БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

Розділ 20. БІОТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ ФЕРМЕНТІВ

У сучасній біотехнології одне з провідних місць належить ферментам. Усе живе містить ферменти, без них неможливий обмін речовин. Препаративне одержання ферментів і використання їх у різних галузях промисловості, сільського господарства, наукових дослідженнях дозволяє суттєво змінити технологічні процеси, методи аналізів, забезпечити більш високі показники і виходи у промисловості і сільському господарстві, впровадити принципово нові методи.

Ферменти (лат. fermentum - закваска або ензими) - це біологічні каталізатори, більшість з яких є розчинними глобулярними білками (актин і міозин належать до структурних білків і спільно беруть участь у гідролізі АТФ), що містяться в усіх живих клітинах. Здійснюючи перетворення речовин (субстратів), ферменти регулюють метаболізм в організмі.

Максимальну активність ферменти виявляють за оптимальних значень рН, температури, іонної сили розчину, наявності коферментів і кофакторів, відсутності інгібіторів, причому для кожного ферменту ці величини індивідуальні (свої). При різкому відхиленні температури, рН середовища від оптимальних величин ферменти можуть інактивуватися в результаті незворотної денатурації (зміни конформації, розкручування). Ферменти в процесі каталізу не витрачаються, а ферментативним реакціям властивий майже 100 %-й вихід продуктів.

На відміну від багатьох технологічних процесів у хімічній технології, яка вимагає високих тисків і температур, реакції, що відбуваються за участю ферментів як біокаталізаторів, здійснюються при температурах, які не перевищують 60-70 ^оС, нормальному атмосферному тиску і рН середовища в інтервалі 4,5-9,0.

На відміну від каталізаторів, які застосовуються у хімії, ферменти - біокаталізатори мають низку унікальних властивостей. Це передусім їх надзвичайно висока каталітична активність: добавка незначної кількості ферменту (10^-7-10^-9 моль) може прискорити каталізуючу реакцію білиш між у 10¹⁸ разів. Інша важлива властивість - вибірковість дії або висока субстратна специфічна. По-друге,. можливість здійснювати необхідні хімічні зміни однієї речовини, не зачіпивши інши складових частин субстрату, надає великі переваги в багатьох технологічних процесах під час переробки рослинної і тваринної сировини.

Тепер у науковій літературі описано понал 2000 ферментів. Майже 50 з них використовують або використовуватимуть у промисловому виробництві (табл. 20.1).

Таблиця 20.1

Осповні ферменти, випущені промисловістю, і їх джерела

(за Гернетом М.В., Єгоровим A.М. 1982)

Одержання ферментів і їх використання в різних технологічних процесах становлять на сьогодні один з найважливіших розділів сучасної біотехнології.