Целюлiтнi препарати
Информация - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие материалы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
Целюлолiтичнi препарати
Ферментнi препарати, якi здатнi розчеплювати целюлозу, в найближчий час знайдуть широке застосування в найрiзноманiтнiших галузях виробництва. Гiдролiз целюлози даСФ глюкозу, яку можна використовувати для виробництва харчових та кормових бiлкових препаратiв, отримувати з неi спирт для енергетичних цiлей,а також вона може стати початковим продуктом для виробництва глюкозо-фруктозних сиропiв. Вiдомi промисловi способи гiдролiзу деревини до глюкози, але вони призводять до частковоi деградацii глюкози та утворенню небажаних домiшок, вiд яких необхiдно звiльнятися. Для проведення кислотного гiдролiзу необхiдне дороге, стiйке до корозii обладнання. Тому найбiльш перспективним являСФться використання целюлаз для гiдролiзу целюлозовмiснi сировини. Целюлолiтичнi ферменти з успiхом застосовують в найрiзноманiтнiших виробництвах (спиртова, пивоварна, хлiбопекарська та iн.), де сировиною являються рослиннi матерiали або вiдходи переробки рослин. Використання целюлаз пiдвищують вихiд цiльового продукту та дозволяСФ пiдiйти до створення безвiдходних технологiй. Целюлолiтичним ферментам належить велике майбутнСФ. Але целюлоза дуже складний субстрат для дii ферментiв, i в свiтi немаСФ поки продуцентiв, якi б повнiй мiрi задовольняли потреби галузей, що застосовують целюлози.
Джерела отримання целюлолiтичних ферментiв
Целюлази майже виключно синтезуються тiльки мiкроорганiзмами, а саме анаеробними бактерiями роду Clostridium, мiкроскопiчними грибами та iн.. Целюлоза розщеплюСФться представниками багатьох родiв мiкроорганiзмiв Alternaria tenuis, Aspergillus amstelodamy, A. fumigatus, A. oryzae, A. terreus, Cellovibrio gilvus, Cephalosporium sacchariticus, Chaetomium globosum, Fusarium culmorum, F. oxysporum, F. solani, Penicillium notatum, P. variable, Trichoderma koningii, T. viride, Cytophaga та iн..
Механiзм дii та властивостi целюлаз
Субстрат. Субстратом для целюлаз являються целюлоза або продукт ii частковоi деградацii. Целюлоза являСФться високо полiмерним полiсахаридом рослин, що складаСФться з залишкiв глюкози, зСФднаних мiж собою ?-1,4-глюкозиднимим звязками. Целюлоза лiнiйний полiмер. Бiльшiсть залишкiв глюкози в целюлозi мiстять три вiльних гiдроксилу у 2, 3 та 6-го вуглецевих атомiв, якi СФ основою для утворення водневих звязкiв та формування мiцних волокон. В середньому одна нитка целюлози складаСФться з 6000-12000 глюкозних залишкiв з молекулярною масою близько 1106 - 2106. ОбСФднанi в групи ниткоподiбнi молекули целюлози називаються мiкрофiбрилами. В мiкрофiбрилi нитки целюлози можуть бути упакованi паралельно, з безлiччю водневих та iнших звязкiв це кристалiти; дiлянки, де нема строгоi впорядкованоi структури, називають аморфними. Аморфнi дiлянки целюлози легше пiддаються зовнiшньому впливу: зi збiльшенням кiлькостi таких дiлянок росте набруньковуванiсть целюлози, ii атакованiсть ферментами, падаСФ мiцнiсть. Целюлоза СФ нерозчинним у водi субстратом. Нативна целюлоза, особливо з високим ступенем кристалiчностi, повiльно та погано атакуСФться целюлозами. Тому целюлозу для ферментативного гiдролiзу треба пiддавати попереднiй обробцi. Для цього застосовують подрiбнення за допомогою вальцювання матерiалу в рiзних типах млинiв, хiмiчнi способи обробки кислотами та лугами, методи фiзичноi обробки.
В звязку з цим при характеристицi целюлолiтичних ферментiв слiд обовязково враховувати стан субстрату целюлози. Розрiзняють два види целюлози: нативна нiчим не оброблена целюлоза, яка повнiстю зберегла початкову будову та структуру мiкрофiбрил (фiльтрувальний папiр, бавовна), та так звана модифiкована, частково оброблена целюлоза, в якiй порушенi водневi звязки i фiбрилярна структура волокна. РД. Т. Рiс в 50-тi роки допустив наявнiсть С1-фактора не гiдролiтичноi природи, який викликаСФ деградацiю нативноi целюлози i робить ii доступною для дii комплекса целюлаз, що був названий Сх- ферментами. Схема такого гiдролiзу наступна:
В 60-х роках К. Селбi висловив гiпотезу, що С1-фактор це особлива властивiсть живоi культури мiкроорганiзму.
Була висунута та експериментально обТСрунтована загальна схема ферментативного гiдролiзу целюлози:
Механiзм дii. В залежностi вiд фiзичного стану вихiдного субстрату Gn може бути частково деструктованою нерозчинною целюлозою або розчинними похiдними целюлози.
Така схема ферментативного гiдролiзу целюлози дозволяла описати процес деградацii субстрата незалежно вiд складу та походження полi ферментноi целюлозноi системи. Бiльше того, виявилось, що якщо видiлити окремi целюлолiтичнi ферменти iз рiзних целюлозних комплексiв, отриманих iз рiзних культур мiкроорганiзмiв, та змiшати iх один з одним в рiзних пропорцiях, то в кожному випадку можна передбачити, який вид будуть мати кривi накопичення продуктiв реакцii (А. А. Клесов, 1984). Всi цi данi були отриманi на аморфнiй целюлозi i тому залишалась загадкою природа передгiдролiтичного С1-фактору, для якого не було мiiя в запропонованiй схемi. Тодi i було висунуто РЖ. В. Березиним та А. А. Клесовим (1981) допущення, що С1-фактор не iндивiдуальна речовина, не особливий фермент, а просто властивiсть вже вiдомих ферментiв. Таке допущення дозволяСФ пояснити багато що i перш за все те, чому цей загадковий С1-фактор не був видiлений на протязi стiлькох рокiв.
Яка ж ця властивiсть ферментiв? Автори вiдкриття логiчно допустили, а потiм i експериментально доказали, що це властивiсть ферментiв адсорбуватися на целюлозi. Субстрат нерозчинний, отже властивiсть ферменту адсорбуватися на ньому навiть бiльш важлива, нiж