апрель 2019

Протеолітичні мікробні ферментні препарати та перспективи їх практичного застосування


Ритік Денис Сергійович Ритік Д. С. , Кілочок Т. П.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Протеолітичні мікробні ферментні препарати та перспективи їх практичного застосування / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 128-129


Ферменти, що володіють здатністю гідролізувати білки, широко використовуються в самих різних галузях промисловості, сільському господарстві та медицині.

Протеаза (Proteases) зареєстрована в якості харчової добавки з міжнародним кодом E1104. В офіційному переліку харчових добавок уточнені 4 типи протеолітичних ферментів, які віднесені до харчових добавок: протеаза, папаїн, бромелайн, фіцин.

У ряді досліджень показано, що протеолітичні ферменти можуть використовуватися в хлібопеченні для зменшення тривалості виробництва заварних сортів хліба і спеціальних виробів, що виготовляються з борошна з сильною клейковиною.

Отримання мікробних протеаз є важливою частиною промислового сектору, оскільки з кожним роком зростає попит на ці препарати [1].

Протеолітичні ферменти, поділяються в залежності від місця дії на екзопептидази, що здатні розривати кінцеві зв’язки, і ендопептидази, які здійснюють гідроліз внутрішніх зв’язків в білковій молекулі. Ендопептидази, в залежності від структури активного елемента, поділяються на:

− серинові, у складі їх активного центру міститься сериновий і гістидиновий залишок;

− цистеїнові, у складі їх активного центру міститься SH-група від цистеїнового залишку;

− карбоксильні, у складі їх активного центру міститься СООН-група від залишку аспарагінату − металлопротеїнази, у складі активного центру міститься іон металу.

На вибірковість дії протеаз впливає амінокислотна структура залишків, їх радикали, просторова конфігурація субстрату.

Більшість протеаз реагують на певну структуру амінокислотних залишків, розташованих біля зв’язку, яку розривають.

В мікробіологічній промисловості використовуються продуценти нейтральних і лужних протеїназ. Нейтральні протеїнази синтезуються  цілим рядом бактеріальних культур: Bacillus megaterium, Bac. brevis, Bac. cerius, Pseudomonus fragiae і ін. Різні штами B. stearothermophilus синтезують термостабільні протеїнази.

Значний спектр протеїназ з різною субстратної специфічністю, що діють в широкому діапазоні рН, виявлений у актиноміцетів та стрепоміцетів (Actinomyces fradiae, Streptomyces recifensis var. lyticus і ін.).

Streptomyces recifensis var.lyticus, є високоефективним та непато-генним біологічним агентом для отримання протеолітичних ферментів. Однак, використання даного штаму можливе лише при постійній селективній роботі та оптимізації середовища для підвищення його біосинтетичної здатності.

Ферменти зберігають свої унікальні властивості (ефективність, специфічність дії) поза клітинами, тому їх можна використовувати як каталізатори в різних хімічних процесах і медицині.

Такі біологічні каталізатори нетоксичні, працюють в м’яких умовах, використовують доступн сировину (в тому числі і відходи), в зв’язку, з чим їх застосування в промисловості вигідно з економічної та екологічної точок зору. При використанні ферментів замість клітин, в біореакторах не потрібні системи аерування та значно простіше підтримувати температурний режим. Замість складної за складом культуральної рідини, що містить компоненти живильного середовища, клітини і продукти їх метаболізму, процес протікає практично в водному розчині трансформованого речовини, що значно спрощує і здешевлює процеси виділення і очищення цільового продукту.

Препарати протеолітичних ферментів різного ступеню очищення  отримують шляхом поверхневого і глибинного культивування при оптимізації умов культивування: фізико-хімічних факторів та оптимізації кількісного і якісного складів посівного та ферментаційного середовищ [2].

Прикладами таких ферментів є: Проторізин П20х, Прототерризин П10х, Протосубтілін Г10х − це препарати, які отримані при поверхневому культивуванні грибів роду Aspergillus; преперети: Протосубтилін Г3х, Протосубтилін Г10х – це препарати, які отримані при глибинному культивуванні паличко видних бактерій – Basillus subtilis 103.

З кожним роком попит на протеолітичні мікробні ферментні препарати зростає тому і зростає потреба в їх виробництві. Тому  важливим є оптимізація технології  виробництва  протеолітичних  ферментів різного ступеню очищення та пошуки їх застосування в нових галузях.

References
  1. Грачева, И. М. Технология ферментных препаратов. − 3-е изд., перераб. и доп. [Текст] / Грачева И. М., Кривова А. Ю.−М.: "Элевар” , 2000.−512с.
  2. Лукашева, Е. В., Перспективы использования ферментов в терапии Матер. конгресса "Биотехнология: состояние и перспективы [Текст] // Е. В. Лукашева, Трешалина Е. М., Березов Т. Т.. −М.:Мир, 2005. −166 с.