44. Требования, предъявляемые к продуцентам

· штаммы не должны продуцировать антибиотики и токсичные вещества,не должны быть родственны штаммам,образующихтоксины. · Легкая очистка энзимов от культуральной среды · Высокий выход энзима за короткое время · Желательно образование энзима экспресивно-легче выделить

Высокое содержание белка,слабый запах,мягкий вкус одноклеточного протеина в сочетании с лёгкостью хранения придают существенную ценность этому продукту питания. Организм –продуцент должен быть непатогенени нетоксичен,а его продукты метаболизмам безвредными,строгий санитарный режим и различные процедуры контроля качества должны постоянно осуществляться в течении всего биотехнологического процесса в целях предотвращения порчи продукта,а также загрязнения его потогенными или токсигенными микроорганизмами.

45.Иммобилизованные энзимы и преимущества их применение в биотехнологии

Иммобилизация представляет собой включение фермента в такую среду, в которой для него доступной оказывается лишь ограниченная часть общего объема. На практике для иммобилизации ферментов используют рутинные физические и химические методы. Все существующие методы физической иммобилизации (т. е. иммобилизации, при которой фермент не соединяется с носителем ковалентными связями) могут быть подразделены на четыре основные группы: · адсорбция на поверхности нерастворимого носителя (или как иногда говорят матрикса); · включение в поры геля; · пространственное разделение фермента от остальной части реакционной смеси с помощью полупроницаемой мембраны; · введение фермента а двухфазную реакционную среду, в которой он растворим, но может находиться только в одной из фаз.

Эффективность ферментативных процессов, используемых в самых раз-личных областях человеческой деятельности, удалось увеличить с помощью иммобилизации ферментов. Иммобилизованные ферменты обладают несколькими преимуществами над своими растворимыми аналогами:

1) могут быть отделены от продукта и использованы повторно, что снижает стоимость процесса; 2) характеризуются повышенной стабильностью и длительным со-хранением активности; 3) пригодны для непрерывных процессов, которые, в свою очередь, облегчают контроль за качеством и снижают стоимость труда; 4) время реакции может быть уменьшено за счет создания более вы-сокого соотношения ферментов и субстратов; 5) возможностью создания мультиферментных систем.

Однако применение ферментов ограничено из-за их низкой стабильности, способности катализировать только одну единственную реакцию, высокой стоимости чистых препаратов. Кроме того, для практических целей могут использоваться только те ферменты, для которых не требуется регенерации кофакторов. Поэтому в настоящее время наряду с иммобилизацией ферментов внимание исследователей все больше привлекает иммобилизация клеток и органелл. Живая клетка в отличие от фермента представляет собой готовый биотехнологический реактор, в кото-ром реализуются не только процессы, приводящие к образованию конечного продукта, но и многие другие, способствующие поддержанию ката-литической эффективности системы на высоком уровне (например, регенерация кофакторов). Поскольку ферменты функционируют в нативном окружении, их денатурация в процессе работы сводится к минимуму.

Это расширяет число применяемых ферментов и позволяет осуществлять как процессы синтеза, так и процессы деградации. Иммобилизованные клетки идеально подходят для использования в реакторах с перемешиванием, через которые пропускают субстрат. Преимуществом таких реакторов является возможность их многократного использования и получения продукта, свободного от фермента. Конечно, использование иммобилизованных клеток не лишено недостатков. Например, клеточная стенка или плазматическая мембрана могут препятствовать проникновению субстрата к ферменту или диффузии продукта из клетки. Кроме того, возникает необходимость поддержания целостности клеток и удержания их в той фазе роста, в которой синтезируются требуемые ферменты. Наконец, из-за большого числа присутствующих в клетке ферментов (что в ряде случаев рассматривается как достоинство)возможно протекание нежелательных побочных реакций.

Для иммобилизации клеток используется множество способов (сорбция инертными и ионообменными носителями, ковалентное связывание с полимерным носителем, включение в гель) и носителей разных типов (природные и синтетические полимеры и неорганические вещества). Включение живых клеток требует мягких условий иммобилизации, носитель при этом должен представлять собой систему открытых пор с хорошими условиями для газообмена. Следует принимать во внимание и возможное вредное влияние на жизнеспособность клеток сшивающих агентов. Наибольшее распространение получило включение клеток в полиакриламидный гель и гель альгината кальция. Альгинат – основной структурный полисахарид бурых морских водо-рослей. В присутствии моновалентных катионов полисахарид образует вязкий раствор, тогда как в присутствии двухвалентных катионов, особенно кальция, наблюдается образование геля. Поскольку гель образуется в мягких условиях, в нем можно иммобилизовать живые клетки.

Во-первых, чистые препараты ферментов неустойчивы при длительном хранении, а также при разного рода воздействиях, особенно тепловых.

Во-вторых, в виду сложности отделения ферментов от различных реагентов смеси многократное их использование весьма затруднено. Однако принципиально новые перспективы открылись перед прикладной энзимологией с разработкой принципов создания иммобилизованных ферментов. Иммобилизованные ферментные препараты обладают рядом существенных преимуществ при использовании в прикладных (промышленных целях) производствах по сравнению с чистыми препаратами. Гетерогенный (иммобилизованный) катализатор легко отделить от реакционной среды, что обусловливает:

· возможность остановки реакции в любой нужный момент; · повторное использование катализатора; · получение конечного продукта, не загрязненного ферментом.

Последний момент весьма важен при производстве пищевых и медицинских продуктов. Применение иммобилизованного катализатора позволяет проводить ферментный процесс непрерывно и регулировать скорость реакции, а также изменять количество получаемого продукта в соответствии с изменениями скорости протока реакционной смеси. Иммобилизация или некоторая модификация фермента может обусловить изменения и некоторых его свойств (специфичность взаимодействия с субстратом; зависимость каталитической активности от рН, ионного состава и других параметров среды, а также его стабильность по отношению к различного рода денатурирующим воздействиям). Иммобилизация ферментов дает возможность регулировать их каталитическую активность за счет изменения свойств носителя.