Применение иммобилизованных ферментов в промышленности

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ ФГБОУ ВО КГСХА

Кафедра частной зоотехнии, разведения и генетики

Реферат по дисциплине «Биотехнология в животноводстве»

На тему: «Применение иммобилизованных ферментов в промышленности»

Выполнила: студентка 5 группы 3 курса
факультета ветеринарной медицины и зоотехнии

Оглавление

Введение        3

1. Общая характеристика иммобилизованных ферментов        4

2 Классификация носителей для ферментов        5

3. Методы иммобилизации ферментов        8

3.1 Физическая иммобилизация ферментов        8

3.2 Химическая иммобилизация ферментов        12

4. Применение иммобилизованных ферментов        13

Заключение        16

Список использованных источников        17

Введение

Ферменты и ферментативные системы традиционно применяются в самых различных областях практической деятельности: в пищевой, фармацевтической, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, в медицине, сельском хозяйстве, органическом синтезе, химическом анализе и т. д.

Можно ожидать в недалеком будущем благодаря успехам микробиологии коренного решения вопроса производства соответствующих ферментов в достаточном количестве.

Принципиально новые перспективы открылись перед прикладной энзимологией в результате создания иммобилизованных ферментов. Дж. Нельсон и Е. Гриффин еще в 1916 г. показали, что инвертаза, адсорбированная на угле (т. е. иммобилизованная), сохраняет каталитическую активность.

В 20 — 30-х годах работы по изучению адсорбции белков и ферментов были продолжены, однако исследования этого периода представляли главным образом академический интерес и не преследовали практических целей.

В результате связывания фермента на носителе были созданы гетерогенные катализаторы, для которых сравнительно недавно, на первой конференции по инженерной энзимологии в Хенникере (США) в 1971 г., был узаконен термин «иммобилизованные ферменты». Однако понятие «иммобилизация» можно и нужно понимать шире, а именно, как любое ограничение свободы движения белковых молекул (или их фрагментов) в пространстве [1].

Первым иммобилизованным ферментом, примененным в промышленном масштабе, была аминоацилаза. Она была использована в Японии в 1969 г. для производства аминокислот, добавляемых в корм животных. На мировом рынке она пользуется большим спросом [2].

1. Общая характеристика иммобилизованных ферментов

Сущность иммобилизации ферментов – прикрепление их в активной форме к нерастворимой основе или заключение в полупроницаемую мембранную систему. Прикрепление фермента к носителю осуществляется адсорбционно, химической связью или путем механического включения фермента в органический или неорганический гель (в капсулу и т. п.). При этом допускается прикрепление фермента только за счет функциональных групп, не входящих в активный центр фермента и не участвующих в образовании фермент-субстратного комплекса. Носитель фермента или матрица может иметь вид зернистого материала, волокнистой структуры, пластинчатой поверхности, пленок или тканей, полых волокон, трубочек, капсул и т. д. Имеет значение размер частиц носителя. Важно иметь большую поверхность, поэтому рекомендуются небольшие частицы диаметром 0,1 — 0,2 мм. Носитель фермента может быть, как природное вещество, так и синтетический полимер [1].

Преимущества иммобилизованных ферментов перед нативными предшественниками:

1) Гетерогенный катализатор легко отделим от реакционной среды, что дает возможность остановить реакцию в любой момент, использовать фермент повторно, а также получать чистый от фермента продукт.

2) Ферментативный процесс с использованием иммобилизованных ферментов можно проводить непрерывно, регулируя скорость катализируемой реакции и выход продукта.

3) Модификация фермента целенаправленно изменяет его свойства, такие как специфичность (особенно в отношении макромолекулярного субстрата), зависимость каталитической активности от рН, ионного состава и других параметров среды, стабильность к денатурирующим воздействиям.