Виробництво ферментів

Виробництво ферментів за допомогою мікроорганізмів більш вигідно, ніж з рослинних і тваринних джерел. Мікробні клітини продукують більше 2 тисяч ферментів, які каталізують біохімічні реакції, пов'язані з ростом, диханням й утворенням продуктів. Багато із цих ферментів можуть бути виділені й проявляють свою активність незалежно від клітин, з яких вони були виділені. Для одержання ферментних препаратів використовують як мікроскопічні гриби, так і бактерії й дріжджі. Іноді одержання технічного ферментного препарату закінчується проведенням процесу ферментації, однак активність ферментів у культуральній рідини швидко знижується. Тому широко практикують одержання сухих технічних ферментних препаратів.

У світі виробляється близько 20 ферментів в обсязі 65 тис. тонн (а існує, як припускають 25000 ферментів). Наприклад, промисловим способом добувають такі ферменти як амілаза, глюкоамілаза, протеаза, інвертаза, пектиназа, каталаза, стрептокіназа, целюлаза й ін.

Амілази й протеази використовують у текстильній, хлібопекарській і шкіряній промисловості. Пектолітичні ферменти можуть бути використані для мацерації тканин при переробці рослинної сировини, наприклад при одержанні льоноволокна. Лужні протеази, особливо іммобілізовані, дуже ефективно використовуються в складі миючих засобів. Крім протеолітичних ферментів до складу миючих засобів уводять ліпазу, целюлазу, оксидазу й амілазу для видалення забруднень крохмального походження. Використання іммобілізованої глюкозоізомерази для безперервного одержання глюкози є найбільш великим процесом такого роду у світі.

Мікробні ферменти активно використовують у клінічній діагностиці при визначенні рівня холестерину в крові й сечової кислоти. Ферменти пропонують використовувати для очищення каналізаційних і водопровідних труб і т.д. і т.п. Ферменти для медичних або аналітичних цілей повинні бути високоочищеними.

У біологічних об'єктах ферменти перебувають у фіксованому стані на поверхні різних клітинних структур – найчастіше на мембранах. Завдяки цьому ферменти зберігають свою активність тривалий час. У біотехнології довгий час застосовувалися препарати вільних ферментів; у такому стані строк їхнього використання був коротким – один виробничий цикл. Для підвищення стабільності виділених ферментів використовують техніку іммобілізації, тобто зв'язування ферментів на поверхні нерозчинного у воді носія, наприклад, органічних полімерів, скла, мінеральних солей, силікатів і т.п. Іммобілізовані ферменти можна тривалий час використовувати в біохімічних реакторах в умовах безперервного процесу.

Іммобілізація і одержання зв’язаних ферментних препаратів стала можливою завдяки детальному вивченню будови багатьох ферментів. Розкрито амінокислотний склад ряду ферментних білків, їхня просторова конфігурація, виявлені активні центри, значення різних функціональних груп у прояві каталітичної активності ферменту й т.д.

Приклади використання іммобілізованих ферментів – ізомеризація глюкози у фруктозу, гідроліз білків, трансформація стероїдів, гормонів і т.д. Нова область застосування іммобілізованих ферментів – створення на їхній основі фотоматеріалів. На основі дії ферментів побудовані біолюмінісцентні й імуноферментні методи аналізу, відмітною рисою яких є висока чутливість й абсолютна специфічність.