43. Область применения энзимов в биотехнологических производствах.

Ответ. 1896 г. считается достоверным началом современной микробной ферментной технологии с получением первого коммерческого продукта новой отрасли – такадиастазы, представляющей собой грубую (неочищенную) смесь гидролитического фермента, приготавливаемую путем выращивания гриба Aspergillus oryzae на отрубях ячменя. Быстрое развитие ферментной технологии началось с середины 50-х годов на основе использования грибных (микробных) ферментов. Свободные от клеток ферменты имеют в настоящее время широкое применение во многих химических процессах, в которых участвует большое количество последовательных реакций. Однако ферментные процессы, в которых используются в качестве катализаторов микробные клетки, характеризуются довольно большим числом ограничений. Большая часть субстрата в обычных условиях превращается в микробную биомассу. Наличие (или возможное появление) побочных реакций, приводящих к накоплению значительных количеств отходов. Условия для роста микроорганизма могут быть иными, нежели для образования и накопления необходимого продукта. Выделение и очистка необходимого продукта из культуральной жидкости могут быть сопряжены со значительными трудностями. Большинство ферментов, используемых в промышленности, являются внеклеточными ферментами, т. е. ферментами, секретируемыми микроорганизмами во внешнюю среду. Таким образом, если микроорганизм продуцирует ферменты для расщепления больших молекул до ассимилируемых (низкомолекулярных) форм, то ферменты обычно экскретируются в окружающую (культуральную) среду. В таких случаях культуральная (ферментационная) жидкость, получаемая при выращивании микроорганизмов (например, дрожжей или мицелиальных грибов, бактерий), является основным источником протеаз, амилаз и в несколько меньшей степени целлюлаз, липаз и других гидролитических ферментов. Многие промышленные ферменты, являясь гидролазами, могут функционировать без дополнительных сложных кофакторов; они легко выделяются (сепарируются от биомассы) без разрушения клеточных стенок продуцентов и хорошо растворимы в воде. Но поскольку большинство ферментов микроорганизмов по своей природе являются внутриклеточными, то наибольший прогресс в биотехнологии может ожидаться именно при их использовании для промышленных целей. Индустриальный рынок ферментов до 1965 г. был сравнительно небольшим, когда ферменты начали широко использоваться для изготовления различного рода детергентов. В последующие несколько лет промышленное производство ферментов резко возросло. Естественно, увеличивается и мощность производств, выпускающих ферменты и для других целей, например гидролиза крахмала, изомеризации глюкозы во фруктозу, изготовления молочных продуктов (в том числе сыров). Многие ферменты, такие, как протеазы, амилазы, глюкозоизомеразы, производятся десятками тонн, на сумму около 1 млрд. долларов. Новые технологии, такие, как технология рекомбинантных ДНК, а также улучшение методов ферментации и последующей обработки целевых продуктов ("процессинга"), несомненно значительно снизят затраты производства (и в первую очередь стоимость ферментных препаратов), сделав их более конкурентоспособными в сравнении с химическими препаратами. Среди многих новых областей и возможностей ферментной технологии существенное место отводится утилизации лигноцеллюлозы (или просто древесных материалов). Это "обильное" (с избытком имеющееся в природе) сырье должно использоваться человеком, и многие исследовательские разработки направлены на создание эффективных способов деструкции данного сложного органического соединения. Если это удастся осуществить, то биотехнологию ожидает блестящее будущее.