Эндоамилазы – это α-амилазы, они расщепляют α-1,4-глюкозидные связи в амилазе и амилопектине с образованием олигосахаридов с разной длиной цепи.

При осахаривании используются термостабильные α-амилазы, особенно мальтогенные ферменты из грибов. Лучше всего они работают при 55 ⁰С и концентрации субстрата 30-40%. Процесс обычно продолжается более 48 часов. Получаемые из крахмала сиропы содержат много мальтозы (40-50%); они применяются при производстве карамели и замороженных десертных блюд.

Для получения сиропов с очень высоким содержанием мальтозы (80%) мальтогенные экзоамилазы используются вместе с α-1,6-глюкозидазами.

Экзоамилазы расщепляют α-1,4-глюкозидные связи, а глюкогенные экзоамилазы гидролизуют α-1,6-глюкозидные связи в разветвленных молекулах олигосахаридов. Эти ферменты могут также катализировать полимеризацию глюкозы с образованием мальтозы и изомальтозы.

Глюкоамилазы применяются в основном в производстве концентрированного сиропа, из которого вырабатывают кристаллическую глюкозу или концентрированные фруктозные сиропы.

Технологии на основе культуры клеток и тканей

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, красители, вкусовые добавки и пряности.

С проблемами биотехнологии растительных клеток можно познакомиться на примере организации промышленного производства первого вещества, полученного из культуры тканей растения. Известно, что корни растения Lithospermum erytrorhizon содержат шиконин и его производные. Данное вещество используется в Японии для лекарственных целей, так как обладает антибактериальной и противовоспалительной активностью. Шиконин является производным нафтохонина, имеет ярко-красный цвет и используется также как краситель. Выращивать такие растения в промышленном масштабе в Японии невозможно, поэтому их приходилось ввозить из Кореи и Китая. Стоимость чистого природного вещества составляла при этом 4500 долл. за 1 кг.

Представилось заманчивым наладить его промышленное производство на основе культуры тканей растений. Ученым удалось выделить линии, накапливающие до 15% шиконина на сухую массу клеток. Последующая оптимизация среды позволила достичь тринадцатикратного увеличения продуктивности. Был разработан двухступенчатый процесс культивирования, в котором на первой стадии создавались оптимальные условия для наращивания биомассы, а на второй – для образования вторичных продуктов. Выход продукта из ферментера объемом 750 л. составляет 5 кг.,а стоимость его гораздо ниже, чем при получении из корней растений.

Методы культивирования тканей растений применялись и для улучшения сортов сельскохозяйственных культур: повышения их устойчивости к болезням и неблагоприятным условиям среды, увеличения содержания сахарозы и крахмала, повышения урожайности.

Таким образом, перспективы развития биотехнологии на основе растительных клеток представляются весьма многообещающими. Будет налажено производство новых лекарственных препаратов, подсластителей, средств защиты растений, веществ для косметической и парфюмерной промышленности.

Источником сырья для различных отраслей химической промышленности в обозримом будущем будут нефть и ее производные. Получаемые из них с малыми затратами продукты вряд ли потребуется производить при помощи какой-то другой технологии. Факторами, которые могут оказать сильное влияние на внедрение биотехнологии в эту область, являются истощение источников сырья, повышение стоимости энергии и постоянная необходимость эффективной переработки отходов.

Уменьшение доступных источников горючего приведет к тому,что все более широко будут использоваться ресурсы биомассы. Бродильные производства и технологии на основе ферментов будут и далее дополнять спектр обычных химических технологий.

Что касается применения биотехнологии в крупномасштабных производствах химических веществ или полимеров, то перспективы здесь весьма ограничены. С экономической точки зрения наиболее целесообразным представляется использование специфических преимуществ биотехнологических процессов в малообъемных производствах редких химических веществ с высокой прибавочной стоимостью.

Ключевые слова и понятия

аминокислоты ацетон бутанол глутамат

Лимонная кислота Молочная кислота протеиназа ферменты