Біотехнологія ферментів мікробного походження в сільському господарстві

Гриб І. О. БТ-71

Доповідь на тему:

Біотехнологія ферментів мікробного походження в сільському господарстві.

Ферменти (від лат. Fermentum - «закваска») або ензими, - зазвичай досить складні молекули білка, РНК або їх комплекси, що прискорюють хімічні реакції в живих системах. [1]

Властивості ферментів:

1. Вплив на швидкість хімічної реакції: ферменти збільшують швидкість хімічної реакції, але самі при цьому не витрачаються.

2. Специфічність дії ферментів. Специфічність дії ферменту - це здатність прискорювати перебіг однієї певної реакції, не впливаючи на швидкість інших, навіть дуже схожих.

3. Активність ферментів - здатність в різному ступені прискорювати швидкість реакції. [2]

Ферменти протягом багатьох років застосовуються в різних областях практичної діяльності людини в шкіряній, харчовій, текстильній, фармацевтичній та інших галузях промисловості, а також в медицині, сільському господарстві, хімічному синтезі. Ефективність дії ферментів набагато вище в порівнянні з хімічними каталізаторами, проте їх промислове застосування утруднене через нестійкість при зберіганні і температурних впливах. Крім того, багаторазове застосування ферментів практично неможливо в зв'язку з технологічними труднощами їх відділення від продуктів реакції.

        Ферментні препарати в якості біокаталізаторів багатьох біохімічних реакцій и процесів знаходять широке застосування в різних галузях промисловості. Основні джерела ферментів – тканини і органи тварин, рослини та мікроорганізми. Особливо велику кількість ферментів синтезують дріжджі, мікроскопічні гриби, актиноміцети.

        Для промислового виробництва ферментних препаратів використовують мікроорганізми, виділені з природних джерел і мутантні штами, отримані в результаті дії мутагенів. Активні продуценти амілолітичних ферментів є гриби роду Aspergillus (Asp. usamii, Asp. batatae), Rhizopus (Rh. neveus, Rh. tonnensis), спороносні бактерії Bacillus subtilis, Bacillus macerans. Протеолітичні ферменти синтезують бактерії Bac. subtilis, Bac. mesentericus, Bac. brevis.

Найбільшу кількість інформації, щодо ферментів, можна знайти по питанню про використання ферментних препаратів при годуванні с/г тварин, тобто використання їх в тваринництві.

Існує 2 основних шляхи використання ферментів при годуванні тварин: 1) обробка ферментними препаратами кормів; 2) введення певної кількості препаратів безпосередньо в раціон харчування. Обидва шляхи перспективні, але другий простіше. Більш правильним є введення в раціон концентрованих і очищених ферментних препаратів. Оскільки, основним кормом тварин являються рослинні матеріали, то відповідно, в раціон вводяться їх складові – целюлоза, рослинні білки. Застосовуються препарати целюлаз, амілаз, протеаз і комплексні препарати. Вони розщеплюють клітковину, крохмаль, білки і полегшують засвоєння кормів організмом. Крім того, ферменти впливають на процеси травлення.

Целюлаза - фермент, що належить до класу гідролаз, каталізує гідроліз 3-1,4-глікозидних зв'язків в целюлозі з утворенням глюкози або дисахарида целобіози.

У комерційному виробництві целюлаз зараз найбільш поширеним методом отримання є глибинне культивування. Твердофазне культивування, на думку багатьох авторів, перспективна технологія для виробництва целюлаз, так як вона менш затратна і використовує доступні джерела клітковини. Підраховано, що при виробництві 1 кілограма целюлази c допомогою Clostridium thermocellum, при глибинному культивуванні витрачається 40,36 доларів США, тоді як при поверхневому - 15,67 доларів США (в цінах 2004 року). Однак існують обмеження в застосуванні твердофазної ферментації: тривалий час культивування і низька продуктивність.

При промисловому виробництві целюлаз застосовують традиційну схему виділення ферментів: приготування посівного матеріалу, приготування поживного середовища і його стерилізація, екстракція водою водорозчинної частини культури; стабілізація целюлаз в розчині деякими солями; осадження целюлаз або їх часткове фракціонування органічними розчинниками; висушування осаду, очистка і виділення готового продукту. [4]

Вуглеводними джерелами в промисловому виробництві целлюлаз є: солома, відходи обмолоту злакових культур, пшеничні та рисові висівки, очеретяна меляса та відходи паперової промисловості. У вітчизняній ферментній промисловості для виробництва целюлаз застосовують в основному пшеничні висівки. Поряд з висівками в склади середовищ вводяться солодові паростки, які багаті вітамінами групи В, фосфором, клітковиною і амінокислотами.