Хімічна біотехнологія (10863)

Посмотреть архив целиком

Ужгородський національний університет

Біологічний факультет












Реферат на тему:

ХІМІЧНА БІОТЕХНОЛОГІЯ




Виконавець: асп. каф. генетики,

фізіології рослин і біотехнології,

Біланич Михайло













Ужгород, 2007

ПЛАН


  1. Застосування ферментів в промисловості.

    1. Протеїнази

    2. Амілази і амілоглікозидази

    3. Застосування інших ферментів в промисловості.

    4. Технологія іммобілізованих ферментів.

  2. Біотехнологія і виробництво хімічних речовин

    1. Біотехнологія виробництва розчинників.

    2. Виробництво органічних кислот.

    3. Синтез амінокислот за допомогою біотехнологій і їх застосування.

    4. Мікробіологічний синтез антибіотиків і алкалоїдів.

    5. Виробництво і застосування стероїдів і вітамінів.

  3. Добування хімічних речовин з біологічної сировини

  4. Добування металів за допомогою біотехнологій. Біогеотехнологія.


ВСТУП

Захоплюючий процес в біотехнології веде до росту кількості біотехнологічної продукції, яка використовується в різних галузях промисловості, особливо в фармацевтиці, сільському господарстві і виробництві хімікатів. Біологічні процеси іноді витісняють традиційні етапи хімічного синтезу розчинників, органічних кислот, антибіотиків і інших речовин, що значно понижує вартість їх виробництва і несприятливу дію на навколишнє середовище. А це в свою чергу сприяє застосуванню біопроцесів в виробництві.

Поступове збільшення долі біопроцесів добре видно на прикладі виробництва біополімерів, особливо пластмас, що розкладаються біологічно. (http://www.rccnews.ru/Rus/FinancialInstitution/?ID=46499). Є відомості, що до 2010 року біотехнологічна продукція, або продукція, вироблена в результаті використання біотехнологічних процесів, буде складати 30 відсотків півтора трильйонного ринку хімікатів. (http://www.rccnews.ru/Rus/Pharmaceuticals/?ID=8062 ).

По даним ЮНЕСКО щорічно з надр Землі добувають близько 120 мільярдів тон руд, з яких за розрахунками академіка І. В. Петрянова-Соколова, тільки 2% природних матеріалів використовується в промисловому виробництві, а все інше перетворюється в відходи. За допомогою біотехнологій можливо домогтися ефективнішої і економічно вигіднішої переробки сировини.

На основі цього важливим є розвиток хімічної біотехнології. В її основі лежить здатність біологічних систем до пізнавання і виконання каталітичних функцій. Основними перевагами біотехнологічних методів при добуванні хімічних речовин є спрямована специфічна дія ферментів, яка дозволяє здійснювати надзвичайно тонкі перетворення органічних сполук з використанням простих систем, в той час, як аналогічні хімічні перетворення вимагають багатостадійних синтезів; легко відтворювані умови дії ферментів, оскільки вони звичайно функціонують в водних середовищах і при температурах не вище 80ºС; невелика кількість побічних продуктів і шкідливих для біосфери відходів (В.Т.Емцов)

Потрібно пам’ятати, що хімічна біотехнологія лежить в основі промислової і енергетичної біотехнології, дає змогу вирішувати коло питань екологічної біотехнології.

В цьому розділі мова піде головним чином про принципи, перспективи і технології отримання хімічної продукції на основі біотехнології.


І.Застосування ферментів в промисловості.

Застосування ферментів в хімічній технології звичайно буває обумовлено їх високою вибірковістю і стереоспецифічністю, але ці властивості не завжди є бажаними. Наприклад, деколи необхідні ферменти з широкою субстратною специфічністю для виробництва аналогів основного продукту. Перевага технології на основі ферментів перед хімічними каталізаторами заключається в тому, що відносно в м’яких умовах можна досягти більш високих результатів. (Д.Бест биотехнология и химия). Також особливістю є невелика кількість шкідливих для біосфери відходів і побічних продуктів, що є в сьогоднішній час необхідним для збереження нормального екологічного стану навколишнього середовища.

На сьогоднішній день виявлено більше 3000 різних видів ферментів. (http://www.lol.org.ua/ukr/showart.php)

Біотехнологи вважають за краще використовувати позаклітинні ферменти. Вони простіше піддаються перетворенням в промислові препарати, оскільки в них не потрібно руйнувати стінки мікробних клітин.

В промислових технологіях дуже популярними є гідролітичні ферменти. Яскраво виражена специфічність гідролаз дозволяє отримувати готові продукти високої чистоти.

Широке застосування ферменту ізомерази пояснюється тим, що він перетворює глюкозу в фруктозу, в результаті чого утворюється глюкозо-фруктозний сироп, який практично замінює цукор в ряді процесів харчової промисловості. Можна перечислити багато інших сфер застосування ферментів. Наприклад, в шкірній промисловості для пом’якшення шкір, вимочування льону, обезжирювання шовку-сирцю виробництво добавок для кормів, що є важливим для тваринництва, і т.д. (http://www.lol.org.ua/ukr/showart.php)

Особливо високі результати в виробництві різних речовин можливо отримати при за допомогою іммобілізованих ферментів.( В.Т.Емцев, Рубежи...)

Сьогодні в промисловості використовуються різні ферментні препарати. Розглянемо препарати, які створені на протеїназах, глюкозоізомеразі, амілазах і амілоглюкозидазах.

1.Протеїнази.

Спочатку їх виділяли з тварин. Сьогодні їх все більше заміщують мікробіальні протеїнази. Першим ферментом, який знайшов застосування в промисловості була α-амілаза із Aspergillus orizae. Ці продукти містили значні домішки протеази і їх рекомендували використовувати як засоби, що сприяли травленню. Також на основі протеїназ створюють засоби для замочування білизни. Вперше такі засоби були у продажі вже в 1913 році. В кінці 60-х років приблизно 50 % всіх детергентів, які випускались в Європі і США, вже містили протеази. Ще одна галузь,0 де спостерігався бурний розвиток технологій на основі протеаз – це виробництво сиру. Тут всі зусилля були спрямовані на пошук замінників сичуга телять. Для вироблення протеаз в промисловому масштабі потрібні штами мікроорганізмів, що синтезують позаклітинні протеази з високим виходом.

Протеази поділяють на три групи: серинові, кислі і металопротеази. Серед серинових протеаз на першому місці стоїть субтилізин. Важливим є те, що серинові протеази не гідролізують білки до амінокислот.

В склад металопротеази входить атом металу, звичайно цинку, без якого фермент не активний. В промисловості металопротеази добувають за допомогою Bacillus amiloliquefacies i B.termoproteolyticus. Специфічність дії цих ферментів вища, ніж у серинових протеаз, але їх не можна використовувати як сичуг, так як рівень специфічності в них все ж високий.

Вони використовуються в пивоварінні, при гідролізі білків ячменю, так як серинові протеази інгібуються речовинами солоду. Видалення з їх допомогою солоду запобігає помутнінню пива, яке проходить при взаємодії білків з танінами при охолодженні.

Кислі протеїнази. Вони синтезуються грибами. По своїм властивостям вони схожі на травні ферменти тварин – пепсин і ренін. Застосовують їх для гідролізу білку при виробництві соєвого соусу, в хлібопекарній промисловості, як засоби, які сприяють травленню і т.д.

Деякі кислі протеази можна використовувати в виробництві сиру. Більшість протеаз викликає згортання молока, але сир виходить несмачним із-за глибокого гідролізу казеїну. Субстрат на специфічність кислих протеаз термофільних грибів, Mucor pusillus i M. michei, вужча. Вони схожі на ферменти сичуга і широко застосовуються для сторожування молока. Вже отримана експресія гену реніну телят в мікроорганізмах і тепер кишкова паличка може синтезувати ці ферменти.

Протеази знаходять застосування в обробці шкір при видаленні шерстинок і пом’якшенні. Така обробка робить шкіру м’якшою і еластичнішою.

2.Амілази і амілоглюкозидази.

Використання ферментів в виробництві крохмалю дозволяє контролювати глибину його гідролізу і отримувати продукцію з бажаними властивостями: в’язкістю, осмотичним тиском, стійкістю до кристалізації. Гідроліз каталізується ферментами трьох різновидів: ендоамілазами, екзоамілазами і α-1,6-глюкозидазами.

Ендоамілази – це α-амілази. Які розщеплюють α-1,4-глюкозидні зв’язки амілазі і амілопектині з утворенням олігосахаридів з різної довжини ланцюгами і α-конфігурацією при С1 атомі глюкози. Для зрідження крохмалю при високій температурі використовують термостабільні α-амілази. Наприклад амілази Bacillus licheniformis температурний оптимум лежить при 92 ºС. Для зрідження крохмаль диспергують у воді при нагріванні, для зменшення в’язкості і для запобігання осіданню крохмалю при охолодженні проводять частковий його гідроліз. При одностадійному розрідженні фермент добавляють на самому початку, до приготування суспензії, яке проводять при 150 ºС на протязі 5 хвилин, після чого гідроліз ведуть 2 години при 95 ºС.

При кисло-ферментному зрідженні фермент після желатинування крохмалю, викликаного нагріванням.

Сиропи, що добувають з крохмалю, містять багато мальтози (40-50%). Знаходять застосування в виробництві карамелі і заморожених десертів.


Случайные файлы

Файл
14328.rtf
292-1.rtf
31262-1.rtf
102307.rtf
31367.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.