Бета-галактозидаза

Ферменты бета-галактозидазы

Бета-галактозидаза

  Введение……………………………………………………………………………..2

  1. Характеристика препарата………………………………………………………3
    1. Показатели………………………………………………………………………3
    2. Катализируемая реакция……………………………………………………….3
    3. Применение препарата…………………………………………………………4
  2. Технология получения препарата…………………………………………….6
    1. Продуцент фермента……………………………………………………………6
    2. Источники углерода……………………………………………………………6
    3. Источники азота…………………………………………………………………7
    4. Способы культивирования…………………………………………………….9
    5. Выделение……………………………………………………………………..11
    6. Процессуально-технологическая схема……………………………………..12

  Заключение…………………………………………………………………………13

  Список литературы………………………………………………………………..14 

Введение.

     Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объём продукции, которых постоянно растёт, а сфера применения неуклонно расширяется.

Такое быстрое развитие связано с тем, что ферменты являются высокоактивными, нетоксичными биокатализаторами белкового происхождения, которые широко распространены в природе, без них невозможно осуществление многих биохимических процессов и жизнь в целом.

     Применение ферментных препаратов различной степени очистки позволило не только улучшить показатели и выходы в различных биотехнологических процессах, но позволило усовершенствовать  кормопроизводство, повысить усвояемость кормов, сделать более целенаправленным и эффективным действие синтетических моющих средств, улучшить  качество косметических препаратов, наладить производство лекарственных и профилактических средств для медицинской промышленности и т.д.

     Производство ферментных препаратов является одним из перспективных направлений в биотехнологии, которое будет и далее интенсивно развиваться и развиваться.

1.1 Показатели (нормы)

     Ферментный препарат β-галактозидаза дрожжевая выпускается в соответствии с требованиями ТУ.

     Данный препарат представляет порошок белого цвета, с влажностью около 10%. Активность составляет до 500-100 ед/г. Практически нейтральный рН составляет интервал 6,8-7.

     Упаковывают ферменты в полиэтиленовые мешки, а затем в бумажные пакеты массой от 2 до 2,5 кг. Срок хранения 12 месяцев со дня изготовления.

     При истечении срока  хранения препарат можно использовать две недели, а затем утилизировать. Хранения производят в сухом защищённом от света месте при температуре от -40 до 25 °С.

 

механизм гидролиза лактозы 

1.3 Применение препарата

       Препараты β-галактозидазы прежде всего находят широкое применение в молочной промышленности и в тех отраслях, где возможно использовать отходы молокоперерабатывающей промышленности, содержащие дисахарид лактозу. Лактоза является очень ценным углеводом, но сахар этот плохо растворим, несладкий, не усваивается часто животными организмами, не сбраживается дрожжами.

Если с помощью β -галактозидазы осуществить его расщепление до галактозы и глюкозы, то эта смесь уже имеет сладкий вкус, хорошо растворяется в воде, глюкоза усваивается как животными, так и микроорганизмами.

Обработка молока и молочных изделий препаратами β-галактозидазы позволяет обеспечить часть населения, страдающего лактазной недостаточностью, молочными продуктами, почти не содержащими лактозу.

       Обработка молока ферментом при концентрировании, особенно при его последующем хранении при низких температурах, позволяет повысить стабильность продукта при регенерации.

Гидролиз около 20—30 % лактозы молока при приготовлении мороженого позволяет предотвратить явления его кристаллизации и уменьшить на 1—2 % добавку сахарозы.

Использование β-галактозндазы при приготовлении кисломолочных продуктов способствует более быстрому развитию молочнокислых микроорганизмов, что позволяет ускорить технологические процессы.

       Использование β-галактозидазы делает перспективным утилизацию различных молочных отходов, особенно молочной сыворотки, во многих отраслях, например в хлебопечении, в кондитерской промышленности, при производстве мороженого, в качестве компонента питательных сред при получении белковых обогатителей кормов или различных биологически активных веществ, в кормопроизводстве, в медицинской промышленности, медицине и т. д. Большое значение придается β-галактозидазе при ее использовании в аналитических целях и для диагностики ряда заболеваний.

       В настоящее время публикуется много работ по применению β -галактозидазы в иммобилизованном виде, особенно при обработке жидких отходов молочной промышленности.

В нашей стране ведется только освоение технологии получения препаратов микробной β-галактозидазы и поэтому пока область применения несколько уже, чем за рубежом.

Но даже такой далеко не полный перечень областей применения β-галактозидазы убедительно свидетельствует о том, что эти препараты можно отнести к промышленно важным.   

  1. Технология получения  препарата

     Наиболее перспективным источником липаз являются микроорганизмы, так как животное и растительное сырье не может удовлетворить растущую потребность в этих препаратах. Липазы образуют очень многие микроорганизмы. Бактерии, как правило, накапливают внутриклеточную липазу, а актиномицеты, грибы и дрожжи — преимущественно внеклеточную.

     Место локализации липазы, образуемой микроорганизмами, часто зависит от физиологического состояния культуры. Было показано, что для культуры Rhizopus oryzae характерно образование как внеклеточной, так и внутриклеточной липазы. В процессе роста микроорганизма уровень накопления фермента в фильтрате культуральной жидкости и в мицелии менялся.

     При изучении локализации липазы R. oryzae был использован метод дифференциального центрифугирования. Было установлено, что липазная активность в основном связана с фракцией супернатанта для культуры, находящейся в стационарной фазе развития.

     Для начальных этапов роста гриба картина накопления фермента обратная, основная часть липазы локализуется в клетке.

    Основным источником углерода для большинства продуцентов является лактоза, содержание которой в среде может быть от 2 до 20 %.

Часто в качестве источника лактозы используют молочную сыворотку — отход при получении сыра, творога, казеина. Она содержит 4—4,8 % лактозы, 0,5—1 % белка, 0,05—0,4 % жира и 0,5—0,7 % золы.

В составе сред она может быть использована в жидком или сухом виде после обработки нагреванием и депротеинизирования.

    Оптимальная концентрация лактозы в среде зависит от продуцента. Чем сильнее подвержен микроорганизм катаболитиной репрессии, тем ниже должна быть концентрация лактозы.

В составах некоторых сред помимо лактозы упоминаются ксилоза, галактоза, арабиноза, раффиноза, сахароза.

Влияние источников углерода на биосинтез β -галактозидазы можно продемонстрировать на культуре гриба P. canescens в табл. 1.

    Таблица1.

       Из таблицы видно, что для этого продуцента наибольший биосинтез отмечается на ксилане, пектине и молочной кислоте, а на галактозе и лактозе отмечается хороший рост, но небольшое образование β -галактозидазы.

       Анализ используемых в производстве сред показывает, что чаще всего в среды включают в качестве источника углерода различные отходы или дешевые природные субстраты, такие, как пшеничные и рисовые отруби, кукурузный и картофельный крахмал, декстрины, гидрол, меласса, кукурузная кочерыжка, обезжиренная соевая мука, сорбитол, свекловичный жом, молочная сыворотка, мука хлопковых семян и т. д.

       Не меньшее значение, чем источник углерода, имеет в составе среды азотистое питание.

       Часто в качестве источника азота используют аммонийные соли.

Но обычно для обеспечения высокого синтеза фермента минерального азота бывает недостаточно и потому в состав сред вводятся в небольших количествах различные органические добавки (дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, экстракт солодовых ростков, пептон, гидролизаты казеина, микробные массы, триптон и т. д.). Благотворное влияние этих добавок на рост культур и биосинтез фермента, вероятно, связано не только с органической формой азота, но и с тем, что они богаты ростовыми веществами и биостимуляторами.

       Дать общие рекомендации по составу среды и соотношению ее компонентов не представляется возможным.

В этом случае, как и для других ферментных препаратов, необходимо индивидуально для каждого продуцента экспериментально определять оптимальные источники азота, углерода и отношение в среде углерода к азоту. Так для P.

canescens следует отметить, что при оптимальном уровне азота в среде 0,15 % наибольший биосинтез β-галактозидазы отмечался при отношении С : N от 4 до 8. 

2.4 Способы культивирования

       Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами β -галактозидазы оказывают условия культивирования продуцентов. Очень большое влияние оказывают рН среды и его изменение в процессе роста культуры (рис. 1).

Из рисунка видно, что максимальный синтез β -галактозидазы наблюдается только при рН от 3 до 4, и если его поддерживать на оптимальном уровне, то биосинтетическую способность продуцента по этому ферменту можно повысить в 1,5—2,5 раза. Данные других авторов также подтверждают эту закономерность.

Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами β-галактозидазы оказывают температура культивирования, интенсивность аэрации и посевной материал.

       Рис. 1. Влияние исходной величины рН среды на биосинтез микроскопическими грибами β -галактозидазы:

       1 — биомасса, г/100 мл; 2 — β -галактозидазная активность в культуральной жидкости, ед./100 мл; 3 — β -галактозидазная активность в мицелии, выросшем в 100 мл среды

       Большинство дрожжевых и грибных продуцентов β -галактозидазы относится к мезофильным организмам, оптимально развивающимся при температуре от 25 до 35 °С.

Исключение составляют некоторые штаммы рода Mucor (45 °С) и психрофильные дрожжи Trametes versicolor и Tyromyces albellus с оптимальной температурой роста 20 °С. Бактериальные продуценты β –галактозидазы, за исключением Е.

coli, представлены в основном термофилами с температурой роста от 45 до 65—70 °С.

       За исключением некоторых бактериальных штаммов, например рода Citrobacter, продуценты β -галактозидазы являются аэробными микроорганизмами и нуждаются в аэрации. Степень аэрации культур имеет большое значение, о чем свидетельствуют работы А. С. Тихомировой и других исследователей.

Было установлено, что нарушение конструктивных процессов в дрожжах при лимитации роста культуры по воздуху приводит к усилению интенсивности биосинтеза β -галактозидазы.

Но в то же время для грибных культур возрастание степени аэрации сопровождалось всегда повышением β -галактозидазной биосинтетической способности продуцентов.

       Вид посевного материала, его качество и количество во многом определяют рост культуры и процесс биосинтеза фермента. Выбор вида посевного материала зависит от микроорганизма и устанавливается экспериментальным путем.

Влияние посевного материала можно продемонстрировать на образовании β-галактозидазы культурой P. canescens (рис. 2.) Очевидно, что микроорганизмы различных таксономических групп способны к индуцированному и конститутивному биосинтезу β -галактозидазы.

Она может накапливаться внутри клетки илн секретироваться во внешнюю среду.

       Рис. 2.60. Зависимость образования β -галактозидазы P. canescens от вида посевного материала:

       1. 2 — вегетативный соответственно в количестве 1 и 10%,3, 4конидиальный соответственно в количестве 5 • 10е и 1 • 10» 

       Известно, что внеклеточные β -галактозидазы являются гликопротеидами, а внутриклеточные практически не содержат углеводного компонента. Присоединение углевода к ферменту, вероятно, соответствует определенной фазе его роста и совпадает с моментом выхода фермента из клетки в процессе его прохождения через клеточную стенку.

Считается, что первый остаток углевода присоединяется к ферменту, когда последний начинает сходить с рибосомы. Галактоза, маиноза, сиаловые кислоты присоединяются к белку при прохождении полипептида через клапаны в мембранах. Длина и состав углеродного фрагмента могут варьировать.

Полипептид проходит мембраны в развернутом состоянии, а при выходе происходит молекулярная перестройка, при которой углеводы способствуют удерживанию фермента в трехмерном состоянии и увеличивают его стабильность. Это обстоятельство очень важно учитывать при производстве β-галактозидазных препаратов.

Образование β-галактозидазы и ее выход из клетки зависят от многих факторов, и для определения оптимальных параметров процесса выращивания продуцентов в каждом отдельном случае требуется тщательное изучение закономерностей ее биосинтеза. 

Источник: //www.turboreferat.ru/chemistry/fermenty-betagalaktozidazy/23310-114797-page1.html

Культивирование бифидобактерий

Бета-галактозидаза

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ПАТЕНТ № 997643 

 Авторы: Хамагаева, Куликова, Телешова, Тихомирова, Науметова

Прим. ред.: Данное изобретение было зарегистрировано Государственным комитетом СССР по делам изобретений и открытий еще в 1983 году. Правообладателем является ВСГУТУ.

Изобретение относится к молочной промышленности и может быть использовано для получения кисломолочных продуктов для детей и взрослых.

Конкурентным преимуществом данного изобретения является достигнутая в процессе культивирования заметная активизация бифидобактерий (ускорение их роста в молоке), что значительно упрощает промышленное производство бифидопродуктов.

Известны способы получения диетического молока, йогурта, кисломолочного продукта путем внесения ферментного препарата дрожжевой β-галактозидазы [1].

Недостатком указанных способов является то, что производство данных продуктов основано на гидролитическом свойстве β-галактозидазы, т.е. образование моноз глюкозы и галактозы.

Известен также способ производства ацидофильного молока для детского и диетического питания, предусматривающий внесение в молоко перед его тепловой обработкой дрожжевой β-галактозидазы из расчета 160 г на 1 т молока, проведение ферментативного гидролиза лактозы при 30-370С в течении 2-2,5 ч [2].

Однако кисломолочные продукты, выработанные по известному способу, обладают высокой кислотностью 80-1200Т, что не позволяет широко использовать их для питания детей раннего возраста.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, является способ культивирования бифидобактерий, включающий стерилизацию молока, охлаждение, добавление кукурузного экстракта в количестве 0,25 – 1%, внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий, выдержки до образования сгустка кислотностью 52-550Т [3].

Недостатком данного способа культивирования является внесение кукурузного экстракта, что ухудшает свойства молока, и высокая титруемая кислотность 110-1250Т. Продукт с такой кислотностью не пригоден для питания детей первого года жизни.

Целью данного изобретения является получение олигосахаридов, обладающих бифидогенными свойствами, и ускорение роста бифидобактерий.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, предусматривающему стерилизацию, охлаждение, внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий, выдержки до образования сгустка кислотностью 52-550Т, перед стерилизацией в обезжиренное молоко вносят β-галактозидазу в количестве 0,1-0,2% к массе молока при активности фермента 900 ед/мл и проводят выдержку в течении 1,5-2 ч при 370С.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:

Молоко очищают, обезжиривают по известной технологии, вносят ферментный препарат дрожжевой β-галактозидазы из расчета 0,1-0,2% к количеству молока. Проводится гидролиз при температуре действия β-галактозидазы 370С в течении 1,5-2 ч.

Затем проводят стерилизацию при 115-1200С с выдержкой 15-20 мин.

Охлаждают до температуры заквашивания 370С и вносят одну микробиологическую петлю чистой культуры Lactobacterium bifidum, сквашивание проводится в течении 16-24 часов до образования сгустка при кислотности 50-520Т.

Пример 1. Молоко очищают, вносят ферментный препарат дрожжевой β-галактозидазы из расчета 0,1% к количеству молока при активности 900 ед/мл и выдерживают в течении 2 ч при 370С.

Затем молоко стерилизуют при 1200С в течение 15 минут, охлаждают до температуры 370С, вносят одну петлю чистой культуры Lbm. bifidum.

Сквашивание проводят при 370С в течение 20 ч до образования сгустка кислотностью 50-520Т.

Пример 2. Молоко очищают, обезжиривают, вносят ферментный препарат дрожжевой β-галактозидазы из расчета 0,2% к количеству молока при активности 900 ед/мл и выдерживают в течение 1,5 ч при 370С.

Затем молоко стерилизуют при 1150С в течение 20 минут, охлаждают до температуры 370С. Вносят одну петлю чистой культуры бифидобактерий. Сквашивание проводят при 370С до образования сгустка кислотностью 50-520Т.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что выбранные условия культивирования позволяют наладить производство кисломолочных продуктов с бифидобактериями в промышленном масштабе.

Влияние β-галактозидазы на изменение титруемой кислотности и количество клеток микроорганизмов представлены в табл. 1 и 2:

Контроль – обезжиренное молоко без внесения β-галактозидазы, опыт – обезжиренное молоко с β-галактозидазой в количестве 0,1% (табл. 1);

Таблица 1.
Вид культурыВариант экспериментаКислотность, 0ТКоличество клеток микроорганизмов
Продолжительность культивирования, чДлительность культивирования, ч
4812162024283238162038
Lbm. bifidumКонтроль1618192530333743505 млн90 млн800 млн
Штамм №1Опыт2025354752900 млн9 млрд600 млн

Контроль – обезжиренное молоко без внесения β-галактозидазы, опыт – обезжиренное молоко, в которое внесена β-галактозидаза в количестве 0,2% (табл. 2).

Таблица 2.
Вид культурыВариант экспериментаКислотность, 0ТКоличество клеток микроорганизмов
Продолжительность культивирования, чДлительность культивирования, ч
4812162024283238101638
Lbm. bifidumКонтроль1618202630354044505 млн8млн1млрд
Штамм №1Опыт25334252900 млн5 млрд900 млн

С повышением дозы ферментного препарата от 0,1 до 0,2% увеличивается количество образующихся олигосахаридов и ускоряется длительность культивирования бифидобактерий в обезжиренном молоке (табл. 3).

Таблица 3.
Доза галактозидазы, %Количество превращенной лактозы в олигосахариды, %Длительность культивирования бифидобактерий, ч
0,112,720
0,215,316

Как видно из табл. 3, с повышением дозы ферментного препарата увеличивается количество образующихся олигосахаридов и ускоряется длительность культивирования бифидобактерий в обезжиренном молоке.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ культивирования бифидобактерий в молоке, предусматривающий стерилизацию, охлаждение, внесение одной микробиологической петли чистой культуры бифидобактерий, выдержки до образования сгустка кислотностью 50-520Т, отличающийся тем, что, с целью получения олигосахаридов, обладающих бифидогенными свойствами и ускорения роста бифидобактерий, перед стерилизацией в обезжиренное молоко вносят β-галактозидазу в количестве 0,1-0,2% к массе молока при активности фермента 900 ед/мли проводят выдержку в течении 1,5-2  ч при 370С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

  1. Заявка Франции №2406393, кл. А23 С19/12, опублик. 1979.
  2. Авторское свидетельство СССР № 833183, кл. А23 С19/12, 1979.
  3. Семенихина В.Ф., Сундукова М.В. Использование бифидобактерий при выработке детских кисломолочных продуктов. – «Молочная промышленность», 1980, №3, с. 33 (прототип).

На заметку:

БЕТА-ГАЛАКТОЗИДАЗА

Выше был описан способ активизации бифидобактерий особым ферментным препаратом дрожжевой β-галактозидазы Sacch. fragilis (Прим.: Saccharomyces fragilis – сахарные грибы, вид дрожжей рода сахаромицетов, класса аскомицетов).

Бета-галактозидаза (beta-galactosidase, греч.beta — вторая буква греч. алфавита, обозначение одного из состояний вещества; греч.

gala (galaktos) – молоко) – лизосомный фермент, обладающий способностью катализировать расщепление лактозы до глюкозы и галактозы; используется, напр., для получения безлактозного молока.

Лактазу получают экстракцией из некоторых дрожжей и грибов.

Многие о данном ферменте уже слышали, но под другим назаванием.

Чтобы расщеплять молочный сахар (лактозу), в организме вырабатывается специальный фермент лактаза (lactase или LCT), относящийся к семейству β-галактозидаз.

Данный фермент катализирует расщепление лактозы в желудочно-кишечном тракте; нарушение его синтеза является причиной гиполактазии или наследственной непереносимости молока (лактозы).

Препараты β-галактозидазы, получаемые из дрожжей и плесеней, находят применение в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. Фермент β-галактозидазы относится к группе адаптивных ферментов, т.е. его синтез не происходит при отсутствии лактозы во внешней среде.

Следует отметить, что после изучения стимулирующего действия β-галактозидазы на рост бифидобактерий в молоке, была подтверждена гипотеза и о возможности активизации в молоке пропионовокислых бактерий – микроорганизмов, также, с низкой кислотообразующей способностью.

О стимулирующем действии β-галактозидазы на биохимическую активность пропионовокислых бактерий  в молоке можно узнать из монографии  «Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий».

К разделу: ОСОБЕННОСТЬ ФЕРМЕНТИРОВАНИЯ

См. также:

  • Патент № 2540022 от 11.12.2014 г. Хамагаева И.С., Замбалова Н.А. Способ получения бактериального концентрата бифидобактерий в жидкой форме.

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник: //propionix.ru/sposob-kultivirovaniya-bifidobakteriy-v-moloke

Фермент бета-галактозидаза

Бета-галактозидаза

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на //www.allbest.ru/

Введение

1. Характеристика препарата

1.1 Показатели (нормы)

1.2 Катализируемая реакция

1.3 Применение и назначение препарата

2. Технология получения препарата

2.1 Продуцент фермента

2.2 Источники углерода (С)

2.3 Источники азота (N)

2.4 Способы культивирования

2.5 Выделение

2.6 Процессуально-технологическая схема

Заключение

Список использованной литературы

fВведение

Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объем продукции, которых постоянно растет, а сфера применения неуклонно расширяется.

Такое быстрое развитие связано с тем, что ферменты являются высокоактивными, нетоксичными биокатализаторами белкового происхождения, которые широко распространены в природе, без них невозможно осуществление многих биохимических процессов и жизнь в целом.

ферментный галактозидаза культивирование биосинтез

Применение ферментных препаратов различной степени очистки позволило не только улучшить показатели и выходы в различных биотехнологических процессах, но позволило усовершенствовать кормопроизводство, повысить усвояемость кормов, сделать более целенаправленным, эффективным действие синтетических моющих средств, улучшить качество косметических препаратов, наладить производство лекарственных и профилактических средств для медицинской промышленности и т.д.

Производство ферментных препаратов является одним из перспективных направлений в биотехнологии, которое будет и далее интенсивно развиваться и развиваться.

f1. Характеристика препарата

1.1 Показатели (нормы)

Ферментный препарат в-галактозидаза дрожжевая выпускается в соответствии с требованиями ТУ.

Данный препарат представляет порошок белого цвета, с влажностью около 10%. Активность составляет до 500-100 ед/г. Практически нейтральный pH составляет интервал 6,8-7,0.

Упаковывают ферменты в полиэтиленовые мешки, а затем в бумажные пакеты массой от 2 до 2,5 кг. Срок хранения 12 месяцев со дня изготовления.

При истечении срока хранения препарат можно использовать две недели, а затем утилизировать. Хранения производят в сухом защищенном от света месте при температуре от -40 до 25?С.

1.2 Катализируемая реакция

1.3 Применение и назначение препарата

Препараты в-галактозидазы прежде всего находят широкое применение в молочной промышленности и в тех отраслях, где возможно использовать отходы молокоперерабатывающей промышленности, содержащие дисахарид лактозу. Лактоза является очень ценным углеводом, но сахар этот плохо растворим, несладкий, не усваивается часто животными организмами, не сбраживается дрожжами.

Если с помощью в-галактозидазы осуществить его расщепление до галактозы и глюкозы, то эта смесь уже имеет сладкий вкус, хорошо растворяется в воде, глюкоза усваивается как животными, так и микроорганизмами.

Обработка молока и молочных изделий препаратами в-галактозидазы позволяет обеспечить часть населения, страдающего лактозной не усвояемостью, молочными продуктами, почти не содержащими лактозу.

Обработка молока ферментом при концентрировании, особенно при его последующем хранении при низких температурах, позволяет повысить стабильность продукта при регенерации.

Гидролиз около 20-30% лактозы молока при приготовлении мороженого позволяет предотвратить явление его кристаллизации и уменьшить на 1-2% добавку сахарозы.

Использование в-галактозидазы при приготовление кисломолочных продуктов способствует более быстрому развитию молочнокислых микроорганизмов, что позволяет ускорить технологические процессы.

Использование в-галактозидазы делает перспективным утилизацию различных молочных отходов, особенно молочной сыворотки, во многих отраслях, например в хлебопечении, в кондитерской промышленности, при производстве мороженого, в качестве компонента питательных сред при получении белковых обогатителей кормов или различных биологически активных веществ, в кормопроизводстве, в медицинской промышленности, медицине и т.д. Большое значение придается в-галактозидазе при ее использовании в аналитических целях и для диагностики ряда заболеваний.

В настоящее время публикуется много работ по применению в-галактозидазы в иммобилизованном виде, особенно при обработке жидких отходов молочной промышленности.

В нашей стране только ведется освоение технологии получения препаратов микробной в-галактозидазы и поэтому пока область применения несколько отстала от зарубежья.

Но даже такой, далеко не полный перечень областей применения в-галактозидазы убедительно свидетельствует о том, что эти препараты можно отнести к промышленно важным.

f2. Технология получения препарата

2.1 Продуцент фермента

Наиболее перспективным источником липаз являются микроорганизмы, так как животное и растительное сырье не может удовлетворять растущую потребность в этих препаратах. Липазы образуют очень многие микроорганизмы. Бактерии, как правило, накапливают внутриклеточную липазу, а актиномицеты, грибы и дрожжи – преимущественно внеклеточную.

Место локализации липазы, образуемой микроорганизмами, часто зависит от физиологического состояния культуры. Было показано, что для культуры Rhizopus oruzae характерно образование как внеклеточной, так и внутриклеточной липазы. В процессе роста микроорганизмов уровень накопления фермента в фильтрате культуральной жидкости и в мицелии менялся.

Для начальных этапов роста гриба картина накопления фермента обратная, основная часть липазы локализуется в клетке.

2.2 Источники углерода (С)

Основным источником углерода для большинства продуцентов является лактоза, содержание которой в среде может быть от 2 до 20%.

Часто в качестве источника лактозы используют молочную сыворотку – отход при получении сыра, творога, козеина. Она содержит 4-4,8% лактозы, 0,5-1% белка, 0,05-0,4% жира и 0,5-0,7% золы.

В составе сред она может быть использована в жидком или сухом виде после обработки нагреванием депротеинизирования.

Оптимальная концентрация лактозы в среде зависит от продуцента. Чем сильнее подвержен микроорганизм катаболит иной репрессии, тем ниже должна быть концентрация лактозы. В составах некоторых сред помимо лактозы упоминаются ксилоза, галактоза, арабиноза, раффиноза, сахароза.

2.3 Источники азота (N)

Не меньшее значение, чем источник углерода, имеет в составе среды азотистое питание.

Часто в качестве источника азота используют аммонийные соли.

Но обычно для обеспечения высокого синтеза фермента минерального азота бывает недостаточно и поэтому в состав сред вводятся в небольших количествах различные органические добавки (дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, экстракт солодовых ростков, пептон, гидролизаты казеина, микробные массы, триптон и т.д.). Благотворное влияние этих добавок на рост культур и биосинтез фермента, вероятно, связано не только с органической формой азота, но и с тем, что они богаты ростовыми веществами и биостимуляторами.

Дать общие рекомендации по составу среды и соотношению ее компонентов не представляется возможным.

В этом случае, как и для других ферментных препаратов, необходимо индивидуально для каждого продуцента экспериментально определять оптимальные источники азота, углерода и отношение в среде углерода к азоту. Так для P.

canescens следует отметить, что при оптимальном уровне азота в среде 0,15% наибольший биосинтез в-галактозидазы отмечался при отношении C:N от 4 до 8.

2.4 Способы культивирования

Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами в-галактозидазы оказывают условия культивирования продуцентов. Очень большое влияние оказывают pH среды и его изменение в процессе роста культуры.

Максимальный синтез в-галактозидазы наблюдается только при pH от 3 до 4, и если его поддерживать на оптимальном уровне, то биосинтетическую способность продуцента по этому ферменту можно повысить в 1,5-2,5 раза.

Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами в-галактозидазы оказывают температура культивирования, интенсивность аэрации и посевной материал.

Большинство дрожжевых и грибных продуцентов в-галактозидазы относятся к мезофильным организмам, оптимально развивающимся при температуре от 25 до 35?С.

Исключение составляют некоторые штаммы рода Mucor (45?C) и психофильные дрожжи Trametes versicolor и Tyromyces albellus с оптимальной температурой роста 20?С. Бактериальные продуценты в-галактозидазы, за исключением E.

colli, представлены в основном термофилами с температурой от 45 до 65-70?С.

За исключением некоторых бактериальных штаммов, например рода Citrobacter, продуценты в-галактозидазы являются аэробными микроорганизмами и нуждаются в аэрации.

Было установлено, что нарушение конструктивных процессов в дрожжах при лимитации роста культуры по воздуху приводит к усилению интенсивности биосинтеза в-галактозидазы.

Но в то же время для грибных культур возрастание степени аэрации сопровождалось всегда повышением в-галактозидазной биосинтетической способности продуцентов.

Известно, что внеклеточные в-галактозидазы являются гликопротеидами, а внутриклеточные практически не содержат углеводного компонента. Присоединение углевода к ферменту, вероятно, соответствует определенной фазе его роста и совпадает с моментом выхода фермента из клетки в процессе его прохождения через клеточную стенку.

Считается, что первый остаток углевода присоединяется к ферменту, когда последний начинает сходить с рибосомы. Галактоза, маиноза, сиаловые кислоты присоединяются к белку при прохождении полипептида через клапаны в мембранах. Длина и состав углеродного фрагмента могут варьировать.

Полипептид проходит мембраны в развернутом состоянии, а при выходе происходит молекулярная перестройка, при которой углеводы способствуют удерживанию фермента в трехмерном состоянии и увеличивают его стабильность. Это обстоятельство очень важно учитывать при производстве в-галактозидазных препаратов.

в-галактозидазы и ее выход из клетки зависят от многих факторов, и для определения оптимальных параметров процесса выращивания продуцентов в каждом отдельном случае требуется тщательное изучение закономерностей ее биосинтеза.

2.5 Выделение

в-галактозидаза используется в различных технологиях и медицине в виде очищенных препаратов. Требование к степени очистки препарата зависит от области его применения. Поэтому технология выделения в-галактозидазы различна.

Если препарат внутриклеточный и не секретируется во внешнюю среду, необходимо на первом этапе отделить биомассу продуцента и использовать один из способов деградации клеток микроорганизмов. Для этой цели можно реально использовать ультразвук, естественный автолиз клеток при повышенных температурах, обработку литическими ферментами, экстракцию капиллярными ядами.

наилучшие результаты по разрушению клеток K.fragilis были получены при экстракции толуолом. При обработке литическими ферментами и ультразвуком эффект был хуже в 2-2,5 раза. Из биомассы дрожжей фермент на 20-25% можно извлечь 0,001г.

И фосфатным буфером при pH около 7, но в этом случае отделенную биомассу необходимо термически обработать (2-3 часа при 60?С) и затем подсушить при температуре 20-25?С до влажности 10%. Используя этот прием в опытно-промышленных условиях, получают препараты дрожжевой в-галактозидазы лактофрагилин Г10х с активностью до 500-1000 ед/г.

f2.6 Процессуально-технологическая схема

fЗаключение

Процесс получения ферментных препаратов чрезвычайно сложен и состоит из многих технологических операций.

В практике производства ферментов микробного происхождения применяют два способа культивирования микроорганизмов: поверхностный, основанный на выращивании продуцентов ферментов на твердых питательных средах, и глубинный, основанный на выращивании продуцентов в толще жидких питательных сред.

Выделяют ферменты из готовых культур также различными способами, из поверхностных-путем экстракции водой или другими растворителями, из глубинной-путем отделения биомассы от культуральной жидкости.

Получение ферментных препаратов определенной категории диктуется требованиями отраслей народного хозяйства-потребителей этих биопрепаратов.

В зависимости от назначения ферментного препарата выбирают и схему очистки.

Таким образом, производство ферментных препаратов состоит из двух стадий. Первая стадия-получение культур, содержащих ферменты, основана на микробиологических процессах, вторая стадия-получение ферментных препаратов различной степени очистки – основана на биохимических процессах.

fСписок использованной литературы

1. И.М. Грачева. Технология ферментных препаратов. М.: “Агропромиздат”, 1987г.

2. И.М. Грачева, А.Ю. Кривова. Технология ферментных препаратов. М.: “Элевар”, 2000г.

3. К.А. Колюнянец, Л.И. Голгер. Микробные ферментные препараты. М.: “Пищевая промышленность”, 1979г.

Размещено на Allbest.ru

Источник: //otherreferats.allbest.ru/medicine/00160470_0.html

Характеристика препарата

Бета-галактозидаза

Ферментный препарат в-галактозидаза дрожжевая выпускается в соответствии с требованиями ТУ.

Данный препарат представляет порошок белого цвета, с влажностью около 10%. Активность составляет до 500-100 ед/г. Практически нейтральный pH составляет интервал 6,8-7,0.

Упаковывают ферменты в полиэтиленовые мешки, а затем в бумажные пакеты массой от 2 до 2,5 кг. Срок хранения 12 месяцев со дня изготовления.

При истечении срока хранения препарат можно использовать две недели, а затем утилизировать. Хранения производят в сухом защищенном от света месте при температуре от -40 до 25?С.

1.2 Катализируемая реакция

1.3 Применение и назначение препарата

Препараты в-галактозидазы прежде всего находят широкое применение в молочной промышленности и в тех отраслях, где возможно использовать отходы молокоперерабатывающей промышленности, содержащие дисахарид лактозу. Лактоза является очень ценным углеводом, но сахар этот плохо растворим, несладкий, не усваивается часто животными организмами, не сбраживается дрожжами.

Если с помощью в-галактозидазы осуществить его расщепление до галактозы и глюкозы, то эта смесь уже имеет сладкий вкус, хорошо растворяется в воде, глюкоза усваивается как животными, так и микроорганизмами.

Обработка молока и молочных изделий препаратами в-галактозидазы позволяет обеспечить часть населения, страдающего лактозной не усвояемостью, молочными продуктами, почти не содержащими лактозу.

Обработка молока ферментом при концентрировании, особенно при его последующем хранении при низких температурах, позволяет повысить стабильность продукта при регенерации.

Гидролиз около 20-30% лактозы молока при приготовлении мороженого позволяет предотвратить явление его кристаллизации и уменьшить на 1-2% добавку сахарозы.

Использование в-галактозидазы при приготовление кисломолочных продуктов способствует более быстрому развитию молочнокислых микроорганизмов, что позволяет ускорить технологические процессы.

Использование в-галактозидазы делает перспективным утилизацию различных молочных отходов, особенно молочной сыворотки, во многих отраслях, например в хлебопечении, в кондитерской промышленности, при производстве мороженого, в качестве компонента питательных сред при получении белковых обогатителей кормов или различных биологически активных веществ, в кормопроизводстве, в медицинской промышленности, медицине и т.д. Большое значение придается в-галактозидазе при ее использовании в аналитических целях и для диагностики ряда заболеваний.

В настоящее время публикуется много работ по применению в-галактозидазы в иммобилизованном виде, особенно при обработке жидких отходов молочной промышленности.

В нашей стране только ведется освоение технологии получения препаратов микробной в-галактозидазы и поэтому пока область применения несколько отстала от зарубежья.

Но даже такой, далеко не полный перечень областей применения в-галактозидазы убедительно свидетельствует о том, что эти препараты можно отнести к промышленно важным.

Наиболее перспективным источником липаз являются микроорганизмы, так как животное и растительное сырье не может удовлетворять растущую потребность в этих препаратах. Липазы образуют очень многие микроорганизмы. Бактерии, как правило, накапливают внутриклеточную липазу, а актиномицеты, грибы и дрожжи – преимущественно внеклеточную.

Место локализации липазы, образуемой микроорганизмами, часто зависит от физиологического состояния культуры. Было показано, что для культуры Rhizopus oruzae характерно образование как внеклеточной, так и внутриклеточной липазы. В процессе роста микроорганизмов уровень накопления фермента в фильтрате культуральной жидкости и в мицелии менялся.

Для начальных этапов роста гриба картина накопления фермента обратная, основная часть липазы локализуется в клетке.

Источники углерода (С)

Основным источником углерода для большинства продуцентов является лактоза, содержание которой в среде может быть от 2 до 20%.

Часто в качестве источника лактозы используют молочную сыворотку – отход при получении сыра, творога, козеина. Она содержит 4-4,8% лактозы, 0,5-1% белка, 0,05-0,4% жира и 0,5-0,7% золы.

В составе сред она может быть использована в жидком или сухом виде после обработки нагреванием депротеинизирования.

Оптимальная концентрация лактозы в среде зависит от продуцента. Чем сильнее подвержен микроорганизм катаболит иной репрессии, тем ниже должна быть концентрация лактозы. В составах некоторых сред помимо лактозы упоминаются ксилоза, галактоза, арабиноза, раффиноза, сахароза.

Page 3

Не меньшее значение, чем источник углерода, имеет в составе среды азотистое питание.

Часто в качестве источника азота используют аммонийные соли.

Но обычно для обеспечения высокого синтеза фермента минерального азота бывает недостаточно и поэтому в состав сред вводятся в небольших количествах различные органические добавки (дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, экстракт солодовых ростков, пептон, гидролизаты казеина, микробные массы, триптон и т.д.). Благотворное влияние этих добавок на рост культур и биосинтез фермента, вероятно, связано не только с органической формой азота, но и с тем, что они богаты ростовыми веществами и биостимуляторами.

Дать общие рекомендации по составу среды и соотношению ее компонентов не представляется возможным.

В этом случае, как и для других ферментных препаратов, необходимо индивидуально для каждого продуцента экспериментально определять оптимальные источники азота, углерода и отношение в среде углерода к азоту. Так для P.

canescens следует отметить, что при оптимальном уровне азота в среде 0,15% наибольший биосинтез в-галактозидазы отмечался при отношении C:N от 4 до 8.

Page 4

Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами в-галактозидазы оказывают условия культивирования продуцентов. Очень большое влияние оказывают pH среды и его изменение в процессе роста культуры.

Максимальный синтез в-галактозидазы наблюдается только при pH от 3 до 4, и если его поддерживать на оптимальном уровне, то биосинтетическую способность продуцента по этому ферменту можно повысить в 1,5-2,5 раза.

Существенное влияние на биосинтез микроорганизмами в-галактозидазы оказывают температура культивирования, интенсивность аэрации и посевной материал.

Большинство дрожжевых и грибных продуцентов в-галактозидазы относятся к мезофильным организмам, оптимально развивающимся при температуре от 25 до 35?С.

Исключение составляют некоторые штаммы рода Mucor (45?C) и психофильные дрожжи Trametes versicolor и Tyromyces albellus с оптимальной температурой роста 20?С. Бактериальные продуценты в-галактозидазы, за исключением E.

colli, представлены в основном термофилами с температурой от 45 до 65-70?С.

За исключением некоторых бактериальных штаммов, например рода Citrobacter, продуценты в-галактозидазы являются аэробными микроорганизмами и нуждаются в аэрации.

Было установлено, что нарушение конструктивных процессов в дрожжах при лимитации роста культуры по воздуху приводит к усилению интенсивности биосинтеза в-галактозидазы.

Но в то же время для грибных культур возрастание степени аэрации сопровождалось всегда повышением в-галактозидазной биосинтетической способности продуцентов.

Известно, что внеклеточные в-галактозидазы являются гликопротеидами, а внутриклеточные практически не содержат углеводного компонента. Присоединение углевода к ферменту, вероятно, соответствует определенной фазе его роста и совпадает с моментом выхода фермента из клетки в процессе его прохождения через клеточную стенку.

Считается, что первый остаток углевода присоединяется к ферменту, когда последний начинает сходить с рибосомы. Галактоза, маиноза, сиаловые кислоты присоединяются к белку при прохождении полипептида через клапаны в мембранах. Длина и состав углеродного фрагмента могут варьировать.

Полипептид проходит мембраны в развернутом состоянии, а при выходе происходит молекулярная перестройка, при которой углеводы способствуют удерживанию фермента в трехмерном состоянии и увеличивают его стабильность. Это обстоятельство очень важно учитывать при производстве в-галактозидазных препаратов.

в-галактозидазы и ее выход из клетки зависят от многих факторов, и для определения оптимальных параметров процесса выращивания продуцентов в каждом отдельном случае требуется тщательное изучение закономерностей ее биосинтеза.

Page 5

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Перейти к загрузке файла

в-галактозидаза используется в различных технологиях и медицине в виде очищенных препаратов. Требование к степени очистки препарата зависит от области его применения. Поэтому технология выделения в-галактозидазы различна.

Если препарат внутриклеточный и не секретируется во внешнюю среду, необходимо на первом этапе отделить биомассу продуцента и использовать один из способов деградации клеток микроорганизмов. Для этой цели можно реально использовать ультразвук, естественный автолиз клеток при повышенных температурах, обработку литическими ферментами, экстракцию капиллярными ядами.

наилучшие результаты по разрушению клеток K.fragilis были получены при экстракции толуолом. При обработке литическими ферментами и ультразвуком эффект был хуже в 2-2,5 раза. Из биомассы дрожжей фермент на 20-25% можно извлечь 0,001г.

И фосфатным буфером при pH около 7, но в этом случае отделенную биомассу необходимо термически обработать (2-3 часа при 60?С) и затем подсушить при температуре 20-25?С до влажности 10%. Используя этот прием в опытно-промышленных условиях, получают препараты дрожжевой в-галактозидазы лактофрагилин Г10х с активностью до 500-1000 ед/г.

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Источник: //vuzlit.ru/891700/harakteristika_preparata

Ваш Недуг
Добавить комментарий