Негидролитические ферменты
К ним относятся отдельные оксидоредуктазы, лиазы, изомеразы, лигазы, продуцируют их бактерии родов Erwinia, Bacillus, Clostridium, грибов Aspergillus, Penicillium.
Кроме получаемых в производственных условиях и в промышленных масштабах, имеется несколько ферментов, используемых в очень ограниченных количествах, но они крайне важны (рестриктазы, лигазы), которые необходимы для работ в области генетической инженерии.
Продуценты ферментов, их культивирование
Несмотря на то, что из природных источников выделяют микроорганизмы, активные продуценты ферментов, однако, наиболее высокопродуктивные штаммы во многих случаях получены с помощью мутагенов. В процессе мутагенеза в клетках происходит нарушение обмена веществ, вызывающие гипертрофию некоторых функций клетки. Как правило, на активные штаммы, выделенные из естественных источников, воздействуют несколько раз мутагенами, осуществляя ступенчатую селекцию, которая ведется в условиях производства.
Важным условием правильно поставленного промышленного процесса являются и мероприятия по сохранению микроорганизмов, синтезирующих ферменты. Во многих случаях наилучшим способом является лиофильное обезвоживание культур.
Питательные среды
Они делятся на три основные группы: 1) среды для поддержания штаммов-продуцентов; 2) среды для получения посевного материала; 3) среды, используемые в процессе производства. Первая группа сред набирается с учетом физиологических потребностей микроорганизма. Вторая и третья, помимо "физиологичности", должна быть достаточно дешевой и недефицитной. Некоторые ферменты микроорганизмов индуцибельные и требуют присутствия в среде индуктора, которым может быть как субстрат, так и дополнительные вещества. При промышленном получении гидролаз часто используют различные отходы, содержащие специфические субстраты (например, для получения пектолитических ферментов применяют пектинсодержащее сырье, для целлюлолитических - целлюлозосодержащие субстраты - солому). Однако использование в производстве сред с нерастворимыми субстратами часто оказывается не технологичным, затрудняет направленное ведение ферментации при глубинном культивировании продуцентов. Чтобы устранить эти недостатки, сократить сроки ферментации, необходимо включать в состав сред растворимые соединения углерода. Перспективным сырьем для получения ряда экзоферментов считают молочную сыворотку, использование ее позволяет осуществить непрерывный способ получения ферментных препаратов. В ряде случаев может быть использована биомасса других микроорганизмов, подвергнутая экстракции или гидролизу.
Выделение и стабилизация ферментов
Выделение и очистка ферментов микроорганизмов - важный этап получения конечного продукта. Они различны и зависят от локализации фермента и цели применения. Неочищенные препараты получают путем сушки и измельчения мицелия гриба вместе с твердым субстратом или высушиванием продуцента вместе с культуральной средой на распылительной сушилке. Хотя ферментная активность препаратов несколько снижена, однако, они дешевле и устойчивы при хранении. Таким образом получают ферменты для сельского хозяйства (амилазы, протеазы, целлюлазы).
Концентрируя отделенную от микроорганизмов культуральную жидкость, получают сиропы, содержащие фермент. Известно несколько способов концентрирования: 1) без изменения фаз (мембранные); 2) с изменением фаз (вымораживание, выпаривание).
Используются ферменты и в виде гомогенных белков. Получение ферментов в чистом виде осуществляется различными способами в зависимости от свойств и областей применения, это многостадийный процесс.
Схема получения экзоферментов
В промышленности не всегда нужна высокая степень очистки ферментов, очень высокой она должна быть лишь в случае использования их в качестве терапевтических препаратов.