3. Технология производства ферментов

Несмотря на то что многие весьма полезные и ценные ферменты продуцируются клетками животных и растений, все же предполагается, что большая часть промышленных разработок в области ферментной технологии будет основываться на ферментах, получаемых из микроорганизмов. Даже в солодовом процессе при пивоварении, где используется амилаза, получаемая из проростков ячменя, относительно недорогая, и на основании которой строится повсеместное приготовление пива, по-видимому, не выдержит конкуренции с все увеличивающимся внедрением в эти процессы бактериальных ферментов аналогичного действия.

Применение ферментов

С давних пор в таких процессах, как пивоварение, изготовление хлеба и производство сыра, использовалась (хотя и не понимаемая)деятельность ферментов. В результате эмпирических совершенствований эти традиционные технологии получили широкое распространение задолго до того момента, когда сформировались научные знания о механизмах этих процессов. На Западе понимание промышленного значения ферментов складывалось в процессе использования дрожжей и солода с тех времен, когда традиционное пивоварение и выпечка хлеба занимало существенную долю производства. На Востоке аналогичными процессами были производство саке и разнообразные пищевые ферментации, использующие нитевидные грибы в качестве источника ферментативной активности.1896 г. считается достоверным началом современной микробной ферментной технологии с получением первого коммерческого продукта новой отрасли – так адиастазы, представляющей собой грубую(неочищенную) смесь гидролитического фермента, приготавливаемую путем выращивания гриба Aspergillus oryzae на отрубях ячменя. Быстрое развитие ферментной технологии началось с середины 50-хгодов на основе использования грибных (микробных) ферментов. Использование микроорганизмов в качестве источников производства ферментов стимулируется следующими основными факторами: высокой степенью специфической активности в пересчете на единицу сухого веса продукта: сезонными колебаниями количества и качества сырьевых материалов и возможностью их длительного сохранения в зависимости от климатических изменений; возможностью выбора нужного фермента из широкого спектра характеризующихся различной степенью устойчивости к повышенным температурам рН среды возможностями промышленной генетики оптимизировать количества выхода ферментов и способов селекции штаммов-продуцентов путем мутагенеза, изменения условий культивирования, а также (в последнее время) применения практически неограниченных возможностей методов генетической инженерии. микробных катализаторов.

4. Области применения достижений биотехнологии

Медицина:

Ранняя диагностика

Профилактика

Лечение

В ранней диагностике применяют моноклональные антитела (к раковым опухолям), их применяют также и для лечения

Для профилактики: производство препаратов, повышающих иммунный статус организма (иммуностимуляторы и иммуномодуляторы); производство различных вакцин, производство соединений общеукрепляющего действия (витамины, антиоксиданты)

Для лечения: антибиотики (ок. 3000); инсулин, интерфероны

Энергетика

Получение биомассы и возобновляемых источников энергии. В биомассе аккумулируется 1-2% солнечной энергии. Если увеличить КПД, можно увеличить запасание. Биомасса – возобновляемый источник энергии. Задачи биотехнологии: увеличение КПД (увеличение эффективности фотосинтеза и получение сортов растений, биофотолиз) Проблемы: создание биореакторов и стабильных искусственных биофотосистем. Получение биогаза из отходов с/х-ва (свинокомплексы), энергоемких соединений метилового и этилового спирта; Более высокая отдача от месторождений нефти (обычно используют до 30% пласта, но можно больше через закачивание в скважины различных веществ).

Пищевая промышленность:

Сохранение традиц. Способов получения продукции с использованием микроорганизвов; Пищевые добавки, красители, белок 1-клеточных организмов

Получение химических соединений

Конкуренция биотехнологии с химическим производством. Преимущества: в физиологических условиях, отходы не вредны для окруж. среды, дешевле. Недостаток: затраты на предварительные исследования

Получение материалов пластмасс, красителей, загустителей , эмульгаторов, защита существующих материалов от биодеградации

Биотехнология и окружающая среда.

Биоочистка

Замена и создание новых процессов, наиболее совместимых с окружающей средой. Псевдомонас путида – универсальный деградатор, препарат путидол. Применяется при авариях при транспортировке нефти.

Сельское хозяйство

Растениеводство: создание сортов растений с новыми свойствами; защита растений от вредителей (насекомых), бактериальных и грибковых заболеваний.Животноводство: новые методы селекции животных; ветпрепараты, вакцины, кормовые добавки, баостимуляторы