілігінің түріне сәйкес
2. Продуценттің атына байланысты.
Мысалы:амилосубтилин-αамилаза препараты B.Subtilis культурасынан
алынады. Глюковомарин-глюкоамилаза препараты Аspergilis awomori
культурасынан алынады. Целоверидин-целлюлоза препараты. Түптік
культивирлеуден бөлінген препараттар индексінде “Г” (глубинный) және беттік
культивирлеу, П (поверхностный) деп белгіленеді. Ал, содан соң сандық
индекстермен сипатталады, Г3Х индексті прпараттың активтілігі 1г 3есе
жоғары болуы керек.
Селекция процесінде продуцент активтілігі өзгереді. Соңында,
концентрлеу индексі бастапқы концентрациямен салыстырғанда төмендегені
байқалады. Әртүрлі сорттаға препараттарды бір индекспен шығара береді,
бірақ олардың активтілігі әртүрлі болады. Әрбір фермент препаратының
партиясы сертификатпен тасымалданады.
Гх индексі фермент продуцентінің культуралды сұйықтығының
тазаланбағанын көрсетеді. Гх препаратын жасап оны қолданады. Спирт
өндірісінде амилолитикалық және целлюлолитикалық фермент прдуцентінің
культуралды сұйықтығы қолданылады. Ал, тамақ өндіріснде Гх препараты тек
қана технологиялық процеске жарайды. Мысалы:спирт өндірісіндегі
ректификация процесінде өнімнен фермент препараты бөлінеді.
Г3х индексті препаратты концентрленген культуралды сұйықтықты кептіру
арқылы алады. Концентрлеу ваккумы-буландырғыш әдіспен жүргізіледі. Онда
булану температурасы 30°С жоғары болуы керек. Культуралды сұйықтықты
буландырудың алдында рН реттейді және стабилизаторды қосады. Концентрлеу
біткен соң культурлды сұйықтықтың концентратын кептіруге жібереді. Кептіру
кептіргішке кірерде 140°С, ал шығарда 70°С температураны құрайды.
Ферментативті активтілігінің жоғалуы төмен болуы үшін концентратқа агент,
ал жоғарлату үшін термостабильді фермент қосады.
Г3х препаратты 1г клеткаға 10 спора сәйкес келеді. Бұл қолдану
сферасы шектейді. Ауыл шаруашылығында Г3х препаратын азықты өңдеуде кеңінен
қолданылады. Ал микробиологиялық өндірісте қоректік орта компонентін
гидролиздеу үшін және микрорганизм биомассасынан ақуыз препаратын алуда
қолданылады.
Г3х-Ф индексті препаратты культуралды сұйықтықтың концентрленген
препаратын кептіру арқылы алады. Г3х-Ф препараты тазаланған және фильтрация
барысында биомассамен балласты заттар бөлінеді. Г3х-Ф активтілігі Г3х
қарағанда жоғары. Тамақ өндірісінде Г3х-Ф препаратымен бірге таза Г-10х
қолданылады.
Г10х индексті препаратты культуралды сұйықтықтағы органикалық
ерітінділердің тұнуы арқылы алады. Культуралды сұйықтықты фильтрациялау
алдында минералды және органикалық коагулянттармен өңдейді. Фазаларға
бөліну процесінде фильтрат микроорганизм биомассасынан, балласты ақуыздан,
полисахаридтен және нуклейін қышқылдарынан тазартылады. Фильтратты
концентрлеу вакуум буландырғышта стабилизирлеуші агентті қосу арқылы
жүргізіледі. Концентрленген фильтраттан ферментті органикалық
ерітінділермен немесе қоспа ерітінділерінен (этанол, изопрапанол, ацетон
және т.б.)тұндырады. Ерітіндіні таңдау ферменттің физика-химиялық қасиетіне
байланысты болады. Тұну төмен молекулалы органикалық заттарда
(олигосахарид, амин қышқылы және пептидтер, пигменттердің төмен молекулалы
фракциясында) жүрмейді.
Ферментті сұйық фазадан бөледі және вакуумде кептіреді. Бірінші
кептірілген өнімді ұнтақтайды. Кепкен препаратты стандарттайды. Г10х
препараты әртүрлі тамақ өнеркәсібінде, жеңіл және химия өнеркәсібінде,
ашытқы ветеринарияда қолданылады.
Г20х препараттын ультрафилтрацияны қолдану арқылы алады. Г10х
препаратын алған сияқты культуралды сұйықтықты тазалайды және фильтрлейді.
Фильтрат тазаланған соң ультрафильтрацияға жіберіледі. Ультрафильтрация
стадиясында фермент ерітіндісінен төмен молекулалы компоненттерді (тұз,
қант, пигмент) бөледі. Бұл стадияда компонент концентрациясын бақылайды.
Ультра концентраттардан сұйық және құрғақ формада фермент препараттарын
алады.
Сұйық формада консерванттармен стабилизирлейді. Мысалы:бензоин қышқылы.
Ал, құрғақ формада кептіру арқылы алады. Г20х препараты тамақ және сусындар
(напитка) өндірісінде, азықтық ашытқы өндірісінде, дәрілік препараттардың
құрамында кездеседі.
Пх препараттары кептірілген саңырауқұлақ культураларынан тұрады. Ол
қатты фазалы культивирлеу арқылы алады. Пх препараты толық ферментативті
продуцент комплексін сақтайды. Олар тазаланбаған және жоғары микробты болып
келеді.
П10х және П25х препараттарын жаңа немесе кептірілген қатты фазалы
саңырауқұлақ культураларынан төмендегі сызбанұсқа арқылы алады.
Саңырауқұлақ культурасынан ферменттерді сумен
экстракциялау→экстрактының бөлінуі→этил және изопропил спирттерінің
экстракттарынан ферменттерді тұндыру→фермент тұнбасы
бөлінуі→стабилиздеу→суспензияны кептіру. Ал, П20х препаратты келесі схема
арқылы алады: қатты фазалы культурадан ферментті экстракциялау, экстрактті
залалсыздандыратын фильтрация, ультраконцентраттың стандартизациясы мен
стабилизациясы, және кептіру. Фермент препаратын өңдеу аяқталған соң еріген
препарат реакциялық ортада қалады және ол қайтып қолданылмайды. Ерітінді
мен бірге иммобилизацияланған ферменттер шығарылады. Иммобилизация-
изолирленген фазаның объектісі. Иммобилизделінген ферменттерді ферменттік
активтілігі бар микроорганизм клеткаларынан алады. Табиғатта ферменттердің
көпшілігі тірі ағзалардың құрлысымен немесе қоршаған орта элементтерімен
ассоцирленген. Иммобилизденген ферменттер өндірістік процестерде биокатализ
ретінде қолданылады. Каталитикалық процесті үздіксіз жүргізуге болады.
Реакция өнімі фермент препаратының қоспасын ластамайды. Иммобилизденген
ферменттер жоғары операциялық стабилділікке ие, ал олардың каталитикалық
қасиетін модифицирлеуге болады.
Иммобилизденген ферменттерді қолдану күрделі өндірістік
биокатолитикалық процестерді шешуге және аминоқышқылдардың, органикалық
қышқылдардың қант, метан, антибиотик, гормонды препараттардың көмегімен
жүзеге асырылады
Препараттар келесі қатарлар бойынша орналасады: целлюлолитикалық,
гемицеллюлазды, пектин, амилолитикалық, алигосахарид гидролазасы, қант
изомеразасы, протеолитикалық, липолитикалық, литикалық, мультиэнземді
композиция және т.б. Активтілік бірлігі қабылданған стандарттарға сәйкес
келеді.
1. Целловиридин Г20х (ТУ 9291-008-05800805-93)-целлюлолитика лық фермент
препаратының комплексі. Trichoderma hesei культурасынан алынады. Комплекс
құрамына: эндоβ1,4-глюкозаны, целлобиогидролаза, целлобиаза, ЭНДО-β-1,3-1,4
глюконаза, ксиланаза кіреді.
Препарат целлюлозалы активтілігі мен стандартталады және келесі
топтардан тұрады: 1-2000, 2-1500, 3-1000, 4-500 және 5-200 бірг.
Препараттың оптимальды жағдайы: рН1,5-5,5, температура-50°С, ал ылғалдылығы-
8-15%. Бұл препарат сыра қайнатуда қолданылады және ол препаратта
саңырауқұлақ продуцентінің споралы, сальмонелл, басқа да потогенді форма
болуы керек.
2. Целловиридин Г3х-гемицеллюлаз және целлюлолитикалық ферменттердің
комплексті препараты (T.reesei немесе T.viride). целлюлолитикалық
активтілігі-1-100, 2-75, 3-50 бірг. Оптимальды жағдайы:рН 4,5-5,5,
температурасы 45-50°С.
3. Целлоконингин П10х, целлолигнорин П10х-саңырауқұлақ культурасынан
алынған Trichoderma коnіngі, Т. Lignorum целлюлаза препараты. Ферментті
комплексті энда және ЭКЗО β 1,4-глюканаза, целлобиогидралаза, целлобиаза,
ксилназалар қатысады.
Целлюлазаның стандартты активтілігі-50 бірг. Оптималдылығы: рН 4,5-5,5
температурасы-50-60°С.
4. Г3х Целлобранин-Т.Longibrachiatum культурасынан целлюлоза препаратын
алады. Фермент комплексіне: ЭНДО-β-1,4-глюкоза, целобиогидролаза,
целлобиаза кіреді.
5. Ксилаком (ксилоглюканофоетидин П10х, ТУ 798-1-92)-Аsр.fоеtіdus қатты
фазада саңырауқұлақ культурасынан алынатын цитолитикалық фермент
препараты.препаратта ксиланазды, полигалактуроназды, пектин эстеразды,
целобиазды, қышқыл протеазды, хитиназды немесе β-глюкозидазды активтілігі
бар. Ксилакомның оптимальдылығы: рН 4,5-5,0 температурасы 45-50°С.
6.β-Глюканаза В.Subtilis Т-86 культурасынан β-1,3-1,4 глюканаза
препараты алынады. Стандартты активтілігі 600 бірг.
Препаратың максимальды активтілігі рН-6,5. температурасы 50°С, рН—3,5-
8,0 стабильді болады.
7. β-маннаназа Г10х- В.Subtilis G-78 культурасынан эндо-β-1,4 маннаназа
препараты алынады. Препаратта маннаназаның стандартты активтілігі 300
бірг.
8. П10х-Г10хпектовомарин (ГОСТ 18920-73) Аsр. Аwоmоrі саңырауқұлақ
культурасынан протеазды қышқыл және пектолитикалық фермент препараты
алынады. Фермент комплексіне: эндо-экзополигалактуроназа, пектинэстераза
және β-глюканаза кіреді. Пектин эстераза 1 мин 30°С пектин молекуласындағы
1 микроэквивалентті күрделі эфирмен байланысқан гидролизді катализдейді.
Оптималдылығы рН 2,5-5,0 температурасы 45-52°С. Препарат ылғалдылығы 13%
кем емес және саңырауқұлақ кандидасы болмау керек.
9. Пектофетидин П10х (ТУ 64-13-04-87)-ферментативті комплекс. Ол Аsр.
Foetidus продуцентінен алынады. Оптималдылығы рН 3,5-4,5 температурасы 35-
45°С, қышқыл протеаза үшін рН 2,5-4,0 тең. Ылғалдылығы-15% кем болмауы
керек.
10. Г10х Эндополигалактуроназа-Zygofabospora marxiana ВКМ У-848 ашытқы
культурасының препараты.
Стандартты активтілігі-1000000 бірг. Оптималдылығы рН 5,0-5,2
температура 45-50°С.
11. П10х Амилоризин-Аsр.оryzac саңырауқұлақ культурасынан алынған α-
амилаза препараты. Сонымен қатар потеаза, β-глюканаза, ксиланазалық
активтілігі бар. Оптималдылығы: рН-4,7 температура-45-55°С. Стабилизатор-
кальций тұзы. Ингибитор-ауыр металдар. Амилоризинге қарағанда
амилопроторизиннің пртеолитикалық активтілігі жоғары. Амилопроторизиннің
оптималдылығы рН 4,0-6,5 температура 50°С және амилолитикалық активтілігі
1200-1700 бірг.
12. Г20х Глюкавамарин-Аsр.awamori культурасынан глюкоамилаза препараты.
Сұйық және ұнтақ түрінде шығарылады. Оптималдылығы рН 4,5-5,0 температурасы
55-60°С.
13. Тазаланған Глюкоамилаза (ТУ 59. 01. 003.65-83) Аsр. Аwаmоrі
саңырауқұлақ культурасынан алынған глюкоамилаза препараты.
Фермент оптимльдылығы: рН-4,0 температура 65°С. Сонымен қатар
глюкоамилазаның ЖГ20х индексін сұйық формада өндіреді. Оның стандартты
активтілігі 1000 бірг. Препаратты бензойн қышқылының стабилизаторы ретінде
қолданылады. Ол инферкция дамуына қарсы тұрады.
14. Лактоканесцин Г20х-Реn. Саnеsсеns-құлақ культурасынан алынған β-
галактозадағы препараты. Стандартты активтілігі-1000 бірг. Оптималдылығы
рН-4,5 температурасы 50-60°С.
15. Галактосил-осындай культурадан алынған β-галактозидазалы
иммобилизденген препарат. Солихромда ферменттерді сорбциялау арқылы салды.
Стандартты активтілігі: 1-350, 2-250 бірг. Фильтратта лактозаны
гидролиздеу үшін препаратты ұзақ эксплуатациялайды. Мұнда оптималдылық 3,9-
4,1-ге өзгереді температура 38-42°С төмендейді.
16. Имфрузин-желатинде иммобилизацияланған клеткалар арқылы Асt.
Аlbogriseolus актиномицетінен түптік культивирлеу арқылы глюкозаизомеразаны
алады.
Глюкозаизомеразаның стандартты активтілігі-200 бірг. Оптималдылығы: рН
6,5-10,0 температура 85-90°С. Препаратты ұзақ эксплуатациялық нәтижесінде
мынаны ұсынады: рН-7,2-8,0 температурасы 63-67°С, субстраттағы магний
ионының концентрациясы 0,004м кем емес, кальций ионы 10м кем болмау
керек.
17. Пртосубтилин Г3х, Г10х-В.subtilius культурасынан
металлопротенназаның нейтралды бактерия препараты. Г3х препараттың
активтілігі-700 және 100 бірг, ал Г10х: 1-230, 2-180, 3-80, 4-70 бірг.
Оптималдылығы рН 7,0-7,5 температура 50°С, стабилизатор-кальций және мырыш
ионы, ингибитор-ауыр металдар.
18. Г10х лизосубтилин- В.subtilius культурасынан бөлінген литикалық
фермент препараты. Фермент комплексіне литикалық пептидаза қатысады.
Стандартты литикалық активтілігі-1000000 бірг. Оптималдылығы рН-7,2
температура 37-50°С. Препараттың сулы ерітіндісінде рН 5-9 ал температура
50°С жоғары болмауы керек.
19. ПП1ПЭК мультиэнзимді комплекс (ТУ 59.01.003.43-81) сыра қайнату
үшін амилосубтилин Г10х, Г10х протосубтилин, П10х амилоризин препараттарын
араластыру арқылы алады. Оптималдылығы рН 5,4-5,7, температурасы 50-55°С.
Препаратта саңырауқұлақ продуцентінің спорасы болмауы керек.
20. МЭК-1 вино өндірісі үшін мультиэнзимді композиция (ТУ 56510.18.08-
87) МЭК-1 құрамына мынадай фермент препараттарының бөлігі кіреді: Г10х β-
глюканаза, активтілігі 600 бірг-50, Г10х β-маннаназа, активтілігі 300
бірг-3,4.
Г10х қышқыл протеаза, активтілігі 30 бірг-3,4. Г10х
эндополигалактуроназа активтілігі 1000000 бірг-0,9.
21. МЭК-ГПЛ ферментті премикс-құстардың иммунитетін жоғарлату үшін.
МЭК-ГПЛ құрамына амилосубтилин Г3х, Г3х протосубтилин кіреді.
Стандартты препаратта фермент активтілігі мынадай болады: амилаза-100,
протеаза-10, β-глюканаза-100, лизоцима-100 бірг. Оптималдылығы рН-6-7,
температура 37-50°С.
1.5 Тазартылған фермент препаратын алу
Тазаланбаған фермент препараттары спирт және сыра өндірісінде кеңінен
қолданады. Құрғақ аспергиллюс оризе зең саңырауқұлағынан тазаланған фермент
препараттарын алу келесі операциялар бойынша жүзден асады.
1) ферменттерді экстрагирлеу
2) ферменттерді тазалау
3) ферменттердің тұнуы және тұнған ферментті бөлу
4) кептіру, ұнтақтау және фермент препаратты қаптау.
Саңырауқұлақтың құрғақ культурасы 60%, ерімейтін заттар 10% су және
30% экстрагирлеуші заттар болады. Құрғақ культурадан балласты заттарды
тазалау үшін сумен экстрагирлейді, осының нәтижесінде ферменттермен басқа
да экстрактивті заттар ерітіндіге шығады. Экстракцияны 20-25°С
температурада бірнеше диффузор арқылы жүргізеді. Су барлық диффузор арқылы
өтеді. Жұмыс режимін орнату үшін диффузион-батареяға құрғақ саңырауқұлақ
культурасы салынған бірінен кейін бірі орнатылады. Құрғақ культурамен
толтырылған соң алдынғы диффузордан және басты диффузордан фермент
фильтратын алады. Бос диффузорға су келіп түседі. Содан соң сілтіліенген
саңырауқұлақ культурасын шығарып алады. Одан экстракцияланған заттардың
барлығын бөліп алады. Ал, су келесі диффузорға келіп түседі. 6 диффузордан
тұратын батареяда экстракцияланған заттардың 10-11% құрайды. Диффузордағы
мөлшер 14% дейін жоғарылайды және батареяның жұмыс режимі өзгереді.
Фильтратты әр басты диффузордан емес, ішінде жаңадан толтырылған препараты
бар әрбір 3 диффузордан кейін бөліп алады. Концентрацияны экстракцияланған
құрғақ препараттардың концентрациясына дейін жоғарылатады (30-36%). Алынған
ферменттерді асбесті фильтр массасы арқылы, механикалық қоспалардан бөліп
алу үшін фильтрлеуші картон немесе фильтрлеуші қағаз арқылы тазалайды.
Ферменттер-жоғары молекулалы байланысқан спецификалық ақуыздар. Диализ
арнайы сосудты диализатордың токымен 20-24 сағ аралығында жүргізіледі.
Мембрана ретінде өсімдік пергаменті, глицерин және 2-хромқышқылды аммоний,
желатин құрамынан пропитан, жеке маркадағы целофан және т.б. қолданады.
Егер де жоғары сатыда тазалауды қажет етпесе, онда диализ қолданылмайды.
Бірақ бұл жағдайда құрғақ зат концентрациясы 20% жоғары болмауы керек.
Этил және изопропил спирттерінің тұнбасынан, тұндырғыш арқылы
ферменттерді бөлу арнайы аппараттарда жүргізіледі. Ферменттердің тұнуы үшін
70% этил немесе 55% изопропил спирті қажет. Бұл жағдайда 95% этил спиртінің
шығыны 2,8 көлемді құрайды. 95% изопропил спирті сол көлемде 1,4 көлемді
құрайды. Этилдің тұнуына қарағанда изопропил спиртінен ферменттердің тұнуы
5 есе арзан.
Фермент тұнбасын центрифуга арқылы бөледі және кептіреді. Кептіру
арқылы атмосфералық қысымда 6-8 сағ аралығында 40°С температура жоғары емес
жағдайда жүргізіледі. Кептірілген фермент препаратының ылғалдылығы-8-10%.
Оларды диірменде ұнтақтайды. Тұнудан кейінгі спирт қайтадан қолдану үшін
айдалады. Тазаланған фермент препаратын алудың технологиялық схемасы 4.4
сур көрсетілген.
Тазаланған фермент препаратының шығуы 2-2,5% құрайды. тазалаудың
соңында комплексті препараттарға ферменттің концентрациясы құрғақ
культурамен салыстырғанда 25-50 есеге жоғарлайды.
Тазаланған препараттарды алудың басқа да сызбанұсқалары бар.
Ферментерді балласты қоспаларды рН 8,2-8,6 дейін жоғарылату арқылы жояды:
сору қысым 0,1-0,2%. Калций хлориді тұнбаның түсуіне көмектеседі.
Фермент фильтраты диализденген соң ваккумде буландыруға жібереді
(қайнау температурасы 32°С жоғары емес) .
Алынған сиропты ұнтақ болғанға дейін кептіреді. Тазаланған комплексті
фермент препаратынан басқа амилолитикалық және протеолитикалық ферменттерді
бөлек алуға болады. Аспергиллюс оризе зең саңырауқұлақтарының культурасын
диализдеп болған соң, әлсіз этил спиртінің ерітіндісімен протеолитикалық
ферменттерді тұндырады. Сөйтіп оларды центрифугалау арқылы бөледі, содан
соң қалған ерітіндіні ащы спиртпен амилолитикалық ферменттерде тұндырып
бөліп алады. Фермент тұнбасы бөлінген соң центрифугада кептіреді,
ұнтақтайды және буып-түйеді.
Сонымен бірге тазаланған фермент препаратын алу үшін, фермент
активтілігінің бір түрі бар микроорганизм штамдарын продуцирлейтін
амилолитикалық және протеолитикалық ферменттер арқылы алады. Мысалы:
аспергиллюс флявус зең саңырауқұлағы жоғары протеолитикалық қасиетке ие.
Концентрленген фермент препараттары қоюланған фермент сиропы ферменттер
сорылады да ваккум арқылы буландырғышта булайды, кейін 3-5 килограмды
бидонға құяды.
Тазаланған фермент препараттарын микроорганизм культурасын түптік
культивирлеу арқылы алуға болады. Түптік культивирлеу арқылы ферменттерді
бардада бөлу қиын, себебі ол жерде көп заттар қалып қояды. Тазаланған
фермент препаратын алу үшін саңырауқұлақтарды түптік культивирлеу әдісімен
жасанды қоректік ортада өсіреді. Амилаза препаратын алу үшін қоректік орта
ретінде мыналарды ұсынады: жүгері ұны, азот қышқылды натрий және т.б.
тұздар. Аспергиллюс оризе зең саңырауқұлағын осындай ортада өсірсе
амилолитикалық ферменттер пайда болады. Барлық амилаза культурада
сұйықтықта болады және олардан саңырауқұлақ мицелиясын фильтрлеу арқылы
бөледі. Фильтрленген ерітіндіні ваккум (32-33°) температурада булайды.
Буланған этил спирті ерітіндісінен ферменттерді тұндырады да центрифугалау
арқылы бөліп алады, кейін спиртпен жуады және ваккум арқылы кептіргіште
кептіреді.
1.6 Патенттік ізденістер
Пектинэстераза активтілігі бар фермент, ДНК, ферментті алу әдісі;
құрамы және ферменттің өнеркәсіптерде қолданылуы қарастырылады.
Этанол өндірісі үшін Bacilluc subtillis тен (АА) α-амилаза препаратын
алу. Тазаланбаған амиласубтилаза препаратын пленкала буландырғышта алды.
Оның құрамында АА және нейтралды протеаза болды. АА бактериалды препаратына
рН 6,0-6,5 және 30°С максималды активтілік береді. АА активтілігі Са
06 ионл бергенде 40% жоғарлады. Амилосубтилизин препаратының активтілігі
375 бірг және протеолитикалық активтілігі 30 бірг
Целлюламитикалық, ксилономитикалық ферменттер комплексін ортады
өсіргенде олардың активтілігі 4-5 есеге жоғарлағанын көрсетті. Клетка
ішіндегі және сыртындағы ферменттерді изоляциялы жоғары эффективті әдіспен
өңдеді. Р. Ostreatus-3 мультиферментті система және олардың изоформасы
–эндоглюканаза, целлюлаза, ксиланаза, лактаза, лигнинпероксидаза. рН-4,0-
5,5.
Фермен продуценті-Alcaligenes культивирлеу барысында креатин
–амидингидролаза алу әдісі петенттеледі. Креатин анықтауда
ферментативтіәдіс сипатталады. Фермент активтілігі t-40-50°C, pH 8.0-9.0.
Β-галактозадағы проценті үшін - Тhermoanaerobium бактериясын қоректік
ортадан алады. Ол фермент синтезін жоғарлатады. Оптимальды жағдайда сулы
экстрактан β-галактозидаза фермент препаратын алғанда, экстракт клеткасында
1көлемде этил спирті түседі. Фермент 5 рет тазаланады.
BradyrhizoBium japonicum 110 Sрс-4 аэробты жағдайда хемолитаутотрофты
өсуге қабілетті. Карбонмонооксидегидрогеназаны (СОДн: ЕС
1.2,099.2)ультрацентрафугалау, анион алмасу хромотографиясы және гель
фильтрациясының көмегімен21 тазаланады. Активті жүйесі-5 н моль минмг.
Электрофорезаның қорытындысында тазаланған фермент құрамы 230000Д.
Мелассалы спирт ашу процесіне әр түрлі әдісте иммобилизацияланған
ашытқы клеткалары қолданылды. Көрсеткіш бойынша иммобилизденген клеткаларды
қолдану этанол өнімі диссоцирленген клеткалармен салыстырғанда жоғары
болғанын көрсетті.
Bacillus sp. Тs47 протеолитикалық активтілігі бар термофильді штамм
бөлінді. Полигалактурантпен бірге 60°С ортада өсіргенде клетка ішінде эндо-
полигалактуранттранс элиминаза продуцирленеді (РL, ЕС 4,2,2,1) фермент
хромотография әдісімен тазаланады. Ферменттердың изоэлектрлік нүктесі-рН-
5,3. оптимальды активтілігі 70°С рН-8,0. Фермент протопектиназалы
активтілігімен сипатталады.
Биотехнология акрилонитрилдан акриламиданы синтездеу үшін қолданады.
Batcillus сеreus В5 бактерияның нитрилгидритаза жай органоминералды ортада
продуцирлейді.
Saccharomyces cerevisiae ашытқыларына таңдалған бірнеше протеаза
деградациясының эффективтілігінің жоғары болғанын көрсетті.
Diversa Corp компаниясы-термостабильді альфагалактозидазада ферментін
потенттейді. Алынған ферменттер тамақ өндірісінде қолданылады. Тазаланған
фермент құрамында 30 аминқышқылы және альфа-галактозидазының активтілігі
болады.
Д-аминоацелаза ферменті патенттеледі. Ферменттердың физико-химиялық
қасиеті анықталған. Молекула массасы 40°С және 50°С дейін инактивирлеп
қыздыру арқылы асады. Оптимальды активтілігі рН-7,5-8,5 және 30°С.
Альгинат-плаза: ферменттердің негізгі көзіне сипаттама, функциаланады
құралысына анализ, биологиялық ролі мен қолданылуы: Alginate lyase: Review
of major sources and enzyme characteristics, structure-function analysis,
A, Schiller Neal L.
Альгинат-лиазада Mаn және Gulo А-лиаза дегидрагирленген альгинат пен
полисахарид жатады. Ферменттердың бөлінуі, анализі, субстраты және лиаза
әрекетінің механизімі және т.б. жатады. Лиазаны алу өндірісінде медицина
қолдану
Аталған ферменттердің молекулярлы массасы 47,1 кД жуық. Оларды
Escherichia coli рекомбинантты штамыннан алуға болады. Ферменттер ауыл
шаруашылығындағы жиі қолданады.
Микробты липаза Биотехнологияда кеңінен қолданылады. Қазіргі әдіс
арқылы липазаны өндірістің талаптырына адаптирлеу және қолдану. Библ 64.
Ферменттер-тірі жүйелердің катализатор, барлық ағзаларға биохимиялық
реакцияларды бақылайды және басқарады.
Диолеонфосфатидиэтанол (ДОФЭТ) және диолелифосфатидилхолина (ДОФХ)
гидролизімен танысу.
(R) - (+) және (S) – (-) – этил 4,4,4-трифтор-3-энантиоселективті
жолмен аллилброид және аллил спирт қатысуымен алады. Олар ингибитр ретінде
әрекет ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Беттер кесте сурет
Түйінді сөздер
Активатор, ингивитор,глюковаморин, амилолитикалық фермент.
Дипломды жұмыста крахмал шикізатының қанттандыру сатысына арналған
амилолитикалық фермент өндірісінің дамуындағы мәселелер қарастырылған.
Жұмыста оның негізгі бөлімдері кіреді. Крахмал шикізатының қанттандыру
сатысына арналған амилолитикалық фермент өндірісінің технологиясын жаңарта
отырып, крахмал гидролизін қанттандыруға арналған препараттарға
салыстырмалы сипаттама қарастырылған.Осы пероцестерде қолданылатын
штамдардың физико- химиялық ерекшелігі,үздіксіз культивирлеу әдістері мен
фермент активаторымен ингивиторы, ферменттің микроорганизмдер продуцентін
культивирлеудің өндірістік әдісі қарастырылған.
Технологиялық сызба- нұсқаға сипаттама жасалып,негізгі және көмекші
аппарат таңдалынған.Сонымен қатар технологиялық есептер, материалдық,және
жылу балансы орындалған.Микробиологиялық және санитарлық бақылаулар
қарастырылған
Мазмұны
Нормативтік сілтеме
Белгілер мен қысқартылған сөздер
Анықтама терминдер
Кіріспе
1 Аналитикалық шолу
1.1 Крахмал гидролизін қанттандыруға арналған препараттарға салыстырмалы
сипаттама
1.2 Ферменттердің әсер ету механизмі
1.2.1 Химиялық реакцияладың катализаторы - ферменттер
1.2.2 Ферменттің активаторлары мен ингибиторлары
1.2.3 Амилолитикалық ферменттердің механизмінің әрекеті
1.3 Микробтық фермент препаратын алу
1.3.1 Ферменттің микроорганизм - продуценті
1.3.2 Фермент препаратының номенклатурасы
1.3.3 Ферменттің микроорганизм продуцентін культивирлеудің өндірістік
әдісі
1.4 Шикізатқа сипаттама
1.5 Тазартылған фермент препаратын алу
1.6 Патенттік ізденістер
2 Жұмыстың өндірісті технико-экономикалық негіздеу
2.1 Құралыс ауданын және орнын таңдау
2.2 Ғылыми -зерттеу бөлімі
2.2.1 Тәжірибе жасаудың мақсаты
2.2.2 Тәжірибені жүргізу жағдайы
2.2.3 Нәтижелерін талқылау
3 Технологиялық бөлім
3.1 Культивирлеуге арналған қоректік орта және шикізаттар
3 .2 Егіс материалын алу және көбейту
3.3 Спирт тұнудағы амилолитикалық ферменттерді түптік культивирлеу әдісімен
алудың технологиялық сызба – нұсқасы
3.4 Гх 466 Глюкавамарин өндірістің технологиялық сызба нұсқасы
3.5 Фермент ерітіндісін концентрлеу
3.6 Қайнатылған массаны қанттандыру үшін микроорганизмдер
культурасын қолдануға дайындау
3.7 Негізгі аппаратқа сипаттама
3.8 Қосымша аппаратқа сипаттама
3.9 Технологиялық есебі
3.91 Құрал – жабдықтардың санын және жұмыс істеу қорын есептеу
3.9.2 материалдық баланс
3.9.3 Ферменттердің конструктивтік есебі
4 Тіршілік –қауіпсіздігі
5 Қоршаған ортаны қорғау
6 Экономикалық бөлім
6.1 Цехтың өндірістік қуатын анықтау
6.2 Капиталды шығындарды есептеу
6.3 Еңбек ақы және жалақы
6.4 Дайын өнімнің өзіндік құнын есептеу
7 Бизнес – жоспары
Түйін
Қолданылған әдебиеттер
Спецификациясы
Анықтама терминдер
Ферменттер -табиғатында ақуыз болып табылатын биокатализаторлар.
Катализатор - химиялық реакцияны жылдамдата отырып, өзгеріске ұшырамайтын
заттарды айтамыз.
Ферменттік активтілік –белгілі фермент бөлшегінің көмегімен нақты уақыт
ішінде алынған субстрат шамасы.
Флавиндік дегидрогеназ- сутегі атомын бөліп алу жолымен субстратты
тотықтырады.
Амилаза – спирт, сыра, шарап, нан, кондитер заттарын алуда қолданылады.
Глюкоамилаза – глюкоза алуда, сырадан декстринді жоюда.
Инвертаза – кондитерлі өнімді өндіруде.
Пуклулоназа – мальтоза өндірісінде .
Галактозидаза – балмұздақ дайындауда, сүт сары суын лактозадан босатуда.
Целюллоза – араласқан кофе, сәбіз цитрус өнімін өңдеуде.
Пектиназа – шарапты түссіздендіруде, жеміс секторын түссіздендіруде.
Микробты протеза – сыра қайнатуда, қамырдың жетілуін тездетуде, ет сапасын
жақсартуда.
Пепсин, папаин – сыраны түссіздендіруде.
Пепсин, трепсин, бромелаин – балықты мориновать ету процесін тездетуде.
Липаза – жұмыртқа ақуызын езгенде сапасын жақсартады.
Глюкозаоксидаза, католаза – құрғақ сүтте, кофе, сыра, жеміс соктерін
жақсартуда және ұзақ уақыт сақтауда оттегін жоюда қолданылады.
Белгілер мен қысқартылған сөздер
БТ – Биотехнология
МБ – Микробиология
М.О – Микроорганизм
ФАД – Флавинадениндинуклеотид
ТПФ – Тиминпрофасфат
ТДФ – Тиминдифосфат
НАД – Никотинамиднуклеотид
НАДФ – Никотинамидадениндинуклеотидфосфат
КО – Кофермент
ФМН – Флавинмононуклеотид
ПКО – Пиридоксиндік кофермент
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі: Крахмал шикізатының қанттандыру сатысына арналған
амилолитикалық фермент өндірісінің дамуындағы мәселелердің бірі; Қазақстан
Республикасының ферменттік заттар нарығын сапалы, эффективті, бәсекеге
қабілетті отандық препараттармен қанықтыру болып табылады.
Ферменттер – бұл тірі жасушадан синтезделетін органикалық
қосылыстар. Ферменттірдің өте аз концентрациялы микроорганизмдердің
өсуін шапшаңдатуға қабілетті. Оларды тек микроорганиздер жасушасы
ғана емес, өсімдіктер және жануарлар жасушасынан алады.
Жұмыстың қызметі мен мақсаты: бұл жұмыстың мақсаты фермент
препаратын алу болып табылады. Алға қойған мақсатқа жету үшін
келесі мәселелерді шешу керек:
-Әдебиеттерге патенттік ізденіс жасау;
-Технологиялық процесті толық сипаттау және тәжірибелер
жүргізу;
-Фермент препаратын алуға аналитикалық шолу;
-Инженерлік есептерді шығару;
-Технологиялық процесті автоматтандыру;
-Қоршаған ортаны және тіршілік қауіпсіздігі шараларын шешу;
-Өндірістік ғимаратты жоспарлау;
-Жоспарланған өндірістің экономикалық эффективтілігін анықтау.
-Ғылыми жаңалық:
- Спирт өндірісінің қанттандыру сатысына арналған амилолитикалық
ферменттер микроорганизмінің штамы алынды. Ол өзінің жоғарғы
активтілігімен және көбею коэффициентінің жоғарлығымен ерекшеленеді.
- Активті ферменттер ретінде глюкоамилаза, α-амилазалар алынады.Олар
ашытқылардың физиологиялық жағдайын жақсартады, өсіру процесінің
ұзақтығын қысқартады.
Іс жүзінде бағалығы:
- Амилолитикалық фермент өндірісін жоспарлау;
- Фермент өндірісінің технологиясы;
- Спирт өндірісінің қанттандыру сатысында қолданылатын ферменттік
препараттарды іс - жүзінде қолдану;
- Өндірісті жоба бойынша есептеу;
- Конструкциялы цилиндр – конусты ферментер аппараты;
- Өндірістің экономикалық эффективтілігіне анализ;
Тәжірибелік мәні мынадай мәселелерден тұрады:
- амилолитикалық ферменттер микроорганизмінің штамын қолдану
арқылы қазіргі заманға сай теориялы және тәжірибелік фермент
өнімдерін жобалау;
- Алынған нәтижелерді ТЭК құрастырған спирт зауытында қолдануға
болады.
Биотехнологияның дамуы оны қолдануды эффективтілігін жоғарлатады.
Қорғауға қатысты ережелер:
- өндірістің технологиялық сызба нұсқасы;
- ғылыми зерттеудің нәтижелері;
- негізгі және қолданбалы құрылғының конструкциясы;
- цехтың негізі технологиялық көрсеткіштері;
Жұмыстың апробациясы және жариялануы. Жұмыстың нәтижелері
жарияланбаған. Жұмыстың құрылымы және көлемі. Дипломдық жұмыс беттен
тұрады, бірнеше суреті бар, кестесі, негізгі көзі болып отандық және
шетелдік әдебиеттер тізімі кітап табылады.
1 Аналитикалық шолу
1.1 Крахмал гидролизін қанттандыруға арналған препараттарға салыстырмалы
сипаттама
Бидайды және картопты қайнату арқылы крахмал ерітіндісін, бидай солодының
амилолитикалық ферменттермен немесе микроорганизм культурасымен
гидролиздейді.Көбнесе микроскопиялық зең саңырауқұлақтарымен бактериялар
қолданылады.
Амилолитикалық ферменттер көптеген жоғары сатылы өсімдіктердің құрамында
кездеседі. Солод крахмалды қанттандырады. Ол өте ертеден қолданылып келеді,
содан бері солод спирт алу үшін қолданылады. Сонымен бірге микроскопиялық
саңырауқұлақтардың крахмалды қанттандыратын қасиеті де ертеден белгілі
болған. Олардың көмегімен шығыс елдері хмельденген сусындар дайындайды.
Спирт өндірісінде микроскопиялық саңырауқұлақтың культуралары немесе
фермент препараттары спирт өндірісінде жиі қолданылады. Олар концентрленген
шырын түрінде немесе құрғақ ұнтақ түрінде пайдаланылады. Бірақ көбнесе
културальды сұйықтық түрінде қолданылады.
Спирт өндірісінде микроскопиялық саңырауқұлақ културалары солодпен
салыстырғанда бидай немесе қоректік орта құрамы ретінде кәдімгі жүгері ұнын
қолданып өсіреді. Онда солодты дайындау үшін крахмал шикізатының массасына
есеппен 14-20% шартқа сәйкес бидай, солдты өсіру үшін 16-18% крахмал
жоғалады. Спирт өндірісіндегі процестерде солод крахмалының бір бөлігі
қанттанбаған күйде қалады және ашымайды. Сонымен қатар суслоға солодпен
бірге бөгде микроорганизм енгізілсе, олар спирттің шығуы кезінде теріс
реакция көрсетеді. Крахмалды толық қанттандыру мақсатында әртүрлі дәндегі
солод қоспасын қолдану процесті қиындатады.
Крахмалды толық гидролиздеу үшін микроскопиялық саңырауқұлақ
культураларында солод ферменттерінен ерекше амилолитикалық ферменттер
комплексі бар. Микроскопиялық саңырауқұлақтарда целлизиотикалық ферменттер
активті және олар гемицнллюлозаны қантқа дейін ыдыратады. Олардың бір
бөлігі ашытқыда ашиды да, спирттің шығуын жоғарлатады. Микроскопиялық
саңырауқұлақтар культураларының көмігімен фермент концентрациясын
жоғарлатуға болады.осы арқылы қанттандыру ұзақтығын сусланың ашуын 2- 3 рет
қысқартады.
Микроскопиялық саңырауқұлақтар тез көбейеді. Беттік культураларды өсіру
үшін1,5 тәулік жеткілікті. Солодты алу үшін бидайды өсіру 9-10
тәуліккесозылады. Спирт ашу процесінде тазалықты қамтамасыз ету үшін түптік
культураларды өсіру залалсызданған жағдайда орындалады.
Крахмалды қанттандыру үшін микроскопиялық саңырауқұлақ культураларымен
солод әректә шектелмейді. Жасуша қабырғасындағы эндосперм қоспасының бір
бөлігі және ашытқыны қоректендіру үшін органикалық азот сусланы
қорландыруға қабілеті. Бұл процестердің жүруі үшін микроскопиялық
саңырауқұлақтармен солодты өсіру үшін көптеген ферменттерлер қатысады.
Сондықтан олардың химиялық табиғатын, құрылысын және механизм әрекетін білу
қажет.
1.2 Ферменттердің әсер ету механизмі
1.2.1 Химиялық реакцияладың катализаторы - ферменттер
Ферменттер-ақуыздар табиғаттың катализаторы.Бейорганикалық катализатор
сияқты химиялық саңырауқұлақтардың жылдамдығын өзгертеді.Ферменттер
жылдамдыққа әсер ету арқылы, соңғы өнім реакциясының құрамына кірмейді.
Ферменттер гомогенді және гетерогенді болып 2-ге бөлінеді. Олар өзінің
активтілігін қоспада, молекулярлы массада көрсетеді. Ферменттер ақуыздардан
тұрады. Полипептид тізбегінде аминқышқылдардың тізбектеп орналасуы тек қана
генетикалық кодпен ғана сипатталмайды, бірақ сонымен қатар тізбектегі
әртүрлі химиялық байланыстарды әрбір фермент құрылысы үшін анықтайды.
Сондықтан ферменттердің бір ерекшелігі әрекет ету қабілеті жоғары. Әр
фермент тек белгілі субстратқа ғана әсер етеді, кейде ұқсас құрылымы бар
субстраттар тобына да әсер етеді.Молекуладағы белгілі бір химиялық
байланыстарды ғана ажыратып бөледі.
Ақуыздар сияқты ферменттердің ерекшелігі жоғары лабильділік. Орта
жағдайына байланысты қасиеті тез өзгереді. (рН, температура, активатор мен
ингибитор қатысуымен және т.б.). Бейорганикалық катализаторлардың
айырмашылығы –төменгі температурада, орта қысымда қолданады және химиялық
реакцияны өте жеңіл жағдайда жүргізуге мүмкіндік береді.
Тірі ағзалар үшін фермент әрекеті өзгеше. Құрылысы бұзылған жағдайда
(координация қатысуымен) ферменттер каталитикалық функциясын жоймайды.
Ферменттер бір және екі компонентті болады.Бір компонентті ферменттер
(жай ақуыздар, протеиндер) олар тек ақуыздардан тұрады. Олар каталитикалық
қасиетке ие. Оларда көбінесе серин, гистидин, триптофан, аргинин, тирозин,
аспаргин және глутамин қышқылдары байқалады. Бос радикалдар (-NH2, -NH,
-SH, -COOH және т.б.) осы аминқышқылдарды активті орталық құрады. Осы орта
құрамына кіретін аминқышқылдың қалдығы полипептидті тізбектің әр жерінде
орналасады. Сондықтан ақуыздар молекуласының активті орталық пішіні шар
тәрізді болағанда пайда болады.
Екі компонентті ферменттер (күрделі ақуыздар, протеидтер). Олар ақуыз
емес бөліктен тұрады. Каталитикалық активтілігіне қарай оларды
простетикалық топ немесе кофермент деп атайды. Мысалы: қыздыру және
диализдау арқылы оңай ажыратылады . Ақуызды бөлігінде активті топ (феррон
мен апофермент) бар. Олар каталитикалық активтілікті тез көтереді
(жоғарлатады). Өз кезегінде простетиалық топ және кофермент ақуыздың
бөлігін тұрақтандырады да денатурирлеуші агент жасайды.
Активті орталықтан басқа тағы 2 орталық бар: субстратты және
аллостерикалық. Бірінші фермент молекуласы субстратпен қосылады да
ферментативтілікке ие болады. Ал екіншісінде фермент молекуласы төмен
молекулалы заттармен байланысып, ақуыз молекуласының үшіншілік құрылысын
өзгертеді. Бұл кезде каталитикалық активтілігі жоғарлайды немесе
төмендейді.
1.2.2 Ферменттің активаторлары мен ингибиторлары
Фермент активтілігі ортада әр түрлі химялық заттардың болуына байланысты
болады. Фермент активаторларына (кофактор) көптеген металл иондары жатады.
Олардың әрекет етуі әртүрлі.Ферменттердің активаторлары простетикалық топ
құрамына кіреді. Сөйтіп коферменттердің апоферменттерге байланысу
қабілеттерін арттырғанда, аллостеритикалық орталықта байланысқанда ақуыз
молекулаларының үшіншілік құрылысында өзгертеді.Соңында ферменттердің
каталитикалық және субстраттың орталығында,олардың функциясы үшін тиімді
конфигурация пайда болады.
Ингибирлеуші әрекеттің механизмі әр түрлі болады. Олардың өзара тежелуі 2
топқа бөлінеді:бәсекелестік және бәсекелессіз. Бәсекелесті тежелу
ингибиторы субстратқа ұқсайды. Ол сондықтан ферменттердің орталығымен
байланыс жасайды да, ферменттердің әсерін шектеп тастайды.
Амилолитикалық ферменттерден мысалы: а- амилаза калций ионымен
активтеленеді. Ол пептид гидролаза әрекетін және денатурацияға фермент
макромолекулаларының үшіншілік құрылысының тұрақтылығын жоғарлатады.
Саңырауқұлақтарда а –амилаза әрекеттерінің тұрақтылығын алюминий ионы
жасайды. Барлық екі амилаза металл иондарымен инактивирленеді- күміс,
хлор,галоидты иондары, иод,бром,фтор және т.б бар.
Реакцияның соңғы өнімдері фермент ингибиторлары болып табылады.
Ферменттердің активтілігін анықтау үшін алдымен молекулалы және
каталатикалық активтілігін білу керек. Бірінші молекулада бір каталитикалық
орталық болады, екіншісінде фермент пен бірге бірнеше активті орталықтар
бар. Активтілік бір минут аралығында моль санымен анықталады.
Ферменттер солодта, микробты культурада және әр түрлі фермент
препараттарында болады. Олар бір дей активтілікке ие болмайды.
Гидролитикалық реакцияда гомогенді катализаторларды қолдану мыс; өндіріске
арналған қышқылдар үшін сутегі ионының активті концентратын білу керек.
Фермент препаратын қолданған кезде биологиялық материалда, активтілік
бірлігі бағаланады.
Спирт өндірісінде қанттандырушы материалдың амилолитикалық, декстриндік,,
глюкоамилаздық, протеолитикалық, қанттандырушы және инвертазды активтілігі
анықталады.
Амилолитикалық активтілігі (А.А) (солодта а-β амилаза әрекеті, фермент
препаратында- тек қана а –амилаза) иодпен бірге жоғары молекулалы
декстриндер және крахмал реакциясының түсінің өзгеруі анықталады. 1 м.е
(АА) мынаны білдіреді. 1г таза солод, 1г құрғақ беттік микробты культура,
бір сағат аралығында 30 ◦ с температурада 1 мл түптік културамен 1 г
крахмалды түссіз декстринге дейін катализдейді.
Декстринді активтілік (ДА) соңғы декстринді гидролиздеумен сипатталады.
Құрамында негізінен а 1,6- глюказидті байланыс болады. Активтілік бірлігіне
субстратты милиграмм түрінде қолданады. 1 мл фермент қоспасын немесе 1 г
гидролизденген препарат бір сағ аралығында 30 ◦С температурада
катализденеді.
Глюкоамилазды (мальтазалы) активтілік (ГлА ) крахмалды немесе мальтозада
еритін фермент әрекетімен сипатталады. Глюкоамилазды ферментпен бірдей
етіп, мальтоза немесе анықталған крахмалда катализденеді, ол бір сағат
аралығында жүргізіледі.
Протеолитикалық активтілік (ПА) – ақуыздардың ажырауын протеаздан
катализдейді. Фермент санына сәйкес протеолитикалық активтілік стандартты
жағдайда 1г казеин гидролизін катализдейді.
1.2.3 Амилолитикалық ферменттердің механизмінің әрекеті
Гидролаза – катаболизм және аноболизм процесі сияқты, процесті
катализдейді. Бірінші жағдайда процесс сумен байланысу арқылы
тасымалданады, екіншісінде оның бөлінуі жүреді.
Экстераза – ферменті, күрделі эфир синтезін ыдыратушы реакцияны
катализдейді. Мысалы: майларды (липазаларға), күрделі эфирлерді фосфор
қышқылымен (фосфстазаға), нуклиотидтерді (нуклеотазаға) және тағыда
ыдыратып катализдейді.
Карбогираза – ферменті, қант және глюкозид синтезінің гидролизін
катализдейді. Карбогидраз -С-О-С- байланыспен байланысады. Карбогиразалар
олигаза мен полиазаға бөлінеді.
Олигазаға α және β – глюкозидаза, α және β – галактозидаза, β –
фруктофуранозидаза жатады.
Α – глюкозидаза гентиобиозбен целлобиоздың гидролизі. Сонымен қатар
глюкозиттер (амигдолин, арбутин және т.б.), α – галактозидаза – мелибоза
гидролизі (раффинозадан тек қана галактозаны ұстап жарады (отципляет) және
қант қалады, β-галактозидаза (лактаза) – лактозаның гидролизі, β –
фруктофурананозидаза (сахароза, интерфаза) – сахароза мен гидролизиді.
Соңында фруктозаны ұсақтап жарады және дисахарид мелибиоза қалады.
Крахмал гидролизін катализдеуші полиаза өндірістік белгісі амилаза
ферментінде бар.
α -β амилаза тек қана α 1,4 –глюкозитті байланысты ажыратып
катализдейді. α – амилаза әрекетімен (кф 3.2.1.1: Asp.oryae А –
амилаза) байланыстар тәртіпсіз ажырайды. Соңында төмен молекулалы
декстриндер (йодпен боялмайтын) аз ғана мөлшерде мальтоза мен
олигосахаридтер пайда болады.
α - амилазаларды эндоген немесе декстрогенді амилаза деп те атайды.
β – амилаза әрекеті (кф 3.2.1.2) амилозбен амилопектиннің соңғы байланысына
бағытталады. Мұнда соңғы тізбектен бастап глюкозаның екі қалдығы
(мальтозаға) жинайды. Бұл 1 суретте көрсетілген.
1 сурет- глюкозаның екі қалдығы (мальтозаға) жинайды
β – амилаза, амилозаны толығымен мальтозаға айналдырады, амилопектин тек
қана 50-55% болады.
α және β амилаза әрекетінің соңында сахарид қоспасы пайда болады. Ол
мальтозадан, аз ғана глюкозадан және төмен малекулалы декстриннен тұрады.
Бактериялар және микроскопиялық саңырауқұлақтарға β – амилаза жоқ, бірақ
активті α – амилаза бар. α – амилазамен микроскопиялық саңырауқұлақтарды
катализдегенде, яғни гиролиз алдында глюкоза мен мальтоза түзіледі.
Бактериалды амилаз ортасында сахароген сияқты, декстрогенді заттар бар.
алдымен крахмалды 60% гидролиздейді.
Амилозаны Bac. subtilis α – амилазаға гидролиздеу барысында алдымен СП 6
декстриндермен мальтотриоза түзіледі, ал процесс соңында глюкоза мен
мальтоза (1:5,45) түзіледі. Амилопектинді гидролиздеу барысында алдымен СП
6 декстриндер, ал соңында – глюкоза, мальтоза және сахаридтер түзіледі.
α – амилаза α – β – солод амилазасы сияқты шығу тегі микробты. α – 1,6 –
крахмалдың глюкозидті байланысын жауламайды.
Солод құрамында фермент бар. Олар α – 1,6 глюзидті байланысты соңғы
(шекті) декстриндерге дейін катализдейді. Мұнда фосфотаз түріндегі
ферменттер бар деп есептейді. Себебі, амилопектинде картоп крахмалының
фосфор қышқылы, күрделі эфирдің глюкоза қалдықтарымен байланысқан. Бірақ
бұл дәл емес, шамамен күрделі эфир байланысы 6 және 1-ші глюкоза
атомдарының қалдықтарымен пайда болады.
2 сурет- күрделі эфир байланысы 6 және 1-ші глюкоза атомдары
Декстриназа әрекетімен бұл фосфор қышқылын босатумен байланыс бұзылады.
Қорытындылай келе бұл фермент фосфотаза байланысы табылады. Бидай
крахмаында фосфор олармен химиялық байланыспаған, бірақ бұл фермент α – 1,6
глюкозитті байланысын ажыратып катализдейді.
Микробты ферменттерден крахмалды α – 1,6 глюкозитті байланыспен ажыратып
катализдеу яғни пллуланаза белгілі. Олар Aerobacter aerogenes бактериясынан
табылған. Оған ферментпен крахмал солодын қосқанда толығымен
гидролизденеді.
Глюкоамилаза (кф 3.2.1.3 синоним – амилоглюкозидаза, γ – амилаза, така
амилаза Б Asp.oryae) микроскопиялық саңырауқұлақтар құрамында бар. олар
крахмалға, изомальтозаға және α – 1,3 нигерозаға α – 1,6 және 1,4
глюкозитті байланысты ажыратып катализдейді. Бұл ферменттермен
катализдегенде амилопектин мен амилоза соңында глюкоза қалдықтары қалады.
Олар гидролиздің соңғы өнімі болып табылады.
Целлюлоза мен гемицелюлоза целлодекстриндер мен олигосахаридтерге дейін
гидролизді катализдейді.
Пектиназа пектин заттарының гидролизін катализдейді. Пектиназа – фермент
топтарын жинау деп табылады. Олардың негізгі үшеуі мыналар: ректинде
күрделі эфир байланысының ажырауын катализдеуші пектинэстераза және басқа
да полугалоктурониаза, пектинлиаза.
Протеаза (пептидгидролаза) полипептидтер және ақуыздарды ажырауын
гидролитикалық катализдейді.
Ажырау байланысы –СО – NН –. Жай протеаза протеиназа және пептиназаға
бөлінеді. Біріншісі ақуыздардың ажырауын катализдесе, екіншісі –
полипептидтер мен дипептидтерді катализдейді. Мұндай протеиназалар папаин
сияқты ақуыздағы пептидті байланыстармен қатар басқа да әртүрлі пептидтерді
гидролиздейді.
Амилаза амидтердегі гидролизді катализдейді. Яғни уреаза – мочевинадан
аммиакка дейін, көміртек диоксиді және су, аспарагиназа және глутаминаза –
аспарагин және глутамин аммиакка дейін катализденеді.
1.3 Микробтық фермент препаратын алу
Микоорганизмдер әртүрлі ферменттерді синтездеуге қабілетті. Қоректік
орта құрамына және культивирлеу жағдайына байланысты, олар оңай бір фермент
синтезін, келесі фермент синтезіне ауыстырып қосады. Жылына 100 деген астық
алатын болса, микроорганизмдерде даму циклі (10 ... 100 сағ) қысқа. Фермент
продуценттері бактериялар, саңырауқұлақтар, ашытқылар және актиномицеттер
болуы мүмкін. Өндірістік фермент препараттарын алу үшін микроорганизмдердің
табиғи штамы қолданылады. Микроорганизмдер фермент комплексін бір уақытта
синтездейді. Бірақ олардың кейбірі, әсіресе мутант штамы бір ферментті
продуцирлейді.
Құрамында крахмалы бар шикізаттарды жақсарту үшін спирт өндірісінде
қанттандырушы материалдар ретінде тек амилолитикалық ферменттер ғана емес,
басқа да көмірсу шикізаттарын гидролиздеуші-целюлоза мен гемицелюлоза болуы
керек. Ашытқыларда азотты қорекпен бірге протеолитикалық ферменттер де
болуы қажет.
Қанттандыру процесі жақсы жүруі үшін фермент комплексі қажет.
Микроорганизм продуцентін сұрыптау әлі де амилолитикалық ферменттердің (α-
амилоза және глюкоамилазаның )жоғарғы активтілігіне байланысты болады.
1.3.1 Ферменттің микроорганизм - продуценті
Спирт өндірісінде амилолитикалық фермент продуценті ретінде микроскопиялық
саңырауқұлақтар қолданылады. Оларға: Asp.niger oryae, usamii, amamori,
batatae, Rhizopus түрінне: delamar, tonkinensis, niveus, japonicum және
т.б. жатады.Neurospora grassa және Mucor жеке штамдары да жатады.
Микроскопиялық саңырауқұлақтар табиғатта кеңінен таралған. Микроскопиялық
саңырауқұлақтар көп түрлілігіне қарамастан барлығы қолданылады.
Саңырауқұлақтардың денесін гифтер деп атайды. Олар қоректік субстраттың
беткі жағында мицелия түзіп орналасады. Кейбір беткі қабатта орналасатын
гифтердің құрлысы күрделі болады. Оларды кондида немесе спорангиеносцалар
деп те атайды.
Бөлінген кондидалар мен споралар қолайлы ортаға түсіп дамиды. Олардың
құрамында пигмент бар.
46 СУР микроскопиялық саңырауқұлақтардың морфологиясы көрсетілген.Спирт
зауыттарында қанттандыру үшін көбнесе мынадай аспергил: Asp.oryzae және
Asp. awamori – беттік культивирлеуде, Asp. awamori 466 және ВУД-Т2 – түптік
культивирлеуде қолданылады. АҚШ спирт зауыттарында жоғары активті Asp.
awamori NRRL- 3112 штамын қолданады.
Аспергиллус- аэрофилді типті. Сондықтан олар тек қана беттік қатты
немесе сұйық ортададамиды. Ол үшін оптимальды температура 25-30◦ С,
кейбіреуі 35◦С дейін өседі. Беттік культивирлеу кезінде саңырауқұлақтардың
көпшілігінің температурасын аз ғана уақыт 40-45◦С дейін жоғарлатады. Олар
үшін ортаның оптимальды ылғалдылығы 65 % болады.
Аспергиллустің қоректенуі үшін көмірсу, азотты және минералды заттар
қажет. Көмірсудың негізгі көзі моносахаридтен басқа, олиго-
полисахаридтер,спирттер мен органикалық қышқылдар жатады. Амилазаның өсуі
үшін ортада міндетті түрде крахмал, декстриндер немесе мальтоза болуы
керек. Азоттың негізгі көзі ақуыздар және олардың гидролизатары, аммоний
тұзы мен нитратар жатады.
Орта құрамында фосфор, калий, магний және микорэлементтер болуы керек
және олар бір- бірімен байланысу керек.Микроскопиялық саңырауқұлақтардың
көпшілігін күкірт сульфатында, ал фосфорды – фосфаттармен өсіреді.
Аспергиллус дайын витаминдерді қажет етпейді, себебі олар өздері синтездей
алады. Микроскопиялық саңырауқұлақтан фермент препараттарын кеңінен
таңдауға болады.Сондықтан олар толығымен бидай солодын алмастыра алады.
Спирт өндірісінде Asp. awamori 466 және ВУД-Т2 глюкоамилаза штамы
қолданылады.Оны жүгері сусласында (18% құрғақ зат) концентрлеп өсіреді.
ГлА 1мл дайын культура активтілігі 250 бір дейін болады.
Ашытқыға қажетті ағза
Амилолитикалық ферменттер кейбір ашытқыларды Saccharomyces, Candida,
Endomycopsis және Endomyces синтездейді.
Спирт өндірісінде End. Bispora және End. specieс20-9 түптік
культивирлеу әдісімен өсіреді. Жоғары активті End. Bispora ашық түсті
мицелия болады.
Бактериялар
Активті амилазалар көптеген бактерияларды (Bac.subtilis, Bac.
mestntericus, Bac. macerans және Bac. polymycus) синтездей алады:
Бактериялар- амилолитикалық фермент продуценті. Олардың ұзындығы 1,2-
1,3мкм, ал диаметрі 0,6-0,8 мкм болады. Таяқшалар екеу, үшеу кейде
тізбектеліп орналасады.Бактериалардың даму циклі мынадай болады. Мысалы:
Dac. diastatices түптік культивирлеу 60◦С температурада 10 -12 сағат
аралығында өсіреді.
1.3.2 Фермент препаратының номенклатурасы
Спирт өндірісінде микробты ферменттер, таза культура түрінде – беттік
(құрғақ) немесе түптік (сұйық) әдіспен қолданады. Сонымен бірге
концентрленген препарат түрінде де қолданады. Ферменттер әсер ететін
субстрат атауына байланысты –ин жұрнағы жалғанады. Мысалы: егер
глюкоамилаза продуценті Asp. Batazae немесе Asp. Awamori болса, онда
препарат соған сәйкес глюкобататин немесе глюковаморин, егер продуцент α
–амилаза-Asp oryzae немесе Bac. diastaticus болса, онда препарат соған
сәйкес амилоризин немесе амилодиастатин деп аталады. Түтік культивирлеумен
алынған препараттар үшін ,соңында "Г" әріпі, ал беттік культивирлеуде "П"
әріпі белгіленеді.
Стандартқа сай ферменттердің шартты саны түптік немесе беттік
культурада "х" әріпімен белгіленеді. "Стандартты культура" дегеніміз-
стандартты талаптарға сай дайын культура продуценті. Түптік культура End.
Бispora- глюкоэндомикопсин Гх, ал беттік культура Аsp, oryzae-амилоризин
Пх, деп атайды.
Препарат атауының алдындағы "х" саны, ферменттің тазалау санын
көрсетеді, Пх және Гх – бұл тазаланбаған стандартты бастапқы культура
продуценті, онда құрғақ зат құрамы 40-50%. ПЗХ-ГЗХ- құрғақ фермент
препараттары. Түптік культивирлеу арқылы сұйық түрде немесе беттік
культурадан кептірілген экстракті алу. П10х-Г10х- құрғақ препараттар, олар
ферменттерді тұндыру арқылы алады.
П15х-Г15х- әртүрлі тазаланған фермент препараты, П25х-Г25х- жоғары
тазаланған, кристалды емес фермент препараты. Олардың құрамында 20-25%
дейін болмасты заттар бар.
Спирт өндірісінде жоғары тазаланған 10х тан 25х дейінгі препараттарды
қолдану қымбат, әрі тиімсіз. Қайнаған массаны қанттандыру үшін таза
культура Гх немесе Пх қолданылады. Тазаланбаған сұйық концентрацияланған
немесе құрғақ препараттар П2х, Г2х, П3х, Г3х қолданылады.
Беттік культивирлеудің кемшілігі – көптеген кюветаларды орналастыру,
оларды механизрлеу өте қиын. Саңырауқұлақ культурасы продуценттің өзіндік
құны өте жоғары, негізінен көп мөлшерде қол еңбегін қажет етеді. Өсіру
процестің механизациясы үздіксіз әсер ететін құрал немесе кюветасыз
аппаратта, тігінен толық қоректік орта қабатымен құру қажет және де осы
қабаттары арқылы қарқынды ауа берілуі керек.
Микроорганизмдерді түптік культивирлеу сұйық қоректік ортада өсіріледі.
Ол аэрация энергиясымен герметикалық жабылған аппаратта зарарсызданған
жағдайда жүргізіледі. Процесс толығымен механикаландырылған, зарарсызданған
фермент продуцентінің дұрыстығын, соңындағы ашытқыда ашыған сусладан
көреміз.
1.3.3 Ферменттің микроорганизм продуцентін культивирлеудің өндірістік
әдісі
Ферменттің микроорганизм проуцентін культивирлеудің 2 әдісі бар: беттік
культивирлеу және түптік культивирлеу.
Бірінші әдісті микроскопиялық саңырауқұлақтарды культивирлеу үшін
қолданады. Ол беттік культивирлеу әдісі сұйық субстратта немесе қатты
субстратта мицелия дамуын сипаттайды. Сұйық субстратта мицелия қабығы
түзіледі. олар тек амилолитикалық ферменттерді продуцирлейді, сонымен қатар
органикалық қышқылдарды да продуцирлеп инактивирлейді. Сондықтан қатты
субстраттар ретінде беттік культивирлеу әдіспен бидай кебегін , барда
ұнтағын қолданады.
Ферменттердің максимальды активтілігі саңырауқұлақтарды бидай кебегінде
культивирлегенде алады. Барда ұнтағында қоректік заттар аз және де
саңырауқұлақ культураларында фермент активтілігі кебекке қарағанда 4-5 есе
төмен.
Беттік культивирлеу кезінде бидай кебегі ылғалды және зарарсызданған
болуы керек. Зарарсызданған жағдайда егіс материалын дайындайды, бірақ
саңырауқұлақтарды зарарсызданбаған жағдайда кюветада өсіреді. Ол
герметикалық емес өсіруші камерада өсіріледі. Саңырауқұлақтарды өсіру
процесінде бөлінетін жылу, өсіруші камера арқылы зарарсызданған
кондиционирленген ауаға жіберіледі.
Микроскопиялық саңырауқұлақтарды беттік культивирлеу әдіспен өсіру
келесідей орындалады. Саңырауқұлақтың өсуі кезінде салынған кебекті
араластырмайды, олардың құрамында бөгде микрофлора болмауы керек, болсатек
аз ғана мөлшерде болуы мүмкін. Бірақ ол аз болған соң фермент активтілігіне
әсер етпейді. Культура кебегінің ылғалдылығын 10-12% дейін кептіреді. Осы
түрде ол активтілгін жоғалтпай біраз сақтайды.
1.4 Шикізатқа сипаттама
Өндірістік ферментацияда препараттарды әртүрлі концентрленген сатыда
тазалайды және шығарады. Фермент препараттарында өзіне тән аты, индексі,
активтілігі және препараттың бөлінуі көрсетіледі. Мұндай препараттардың
аталуы 2 бөлімнен тұрады:
1. Негізгі активтілігінің түріне сәйкес
2. Продуценттің атына байланысты.
Мысалы:амилосубтилин-αамилаза препараты B.Subtilis культурасынан
алынады. Глюковомарин-глюкоамилаза препараты Аspergilis awomori
культурасынан алынады. Целоверидин-целлюлоза препараты. Түптік
культивирлеуден бөлінген препараттар индексінде “Г” (глубинный) және беттік
культивирлеу, П (поверхностный) деп белгіленеді. Ал, содан соң сандық
индекстермен сипатталады, Г3Х индексті прпараттың активтілігі 1г 3есе
жоғары болуы керек.
Селекция процесінде продуцент активтілігі өзгереді. Соңында,
концентрлеу индексі бастапқы концентрациямен салыстырғанда төмендегені
байқалады. Әртүрлі сорттаға препараттарды бір индекспен шығара береді,
бірақ олардың активтілігі әртүрлі болады. Әрбір фермент препаратының
партиясы сертификатпен тасымалданады.
Гх индексі фермент продуцентінің культуралды сұйықтығының
тазаланбағанын көрсетеді. Гх препаратын жасап оны қолданады. Спирт
өндірісінде амилолитикалық және целлюлолитикалық фермент прдуцентінің
культуралды сұйықтығы қолданылады. Ал, тамақ өндіріснде Гх препараты тек
қана технологиялық процеске жарайды. Мысалы:спирт өндірісіндегі
ректификация процесінде өнімнен фермент препараты бөлінеді.
Г3х индексті препаратты концентрленген культуралды сұйықтықты кептіру
арқылы алады. Концентрлеу ваккумы-буландырғыш әдіспен жүргізіледі. Онда
булану температурасы 30°С жоғары болуы керек. Культуралды сұйықтықты
буландырудың алдында рН реттейді және стабилизаторды қосады. Концентрлеу
біткен соң культурлды сұйықтықтың концентратын кептіруге жібереді. Кептіру
кептіргішке кірерде 140°С, ал шығарда 70°С температураны құрайды.
Ферментативті активтілігінің жоғалуы төмен болуы үшін концентратқа агент,
ал жоғарлату үшін термостабильді фермент қосады.
Г3х препаратты 1г клеткаға 10 спора сәйкес келеді. Бұл қолдану
сферасы шектейді. Ауыл шаруашылығында Г3х препаратын азықты өңдеуде кеңінен
қолданылады. Ал микробиологиялық өндірісте қоректік орта компонентін
гидролиздеу үшін және микрорганизм биомассасынан ақуыз препаратын алуда
қолданылады.
Г3х-Ф индексті препаратты культуралды сұйықтықтың концентрленген
препаратын кептіру арқылы алады. Г3х-Ф препараты тазаланған және фильтрация
барысында биомассамен балласты заттар бөлінеді. Г3х-Ф активтілігі Г3х
қарағанда жоғары. Тамақ өндірісінде Г3х-Ф препаратымен бірге таза Г-10х
қолданылады.
Г10х индексті препаратты культуралды сұйықтықтағы органикалық
ерітінділердің тұнуы арқылы алады. Культуралды сұйықтықты фильтрациялау
алдында минералды және органикалық коагулянттармен өңдейді. Фазаларға
бөліну процесінде фильтрат микроорганизм биомассасынан, балласты ақуыздан,
полисахаридтен және нуклейін қышқылдарынан тазартылады. Фильтратты
концентрлеу вакуум буландырғышта стабилизирлеуші агентті қосу арқылы
жүргізіледі. Концентрленген фильтраттан ферментті органикалық
ерітінділермен немесе қоспа ерітінділерінен (этанол, изопрапанол, ацетон
және т.б.)тұндырады. Ерітіндіні таңдау ферменттің физика-химиялық қасиетіне
байланысты болады. Тұну төмен молекулалы органикалық заттарда
(олигосахарид, амин қышқылы және пептидтер, пигменттердің төмен молекулалы
фракциясында) жүрмейді.
Ферментті сұйық фазадан бөледі және вакуумде кептіреді. Бірінші
кептірілген өнімді ұнтақтайды. Кепкен препаратты стандарттайды. Г10х
препараты әртүрлі тамақ өнеркәсібінде, жеңіл және химия өнеркәсібінде,
ашытқы ветеринарияда қолданылады.
Г20х препараттын ультрафилтрацияны қолдану арқылы алады. Г10х
препаратын алған сияқты культуралды сұйықтықты тазалайды және фильтрлейді.
Фильтрат тазаланған соң ультрафильтрацияға жіберіледі. Ультрафильтрация
стадиясында фермент ерітіндісінен төмен молекулалы компоненттерді (тұз,
қант, пигмент) бөледі. Бұл стадияда компонент концентрациясын бақылайды.
Ультра концентраттардан сұйық және құрғақ формада фермент препараттарын
алады.
Сұйық формада консерванттармен стабилизирлейді. Мысалы:бензоин қышқылы.
Ал, құрғақ формада кептіру арқылы алады. Г20х препараты тамақ және сусындар
(напитка) өндірісінде, азықтық ашытқы өндірісінде, дәрілік препараттардың
құрамында кездеседі.
Пх препараттары кептірілген саңырауқұлақ культураларынан тұрады. Ол
қатты фазалы культивирлеу арқылы алады. Пх препараты толық ферментативті
продуцент комплексін сақтайды. Олар тазаланбаған және жоғары микробты болып
келеді.
П10х және П25х препараттарын жаңа немесе кептірілген қатты фазалы
саңырауқұлақ культураларынан төмендегі сызбанұсқа арқылы алады.
Саңырауқұлақ культурасынан ферменттерді сумен
экстракциялау→экстрактының бөлінуі→этил және изопропил спирттерінің
экстракттарынан ферменттерді тұндыру→фермент тұнбасы
бөлінуі→стабилиздеу→суспензияны кептіру. Ал, П20х препаратты келесі схема
арқылы алады: қатты фазалы культурадан ферментті экстракциялау, экстрактті
залалсыздандыратын фильтрация, ультраконцентраттың стандартизациясы мен
стабилизациясы, және кептіру. Фермент препаратын өңдеу аяқталған соң еріген
препарат реакциялық ортада қалады және ол қайтып қолданылмайды. Ерітінді
мен бірге иммобилизацияланған ферменттер шығарылады. Иммобилизация-
изолирленген фазаның объектісі. Иммобилизделінген ферменттерді ферменттік
активтілігі бар микроорганизм клеткаларынан алады. Табиғатта ферменттердің
көпшілігі тірі ағзалардың құрлысымен немесе қоршаған орта элементтерімен
ассоцирленген. Иммобилизденген ферменттер өндірістік процестерде биокатализ
ретінде қолданылады. Каталитикалық процесті үздіксіз жүргізуге болады.
Реакция өнімі фермент препаратының қоспасын ластамайды. Иммобилизденген
ферменттер жоғары операциялық стабилділікке ие, ал олардың каталитикалық
қасиетін модифицирлеуге болады.
Иммобилизденген ферменттерді қолдану күрделі өндірістік
биокатолитикалық процестерді шешуге және аминоқышқылдардың, органикалық
қышқылдардың қант, метан, антибиотик, гормонды препараттардың көмегімен
жүзеге асырылады
Препараттар келесі қатарлар бойынша орналасады: целлюлолитикалық,
гемицеллюлазды, пектин, амилолитикалық, алигосахарид гидролазасы, қант
изомеразасы, протеолитикалық, липолитикалық, литикалық, мультиэнземді
композиция және т.б. Активтілік бірлігі қабылданған стандарттарға сәйкес
келеді.
1. Целловиридин Г20х (ТУ 9291-008-05800805-93)-целлюлолитика лық фермент
препаратының комплексі. Trichoderma hesei культурасынан алынады. Комплекс
құрамына: эндоβ1,4-глюкозаны, целлобиогидролаза, целлобиаза, ЭНДО-β-1,3-1,4
глюконаза, ксиланаза кіреді.
Препарат целлюлозалы активтілігі мен стандартталады және келесі
топтардан тұрады: 1-2000, 2-1500, 3-1000, 4-500 және 5-200 бірг.
Препараттың оптимальды жағдайы: рН1,5-5,5, температура-50°С, ал ылғалдылығы-
8-15%. Бұл препарат сыра қайнатуда қолданылады және ол препаратта
саңырауқұлақ продуцентінің споралы, сальмонелл, басқа да потогенді форма
болуы керек.
2. Целловиридин Г3х-гемицеллюлаз және целлюлолитикалық ферменттердің
комплексті препараты (T.reesei немесе T.viride). целлюлолитикалық
активтілігі-1-100, 2-75, 3-50 бірг. Оптимальды жағдайы:рН 4,5-5,5,
температурасы 45-50°С.
3. Целлоконингин П10х, целлолигнорин П10х-саңырауқұлақ культурасынан
алынған Trichoderma коnіngі, Т. Lignorum целлюлаза препараты. Ферментті
комплексті энда және ЭКЗО β 1,4-глюканаза, целлобиогидралаза, целлобиаза,
ксилназалар қатысады.
Целлюлазаның стандартты активтілігі-50 бірг. Оптималдылығы: рН 4,5-5,5
температурасы-50-60°С.
4. Г3х Целлобранин-Т.Longibrachiatum культурасынан целлюлоза препаратын
алады. Фермент комплексіне: ЭНДО-β-1,4-глюкоза, целобиогидролаза,
целлобиаза кіреді.
5. Ксилаком (ксилоглюканофоетидин П10х, ТУ 798-1-92)-Аsр.fоеtіdus қатты
фазада саңырауқұлақ культурасынан алынатын цитолитикалық фермент
препараты.препаратта ксиланазды, полигалактуроназды, пектин эстеразды,
целобиазды, қышқыл протеазды, хитиназды немесе β-глюкозидазды активтілігі
бар. Ксилакомның оптимальдылығы: рН 4,5-5,0 температурасы 45-50°С.
6.β-Глюканаза В.Subtilis Т-86 культурасынан β-1,3-1,4 глюканаза
препараты алынады. Стандартты активтілігі 600 бірг.
Препаратың максимальды активтілігі рН-6,5. температурасы 50°С, рН—3,5-
8,0 стабильді болады.
7. β-маннаназа Г10х- В.Subtilis G-78 культурасынан эндо-β-1,4 маннаназа
препараты алынады. Препаратта маннаназаның стандартты активтілігі 300
бірг.
8. П10х-Г10хпектовомарин (ГОСТ 18920-73) Аsр. Аwоmоrі саңырауқұлақ
культурасынан протеазды қышқыл және пектолитикалық фермент препараты
алынады. Фермент комплексіне: эндо-экзополигалактуроназа, пектинэстераза
және β-глюканаза кіреді. Пектин эстераза 1 мин 30°С пектин молекуласындағы
1 микроэквивалентті күрделі эфирмен байланысқан гидролизді катализдейді.
Оптималдылығы рН 2,5-5,0 температурасы 45-52°С. Препарат ылғалдылығы 13%
кем емес және саңырауқұлақ кандидасы болмау керек.
9. Пектофетидин П10х (ТУ 64-13-04-87)-ферментативті комплекс. Ол Аsр.
Foetidus продуцентінен алынады. Оптималдылығы рН 3,5-4,5 температурасы 35-
45°С, қышқыл протеаза үшін рН 2,5-4,0 тең. Ылғалдылығы-15% кем болмауы
керек.
10. Г10х Эндополигалактуроназа-Zygofabospora marxiana ВКМ У-848 ашытқы
культурасының препараты.
Стандартты активтілігі-1000000 бірг. Оптималдылығы рН 5,0-5,2
температура 45-50°С.
11. П10х Амилоризин-Аsр.оryzac саңырауқұлақ культурасынан алынған α-
амилаза препараты. Сонымен қатар потеаза, β-глюканаза, ксиланазалық
активтілігі бар. Оптималдылығы: рН-4,7 температура-45-55°С. Стабилизатор-
кальций тұзы. Ингибитор-ауыр металдар. Амилоризинге қарағанда
амилопроторизиннің пртеолитикалық активтілігі жоғары. Амилопроторизиннің
оптималдылығы рН 4,0-6,5 температура 50°С және амилолитикалық активтілігі
1200-1700 бірг.
12. Г20х Глюкавамарин-Аsр.awamori культурасынан глюкоамилаза препараты.
Сұйық және ұнтақ түрінде шығарылады. Оптималдылығы рН 4,5-5,0 температурасы
55-60°С.
13. Тазаланған Глюкоамилаза (ТУ 59. 01. 003.65-83) Аsр. Аwаmоrі
саңырауқұлақ культурасынан алынған глюкоамилаза препараты.
Фермент оптимльдылығы: рН-4,0 температура 65°С. Сонымен қатар
глюкоамилазаның ЖГ20х индексін сұйық формада өндіреді. Оның стандартты
активтілігі 1000 бірг. Препаратты бензойн қышқылының стабилизаторы ретінде
қолданылады. Ол инферкция дамуына қарсы тұрады.
14. Лактоканесцин Г20х-Реn. Саnеsсеns-құлақ культурасынан алынған β-
галактозадағы препараты. Стандартты активтілігі-1000 бірг. Оптималдылығы
рН-4,5 температурасы 50-60°С.
15. Галактосил-осындай культурадан алынған β-галактозидазалы
иммобилизденген препарат. Солихромда ферменттерді сорбциялау арқылы салды.
Стандартты активтілігі: 1-350, 2-250 бірг. Фильтратта лактозаны
гидролиздеу үшін препаратты ұзақ эксплуатациялайды. Мұнда оптималдылық 3,9-
4,1-ге өзгереді температура 38-42°С төмендейді.
16. Имфрузин-желатинде иммобилизацияланған клеткалар арқылы Асt.
Аlbogriseolus актиномицетінен түптік культивирлеу арқылы глюкозаизомеразаны
алады.
Глюкозаизомеразаның стандартты активтілігі-200 бірг. Оптималдылығы: рН
6,5-10,0 температура 85-90°С. Препаратты ұзақ эксплуатациялық нәтижесінде
мынаны ұсынады: рН-7,2-8,0 температурасы 63-67°С, субстраттағы магний
ионының концентрациясы 0,004м кем емес, кальций ионы 10м кем болмау
керек.
17. Пртосубтилин Г3х, Г10х-В.subtilius культурасынан
металлопротенназаның нейтралды бактерия препараты. Г3х препараттың
активтілігі-700 және 100 бірг, ал Г10х: 1-230, 2-180, 3-80, 4-70 бірг.
Оптималдылығы рН 7,0-7,5 температура 50°С, стабилизатор-кальций және мырыш
ионы, ингибитор-ауыр металдар.
18. Г10х лизосубтилин- В.subtilius культурасынан бөлінген литикалық
фермент препараты. Фермент комплексіне литикалық пептидаза қатысады.
Стандартты литикалық активтілігі-1000000 бірг. Оптималдылығы рН-7,2
температура 37-50°С. Препараттың сулы ерітіндісінде рН 5-9 ал температура
50°С жоғары болмауы керек.
19. ПП1ПЭК мультиэнзимді комплекс (ТУ 59.01.003.43-81) сыра қайнату
үшін амилосубтилин Г10х, Г10х протосубтилин, П10х амилоризин препараттарын
араластыру арқылы алады. Оптималдылығы рН 5,4-5,7, температурасы 50-55°С.
Препаратта саңырауқұлақ продуцентінің спорасы болмауы керек.
20. МЭК-1 вино өндірісі үшін мультиэнзимді композиция (ТУ 56510.18.08-
87) МЭК-1 құрамына мынадай фермент препараттарының бөлігі кіреді: Г10х β-
глюканаза, активтілігі 600 бірг-50, Г10х β-маннаназа, активтілігі 300
бірг-3,4.
Г10х қышқыл протеаза, активтілігі 30 бірг-3,4. Г10х
эндополигалактуроназа активтілігі 1000000 бірг-0,9.
21. МЭК-ГПЛ ферментті премикс-құстардың иммунитетін жоғарлату үшін.
МЭК-ГПЛ құрамына амилосубтилин Г3х, Г3х протосубтилин кіреді.
Стандартты препаратта фермент активтілігі мынадай болады: амилаза-100,
протеаза-10, β-глюканаза-100, лизоцима-100 бірг. Оптималдылығы рН-6-7,
температура 37-50°С.
1.5 Тазартылған фермент препаратын алу
Тазаланбаған фермент препараттары спирт және сыра өндірісінде кеңінен
қолданады. Құрғақ аспергиллюс оризе зең саңырауқұлағынан тазаланған фермент
препараттарын алу келесі операциялар бойынша жүзден асады.
1) ферменттерді экстрагирлеу
2) ферменттерді тазалау
3) ферменттердің тұнуы және тұнған ферментті бөлу
4) кептіру, ұнтақтау және фермент препаратты қаптау.
Саңырауқұлақтың құрғақ культурасы 60%, ерімейтін заттар 10% су және
30% экстрагирлеуші заттар болады. Құрғақ культурадан балласты заттарды
тазалау үшін сумен экстрагирлейді, осының нәтижесінде ферменттермен басқа
да экстрактивті заттар ерітіндіге шығады. Экстракцияны 20-25°С
температурада бірнеше диффузор арқылы жүргізеді. Су барлық диффузор арқылы
өтеді. Жұмыс режимін орнату үшін диффузион-батареяға құрғақ саңырауқұлақ
культурасы салынған бірінен кейін бірі орнатылады. Құрғақ культурамен
толтырылған соң алдынғы диффузордан және басты диффузордан фермент
фильтратын алады. Бос диффузорға су келіп түседі. Содан соң сілтіліенген
саңырауқұлақ культурасын шығарып алады. Одан экстракцияланған заттардың
барлығын бөліп алады. Ал, су келесі диффузорға келіп түседі. 6 диффузордан
тұратын батареяда экстракцияланған заттардың 10-11% құрайды. Диффузордағы
мөлшер 14% дейін жоғарылайды және батареяның жұмыс режимі өзгереді.
Фильтратты әр басты диффузордан емес, ішінде жаңадан толтырылған препараты
бар әрбір 3 диффузордан кейін бөліп алады. Концентрацияны экстракцияланған
құрғақ препараттардың концентрациясына дейін жоғарылатады (30-36%). Алынған
ферменттерді асбесті фильтр массасы арқылы, механикалық қоспалардан бөліп
алу үшін фильтрлеуші картон немесе фильтрлеуші қағаз арқылы тазалайды.
Ферменттер-жоғары молекулалы байланысқан спецификалық ақуыздар. Диализ
арнайы сосудты диализатордың токымен 20-24 сағ аралығында жүргізіледі.
Мембрана ретінде өсімдік пергаменті, глицерин және 2-хромқышқылды аммоний,
желатин құрамынан пропитан, жеке маркадағы целофан және т.б. қолданады.
Егер де жоғары сатыда тазалауды қажет етпесе, онда диализ қолданылмайды.
Бірақ бұл жағдайда құрғақ зат концентрациясы 20% жоғары болмауы керек.
Этил және изопропил спирттерінің тұнбасынан, тұндырғыш арқылы
ферменттерді бөлу арнайы аппараттарда жүргізіледі. Ферменттердің тұнуы үшін
70% этил немесе 55% изопропил спирті қажет. Бұл жағдайда 95% этил спиртінің
шығыны 2,8 көлемді құрайды. 95% изопропил спирті сол көлемде 1,4 көлемді
құрайды. Этилдің тұнуына қарағанда изопропил спиртінен ферменттердің тұнуы
5 есе арзан.
Фермент тұнбасын центрифуга арқылы бөледі және кептіреді. Кептіру
арқылы атмосфералық қысымда 6-8 сағ аралығында 40°С температура жоғары емес
жағдайда жүргізіледі. Кептірілген фермент препаратының ылғалдылығы-8-10%.
Оларды диірменде ұнтақтайды. Тұнудан кейінгі спирт қайтадан қолдану үшін
айдалады. Тазаланған фермент препаратын алудың технологиялық схемасы 4.4
сур көрсетілген.
Тазаланған фермент препаратының шығуы 2-2,5% құрайды. тазалаудың
соңында комплексті препараттарға ферменттің концентрациясы құрғақ
культурамен салыстырғанда 25-50 есеге жоғарлайды.
Тазаланған препараттарды алудың басқа да сызбанұсқалары бар.
Ферментерді балласты қоспаларды рН 8,2-8,6 дейін жоғарылату арқылы жояды:
сору қысым 0,1-0,2%. Калций хлориді тұнбаның түсуіне көмектеседі.
Фермент фильтраты диализденген соң ваккумде буландыруға жібереді
(қайнау температурасы 32°С жоғары емес) .
Алынған сиропты ұнтақ болғанға дейін кептіреді. Тазаланған комплексті
фермент препаратынан басқа амилолитикалық және протеолитикалық ферменттерді
бөлек алуға болады. Аспергиллюс оризе зең саңырауқұлақтарының культурасын
диализдеп болған соң, әлсіз этил спиртінің ерітіндісімен протеолитикалық
ферменттерді тұндырады. Сөйтіп оларды центрифугалау арқылы бөледі, содан
соң қалған ерітіндіні ащы спиртпен амилолитикалық ферменттерде тұндырып
бөліп алады. Фермент тұнбасы бөлінген соң центрифугада кептіреді,
ұнтақтайды және буып-түйеді.
Сонымен бірге тазаланған фермент препаратын алу үшін, фермент
активтілігінің бір түрі бар микроорганизм штамдарын продуцирлейтін
амилолитикалық және протеолитикалық ферменттер арқылы алады. Мысалы:
аспергиллюс флявус зең саңырауқұлағы жоғары протеолитикалық қасиетке ие.
Концентрленген фермент препараттары қоюланған фермент сиропы ферменттер
сорылады да ваккум арқылы буландырғышта булайды, кейін 3-5 килограмды
бидонға құяды.
Тазаланған фермент препараттарын микроорганизм культурасын түптік
культивирлеу арқылы алуға болады. Түптік культивирлеу арқылы ферменттерді
бардада бөлу қиын, себебі ол жерде көп заттар қалып қояды. Тазаланған
фермент препаратын алу үшін саңырауқұлақтарды түптік культивирлеу әдісімен
жасанды қоректік ортада өсіреді. Амилаза препаратын алу үшін қоректік орта
ретінде мыналарды ұсынады: жүгері ұны, азот қышқылды натрий және т.б.
тұздар. Аспергиллюс оризе зең саңырауқұлағын осындай ортада өсірсе
амилолитикалық ферменттер пайда болады. Барлық амилаза культурада
сұйықтықта болады және олардан саңырауқұлақ мицелиясын фильтрлеу арқылы
бөледі. Фильтрленген ерітіндіні ваккум (32-33°) температурада булайды.
Буланған этил спирті ерітіндісінен ферменттерді тұндырады да центрифугалау
арқылы бөліп алады, кейін спиртпен жуады және ваккум арқылы кептіргіште
кептіреді.
1.6 Патенттік ізденістер
Пектинэстераза активтілігі бар фермент, ДНК, ферментті алу әдісі;
құрамы және ферменттің өнеркәсіптерде қолданылуы қарастырылады.
Этанол өндірісі үшін Bacilluc subtillis тен (АА) α-амилаза препаратын
алу. Тазаланбаған амиласубтилаза препаратын пленкала буландырғышта алды.
Оның құрамында АА және нейтралды протеаза болды. АА бактериалды препаратына
рН 6,0-6,5 және 30°С максималды активтілік береді. АА активтілігі Са
06 ионл бергенде 40% жоғарлады. Амилосубтилизин препаратының активтілігі
375 бірг және протеолитикалық активтілігі 30 бірг
Целлюламитикалық, ксилономитикалық ферменттер комплексін ортады
өсіргенде олардың активтілігі 4-5 есеге жоғарлағанын көрсетті. Клетка
ішіндегі және сыртындағы ферменттерді изоляциялы жоғары эффективті әдіспен
өңдеді. Р. Ostreatus-3 мультиферментті система және олардың изоформасы
–эндоглюканаза, целлюлаза, ксиланаза, лактаза, лигнинпероксидаза. рН-4,0-
5,5.
Фермен продуценті-Alcaligenes культивирлеу барысында креатин
–амидингидролаза алу әдісі петенттеледі. Креатин анықтауда
ферментативтіәдіс сипатталады. Фермент активтілігі t-40-50°C, pH 8.0-9.0.
Β-галактозадағы проценті үшін - Тhermoanaerobium бактериясын қоректік
ортадан алады. Ол фермент синтезін жоғарлатады. Оптимальды жағдайда сулы
экстрактан β-галактозидаза фермент препаратын алғанда, экстракт клеткасында
1көлемде этил спирті түседі. Фермент 5 рет тазаланады.
BradyrhizoBium japonicum 110 Sрс-4 аэробты жағдайда хемолитаутотрофты
өсуге қабілетті. Карбонмонооксидегидрогеназаны (СОДн: ЕС
1.2,099.2)ультрацентрафугалау, анион алмасу хромотографиясы және гель
фильтрациясының көмегімен21 тазаланады. Активті жүйесі-5 н моль минмг.
Электрофорезаның қорытындысында тазаланған фермент құрамы 230000Д.
Мелассалы спирт ашу процесіне әр түрлі әдісте иммобилизацияланған
ашытқы клеткалары қолданылды. Көрсеткіш бойынша иммобилизденген клеткаларды
қолдану этанол өнімі диссоцирленген клеткалармен салыстырғанда жоғары
болғанын көрсетті.
Bacillus sp. Тs47 протеолитикалық активтілігі бар термофильді штамм
бөлінді. Полигалактурантпен бірге 60°С ортада өсіргенде клетка ішінде эндо-
полигалактуранттранс элиминаза продуцирленеді (РL, ЕС 4,2,2,1) фермент
хромотография әдісімен тазаланады. Ферменттердың изоэлектрлік нүктесі-рН-
5,3. оптимальды активтілігі 70°С рН-8,0. Фермент протопектиназалы
активтілігімен сипатталады.
Биотехнология акрилонитрилдан акриламиданы синтездеу үшін қолданады.
Batcillus сеreus В5 бактерияның нитрилгидритаза жай органоминералды ортада
продуцирлейді.
Saccharomyces cerevisiae ашытқыларына таңдалған бірнеше протеаза
деградациясының эффективтілігінің жоғары болғанын көрсетті.
Diversa Corp компаниясы-термостабильді альфагалактозидазада ферментін
потенттейді. Алынған ферменттер тамақ өндірісінде қолданылады. Тазаланған
фермент құрамында 30 аминқышқылы және альфа-галактозидазының активтілігі
болады.
Д-аминоацелаза ферменті патенттеледі. Ферменттердың физико-химиялық
қасиеті анықталған. Молекула массасы 40°С және 50°С дейін инактивирлеп
қыздыру арқылы асады. Оптимальды активтілігі рН-7,5-8,5 және 30°С.
Альгинат-плаза: ферменттердің негізгі көзіне сипаттама, функциаланады
құралысына анализ, биологиялық ролі мен қолданылуы: Alginate lyase: Review
of major sources and enzyme characteristics, structure-function analysis,
A, Schiller Neal L.
Альгинат-лиазада Mаn және Gulo А-лиаза дегидрагирленген альгинат пен
полисахарид жатады. Ферменттердың бөлінуі, анализі, субстраты және лиаза
әрекетінің механизімі және т.б. жатады. Лиазаны алу өндірісінде медицина
қолдану
Аталған ферменттердің молекулярлы массасы 47,1 кД жуық. Оларды
Escherichia coli рекомбинантты штамыннан алуға болады. Ферменттер ауыл
шаруашылығындағы жиі қолданады.
Микробты липаза Биотехнологияда кеңінен қолданылады. Қазіргі әдіс
арқылы липазаны өндірістің талаптырына адаптирлеу және қолдану. Библ 64.
Ферменттер-тірі жүйелердің катализатор, барлық ағзаларға биохимиялық
реакцияларды бақылайды және басқарады.
Диолеонфосфатидиэтанол (ДОФЭТ) және диолелифосфатидилхолина (ДОФХ)
гидролизімен танысу.
(R) - (+) және (S) – (-) – этил 4,4,4-трифтор-3-энантиоселективті
жолмен аллилброид және аллил спирт қатысуымен алады. Олар ингибитр ретінде
әрекет ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz