6.3.2. Производство кукурузного сиропа с высоким содержанием

фруктозы

Этот процесс с использованием иммобилизованных ферментов наиболее важен с экономической точки зрения.

Сахар (сахарозу) нельзя заменить D-глюкозой, поскольку глюкоза менее сладкая. К тому же кристаллизация концентрированных раство­ров глюкозы может затруднить их последующую переработку и хране­ние. Эти осложнения могут быть устранены, если глюкозу частично изомеризовать во фруктозу с помощью фермента глюкозоизомеразы:

CHO OH

H

-OH -OH

CH₂OH

H- HO-

H- H-

H

OH OH CH₂OH

CH₂OH

D-глюкоза

|=O

глюкозо-

HO-

изомераза H- H

D-фруктоза

При 50 ^оС константа равновесия этой реакции близка к единице, и изменение температуры практически не влияет на нее, поскольку тепло­та реакции изомеризации составляет всего лишь около 1 ккал/моль, по­этому продуктом реакции является смесь глюкозы и фруктозы в отно­шении приблизительно 1:1. Такая смесь значительно более сладка, чем чистая глюкоза и может с успехом заменять сахар в самых различных областях, в том числе в производстве безалкогольных напитков, приго­товлении различных пищевых продуктов и в хлебопекарной промыш­ленности.

Глюкозоизомераза представляет собой внутриклеточный фермент, продуцируемый рядом микроорганизмов, из которых используются главным образом некоторые штаммы Arthrobacter и Streptomyces. Необ-

ходимость дезинтеграции клеток достаточно мягкими методами, не вы­зывающими необратимую инактивацию фермента, приводит к повыше­нию стоимости глюкозоизомеразы по сравнению, например, с внекле­точными гидролазами. К тому же глюкозоизомераза очень чувствитель­на к ряду ингибиторов. Оба эти фактора предполагают целесообраз­ность иммобилизации глюкозоизомеразы.

На рис. 6.5 приведена схема процесса производства кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы, основанного на использова­нии иммобилизованной глюкозоизомеразы. Здесь необходимость мно­жества операций разделения и обработки промежуточных продуктов между стадиями осахаривания и изомеризации диктуется свойствами ферментных систем. Так, для повышения устойчивости a-амилазы, применяемой для гидролиза крахмала (обычно этот процесс проводят при температуре около 105 ^оС) добавляют ионы кальция. Последние, однако, ингибируют глюкозоизомеразу, и поэтому их связывают ионо­обменными смолами прежде, чем декстрозный раствор поступит в реак­тор изомеризации.

Рис. 6.5. Схема процесса производства кукурузного сиропа с высоким

содержанием фруктозы

Глава 7. Сельскохозяйственная биотехнология

7.1. Биопестициды

Убытки сельского и лесного хозяйства от насекомых-вредителей ежегодно исчисляются в мире около 100 млрд долларов. Долгое время для борьбы с ними использовались ядохимикаты, но, во-первых, они за­частую токсичны для животных и человека, а, во-вторых, ко многим ядохимикатам у насекомых развивается устойчивость. Все это привело к необходимости поиска новых эффективных средств борьбы.

Наиболее перспективным оказалось использование природных патогенов - микроорганизмов, чьи токсины являются причиной гибели насекомых-вредителей в их природных условиях. В настоящее время в различных странах мира производят более 30-ти микробиологических энтомопатогенных препаратов. Они характеризуются высокой специ­фичностью поражения определенных видов насекомых и практически полной безвредностью для человека, теплокровных животных, птиц и полезных насекомых.

Энтомопатогенные препараты, получаемые на основе микроорга­низмов, выделенных из естественных условий и внесенных вновь в те же условия в виде патогенных препаратов, не вызывают нежелательных изменений в биоценозах и не нарушают экологического состояния в ре­гионах.

Российская микробиологическая промышленность производит три группы энтомопатогенных препаратов:

1. Бактериальные препараты на основе Bacillus thuringiensis: энто- бактерин, дендробациллин, инсектин, токсобактерин.

2. Грибной препарат боверин на основе гриба Beauveria bassiana.

3. Препараты на основе вирусов ядерного полиэдроза: вирин- ЭНШ и вирин-ЭКС.

Все микробные патогены выпускают в виде смачивающихся по­рошков или паст, реже гранул, эмульсии и кристаллов. При непосред­ственном применении чаще всего предполагают различные добавки в виде растворителей, эмульгаторов, способствующих повышению их эффективности.