Штам бактерій Васillus licheniformis – продуцент комплексу термостабільним амілолітичні і протеолітичних ферментів

1.4.2 Штам бактерій Васillus licheniformis – продуцент комплексу термостабільним амілолітичні і протеолітичних ферментів

Суть винаходу: винахід відноситься до біотехнології і може бути використане в спиртовому, крохмале-патоковому, пивоварному, хлібопекарському, кондитерському, плодово-ягідному, текстильному виробництвах, де потрібні ферменти, стійкі до підвищених температур. Штам бактерій Bacillus licheniformis ВКМ У-2184 Д виділений селекційним шляхом при вивченні природної мінливості штаму МКПМ В-6508 із застосуванням методів ефективного мутагенезу. Продукує комплекс, що містить не менше п'яти термостабільних амілолітичних і протеолітичних ферментів. Активний діапазон значень рН 5,0-11,0 і температури 30-105 º С з максимальною активністю альфа-амілази при 90-95 º С, пуллуланази - при 75 º С, протеази - при 60 º С. Перспективний для одночасної обробки крохмалю або крохмалевмісних сировини з метою його глибокого гідролізу і як продуцент лужних протеаз для глибокого розщеплення білків до амінокислот. Штам має підвищену здатність синтезу комплексу термостабільним амілолітичні і протеолітичних ферментів, що володіє також бета-глюканазной і ламінаріназной активностями.

Номер патенту: 2177995

Клас (и) патенту: C12N1/20, C12N9/28, C12N9/44, C12N9/56, C12N1/20, C12R1: 10

Номер заявки: 98102082/13

Дата подачі заявки: 05.02.1998

Дата публікації: 10.01.2002

Заявник (и): Товариство з обмеженою відповідальністю Науково-виробнича компанія "Фермтек"

Автор (и): Цурікова Н.В.; Нефедова Л.І.; Окунєв О.Н.; Синицин А.П.; Черноглазов В.М.

Патентовласник (и): Товариство з обмеженою відповідальністю Науково-виробнича компанія "Фермтек"

Опис винаходу: винахід відноситься до галузі біотехнології, а саме до отримання комплексу амілолітичних і протеолітичних ферментів, і може бути використане в мікробіологічнійпромисловості. Амілолітичні ферменти широко використовуються для розрідження або перетворення крохмалю і крохмалевмісної рослинної сировини в такі продукти, як мальтодекстрин, цукрові сиропи, декстрозу, мальтозу, глюкозу та ін При промисловому використанні амілолітичних ферментів необхідні термостабільні ферменти, що обумовлені їх здатністю вести гідроліз сировини при високих температурах - 80-100 º С, що дуже важливо з точки зору ведення процесу клейстерізації крохмалю. При цьому поєднуються два процеси: клейстерізація крохмалю і його ферментативний гідроліз. Значно знижується вартість ферментативного процесу за рахунок скорочення дозування ферменту і тривалості гідролізу крохмалю, більш якісно ведеться підготовка сировини до розварювання - забезпечується висока ступінь гідролізу крохмалю і, як наслідок цього, збільшується вихід цільового продукту. Для переважної більшості продуцентів амілолітичних ферментів характерний переважний біосинтез одного з ферментів. Здатність до утворення комплексу ендогенних амілолітичних ферментів, особливо термостабільності, виявляється дуже рідко. У цьому зв'язку можна назвати ряд термостабільним анаеробів з роду Clostridium. Відомий штам Clostridium thermohidrosulfuricum, що синтезує комплекс, що містить термостабільні пуллуланазу і глюкоамілазу. У літературі описано декілька анаеробних термофілів з роду Clostridium, що здійснюють біосинтез амілази і пуллуланази або альфа-амілази і глюкоамілази, активних при високій температурі. Однак складність культивування анаеробних бактерій в заводських умовах робить цей спосіб отримання препарату амілолітичних ферментів практично непридатним. З літературних даних відомо, що найбільш термостабільними гідролітичними ферментами, такими як альфа-амілази, пуллуланази, а в ряді випадків і протеази є ферменти, які продукують термофільних бактерій Bacillus licheniformis. Відомий аеробний Термофіл Bacillus licheniformis, який при культивуванні на середовищі з кукурудзяної борошном оптимального для отримання продукту складу синтезує комплекс позаклітинних амілолітичні ферментів - альфа-амілазу і пуллуланазу в кількості 2 од / мл і 0,68 од / л відповідно (5). Недоліком цього штаму є низька активність продукуються ферментів, вузький спектр дії комплексу і тривалість процесу культивування (144 години). Недоліками штаму є порівняно низький рівень активності, а також висока вартість культивування через застосування висококонцентрованою живильного середовища та тривалості процесу.

Культурально-морфологічні ознаки: Клітини являють собою грампозитивні, поодинокі рухливі палички розміром 0,6-0,8 і 0,2-0,3 мк, спороутворюючі. У перші години зростання (логарифмічна фаза) утворюються ланцюжки з 2-3 клітин більш витягнутої форми, до 48-56 години зростання (стаціонарна фаза) ланцюжка розпадаються, клітини товщають, з'являються спори, що мають центральне положення і овальну форму.

2. МЕХАНІЗМ ДІЇ ТА ВЛАСТИВОСТІ АМІЛОЛІТИЧНИХ ФЕРМЕНТІВ

2.1 Властивості та структура ферментів

Принципова структура ферменту наступна: кожен фермент складається з апофермента і коферменту, які, кожен окремо, не активний, але виявляють свою дію в комплексі - холоферменті. Всі ферменти мають білкову природу. Вони являють собою або прості білки, цілком побудовані з поліпептидних ланцюгів і розпадаються при гідролізі тільки на амінокислоти (наприклад, гідролітичні ферменти трипсин і пепсин, уреаза), або - в більшості випадків - складні білки, що містять разом з білкової частиною (апоферментом) небілкової компонент (кофермент або простетичної групу). Багато ферменти з великою молекулярною масою проявляють каталітичну активність тільки у присутності специфічних низькомолекулярних речовин, які називаються коферментом (або кофактором). Роль коферментів грають більшість вітамінів і багато мінеральних речовин. Вітаміни РР (нікотинова кислота, або ніацин) і рибофлавін, наприклад, входять до складу коферментів, необхідних для функціонування дегідрогеназ. Цинк - кофермент карбоангідрази, ферменту, який каталізує вивільнення з крові діоксиду вуглецю, який видаляється з організму разом з повітрям, що видихається. Залізо і мідь служать компонентами дихального ферменту цитохромоксидази. Речовини, яка піддається перетворенню в присутності ферменту, називають субстратом. Субстрат приєднується до ферменту, який прискорює розрив одних хімічних зв'язків в його молекулі та створення інших; що утворюється в результаті продукт від'єднується від ферменту. Продукт теж можна вважати субстратом, оскільки всі ферментативні реакції в тій чи іншій мірі оборотні.

За типом реакцій, що каталізуються ферменти підрозділяються на 6 класів згідно ієрархічної класифікації ферментів (КФ, EC - Enzyme Comission code). Кожен клас містить підкласи, так що фермент описується сукупністю чотирьох чисел, розділених крапками. Перше число грубо описує механізм реакції, що каталізується ферментом:

КФ 1: оксидоредуктаиз, каталізують окислення або відновлення.

КФ 2: трансферази, каталізують перенос хімічних груп з однієї молекули субстрату на іншу.

КФ 3: Гідролази, каталізують гідроліз хімічних зв'язків. Приклад: естерази, пепсин, трипсин, амілаза, ліпопротеінліпаза

КФ 4: Ліази, каталізують розрив хімічних зв'язків без гідролізу з утворенням подвійного зв'язку в одному з продуктів.

КФ 5: Ізомерази, каталізують структурні або геометричні зміни в молекулі субстрату.

КФ 6: Лігази, каталізують утворення хімічних зв'язків між субстратами за рахунок гідролізу АТФ.

Будучи каталізаторами, ферменти прискорюють як пряму, так і зворотну реакції, тому, наприклад, ліази здатні каталізувати і зворотну реакцію – приєднання по подвійним зв'язкам.

Ферменти являють собою біокаталізатори білкової природи. Каталізуючи переважна більшість біохімічних реакцій в організмі, ферменти регулюють обмін речовин і енергії, граючи тим самим важливу роль у всіх процесах життєдіяльності. Всі функціональні прояви живих організмів (дихання, м'язова скорочення, передача нервового імпульсу, розмноження і т.д.) забезпечуються дією ферментних систем. Сукупністю ферментних реакцій, що каталізуються, є синтез, розпад та інші перетворення білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот, гормонів та інших сполук.

Активність ферментів визначається їх тривимірної структурою [3]. Як і всі білки, ферменти синтезуються у вигляді лінійного ланцюжка амінокислот, яка згортається певним чином. Кожна послідовність амінокислот згортається особливим чином, і виходить молекула (білкова глобула) має унікальні властивості. Кілька білкових ланцюгів можуть об'єднуватися в білковий комплекс. Третинна структура білків руйнується при нагріванні або дії деяких хімічних речовин.

Щоб каталізувати реакцію, фермент повинен зв'язатися з одним або декількома субстратами. Білковий ланцюг ферменту згортається таким чином, що на поверхні глобули утворюється щілина, або западина, де зв'язуються субстрати. Ця область називається сайтом зв'язування субстрату. Зазвичай він збігається з активним центром ферменту або знаходиться поблизу нього. Деякі ферменти містять також сайти зв'язування кофакторів або іонів металів.

Фермент, з'єднуючись з субстратом:

• очищає субстрат від водяної «шуби»

• має у своєму розпорядженні реагують молекули субстратів в просторі за потрібне для протікання реакції чином

• готує до реакції (наприклад, поляризує) молекули субстратів.

Зазвичай приєднання ферменту до субстрату відбувається за рахунок іонних або водневих зв'язків, рідше – за рахунок ковалентних. Наприкінці реакції її продукт (або продукти) відділяються від ферменту.

У результаті фермент знижує енергію активації реакції. Це відбувається тому, що в присутності ферменту реакція йде іншим шляхом (фактично відбувається інша реакція), наприклад:

У відсутності ферменту:

А + В = АВ

У присутності ферменту:

А + Ф = АФ

АФ + В = АВФ

АВФ = АВ + Ф

де А, В - субстрати, АВ - продукт реакції, Ф - фермент.

Ферменти не можуть самостійно забезпечувати енергією ендергонічні реакції (для протікання яких потрібна енергія). Тому ферменти, що здійснюють такі реакції, сполучати їх з екзергонічними реакціями, що йдуть з виділенням більшої кількості енергії [2,7].

Похожие работы

Ринок горілки в Україні

Скачать

50618

1

1

... час як обсяги імпорту горілки впали (зокрема, імпорт російської горілки в Україну у 2006 році, порівняно з 2005, скоротився за оцінками експертів, майже на 20%, а частка російської горілки на українському ринку не переважає 1%). За оцінками експертів, до 80% імпортної продукції на алкогольному ринку Росії – українського походження, а частка її на російському ринку в цілому у першому півріччі 2006 ...

Дослідження антагоністичних властивостей сучасних пробіотиків

Скачать

130620

11

5

... і декстрин. Температурний оптимум росту 30°С, оптимум рН 7 –9,5 Виробничий штам повинен володіти антагоністичною активністю по відношеню до патогенних та УПМ, які використовуються при контролі пробіотиків. 3.2 Дослідження антагоністичної активності пробіотичних штамів по відношенню до стандартних тест-штамів та клінічних ізолятів Пробіотики відіграють позитивну роль у підвищенні загальної ...

Вибір лікувальної тактики при обструктивних нефропатіях у урологічних хворих

Скачать

50083

1

0

... Костєв Ф.І., Борисов О.В., Щегрінов М.М. Одеський державний медичний університет. Стент для довготривалого дренування верхніх сечових шляхів (54). Анотація   Борисов С.О. Вибір лікувальної тактики при обструктивних нефропатіях у урологічних хворих. — Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.01.06 — урологія. — Державна Установа “Інститут ...