Аналитика

Описание основных технологий производства пектиназы

Продолжаем обзор технологий производства ферментных препаратов с применением отходов агропромышленного сектора, подготовленных на основе Обзора рынка ферментных препаратов России в 2007 - 2009 годах. Ранее мы предлагали вашему вниманию описание технологии производства ксиланазытехнологии производства целлюлазы,  технологии производства протеазы и технологии производства амилазы и глюкомилазы

Описание фермента. Основные сферы применения

Пектиназы – представляют собой гетерогенную группу ферментов катализирующих деградацию пектина (структурный компонент клеточной стенки растений). В составе пектиназ выделяют следующие группы ферментов:

  • Пектинэстеразы (КФ 3.1.1.11, пектинметилгидролазы) катализируют отщепление метильных групп пектина с образованием пектиновой кислоты;
  • Полигалактуроназы (КФ 3.2.1.15) осуществляют гидролиз α-1,4-гликозидных связей в цепи пектиновых веществ. Разделяют на полиметилгалактуроназы (действуют на пектин) и полигалактроназы (действуют на пектиновую кислоту):
  • Пектинлиазы (КФ 4.2.2.10) катализируют негидолитическое ращепление пектина. 

Пектолитические препараты разделяют на две группы в зависимости от рН-оптимума работы ферментов: кислые и щелочные. Эти свойства определяют возможность применения пектиназ для разных отраслей промышленности. Кислые пектиназы применяют в производстве соков и вин, а щелочные − для текстильной промышленности. В таблице 12 приведены основные области применения пектиназ.

Основные сферы применения пектиназы




Описание основных технологии производства пектиназы 

В качестве возможных продуцентов целлюлаз рассматриваются многие микроорганизмы: микроскопические грибы, дрожжи, бактерии. Пектиназы, полученные с помощью грибных штаммов продуцентов, активны в кислых значениях рН, в то время как щелочные ферменты производятся бактериальными штаммами. Наиболее распространенной технологией является получение пектиназы из Aspergillus niger с использованием методов глубинного и поверхностного культивирования. 

Отмечается, что применение методов твердофазной ферментации для культивирования грибных штаммов-продуцентов, позволяет получить высокий выход концентрированных пектиназ с меньшими затратами, чем при глубинной ферментации. Условия культивирования с использование поверхностного метода культивирования наиболее оптимальны для роста Aspergillus sp. 

Для получения бактериальных пектиназ применяют оба метода культивирования. Несмотря на то, что для роста бактерий оптимальным является применение глубинного культивирования, сообщается об увеличении выхода пектиназ при применении твердофазной ферментации. При поверхностном культивировании Bacillus sp. DT7 на пшеничных отрубях отмечается более высокий выход щелочной термостабильной пектиназы. 

Методы поверхностного культивирования поваляют использовать в качестве субстрата отходы агропромышленного комплекса. Поскольку агроотходы возобновимы, то они представляют потенциальное дешевое сырье для биотехнологического получения пектиназ. 

Способы получения пектиназы  с использованием  агросубстратов



PG – полигалактуроназа;
PMG – полиметилгалактуроназа;
Endo-PG – эндополигалактуроназа;
Exo-PG– экзополигалактуроназа;
PL – пектинлиаза. 

Большинство публикаций за последние 10-15 лет рассматривает производство пектиназ на агросубстратах, используя поверхностное культивирование, как перспективное направление. Исследовательские центры, рассматривающие данную тему, сосредоточены в Индии, Турции, Бразилии, Египте. Также встречаются публикации российских исследователей. В таблице 13 приведены некоторые технологии получения пектиназы с использованием агросубстратов.

Для продукции пектиназ заявлены следующие агросубстраты: пшеничные отруби, ягодные и плодовые выжимки, кофейный шрот, цитрусовые отходы, тростниковая бегасса, свекловичный жом и др. Однако для успешного применения агроотходов для производства пектиназ, необходимо использовать субстраты, содержащие большое количество пектина – главного индуктора синтеза фермента.

Наиболее перспективным является свекловичный жом (содержит до 30% пектиновых веществ). Известны технологии получения пектиназ с применением твердофазного культивирования (Aspergillus niger), и глубинного культивирования (Bacillus gibsoni).

Высокий уровень пектиновых веществ содержат плодово-ягодные жомы, отходы производства соков и спиртных напитков. Для получения пектиназ успешно используется яблочный (Aspergillus niger) и виноградный жом (Aspergillus awamori).

Применение тростниковой бегассы – оправдывает себя только в качестве высоко- волокнистого, рыхлого субстрата, позволяющего поддерживать оптимальные условия культивирования. Для синтеза пектиназы необходимо добавлять индуктор – сахарозу, крахмал или источники пектина. Рассматриваются технологии с использованием штаммов-продуцентов Aspergillus niger, Thermoascus aurantiacus, Moniliella sp., Penicillium sp. и др.

Наиболее широко для получения пектиназ с использованием метода твердофазной ферментации применяются пшеничные отруби. Предложены различные технологии, которые позволяют использовать отруби в качестве единственного углеводного источника, так и в качестве твердого субстрата с добавлением индукторов: Aspergillus niger, Aspergillus carbonarius, Streptomyces sp., Streptomyces lydicus, Thermoascus auriantacus, Penicillium viridicatum, Fusarium moniliforme, Bacillus sp.

Методы очистки и выделения фермента зависят от прикладного применения полученного пектолитического препарата. Для технических целей возможно использовать «сырой» фермент, тогда как применение фермента в пищевой промышленности требует обязательной стадии очистки. Для получения препаратов пектиназ используют осаждение солевыми растворами и очистку хроматографическими методами. Применение стадий очистки сказывается на конечной стоимости фермента. При использовании тростниковой бегассы и индукторов получается более чистый препарат пектиназы, чем при использовании пшеничных отрубей. Поэтому для выбора оптимального субстрата для получения пектиназ, необходимо исходить от цели применения ферментного препарата.

Источник: Abercade
 



 

Архив материалов
2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | 2006 | 2005 | 2004

Новые материалы

Разработка сайта - Astronim*
Разработка сайта
Astronim*