Получение ферментных препаратов выращенных глубинным способом - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Получение ферментных препаратов выращенных глубинным способом

.3 Получение ферментных препаратов из культур микроорганизмов

Культура микроорганизмов, выращенная поверхностным способом, и культуральная жидкость после глубинного культивирования содержат большое количество балластных веществ. Выделение и очистка ферментов - трудоёмкий и дорогостоящий процесс поэтому, если ферментный препарат можно использовать в виде неочищенной культуры микроорганизмов, его очистку не проводят. В таких отраслях, как спиртовая и кожевенная, целесообразнее использовать именно неочищенную культуру микроорганизма; то же самое можно сказать и об использовании культур микроорганизмов в сельском хозяйстве при приготовлении комбикормов и при непосредственной обработке кормов на фермах.

В большинстве отраслей пищевой промышленности (хлебопекарной, пивоварении, виноделии, сыроделии, крахмало-паточном и сокоэкстрактном производствах), а также в текстильной, меховой, микробиологической промышленности и особенно медицине можно использовать только очищенные препараты ферментов, частично или полностью освобожденные от балластных веществ.

Исходным материалом для получения очищенных ферментных препаратов может служить фильтрат культуральной жидкости, реже - биомасса продуцента или водный экстракт из поверхностной культуры продуцента. Ферментные препараты могут быть получены в виде порошков или жидких концентратов. В процессе выделения происходит повышение доли активного белка в общей массе препарата, т. е. увеличивается его удельная активность.

Например, в таблице 1 показаны стадии очистки от сопутствующих ферментов и балластных веществ культуры Endomycopsis sp. 20-9. Анализ таблицы 1 показывает, что чистота глюкоамилазы в препарате возросла в 37 раз, в препарате отсутствует гликозилтрансфераза, а б-амилазная активность может быть отнесена за счёт действия глюкоамилазы, так как использовался колориметрический метод определения активности б-амилазы.

1.3.1 Принципиальная схема получения ферментных препаратов

Схема очистки фермента от балластных веществ сводится к освобождению его от нерастворимых веществ, сопутствующих растворимых веществ и других ферментов. Процессы получения очищенных препаратов из поверхностных и глубинных культур несколько различны. Из поверхностных культур труднее получить высокоочищенные препараты из-за большого количества балластных веществ. Из глубинных культур получить очищенные препараты несколько легче, но при этом приходится вести выделение из разбавленных растворов, если выделение ферментов проводится из жидкой части культуры. Выделение осложняется, если фермент внутриклеточный, и тогда необходимо разрушать клетки микроорганизмов.

Принципиальную схему выделения и очистки ферментов из глубинных и поверхностных культур микроорганизмов можно представить в виде следующей схемы.

Из схемы ясно, что экстракт из поверхностной культуры или фильтрат культуральной жидкости является исходным материалом для получения препаратов ферментов различной степени очистки. На первом этапе выделения отходом процесса является нерастворимая часть культуры - биошрот, содержащий нерастворимые включения среды и биомассу продуцента.

Таблица 1
Стадии очистки	Объём, мл	Общее количество белка, мг	Глюкоамилаэная активность	Амилолитическая активность	Трансглюкоэидазиая активность*
			общая, ед.	удельная, ед./мг белка	выход,%	степень очистки	общая, ел.	выход,%
Исходная культуральная жидкость	1 200	13 600	28 500	2,1	100,0	1,0	9 500	100	Глюкоза,изомальтоза,
Отделение биомассы, концентрирование, отделение	560	11 100	25 600	2,3	90,0	1,1	8 500	89,00	То же
Осаждение ацетоном, растворение в воде	350	2 040	19 800	9,7	69,5	4,6	1 050	11,30	»
Ультрафильтрация	55	1 610	18 200	11,3	64,0	5,4	860	9,10	»
Хроматография на ДЭАЭ-целлюлозе	555	298	15 000	50,4	52,5	24,5	30,0	0,35	Нет
Ультрафильтрация	16	250	13 450	54,0	47,2	25,7	27,5	0,29	»
Гельфильтрование через акрилекс П-100	100	140	11 400	76,5	40,35	36,5	22,8	0,24	»
Обессоливание, лиофилизация	0,1**	92	7 150	77,0	25,0	37,0	14,3	0,15	»
* **	Характеризуется хроматографически по наличию изосахаров. Выряжено в г.

Далее в зависимости от свойств выделяемого фермента и сопутствующего ему балласта схема очистки и получения ферментного препарата может включать различные приемы и методы, такие, как концентрирование, диализ, осаждение органическими растворителями, солями, гель-фильтрование, афинная хроматография, иммобилизация, сушка термолабильных материалов и т. д. Поэтому рассмотрим этапы получения ферментных препаратов.

1.3.2 Технологическая схема получения очищенных ферментных препаратов

Схемы получения ферментных препаратов зависят от свойств выделяемого фермента и методов очистки, примененных для получения препарата нужной степени чистоты. В качестве примера рассмотрим технологическую схему получения препаратов из поверхностной и глубинной культур в виде жидких концентратов, сухих технических препаратов, получаемых сушкой распылением, и препаратов, осажденных органическими растворителями (рис. 2).

Фильтрат охлажденной культуральной жидкости собирается в основном сборнике и по мере надобности передается в сборник небольшой вместимости перед поступлением в подогреватель вакуум-выпарной установки пленочного типа. Концентрат культуральной жидкости с содержанием сухого вещества 6 - 10 % поступает в сборник концентрата. Для получения сухого технического препарата концентрат направляют в башню распылительной сушилки 8. Сухой препарат через циклон 10, бункер 11 и шнек 12 попадает на стадию стандартизации, фасования и упаковывания.

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема получения очищенных препаратов из культур микроорганизмов, выращенных глубинным и поверхностным способами:

1 - сборник фильтрата культуральной жидкости; 2 - подогреватель вакуум-выпарной установки; 3 - сборник экстракта поверхностной культуры; 4 - конденсатор; 5 - сборник конденсата; 6 - вакуум-выпарной аппарат; 7 - сборник концентрата; 8 - распылительная сушилка; 9 - теплообменники; 10 - циклон; 11 - бункер для высушенного препарата; 12 - шнек; 13 - фильтр рукавный; 14 - осадитель; 15 - дозаторы; 16 - сепаратор; 17 - насос для спирта; 18 - мерник для спирта; 19 - смеситель промывки осадка спиртом: 20 - центрифуга; 21 - вакуум-сушилка роторная; 22 - бункер для высушенного осадка; 23. 25 - бункера для наполнителей; 24 - бункер для сухого препарата; 26 - установки дисмембраторов; 27, 28 - весы; 29 - смесители непрерывного действия; 30 - бункера для стандартизированного препарата; 31 - установки для фасования и упаковывания препаратов; 32 - установка для экстракции ферментов; 33 - сушилка для биошрота; 34 - резервуар для воды; 35 - стерилизационная установка для сточных вод; 36 - охлаждающий теплообменник; 37 - фасование и упаковывание жидкого препарата Г2х или П2х.

Для получения более очищенного препарата концентрат из сборника подается на осаждение органическим растворителем. Предварительно концентрат охлаждают в теплообменнике до температуры 2 - 3 °С и подают через дозатор в осадитель. Одновременно в осадитель дозируется охлажденный растворитель. Образовавшийся осадок отделяют на сепараторе 16. Надосадочную жидкость направляют на регенерацию, а осадок - на промывку спиртом и повторное сепарирование. Промытый осадок высушивают в вакууме, измельчают, взвешивают, смешивают с наполнителем и направляют на фасование и упаковывание.

При получении ферментных препаратов из культур микроорганизмов, выращенных поверхностным способом, процесс очистки начинается с экстракции ферментов водой. Нерастворимый осадок высушивают и в виде сухого биошрота утилизируют на корм скоту.

Экстракт с содержанием сухого вещества 7 - 14 % при получении из него сухих препаратов не нуждается в дополнительном концентрировании и поэтому может быть сразу направлен на распылительную сушку с целью получения технического препарата, или же экстракт направляется в охладитель, а затем на осаждение органическими растворителями или солевыми растворами. Из экстракта можно получать стабильный жидкий концентрат с содержанием сухого вещества 50%, для чего экстракт направляют в сборник, затем в подогреватель и на вакуум-выпарную установку. Готовый жидкий концентрат фасуют в специальные емкости и направляют на склад готовой продукции. Из глубинной культуры можно также получать жидкие концентраты, например, методом ультрафильтрации.

Существуют многочисленные схемы получения ферментных препаратов различной степени очистки, вплоть до кристаллических и гомогенных препаратов. Такие схемы, созданные в различных странах мира, в большинстве своём очень сложны и сочетают в себе самые различные комбинации технологических приёмов. Поэтому давать какие-то общие рекомендации крайне трудно, и в каждом конкретном случае необходимо проводить кропотливые исследования на всех стадиях выделения фермента из данной культуры продуцента. Только в результате такой работы можно придти к практическим рекомендациям, которые будут справедливы только для данного фермента, данной культуры микроорганизма и для данной среды.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8