О КОМПАНИИ
ООО "ВиАТорг"
г. Белгород
ПРОДУКЦИЯ
Cосуды Дьюара криобиологические
КОНТАКТЫ
Связь с нами

ПРОДУКЦИЯ
Cосуды криобиологические (Сосуды Дьюара)



КОНТАКТЫ
ООО "ВиАТорг", г. Белгород
Компания "ВиАТорг" официальный представитель Харьковского завода транспортного оборудования в России поставляет криобиологические сосуды (Сосуды Дьюара) по России и странам СНГ.
У нас Вы можете купить Сосуды Дьюара недорого

E-mail:viatorg@yandex.ru

СТАТЬИ
Биотехнологии, принципы и применение


Партнеры
Объявления
автозапчасти киев

Популярное
Интересные факты криобиологии
Биологический контроль
Уже в самом начале развития микробиологии стало известна, что одни микроорганизмы могут подавлять рост других. Наи­более важным результатом интенсивных исследований в этой области было, наверное, откр ...

Подходы к усовершенствованию производства микробных полисахаридов
Использование микроорганизмов для получения промышленно ценных полисахаридов можно сделать более эффективным с помощью следующих усовершенствований: 1) увеличения ско­рости образования полисахаридо ...

Улучшение симбиоза между бобовыми и Rhizobium
Симбиотические отношения, приводящие к фиксации азота,— это наиболее эффективный способ биологического образования аммиака, потребляемого сельскохозяйственными культурами. Влияя на них, мы сможе ...

Dewar's flask
Dewar's flask Sir James Dewar © MARY EVANS PICTURE LIBRARY We have all been there. You are at a party where you know almost no one. Eventually you strike up a casual con ...

Бобовые культуры и фиксация азота при симбиозе
Семейство Leguminoseae включает около 625 родов и 18000 ви­дов. Это одно из самых многочисленных и наиболее важных с экономической точки зрения семейств цветковых растений. Семена многих видов бобовых ...

Удобрения
Потребность в более дешевых высококачественных белках жи­вотного происхождения непрерывно возрастает, а число работ­ников сельского хозяйства, призванных удовлетворять эту рас­тущую потребность, все в ...

Что такое биотехнология?
Биотехнология — это не просто новомодное, броское название одной из древнейших сфер деятельности человека; так могут думать одни только скептики. Само появление этого термина в нашем словаре глу ...

Антибиотики и стероиды
Антибиотики (группа веществ микробного происхождения) играют большую роль в нашей жизни. В медицине и ветерина­рии они с успехом применяются как противомикробные и про­тивоопухолевые препараты; с их ...

Внутри- и внеклеточное накопление металлов микроорганизмами
О прямом накоплении металлов микроорганизмами уже шла речь в предыдущих разделах. Теперь мы рассмотрим лежащие .в основе этого явления биохимические процессы и возможности их использования в прикладно ...

Микробные полисахариды: свойства, применение и коммерческая ценность
Ксантан   [келтрол   (Keltrol),   келзан   (Kelzan),   Родогель (Rhodogel)] Ксантан синтезируется Xanthomonas campestris при росте на глюкозе, сахарозе, крахмале, кукурузной декстрозе и барде. В качес ...

Будущее технологии иммобилизованных ферментов
Сегодня в промышленности реализовано всего четыре крупно­масштабные технологии на основе иммобилизованных фермен­тов (глюкозоизомеразы, аминоацилазы, пенициллинацилазы и лактазы). Последнюю иммобилизо ...

Чановое выщелачивание
Чановое выщелачивание используется в горнорудной про­мышленности для извлечения урана, золота, серебра и меди из окисных руд. Медные и урановые руды сильно измельчают и смешивают с растворами серной к ...

Антибиотики
Можно считать, что клиническая биотехнология зародилась с началом промышленного производства пенициллина в 40-х гг. и его использования в терапии. По-видимому, применение этого первого природного пени ...

Переработка отходов сельского хозяйства
Еще в начале века было выявлено, что из навоза можно полу­чать горючий газ, а отходы использовать как удобрение. Пред­принимались попытки найти практическое применение этому про-дессу, но в целом ин ...

Древесина как сырье для производства биотоплива
Как сырье для производства биотоплива древесина обладает рядом достоинств: выход продукции в пересчете на гектар очень высок из древесины мы получаем значительно больше биомас­сы, чем из любого другог ...

Методы инокуляции
Самый простой, но, наверное, наименее эффективный метод ино­куляции — смешивание сухого инокулята и семян перед посе­вом. При этом к семенам прикрепляется мало бактериальных клеток, большая их ч ...

Регенерируемый биотопливный элемент
 

Инокуляция
В прошлом сыроделы полагались на бактерии, имеющиеся в натуральном молоке. Присутствие в нем как нужных, так и не­желательных микробов приводило к тому, что разные партии сыра отличались друг от друга ...

Системы скрещивания у грибов
У грибов существуют разнообразные типы скрещивания, кото­рые используются в генетических исследованиях. Многие гри-бы-аскомицеты и базидиомицеты обладают сложноорганизованными системами скрещивания, п ...

Проблема охраны окружающей среды
С момента возникновения цивилизованного общества перед ним все время стояла проблема охраны окружающей среды. Из-за промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятель­ности человека постоянно происх ...


Развитие современной химической биотехнологии
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Вопрос об использовании удивительной способности биологических си­стем к узнаванию и выполнению каталитических функций. Быть может, наиболее эффективное применение такие системы могут найти в современной химической промышленности. Мы знаем, что биомасса тоже представляет собой сложную химическую систему, а большинство процессов и продуктов биотехнологии имеют биохимическую природу, будь то производство веществ, используемых как горючее, получение путем брожения продуктов питания и напитков, синтез биополимеров, использование организмов, участвующих в круговороте химических веществ на Земле, применение сложных химических соединений в медицине или сельском хозяй­стве. В этой главе речь пойдет главным образом о прин­ципах, перспективах и технологии получения химической про­дукции на базе биотехнологии. Основное внимание будет уде­лено химическим процессам и соединениям, которые в других главах не обсуждаются.

Бродильное производство растворителей
Биотехнологии » Химия и биотехнология


К числу других важных бродильных производств отно­сится получение ацетона и бутанола. Впервые в промышленном масштабе они были осуществлены в Манчестере Вейсманном в ходе первой мировой войны. Ацетон был необходим для произ­водства кордита и как метательное взрывчатое вещество в тя­желой артиллерии. До начала военных действий его импорти­ровали из Германии. Ацетон низкого качества получали путем сухой перегонки древесины, но для упомянутых целей нужен был высококачественный растворитель.
Бродильный процесс (ферментация) был основан на перера­ботке крахмала, концентрация которого составляла до 3,8% (вес/объем), анаэробными спорообразующими бактериями Clostridium acetobutylicum. Превращению подвергалось до 30% субстрата, в результате чего получалась смесь растворителей (60% бутанола, 30% ацетона, 5—10% этанола, изопропанола и мезитилоксида). Остальная часть субстрата в ходе процесса, представленного на рис. 4.1, превращалась в водород и угле­кислый газ.

Производство органических кислот
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Среди органических кислот самая важная — уксусная. На ры­нок США ее ежегодно поступает около 1,4 млн. т общей стои­мостью до 500 млн. долл. (без учета уксуса). В прошлом ос­новную часть уксусной кислоты получали путем микробиологи­ческого окисления этанола, но сегодня, за исключением производства уксуса, этот процесс по экономическим соображе­ниям не применяется. Впрочем, в результате ведущихся иссле­дований термофильных бактерий, способных превращать цел­люлозу в уксусную кислоту, а также штаммов Acetobacter и Clostridium, способных синтезировать ее из водорода и угле­кислого газа, этот метод, может быть, восстановит свои позиции. Техническая уксусная кислота используется при выработке многих химических веществ, включая каучук, пластмассы, во­локна и инсектициды. При обычном способе производства микройиологическая конверсия этанола в уксусную кислоту при участии штаммов Acetobacter и Gluconobacter идет в аэроб­ных условиях и поэтому, строго говоря, не является процессом брожения. Уксус по праву считается важнейшим продуктом микробиологической промышленности.

Промышленное производство лимонной кислоты
Биотехнологии » Химия и биотехнология


В промышленном производстве лимонной кислоты в основ­ном используется Aspergillus niger, но применяется также и A. wentii. Процесс ферментации очень сложен, так как лимон­ная кислота является продуктом первичного метаболизма этих грибов, и любое сколько-нибудь существенное выделение этого промежуточного соединения обмена веществ в окружающую среду свидетельствует о сильном нарушении метаболизма, воз­никающем вследствие его дисбаланса или генетических нару­шений. Рост грибов обычно регулируют путем изменения соста­ва среды (Р, Mn, Fe, Zn). Субстрат должен легко усваиваться; негидролизованные полимеры обычно не используют, так как в этом случае внеклеточный гидролиз будет лимитировать ско­рость всего процесса.

Другие органические кислоты
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Процессы, основанные на микробиологической ферментации, разработаны и для получения ряда других органических кислот. Среди них — глюконовая кислота и ее производные, яблочная, виннокаменная, салициловая, янтарная, пировиноградная и кое-вая кислоты. Хотя некоторые из них и поступают на рынок, в нынешних условиях в большинстве случаев такое производст­во экономически невыгодно.

Виннокаменная кислота
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Виннокаменная кислота является обычным побочным про­дуктом виноделия. Однако ее можно получать и путем микроб-уной трансформации 5-оксоглюконовой кислоты. Штаммы, способные превращать глюкозу в 5-оксоглюконат через глюконат, могут путем дальнейшей ферментации образовывать тартрат. Для этой цели обычно используют мутанты Acetobacter и Glu-conobacter. Виннокаменную кислоту можно вырабатывать так­же из транс- или гис-эпоксиянтарной кислоты. Соли ее (тартраты) находят широкое применение в пищевой промышленности, но методы биотехнологии в ее производстве обычно не исполь­зуются.

Производство аминокислот при помощи бактерий и их мутантов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Все аминокислоты, из которых состоят белки, являются-L-a-амино- (или имино-) кислотами. Они находят применение-как пищевые добавки, приправы, усилители вкуса, как сырье в парфюмерной и фармацевтической промышленности и при про­изводстве других веществ. Их можно получать как из природ­ных продуктов (главным образом при гидролизе белков рас­тений), так и путем химического, микробиологического или ферментативного синтеза. Если химический синтез дает продукт-рацемат, который требует дальнейшей обработки, то последние два метода позволяют получить оптические чистые аминокислоты.

Ауксотрофные мутанты
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Ауксотрофные мутанты не могут образовывать ингибиторы соответствующего метаболического пути, работающие по прин­ципу отрицательной обратной связи, так как у них отсутствует определенная ключевая ферментативная реакция. Поэтому при выращивании мутантного штамма в среде с минимальной кон­центрацией необходимого питательного ингредиента они способ­ны образовывать избыточные количества вещества-предшест­венника или близких к нему метаболитов блокированной реак­ции. Так, первые реакции в цепи биосинтеза L-аргинина (рис. 4.5) у Corynebacterium glutamicum ингибируются по ме­ханизму обратной связи самим конечным продуктом, и образо­вание соответствующих ферментов подавляется L-аргинином.

Производство аминокислот из биосинтетических предшественников
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Использование предшественников при производстве аминокис­лот позволяет успешно «обходить» метаболический контроль, осуществляющийся по механизму обратной связи и репрессии. Рассмотрим процесс синтеза L-лейцина из L-треонина через а-кетобутират. Первый фермент в этом пути биосинтеза, гидратаза, у Serratia marcescens ингибируется L-изолейцином по ме­ханизму обратной связи.

Синтез аминокислот с помощью ферментов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Какова роль и ожидаемые преимущества применения ферментов при синтезе аминокислот. Эти процессы бывают одно- и много­стадийными, а используемые в них методы весьма разнообраз­ными от применения in situ интактных, но не растущих орга­низмов до иммобилизованных препаратов. В этой связи целе­сообразно рассмотреть пять классов ферментов.
Гидролитические ферменты (или гидролазы), например L-a-амино-е-капролактам-лиаза (синтез L-лизина) или 2-амино-тиазолин-4-карбоксилатгидролаза (синтез L-цистеина) (рис. 4.6). Чтобы можно было использовать неочищенные ферменты, целые жлетки обрабатывают поверхностно-активными веществами, вызывающими изменение проницаемости. Кроме того, могут быть получены мутанты, у которых искомый продукт не вовлекается более в обмен веществ.

Применение аминокислот
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Аминокислоты находят применение во многих сферах.
Их используют в качестве пищевых добавок. Так, лизи­ном, триптофаном и треонином обогащают растительные белки, а метионин включают в блюда из сои.
При выработке пищевых продуктов аминокислоты находят применение в роли усилителей вкуса и добавок. Благодаря вы­раженному мясному вкусу широко используется L-энантиомер мононатриевой соли глутаминовой кислоты. Глицин добавляют как подсластитель, бактериостатическое вещество и антиоксидант.

Антибиотики и стероиды
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Антибиотики (группа веществ микробного происхождения) играют большую роль в нашей жизни. В медицине и ветерина­рии они с успехом применяются как противомикробные и про­тивоопухолевые препараты; с их помощью контролируется рост растений и ведется борьба с болезнями. Все антибиотики были выделены в ходе систематического скрининга микроорганизмов; число их было существенно увеличено путем химической моди­фикации, цель которой состоит в
1) расширении спектра дейст­вия и повышении эффективности;
2) снижении токсичности и устранении нежелательных побочных эффектов;
3) создании аналогов, устойчивых к разрушению микробами и обладающих поэтому большим временем полужизни;
4) усовершенствовании способов их введения.

Первый запатентованный процесс микробной трансформации стероидов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Первый запатентованный процесс микробной трансформации стероидов был разработан в 1937 г., но внедрить его в промыш­ленность удалось лишь в 1952 г. [процесс 11-α-гидроксилирования прогестерона некоторыми видами грибов (рис. 4.12)]. С технологической точки зрения этот процесс не потерял зна­чения и теперь. Сегодня в нем используются виды грибов с весьма высокой субстратной специфичностью относительно мес­та гидроксилирования. Дальнейшее усовершенствование процес­са может быть основано на использовании спор грибов или же на изменении состава культуральных сред.

Коммерческие аспекты применения ферментов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Применение ферментов в химической технологии обычно бывает обусловлено их высокой избирательностью и стереоспецифичностью, однако, как отмечалось ранее, эти их свойства не всегда оказываются желательны. Примером такого рода могут служить случаи использования широкой субстратной специфичности фер­мента для производства аналогов основного продукта. Второе важное преимущество технологии на основе ферментов перед химическим катализом заключается в том, что при относительно мягких условиях удается достичь более высоких скоростей пре­вращений. Об использовании отдельных ферментативных реак­ций для получения аминокислот и антибиотиков мы уже гово­рили в этом разделе будет описано сегодняшнее положение дел в сфере использования ферментных препаратов в промышлен­ности (табл. 4.3).

Протеиназы
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Протеиназы давно применяются в пищевой промышленности. Ранее ферменты для этих целей выделяли из животных и рас­тений; сегодня их частично замещают протеазы микробов. Пер­вым ферментом, нашедшим применение в промышленности, бы­ла а-амилаза (такадиастаза) из Aspergillus oryzae, производ­ство которой началось в 1890 г. Эти препараты содержали значительную примесь протеазы, и их рекомендовали исполь­зовать как средство, способствующее пищеварению. Отметим, что производство и поступление на рынок такого рода продук­тов было весьма ограниченным вплоть до начала 60-х годов, когда их стали использовать в составе детергентов. Впрочем, о такой возможности было известно за пятьдесят лет до этого; средство для замачивания белья, содержащее соду и панкреа­тические ферменты, продавалось еще в 1913 г.

Глюкозоизомераза
Биотехнологии » Химия и биотехнология


«Королевой» иммобилизованных ферментов в промышленности можно считать глюкозоизомеразу, которая катализирует пре­вращение глюкозы во фруктозу. Коммерческие препараты ее известны под фирменным названием «Sweetzyme» или «Маха-zyme». Их появление послужило толчком для развития круп­ного производства фруктозного сиропа. При высоких концент­рациях субстрата и нейтральных рН несладкая глюкоза с вы­ходом 42—47% изомеризуется ферментом в более сладкую фруктозу. Такие фруктозные сиропы (Isomerose, Isosyrup, Corn-sweet, Isosweet) сегодня широко потребляются пищевой про­мышленностью. Запатентовано множество способов иммобили­зации и использования как самой изомеразы, так и содержащих ее клеток. Процесс идет при 60—65 °С при рН 7,0—8,5 в при­сутствии ионов магния. При производстве насыщенного фрук­тозного сиропа из кукурузы в качестве субстрата используется либо глюкоза, либо продукт комплексной ферментативной пе­реработки, заключающейся в ожижении и осахаривании крах­мала.
 

Амилазы и амилоглюкозидазы
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Использование ферментов в производстве крахмала позволяет контролировать глубину его гидролиза и получать продукцию с желаемыми свойствами: вязкостью, сладостью, осмотическим давлением и устойчивостью к кристаллизации. Гидролиз ката­лизируется ферментами трех разновидностей: эндоамилазами, экзоамилазами и а-1,6-глюкозидазами.
Эндоамилазы — это а-амилазы, они расщепляют а-1,4-глюкозидные связи в амилозе и амилопектине с образованием оли-госахаридов с разной длиной цепи и а-конфигурацией при C1-атоме глюкозы, способной служить восстановителем. Для ожижения крахмала при высокой температуре используют тер­мостабильные а-амилазы.

Другие ферменты, имеющие коммерческое значение
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Сегодня ферменты применяются наиболее широко для превра­щения углеводов, играющих особую роль в пищевой и молоч­ной промышленности. Так, β-галактозидазу (лактазу) применя­ют для гидролиза лактозы в снятом молоке. Получаемый безлактозный продукт используется теми людьми, организм кото­рых не способен синтезировать лактазу. Этот фермент приме­няется, кроме того, для переработки лактозы сыворотки в глю-козогалактозные сиропы, а также подкисленной сыворотки, образующейся при получении творога.
Под действием инвертазы из сахарозы получают глюкозу. Для определения количества глюкозы в жидкостях тела в кли­никах в последнее время стала широко использоваться глюкозо-оксидаза — как в свободной форме, так и иммобилизованная.

Будущее технологии иммобилизованных ферментов
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Сегодня в промышленности реализовано всего четыре крупно­масштабные технологии на основе иммобилизованных фермен­тов (глюкозоизомеразы, аминоацилазы, пенициллинацилазы и лактазы). Последнюю иммобилизовали на частицах кремнезема и применяли для конверсии лактозы сыворотки в глюкозу и галактозу. В обозримом будущем иммобилизованные ферменты могут быть использованы для следующих целей.

Биотехнология на основе растительных клеток
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Растения издавна являются поставщиками химических соедине­ний для самых разных отраслей химической промышленности. Это не только такое сырье, как сахара, но и целый набор слож­ных вторичных метаболитов, например каучук, кокаин, вещест­ва, использующиеся в качестве красителей, вкусовых добавок и пряностей. Получить такие вещества методом химического син­теза часто бывает невозможно из-за сложности их строения. Сегодня, воодушевленные успехами биотехнологии, ученые вновь обращаются к царству растений. Они не только пытаются отыс­кать пути к улучшению способов выработки уже освоенной про­дукции (например, аймалина и кодеина), но и разработать новые принципы биотрансформации и получить новые продук­ты. Нам предстоит в ближайшие годы заставить гены растений работать в бактериальных клетках; сложность этой задачи со­стоит в том, что мы плохо знаем, как они работают даже в соб­ственных клетках. Кроме того, вторичные метаболиты образу­ются в результате многоступенчатых процессов, о регуляции которых нам тоже почти ничего не известно.

ООО "ВиАТорг" © 2009
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru