Использование ферментов в сельском хозяйстве реферат

Обновлено: 02.07.2024

Применение ферментов в сельском хозяйстве развивается в двух направлениях: 1) использование в рационах животных, 2) обработка кормов ферментами для повышения их усвояемости.

При поверхностном способе культивирования Asp. oryzae у нас в стране получают препарат амилоризин - высушенная культура гриба, содержащая α-амилазу, декстриназу, мальтазу, глюкоамилазу и протеиназу. Препарат глюкаваморин - высушенная культура Asp. аwamory, выращенного на отрубях, содержит α-амилазу, декстриназу, мальтазу, глюкоамилазу, кислую протеиназу и гемицеллюлазу. Препарат амилосубтилин, содержит α-амилазу протеазы, β-глююконазу и литические ферменты. Эти ферменты входят и в состав протосублитина ГЗх и ксилаваморина ГЗх, содержащих также гемицеллюлазу и пектиназу.

Применение ферментов в медицине

Микробные ферменты используются в различных областях медицины как терапевтические средства и при проведении клинических анализов. При лечении воспалительных процессов и ожогов применяются препараты протеиназ, разрушающие некротизированные ткани и клетки, способствуя быстрому заживлению ран.

При терапии злокачественных новообразований используют бактериальную L-аспарагиназу, превращающую L-аспарагин, необходимый лейкозным клеткам, в L-аспарагиновую кислоту, в результате чего рост опухоли значительно замедляется. Тромболитическими свойствами обладают протеиназы террилитин и стрептокиназа, имеющие микробное происхождение.

В заместительной терапии, т. е. при нарушении синтеза некоторых ферментов в организме человека, применяют отдельные ферменты и комплексные ферментные препараты. Например, при нарушении функции поджелудочной железы употребляют комплексный препарат, содержащий протеиназу, амилазу и липазу. При потере способности к синтезу лактазы и глюкоамилазы также используют эти ферменты, полученные из микроорганизмов.

При нарушении процессов пищеварения в некоторых случаях используют комплекс ферментов (α-амилаза, целлюлаза, липаза и протеиназа).

Использование микробных ферментов в медицине весьма перспективно и, несомненно, будет расширяться. Трудности в применении ферментных препаратов для целей медицины состоят в необходимости очистки их от пирогенных веществ, токсинов и других примесей. Принимая во внимание белковую природу ферментов, необходимо проверять их на антигенное действие и аллергическую реакцию организма.

Ферменты и ферментные системы как регуляторы биохимических реакций, происходящих в организме. Общая характеристика и функциональные особенности ферментных лекарственных препаратов. Ферментативный способ гидролиза соломы и обогащение ее протеином дрожжей.

Рубрика	Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	24.04.2012
Размер файла	13,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

Ферменты и ферментные системы - регуляторы биохимических реакций, происходящих в организме. В настоящее время известно более 700 ферментов.

Функция ферментов пищеварительного тракта животных заключается в гидролизе компонентов корма: белков, углеводов, жиров, без которого они не могут всасываться. Эндогенные ферменты очень активны. Емкость ферментов у здорового животного значительно больше, чем требуется для процессов гидролиза питательных веществ. Они способны переваривать питательных веществ во много раз больше, чем масса самих ферментов. Например, 1 г пепсина за 2 ч гидролизует 50 ООО г белков корма. Недостаточная для организма выработка типичных ферментов наблюдается у новорожденных животных и при нарушении функции пищеварения.

Все природные корма растительного, животного, микробного происхождения содержат определенный набор ферментов. Однако по сравнению с количеством ферментов, вырабатываемых пищеварительной системой животного, имеют мизерное значение. В зависимости от способов заготовки, переработки, обработки и хранения кормов активность их ферментов может быть полностью уничтожена.

Балансированием рациона и определенной обработкой кормов перед скармливанием можно в значительной степени усилить переваримость питательных веществ пищеварительными ферментами организма. Улучшение качества кормов - важнейшее мероприятие по активации ферментативных процессов в желудочно-кишечном тракте и повышению усвоения питательных веществ организмом. Большие дозы ферментов не играют положительной роли в стимуляции пищеварения. Они, как и обычные кормовые белки, подвергаются перевариванию в желудочно-кишечном тракте животного. Особое значение приобретают ферменты при обработке кормов перед скармливанием для улучшения их качества, поедаемости и усвояемости.

Отечественная промышленность выпускает два вида ферментных препаратов гидролизного действия: микромицетные и бактериальные; неочищенные (х) и очищенные (Зх, 10х и т. д.); выращенные на поверхности питательной среды (П) и глубинные (Г); содержащие амилолитические, протеолитические, пектинолитические, цитолитические и целлюлозолитические ферменты. Применяют пектофоэтидин ГЗх, который содержит ряд ферментов пектино- и целлюлозолитического профиля; целловиридин ГЗх, способствующий повышению питательности рационов с высоким содержанием клетчатки.

Ферменты добавляют в комбикорма и смеси обычно в комбинации с себе подобными. В птицеводстве применяют ферментные препараты комплексного действия (целлюлазного, гемицеллюлазного и пектиназного) в составе комбикормов. В свиноводстве ферменты пектино- и амилолитической природы вводят в зерно - смеси, белково-витаминные добавки, премиксы, комбикорма и запаренные кормосмеси, охлажденные до 40-50 °С. В скотоводстве лучшие результаты достигают при использовании препаратов комплексного действия - пектино- и целлюлозолитического - молодняку живой массой 120 кг и более взрослым животным. В овцеводстве ферментные добавки используют после раннего отъема (40-45 дней), а также ягнятам старше 4 мес.

Отечественные и импортные ферментные препараты добавляют при силосовании трудносилосующихся растений и подготовке грубых кормов к скармливанию животным.

Ферментные препараты и их применение

Ферменты - специфические белки, играющие роль катализаторов биохимических и обменных процессов. Действие ферментов обычно направлено как в сторону расщепления сложных молекул веществ, так и в сторону их синтеза (соединения).

Ферменты обнаружены у всех живых существ, начиная от самых примитивных микроорганизмов. В настоящее время известно около 1500 различных ферментов. Совокупное действие ферментов в клетке, ткани, органе обеспечивает нормальный ход обмена веществ в делом. Ферменты действуют при определенных условиях внешней среды, свойственных живым организмам: температуре, рН, объеме. Они обладают очень высокой молекулярной активностью. Например, амилаза слюны, осахаривающая крахмал, проявляет свое действие даже при разбавлении в миллион раз. Многие исследователи отмечают, что при ферментативном катализе реакции часто идут в десятки тысяч, миллион раз быстрее, чем при неорганическом катализе.

Под действием ферментов в желудочно-кишечном тракте животного происходит расщепление питательных веществ корма: сложные углеводы (клетчатка, крахмал) распадаются на простые сахара (белки - на пептиды, аминокислоты; жиры - на высшие жирные кислоты, глицерин). Эти продукты распада превращаются животными в энергию я структурные материалы, необходимые для роста тканей тела, воспроизводства и образования продукции.

Ферменты выделяют из растений, животных и микробов. Наиболее высокоэффективными продуцентами ферментов являются микроорганизмы, поэтому промышленное производство ферментов основано на культивировании их различных штаммов. В настоящее время микробиологическая промышленность выпускает значительное количество ферментов в виде комплексных препаратов, которые используют в различных отраслях народного хозяйства.

В сельском хозяйстве ферментные препараты применяют в рационах животных при заготовке кормов в целях повышения переваримости и усвояемости питательных веществ кормов, повышения продуктивности животных и птиц.

Ферментативный способ гидролиза соломы и обогащение ее протеином дрожжей

ферментный протеин солома лекарственный

Академик Е.Ф. Лискун (1951) неоднократно высказывался в пользу биологической обработки соломы, подчеркивая, что это позволило бы значительно сократить использование зерна на корм скоту. И в настоящее время в связи с промышленным производством пектиназ, целлюлаз и гемицеллюлаз вместо кислот и щелочи стало возможным применить новый ферментативный способ обработки соломы при мягких режимах.

В целях более рационального использования соломы, повышения ее питательной ценности, а также более полной поедаемости и лучшей усвояемости питательных веществ учеными Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева и сотрудниками ВНИИ биотехники разработан состав и способ производства корма из соломы ферментно-дрожжевой обработки.

Сущность метода заключается в гидролизе соломы и обогащении ее протеином дрожжей. Гидролиз осуществляют с помощью отечественных ферментов пектолитичеокого действия, которые нерастворимый протопектин переводят в растворимый, а затем целлюлозолитическими ферментами частично гидролизуют гемицеллюлозу и целлюлозу соломы до Сахаров. Из ферментных препаратов применяют пектофоетидин ГЗх в комплексе с целловиридином ГЗх или глюкаваморином Пх. Затем на сахарах гидролизата из соломы выращивают дрожжи, что позволяет увеличить содержание протеина в 2-3 раза.

Ферментация и дрожжевание тонны соломы обеспечивают содержание протеина в получаемой кормосмеси, аналогичное внесению в солому нескольких центнеров зерна пшеницы.

Повышение питательности соломы и обогащение ее протеином и белком происходят не за счет вносимых добавок, а являются результатом синергического эффекта, когда питательность конечного продукта более чем в 2 раза превышает количество исходного белка и легкопереваримых веществ, имеющихся до ферментации.

Во время ферментации и дрожжевания в каждой тонне сухого вещества соломы образуется значительное количество гескозного сахара (глюкозы), на котором выращиваются пекарские дрожжи, содержащие в своей биомассе полноценный белок.

Производство корма на основе соломы не требует ни дополнительных затрат на строительство кормоцехов, ни специального оборудования, поскольку используется имеющееся типовое оборудование. В хозяйствах такой ферментированный корм приготовляют в кормоцехах, оборудованных смесителями-запарниками типа С_12, за 6-8 ч.

Технология ферментации и дрожжевания соломы

При соответствующей технологии органическое вещество соломы, включающее в себя протопектин, гемицеллюлозу, целлюлозу и лигнин, разрушается комплексным ферментным препаратом на пектиназы, целлюлазы, гемицеллюлазы и целлобиазы. Пектиназа разрушает протопектины до пектовой кислоты и галактурановых кислот, что открывает доступ гидролизуюших ферментов к гемицеллюлозе, а затем к целлюлозе. Гемицеллюлоза разрушается ферментным препаратом гемицеллюлазой до целлюбиозы которая, в свою очередь, расщепляется ферментом целлюбиазой до простого сахара - глюкозы - конечного продукта распада целлюлозы.

Для проведения дрожжевого гидролиза солома и другое целлюлозосодержащее сырье должны быть измельчены на дробилке, увлажнены и пропарены. Ферментативный гидролиз соломы и различных целлюлозосодержащих отходов полеводства проводится при невысокой температуре (30 - 55 °C) и обычном атмосферном давлении, без применения концентрированных кислот и щелочей.

Ферментация соломы

Солому измельчают до величины частиц 2-3 см с расщеплением вдоль волокон. Такое измельчение достигается двойной механической обработкой соломы. Первая обработка производится фуражиром ФН - 1,2 у скирды, вторая - одним из измельчителей грубых кормов типа ИГК-ЗОБ_1, ИГК-ЗОБ_И, ИГК-ЗОБ, ИРТ - 16,5 или ИСК_3 перед дачей скоту.

Предварительная обработка соломы создает более благоприятную ее структуру, несколько увеличивает поверхность ее площади, что способствует более активному доступу ферментов и ускорению частичного гидролиза клетчатки.

Измельченную солому загружают в смеситель-запарник С_12 с помощью наклонного транспортера ТС_40 и горизонтального модернизированного транспортера. После накопления 500-700 кг соломы включают мешалку смесителя, заливают 600-800 л горячей воды и вносят 10-15 кг карбамида (мочевины), 10 - диаммонийфосфата, 10 - монокальцийфосфата, 10 кг - поваренной соли. Пар подают в смеситель-запарник через 5-10 мин после начала загрузки соломы и других компонентов и не прекращают подачу до окончания всего процесса.

В смеситель продолжают загружать солому до нормы 1800-2000 кг. Одновременно вместе с соломой вводят химические добавки, пар и перемешивают до уплотнения массы и дополнительного разрушения клетчатки. Запаривание кормовой массы при температуре плюс 90-100 °С длится 50-60 мин. В течение этого времени мешалка смесителя работает 10-15 мин с перерывами 5-10 мин.

Нагревание кормовой массы необходимо для лучшей пастеризации, растворения минеральных солей и других добавок, а также для дальнейшего разрушения клетчатки соломы под действием пара и аммиака, выделяющегося при разложении мочевины в период ее нагревания. Контроль за температурой массы осуществляют с помощью датчиков, установленных в стенках смесителя, или с помощью термометра, погружаемого в нагреваемую массу на глубину 0,25-0,5 м.

После пастеризации смесь охлаждают до температуры 50-55 °С путем подачи водопроводной воды в количестве 1000-1200 л, а также воздуха. При температуре массы в смесителе выше 55 °С ферменты теряют свои гидролизирующие свойства.

Затем в смеситель засыпают ферментные препараты. Расход препаратов составляет 5 кг на тонну сухой соломы, в том числе целловиридина ГЗх - 2,5 кг, пектофоетидина ГЗх - 2,5 кг. Ферментацию соломенной кормосмеси продолжают в течение 2 ч. В процессе ферментации мешалка смесителя работает по 20 мин с перерывами 10 мин. По окончании ферментации температуру смеси снижают до 28 - 32 °С и в смеситель вводят дрожжевое молоко в количестве 100-150 л. Расход пекарских дрожжей в расчете на 1 т сухой соломы составляет 5 кг.

Для получения дрожжевого молока на 4,5-5,0 т (общий объем одного смесителя) кормосмеси из соломы необходимо взять 30-40 кг муки тонкого помола или 20 кг патоки и тщательно размешать в 100-150 л горячей воды.

Дрожжевое молоко (суспензию) готовят в инокуляторе, имеющем мешалку, барабатер для подачи воздуха, рубашку для нагревания и охлаждения, или в обычном АЗМ - 0,8. В целях активизации дрожжей дрожжевое молоко выдерживают в инокуляторе 4 ч при кратковременном перемешивании и аэрации воздухом, подаваемым компрессором или воздуходувкой. Процесс дрожжевания обрабатываемой кормовой массы длится 2 ч.

В период дрожжевания происходит нарастание биомассы дрожжей, которые используют для своего питания простые сахара (главным образом глюкозу) и минеральные добавки (диаммонийфосфат и монокальцийфосфат). Снижение концентрации Сахаров в кормовой массе вновь активизирует ферментативный катализ, что усиливает дальнейший гидролиз клетчатки (целлюлозы) соломы. В 1 кг кормовой смеси влажностью 65-70 % содержится 0,35 - 0,40 кг корм. ед. Свежеобработанный корм имеет консистенцию силоса злаковых трав, запах - хлебный, вкус - слабокислый, рН 5,5-6,0.

Такую кормосмесь легко транспортировать. Для раздачи соломы можно использовать кормораздатчики типа КР_3 или КТУ_10. При необходимости корм из соломы ферментно-дрожжевой обработки высушивают до влажности 10-14 % и гранулируют. Гранулы хранят в крафт-мешках или закрытых емкостях. Продолжительность хранения свежего корма - не более суток, сухого корма - до года.

Готовый корм скармливают как в свежем, так и в гранулированном видах крупному рогатому скоту и овцам в количестве до 40-50 % от питательности рациона.

Подобные документы

Рациональное использование кормов. Трудноперевариваемые углеводы в зерне злаковых культур. Применение ферментных препаратов, в том числе в виде целевых комплексных препаратов нового поколения – в виде мультиэнзимных композиций отечественного производства.

автореферат [110,8 K], добавлен 15.03.2009

Роль минеральных элементов в организме животного: в биохимических превращениях и физиологических процессах, синтезе ферментов, витаминов, гормонов, в белковом, жировом, углеводном и водном обмене. Ориентировочные нормы микро- и макроэлементов в рационе.

реферат [23,4 K], добавлен 11.12.2011

Физические, химические и биологические способы подготовки соломы к скармливанию. Высокое содержание клетчатки как особенность химического состава и питательности соломы. Цвет, блеск, упругость и чистота как основные критерии при оценке качества соломы.

реферат [21,3 K], добавлен 25.10.2009

Лечебные свойства растений, их внешние признаки, подлинность и показатели. Классификация лекарственных сборов по дозированию и медицинскому применению, способы их приготовления и применения. Сборы лекарственных растений, рекомендуемые в ветеринарии.

реферат [70,5 K], добавлен 18.09.2019

Научные и практические достижения в создании инновационной продукции на основе соломы льна масличного в Украине и в мире. Необходимость разработки нормативных документов для определения качества, классификации волокон и физико-механических показателей.

статья [21,0 K], добавлен 27.08.2017

Заготовка сена с применением вентилирования. Потери питательных веществ. Стандартная влажность сена. Способы хранения сена и их влияние на сохранность питательных веществ. Производство обезвоженных кормов. Химический состав и питательность соломы.

реферат [24,4 K], добавлен 13.12.2011

Биологическая и геохимическая характеристика микроэлементов селена, йода и железа. Использование пробиотических препаратов в животноводстве. Кормление подопытных животных. Величина промеров тела телят. Экономическая эффективность введения препарата.

В современных животноводческих хозяйствах широкое распространение получило применение ферментных препаратов и кормовых добавок на их основе. Используют их как для повышения показателей выхода животноводческой продукции, так и для сокращения затрат на различных этапах производства. Кроме того, ферментные добавки положительно влияют на здоровье животных, снижая риск заболеваемости и укрепляя их иммунитет.

Организм животных постоянно вырабатывает определённое количество собственных ферментов. Особенность этих белковых катализаторов заключается в их стимулирующем воздействии на скорость химических реакций организма, что в частности способствует ускоренному пищеварению, а также лучшей усвояемости кормов. Помимо этого, дополнительные ферменты помогают нейтрализовывать повышенную кислотность, возникающую в рубце у коров, питающихся кормами повышенной энергетической ценности, а также решают проблему усвоения больших объёмов клетчатки.

Для выяснения эффективности влияния используемых ферментных препаратов, а также в целях разработки и внедрения новых добавок, на базе крупных животноводческих хозяйств регулярно проводятся научно-производственные опыты с участием контрольных групп животных. Группы составляются с учётом породы коров, возраста, массы, показателей здоровья и продуктивности. По итогам этих тестов регистрируются изменения в качественных показателях надоя у коров молочных пород и прироста живой массы у коров мясных пород. В опытах участвуют, как правило, коровы одной и той же породы, в зависимости от специфики конкретного хозяйства и поставленных задач. Также составляется и корректируется регулярный рацион животных в сочетании с определёнными добавками с целью достижения полноценности и сбалансированности по питательным элементам. Результаты этих исследований активно применяются в управлении животноводством.

Изучено влияние и освоено применение следующих ферментов:

• Альфа-амилаза – используется для увеличения переваримости кормового зерна
• Бета-глюконаза – применяется в кормовых смесях с высоким содержанием соевого и подсолнечного шрота, а также зерна
• Глюкоамилаза – повышает усвояемость зернового крахмала
• Ксиланаза – применяется в сочетании с другими ферментами для улучшения переваримости кормовой клетчатки
• Маннаназа – необходима при наличии в рационе различных видов шротов
• Протеаза – значительно усиливает усвояемость белка
• Фитаза – усиливает реакцию остальных ферментов, повышает доступность микроэлементов (в том числе труднопереваримого фосфора)
• Целлюлаза – крайне важна для улучшения переваримости компонентов рациона, содержащих целлюлозу

На основе этих ферментов создаются различные мультиэнзимные комплексы, как сбалансированные, так и предназначенные для применения в сочетании с определённым кормовым рационом, что позволяет расширить список применяемых в составах компонентов, а в ряде случаев использовать более дешёвое сырьё. Помимо этого, такие препараты используются в качестве заместительной терапии для восполнения недостатка определённых энзимов в организме животных.

Влияние ферментных добавок на сельскохозяйственные породы животных досконально изучено, что позволяет гарантировать безопасность применения мультиэнзимных комплексов в животноводстве для повышения качественных показателей и конечной реализации животноводческой продукции.

Познание роли ферментов для всего живого на Земле послужило основой для становления и развития технологии ферментных препаратов как науки и для создания промышленного производства наиболее широко используемых ферментных препаратов. Применение этих препаратов помогло существенно изменить, интенсифицировать и усовершенствовать многие существующие технологии или даже создать принципиально новые высокоэффективные процессы. Применение ферментных препаратов различной степени очистки позволило не только улучшить показатели и выходы в различных биотехнологических процессах, но позволило усовершенствовать кормопроизводство, повысить усвояемость кормов, сделать более целенаправленным и эффективным действие синтетических моющих средств, улучшить качество косметических препаратов, создать целый арсенал специфических, чувствительных и точных аналитических методов, фналадить производство лекарственных и профилактических средств для медицинской промышленности и т. д.

Прикрепленные файлы: 1 файл

биотехнолог.docx

В современной биотехнологии одно из видных мест принадлежит ферментам. Ферменты и ферментные системы широко используются в различных отраслях промышленности, медицине, сельском хозяйстве, химическом анализе и т.д.

Ферменты - вещества белковой природы и поэтому неустойчивы при хранении, а также чувствительны к тепловым воздействиям. Кроме того, ферменты не могут быть использованы многократно из-за трудностей в отделении их от реагентов и продуктов реакции.

Одним из важных направлений современной биотехнологии является получение на основе культивирования микроорганизмов и использование в сельском хозяйстве различных ферментных препаратов, которые могут применяться в процессе приготовления кормов для сельскохозяйственных животных как добавки к кормам для улучшения их усвояемости, а также в ветеринарии для профилактики и лечения желудочных и паразитарных заболеваний. Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объём продукции которых постоянно растёт, а сфера применения неуклонно расширяется. Такое быстрое развитие связано с тем, что ферменты являются высокоактивными, нетоксичными биокатализаторами белкового происхождения, которые широко распространены в природе, без них невозможны осуществление многих биохимических процессов и жизнь в целом.

Большим и неоспоримым достоинством ферментов перед химическими катализаторами является то, что они действуют при нормальном давлении, при температурах от 20 до 70 °С и рН в диапазоне от 4 до 9 и имеют в большинстве случаев исключительно высокую субстратную специфичность, что позволяет в сложной смеси биополимеров направленно воздействовать только на определенные соединения. Все это свидетельствует о том, что производство ферментных препаратов является одним из перспективных направлений в биотехнологии, которое будет и далее интенсивно развиваться и расширяться.

Ферменты (энзимы) (от лат. fermentum - закваска) - это белки, выполняющие роль катализаторов в живых организмах. Основные функции ферментов - ускорять превращение веществ, поступающих в организм и образующихся при метаболизме (для обновления клеточных структур, для обеспечения его энергией и др.), а также регулировать биохимические процессы (напр., реализацию генетической информации), в т.ч. в ответ на изменяющиеся условия.

Выделяют 6 основных классов ферментов:

I класс – Оксидоредуктазы

II класс – Трансферазы

III класс – Гидролазы

IV класс – Лиазы

V класс – Изомеразы

VI класс – Лигазы

Достоинства ферментов по сравнению с неорганическими катализаторами:

- работают в мягких условиях, не требующих высоких температур и, следовательно, затрат топлива,

- используют доступное сырье (часто отходы), что выгодно с экономической и экологической точек зрения.

Ферменты по объёму производства занимают 3 место после аминокислот и антибиотиков.

Известно и охарактеризовано примерно 2000 ферментов по данным энзимологии. В промышленности используется всего около 30 ферментов. Из производимых ферментов чаще всего используются (и продаются) гидролазы – щелочные и нейтральные протеазы (60%). Они в основном используюся в качестве детергентов при производстве синтетических моющих средств. На втором месте - гликозидазы (30%). Они используются в производстве кондитерских изделий, фруктовых и овощных соков. Основное место среди них занимают глюкоизомераза и глюкозамилаза, применяющиеся при обогащении фруктозой кукурузных сиропов и составляющие около 50% рынка пищевых ферментных препаратов.

Применение ферментов в технологических процессах:

- амилаза – гидролиз крахмала до декстринов, мальтозы и глюкозы в спиртовой и пивоваренной промышленности, хлебопечении, получении патоки, глюкозы,

- липазы – гидролиз жиров и масел в пищевой, медицинской промышленности, сельском, жилищно-коммунальном хозяйстве, бытовой химии,

- пектиназа – гидролиз галактуронана, осветление вина и фруктовых соков,

- глюкоизомераза – изомеризация глюкозы во фруктозу в кондитерской, ликероводочной, безалкогольной промышленности, хлебопечении. Фруктоза является более сладким моносахаридом, чем глюкоза.

- пептидогидролаза – лизиса (гидролиза) белков в получении аминокислот, производство и получение сыра, мягчение мясных и рыбных изделий, выделка кож, активизация пищеварения. В пивоваренной, винодельческой, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, медицине.

- целлюлазы – гидролиз целлюлозы до глюкозы. Производство пищевых и кормовых препаратов, этанола, глюкозо-фруктозных сиропов. Спиртовая, пивоваренная, пищеконцентратнная промышленность. Хлебопечение, коромопроизводство.

- фруктофуранозилаза – инверсия сахарозы. Кондитерская, ликероводочная, безалкогольная промышленность, производство сиропов.

Традиционные источники ферментов – это природные объекты, в которых содержание фермента составляет не менее 1%.

Без применения биотехнологии для получения ферментов в больших количествах пригодны только некоторые растительные организмы на определенной фазе их развития: например, проросшее зерно различных злаков и бобовых, латекс и сок зеленой массы некоторых растений, а также ткани и органы животных: сычуг крупного рогатого скота, семенники половозрелых животных.

Зато практически неограниченный источник ферментов – это микроорганизмы и грибки. За счёт размножения они самостоятельно наращивают объёмы производства ферментов.

В настоящее время наиболее прогрессивным является метод культивирования микроорганизмов при непрерывной подаче в ферментер как питательной среды, так и посевного (микробного) материала.

Иммобилизированные ферменты (от лат. immobiiis — неподвижный) - это препараты ферментов, молекулы которых связаны с матрицей, или носителем (как правило, полимером), и сохраняют при этом полностью или частично свои каталитические свойства. Иммобилизованные ферменты обычно не растворимы в воде; между двумя фазами возможен обмен молекулами субстрата, продуктов каталитической реакции, ингибиторов и активаторов.

Существует несколько основных способов иммобилизации ферментов.

Способы иммобилизации ферментов:

1) путем образования ковалентных связей между ферментом и матрицей;

2) полимеризацией мономера, образующего матрицу, в присутствии фермента, который при этом оказывается включенным в сетку полимера - обычно геля;

3) благодаря электростатическому взаимодействию противоположно заряженных групп фермента и матрицы;

4) сополимеризацией фермента и мономера, образующего матрицу;

5) связыванием фермента и матрицы в результате невалентных взаимодействий - гидрофобных, с образованием водородных связей и др.;

6) инкапсулированием - созданием около молекул фермента полупроницаемой капсулы, например, включением фермента в липосомы;

7) сшиванием молекул фермента между собой, например, глутаровым альдегидом, диметиловым эфиром диимида адипиновой кислоты.

Конкретные примеры использования иммобилизированных ферментов: производство фруктозы из глюкозных сиропов.

Иммобилизованные ферменты в промышленности

Сегодня в промышленности реализовано всего четыре крупномасштабные технологии на основе иммобилизованных ферментов:

4. Лактазы. Так, лактазу иммобилизовали на частицах кремнезема и применяют для превращения лактозы молочной сыворотки в глюкозу и галактозу.

В обозримом будущем иммобилизованные ферменты могут быть использованы для следующих целей.

1. Холинэстераза. Она может применяться для определения пестицидов. Степень ингибирования этого фермента в присутствии пестицидов оценивают электрохимическими или колориметрическими методами.

2. Карбоангидраза. Аналогичным образом другие ферменты могут использоваться для определения токсических веществ. Так, карбоангидраза очень чувствительна даже к малым концентрациям хлорпроизводных углеводородов,

3. Гексокиназа — чувствительна к хлордану, линдану и токсафену.

4. Диизопропилфторфосфатаза. Иммобилизованная диизопропилфторфосфатаза нервных клеток кальмара может найти применение для обезвреживания фосфоорганических нервных газов (зомана, зарина).

5. Гепариназа. Иммобилизованная гепариназа может применяться для предотвращения тромбообразования в аппаратах искусственного кровообращения.

6. Билирубиноксидаза. Иммобилизованная билирубиноксидаза может использоваться для удаления билирубина из крови новорожденных, страдающих желтухой.

Следующий этап в применении иммобилизованных ферментов - это создание систем сразу из нескольких иммобилизованных ферментов, подобно тому, как это делается в живой клетке.

Иммобилизованные ферменты найдут дальнейшее применение в молочной промышленности. При производстве сыра могут использоваться иммобилизованные свертывающие молоко белки — реннин и пепсин. Для гидролиза жира в молоке можно использовать иммобилизованные липазы и эстеразы. Получим "биотехнологический" сыр.

Разнообразные иммобилизованные ферменты со временем найдут применение и в датчиках для быстрого анализа. Сегодня в таком качестве используются лишь несколько ферментов, но когда будет решена проблема стабилизации, их число увеличится. Особенно полезными из-за их высокой стабильности могут оказаться ферменты термофилов.

Применение иммобилизованных ферментов позволило решить задачу создания крупных промышленных биокаталитических процессов, с помощью которых производят аминокислоты, органические кислоты сахара, органические растворители, метан, антибиотики, гормональные препараты, производят очистку сточных вод и водоемов, биоконверсию органических отходов.

Применение ферментов в медицине

Читайте также: