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
Литература
Atkinson В., Mavituna F. (1983). Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook, Macmillan, Byfleet, Surrey. Brenner S., Hartley B. S., Rodgers P. J. (eds.) (1980). New Horizons in Indust­rial Mic ...

Бродильное производство растворителей
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 ...

Сидр
Сброженный яблочный сок известен под названием сидр. В тех­нологии производства сидра и вина есть много сходного. Когда делают сидр, яблоки прежде всего измельчают в ка­шицу и отжимают сок. Для этого ...

Метод питательной пленки
Для полноценного роста растения нуждаются в воде и кисло­роде, но эти жизненно важные вещества редко имеются в опти­мальном количестве при выращивании растений в почве илш других твердых средах. Излиш ...

Экономические и коммерческие аспекты биотехнологии
Биотехнология (в широком смысле этого термина) уже сегодня имеет большое экономическое и социальное значение. Главная цель этого раздела книги — проанализировать ее возможное влияние на экономик ...

Выщелачивающие микроорганизмы
В бактериальном выщелачивании участвуют следующие микро­организмы. Thiobacillus ferrooxidans Этот наиболее изученный из всех выщелачивающих организ­мов почти всегда можно выделить из среды, в которой ...

Микробный альгинат
Источником альгинатов издавна служили морские водоросли (например, Laminaria spp.), однако по природе своей этот ис­точник непостоянен. Среди бактерий близкие к альгинату гете-рополисахариды образуют ...

Йогурт
Это один из древнейших продуктов, получаемых путем фермен­тации. После термообработки молоко заквашивают добавлени­ем 2—3% закваски йогурта. Главную роль здесь играют бакте­рии Streptococcus the ...

Энергетика
В ходе эволюции в биологических системах сформировался ряд весьма совершенных механизмов превращения энергии. На рис. 1.3 представлены основные известные их типы, часть которы хиспользуется разными сп ...

Традиционные белковые продукты, получаемые путем ферментации
Микроорганизмы начали использовать в производстве белковых продуктов задолго до возникновения микробиологии. Достаточ­но упомянуть всевозможные разновидности сыра, а также про­дукты, получаемые путем ...

Повторное использование кофактора
Для проявления каталитической активности 30% известных фер­ментов нужен один из пяти кофакторов (NAD, NADP, ATP, FAD либо СоА). Само применение этих ферментов в биоката­лизе будет определяться тем, уд ...

Логика развития биотехнологии
Механизмы развития биотехнологии заметно различаются в разных частях света и зависят от политических и экономических факторов, характерных для Запада и Востока, Севера и Юга, стран третьего мира и раз ...

Пищевые продукты
В тех странах, где наиболее остро стоит продовольственная проблема, особенно велики и потери сырья после уборки уро­жая. В развитых странах продукты различными способами защищают от грибов, насекомых ...

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 ...

Термообработка и прессование
После коагуляции сгустки измельчают, что способствует пол­ному отделению сыворотки. Затем эту смесь определенное время нагревают. После термообработки отделяют сыворотку и созда­ют условия для накопле ...

Поли-β-гидроксибутират
Поли-β-гидроксибутират (ПГБ) — это термопластичный по­лиэфир, состоящий из повторяющихся блоков —СН (СН3)—СН2—СО—О— и, как было установлено более 50 лет назад, ...

Производство аминокислот из биосинтетических предшественников
Использование предшественников при производстве аминокис­лот позволяет успешно «обходить» метаболический контроль, осуществляющийся по механизму обратной связи и репрессии. Рассмотрим процесс синтеза ...

Полисахариды
Полисахариды служат источником энергии и структурными компонентами клеточных стенок и внеклеточных капсул. Мно­гие из этих полимеров, имеющие коммерческую ценность как промышленные клеи, были получены ...

Анаэробное разложение
Все возрастающая стоимость переработки отходов с помо­щью аэробного разложения и энергетический кризис, с одной стороны, и новые достижения микробиологии и технологии — с другой, возродили интер ...

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 ...


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.

Химические вещества, получаемые из биомассы
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Известно, что после окончания второй мировой войны химиче­ская промышленность получала из природного газа и нефти разнообразные виды сырья высокой чистоты в большом коли­честве и по относительно стабильным ценам. Сегодня многое в этой сфере изменилось, кроме того, за последние пятнадцать лет больших успехов достигла биотехнология. Все это побудило переоценить возможности использования биомассы для произ­водства химических веществ. До развития нефтехимии из био­массы получали многие виды сырья для химической индустрии, например жиры и масла (для производства мыла и детергентов), метанол (путем сухой перегонки древесины) и растворители (за счет сбраживания крахмала и Сахаров). Цены и доступность этого сырья (биомассы) существенно менялись. Как уже гово­рилось в этой главе и в гл. 5, большую роль в производстве химических веществ и полимеров, которые находят применение во многих отраслях промышленности, играет биомасса в виде сбраживаемых Сахаров. Но в этом разделе мы уделим особое внимание использованию главных запасов биомассы — лигно­целлюлозы. Утилизация биомассы основана на процессе ее кон­версии в сбраживаемые субстраты, которые в свою очередь служат сырьем для многих отраслей микробиологической про­мышленности, производящих химические вещества, горючее и продукты питания. При этом необходимо эффективно исполь­зовать все компоненты биомассы: целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Лигнин защищает полиглюкан от действия ферментов, так что для успешного использования полимерной целлюлозы необходимо прежде всего удалить гемицеллюлозы, далее раз­рушить комплекс лигнина с целлюлозой, а затем —и кристал­лическую структуру самой целлюлозы. Эти задачи могут быть решены с применением разнообразных химических, физических и микробиологических методов.

Перспективы развития
Биотехнологии » Химия и биотехнология


В будущем влияние биотехнологии на развитие химической про­мышленности будет определяться возможностью объединения; принципов микробиологии, биохимии и химической технологии. Основной предпосылкой использования биологического катализа в химии является способность ферментов катализировать энан-тиомерно однозначные, стереохимически определенные реакции синтеза. Сегодня многие биологические процессы имеют такие характеристики, что с экономической точки зрения они не могут конкурировать с альтернативными химическими процессами. Принято считать, что для успешного осуществления крупно­масштабного биологического процесса, направленного на полу­чение некоего химического соединения, необходимо, чтобы при­бавочная стоимость продукта составляла 500—1000 долл. за тонну сверх стоимости сырья. Впрочем, все же существуют об­ласти, в которых применение биотехнологии обещает быть пер­спективным.

Реакции прямого окисления и оксигенации
Биотехнологии » Химия и биотехнология


Для преобразования сложных молекул в ходе органического синтеза используются оксидоредуктазы со строгой структурной, сайт- и стереоспецифичностью. В случае более широкой суб­стратной специфичности эти ферменты могут использоваться как катализаторы типовых реакций. В реакциях превращения спиртов в карбонилы находят применение нуклеотид-зависимые дегидрогеназы. Так, хорошо изучена алкогольдегидрогеназа из печени лошади: известны ее субстратная специфичность и сте­реохимия катализируемых реакций. Она атакует моно-, ди- и тетрациклические структуры. Построена модель ее активного центра, что позволяет прогнозировать активность этого фермен­та в отношении новых субстратов. Отметим, что ациклические вторичные спирты — плохой субстрат для это­го фермента, и если ставится задача осуществления синтеза на их основе, то целесообразно попытаться использовать другие дегидрогеназы (возможно, термофильные).

Использование обычных ферментов в нетривиальных химических реакциях
Биотехнологии » Химия и биотехнология


В органическом синтезе ферменты применяются пока не очень широко в основном потому, что большинство интересующих ис­следователей веществ не являются их природными субстратами. Приходится специально изучать субстратную специфичность ферментов и условия протекания реакций, катализируемых наи­более освоенными промышленностью ферментами, с тем чтобы выяснить возможность вовлечения этих ферментов в каталитические процессы, интересующие химика-синтетика. Так, промыш­ленностью производится фермент глюкозооксидаза, проявляю­щий высокую специфичность к донору электронов D-глюкозе.

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