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


Популярное
Интересные факты криобиологии
Улучшение генетически обусловленных свойств
При оптимизации любого промышленного процесса, протекаю­щего с участием живых организмов, основные усилия бывают направлены на улучшение их генетически обусловленных свойств. Традиционно для повышения ...

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 ...

Плазмиды
Многие свойства бактерий, интересные с точки зрения биотех­нологии, кодируются плазмидами. Плазмиды — это кольцевые молекулы ДНК, которые стабильно передаются потомству бак­териальных клеток нез ...

Бесклеточные системы
Одна из привлекательных возможностей, предоставляемых тех­нологией «солнечной энергетики», заключается в использовании целых организмов как биологических катализаторов при произ­водстве аммиака и водо ...

Принцип «псевдоожиженного слоя»
Данная технология, введенная в практику в 1980 г., во многих отношениях представляет собой сочетание систем перколяци-онных фильтров и активного ила. Она весьма экономична бла­годаря использованию выс ...

Микроорганизмы и пищевые продукты
Оставим на время в стороне проблемы, связанные с сельским хозяйством, о котором речь пойдет в других разделах, и обра­тимся к производству пищевых продуктов и напитков. Это про­изводство основано на п ...

Контроль за патогенностью
Одно из основных достоинств процесса микробного анаэробно­го разложения состоит в элиминации с его помощью патоген­ных микроорганизмов, в особенности агентов, вызывающих порчу пищи (главные образом Sa ...

Производство аминокислот при помощи бактерий и их мутантов
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 фармацевтическо ...

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 ...

Переработка отходов сельского хозяйства в анаэробных условиях
При переработке органических отходов в анаэробных условиях образуется горючий газ, на 60% состоящий из метана, и твер­дый остаток, содержащий весь или почти весь азот и все другие питательные вещества ...

Примеры биологического контроля
Антагонистическое действие Trichoderma Об антагонистической активности гриба Trichoderma известно давно. Если внести во влажную почву значительное количество Trichoderma lignorum, то он подавит выпрев ...

Масло
Из молочных продуктов проще всего получать масло. В зави­симости от сорта производимого масла используют сливки с концентрацией от 30—32 до 30—40%. При их сбивании эмуль­сия масла в воде п ...

Поглощение некоторых металлов дрожжами и бактериями
Микроорганизмы способны концентрировать металлы одним из следующих способов: 1) внеклеточное накопление участву­ющих или не участвующих в метаболизме металлов путем свя­зывания или осаждения их на ...

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 ...

Использование ферментов в промышленности
Хотя в наше время, и особенно в последние двадцать лет, интерес к использованию ферментов в промышленности все бо­лее возрастает, их внедрение в производство происходит мед­ленно. Набор используемых с ...

Продукты животного происхождения
Большинство продуктов животного происхождения, чувстви­тельных к биоповреждениям, имеет белковую природу. К ним относятся шкуры, шерсть и клеи. Бактерии и грибы часто ока­зывают неблагоприятное воздей ...

Недостатки метода бактериального выщелачивания
В предыдущих разделах в общих чертах говорилось о практи­ческом использовании бактериального выщелачивания в настоя­щее время и в перспективе. Однако немедленное практическое применение бактериального ...

Слияние протопластов
С целью преодоления преград для генетического обмена, су­ществующих в обычных системах скрещивания, был разработан метод слияния протопластов (клеток с удаленными клеточны­ми оболочками). Этот метод п ...

Получение биомассы: технология, основанная на солнечной энергии
Солнце является неиссякаемым источником энергии. Каждый год на поверхность Земли поступает 3*2024 Дж энергии, в то время как запасы нефти, природного газа, угля, урана по оцен­кам эквивалентны 2,5*102 ...

Медицина
В последнее время все мы имели возможность убедиться, что благодаря применению технологии рекомбинантных ДНК были достигнуты крупные успехи в медицине. Многие фирмы, например, весьма преуспели в разра ...


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