3. Вибір і селекція продуцентів ферментів

Не всі мікроорганізми здатні до потужного біосинтезу ферментів, навіть штами одного роду і виду іноді надто відрізняються по кількості синтезованих ферментів. Тому вибір необхідного продуцента передбачає перевірку сотень культур мікроорганізмів.

Культури мікроорганізмів, які застосовують у промисловості виділені з природних умов:

–активні по амілазі штами — із зіпсованого зерна, солоду,

–продуценти пектинази — із запліснявілих фруктів,

–продуценти целюлази — з ґрунту багатого рослинними залишками,

–відомо, що активна культура актиноміцета була виділена із ґрунту загону скоту, вона продукує фермент, що гідролізує кератин шерсті.

Тобто, у природному середовищі створюються умови, що сприяють утворенню в клітинах необхідних ферментів.

При виборі активного продуцента враховується також фізіологічні і морфологічні його особливості. Ведеться велика селекційна робота. Це являється основою для створення ферментної промисловості.

Головну роль у визначенні структури і властивостей ферментів відіграють мікроорганізми, але значно впливає і склад поживного середовища та інші умови вирощування. Кожен мікроорганізм містить великий набір ферментів. Тому один і той же вид можна використовувати як продуцент різних ферментів. Це частково ілюструє таблиця. Один із прийомів — індукція біосинтезу ферментів дозволяє значно збільшити біосинтез того чи іншого ферменту даним видом мікроорганізмів. Суть його в тому, що при введенні в поживне середовище певних речовин — індукторів (часто це специфічні субстрати одержуваних ферментів) змінюються метаболічні шляхи в клітинах таким чином, що переважно починає синтезуватись необхідний фермент. У найбільш сприятливих випадках вдається отримати клітини, які містять десятки % необхідного ферменту від загальної кількості білку.

Приклад індукованого біосинтезу ферментів. Гриб Aspergillus awamori в поверхневій культурі на пшеничних висівках дає комплекс ферментів (глюкоамілаза, кисла протеїназа, a-амілаза, пектиназа, целлюлаза), а в глибинних умовах (крохмаль + нітрат) — лише комплекс амілолітичних ферментів, при заміні крохмалю ксиланом (виділеним з житньої соломи) утворюється ксиланаза, якщо джерело вуглеводів – олія, синтезується активна ліпаза. Actinomyces fratiae на середовищі з соєвим борошном і рогом дає активні препарати протеолітичних ферментів.

Так при одержанні ферментів, які гідролізують полісахариди поживне середовище не повинне містити легкозасвоювані вуглеводи, глюкоза являється інгібітором.

Тож зміна поживного середовища, оптимальне співвідношення його компонентів, найбільш ефективні індуктори і добавка необхідної кількості мінеральних речовин збільшує біосинтез ферментів в десятки разів.

Багато мікроорганізмів здатні рости на простих поживних середовищах. В якості джерела вуглецю вони можуть використовувати вуглеводи, спирти, кислоти, вуглеводні, зокрема відходи різних виробництв. Решта компонентів — неорганічні солі: фосфати (Р), солі амонію (N), K, Mg, Fe.

Розвиток прикладної мікробіології дозволив різко знизити вартість ферментів. Так хімотрипсин який виділять з підшлункової залози корів коштував 20 — 30 карб за 1 г. Його мікробний еквівалент 20 карб за 1 кг. Деякі ферменти і ферментні комплекси можна використовувати навіть не виділяючи їх з мікробної клітини. Так біла вирішена проблема джерела ферментів для цілей інженерної ензимології.