Герасименко В.Г., Герасименко М.О., Цвіліховський М.І. та ін. Біотехнологія
Подождите немного. Документ загружается.
19.7. БІОТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ LГЛУТАМІНОВОЇ
КИСЛОТИ
Глутамінова кислота (αаміноглутарова) в значних кілько
стях входить до складу рослинних і тваринних білків. Вона на
лежить до замінних амінокислот, але на її основі здійснюється
синтез багатьох біологічно активних речовин, необхідних для
життєдіяльності організму людини і тварини. Широко застосо
вується в харчовій промисловості і медицині для лікування зах
ворювань печінки і нирок. У вигляді глутамату натрію (монона
трієва сіль глутамінової кислоти) використовується як смакова
добавка, особливо для продуктів, які зберігаються тривалий час
(в консервованому і замороженому стані).
У промисловості глутамінову кислоту і на її основі глутамат
натрію одержують декількома способами: багатостадійним хі
мічним синтезом із акрилонітрилу, мікробіологічним синтезом
за одноступінчастою і двоступінчастою технологією, виділен
ням із цукрової меляси або з білкових гідролізатів. Найбільше
розповсюдження одержали способи виділення глутамінової ки
слоти із меляси і одноступінчастого мікробіологічного синтезу.
Останній вважається найбільш перспективним.
У промисловому біосинтезі Lглутамінової кислоти вико
ристовуються ті самі мікроорганізми, що й в мікробіологічному
виробництві Lлізину, тобто коринебактерії Corynebacterium
glutamicum, Brevibacterium flavum. Крім того, промисловими
продуцентами можуть бути деякі штами бактерії Micrococcus і
Microbacterium. Для здійснення біосинтезу глутамінової кисло
ти з високим виходом використовують мутанти з порушеною
ферментною системою перетворення αкетоглутарової кислоти
в янтарну.
У промисловому культивуванні як джерело вуглецю вико
ристовують вуглеводи, що легко асимілюються (цукрозу і глю
козу), які містяться у буряковій мелясі та гідролізатах крохма
лю. Джерелом азоту є сечовина, рідше хлорид і сульфат амонію,
кукурудзяний екстракт тощо.
Одноступінчастий спосіб одержання Lглутамінової кисло
ти повністю повторює схему одержання Lлізину.
ЧастинаII.Спеціальнібіотехнолоії
420
Оскільки виробництво глутамінової кислоти направлено на
одержання високоочищених препаратів, подальша технологічна
схема передбачає виробництво продуктів, які підготовлені без
посередньо для використання як харчових добавок і лікарських
форм.
Процес біосинтезу відбувається за певних асептичних умов
у ферментерах об’ємом 50 м
3
. Температуру культивування під
тримують постійно на рівні 28–30
о
С. Наприкінці процесу біо
синтезу готова культуральна рідина містить 45 г/л глутамінової
кислоти. Потім відбувається відокремлення глутамінової кис
лоти від культуральної рідини і подальше її очищення. В отри
маному продукті має бути основної речовини не менше 94 %,
хлориду натрію — не більше 5 %, загального азоту — не менше
7 % і вологи — не більше 1 %.
Контрольні питання
1. Які існують методи одержання незамінних критичних
Lамінокислот у промисловому масштабі?
2. Які особливості має хімічний метод одержання Lаміноки
слот? Недоліки методу.
3. Що таке рацемічна суміш і яким шляхом проводиться її
розділення?
4. Які переваги має мікробіологічний синтез над хімічним?
5. Що стало підгрунтям створення крупнотоннажного вироб
ництва Lамінокислот мікробіологічним методом?
6. За якими технологічними схемами можна здійснювати про
мислове виробництво Lамінокислот?
7. У яких формах випускаються препарати амінокислот?
8. На чому базується біотехнологія одержання Lметіоніну?
9. Який біокаталізатор використовується у біотехнології одер
жання Lметіоніну і метод його одержання?
10. Яким шляхом одержують Lтриптофан?
11. Який іммобілізований біокаталізатор використовується
для розділення рацемічної суміші?
Розділ19.БіотехнолоіїодержанняL-аміноислот
421
12. Які штамипродуценти використовуються для мікробного
синтезу Lтриптофану?
13. Які шляхи застосовуються для мікробного синтезу Lтрип
тофану?
14. Як можна вдосконалити біотехнологію виробництва куль
турального триптофану?
15. Яким шляхом одержують Lлізин?
16. За участю яких ферментів проводиться розділення рацеміч
ної суміші при хімічному синтезі Lлізину? Яким методом і
на якому носії іммобілізують ці ферменти?
17. Які існують шляхи мікробного синтезу Lлізину?
18. У вигляді яких товарних форм можна отримати Lлізин?
19. Що таке Lаспарагінова кислота і де вона використовуєть
ся?
20. Що є сировиною для отримання Lаспарагінової кислоти і
за участю якого біокаталізатора цей процес відбувається?
21. Де застосовується Lглутамінова кислота?
22. Методи одержання у промислових обсягах Lглутамінової
кислоти?
23. Які продуценти використовуються у мікробному синтезі
Lглутамінової киcлоти?
24. Де застосовується Lтреонін?
25. Які існують шляхи одержання Lтреоніну?
26. Яким методом можна вдосконалити біотехнологію вироб
ництва Lтреоніну?
ЧастинаII.Спеціальнібіотехнолоії
422
Розділ 20.
БІОТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ
ФЕРМЕНТІВ
У сучасній біотехнології одне з провідних місць належить
ферментам. Усе живе містить ферменти, без них неможливий
обмін речовин. Препаративне одержання ферментів і викори
стання їх у різних галузях промисловості, сільського господар
ства, наукових дослідженнях дозволяє суттєво змінити техно
логічні процеси, методи аналізів, забезпечити більш високі
показники і виходи у промисловості і сільському господарстві,
впровадити принципово нові методи.
Ферменти (лат. fermentum – закваска або ензими) – це
біологічні каталізатори, більшість з яких є розчинними глобу
лярними білками (актин і міозин належать до структурних біл
ків і спільно беруть участь у гідролізі АТФ), що містяться в
усіх живих клітинах. Здійснюючи перетворення речовин (суб
стратів), ферменти регулюють метаболізм в організмі.
Максимальну активність ферменти виявляють за опти
мальних значень рН, температури, іонної сили розчину, наявно
сті коферментів і кофакторів, відсутності інгібіторів, причому
для кожного ферменту ці величини індивідуальні (свої). При
різкому відхиленні температури, рН середовища від оптималь
них величин ферменти можуть інактивуватися в результаті нез
воротної денатурації (зміни конформації, розкручування). Фер
менти в процесі каталізу не витрачаються, а ферментативним
реакціям властивий майже 100 %й вихід продуктів.
На відміну від багатьох технологічних процесів у хімічній
технології, яка вимагає високих тисків і температур, реакції, що
відбуваються за участю ферментів як біокаталізаторів, здійсню
ються при температурах, які не перевищують 60–70
о
С, нормаль
ному атмосферному тиску і рН середовища в інтервалі 4,5–9,0.
На відміну від каталізаторів, які застосовуються у хімії, фер
менти – біокаталізатори мають низку унікальних властивостей.
Це передусім їх надзвичайно висока каталітична активність: до
бавка незначної кількості ферменту (10
7
–10
–9
моль) може
