Технологічні процеси з іммобілізованими клітинами

На сьогодні клітини мікроорганізмів досить широко використовують в

різних галузях. Очевидно, що біокаталізатори на основі іммобілізованих клітин,

що володіють усіма перевагами гетерогенних каталізаторів, практично ідеально

підходять для досягнення цілей і задач біотехнології.

Серед напрямів використання іммобілізованих клітин виділяють такі:

· трансформація і біосинтез органічних сполук;

· використання іммобілізованих клітин і органел для процесів

фотосинтезу, біокаталізу, очистки стічних вод від природних і чужорідних

забруднень, зберігання культур в іммобілізованому стані, використання

іммобілізованих клітин в медицині і біології для аналітичних цілей тощо.

Відзначимо, що чимала роль у якості іммобілізованих біокаталізаторів

належить іммобілізованим ферментам: уже відомо кілька яскравих прикладів

їхнього промислового застосування.

Однак, використання іммобілізованих препаратів індивідуальних ферментів виявилося менш успішним, ніж очікувалося. Це обумовлено рядом причин, найважливішими серед яких є низька операційна стабільність, здатність каталізувати тільки одну реакцію,

можливість уживання лише тих ферментів, що не вимагають регенерації

кофакторів. Використання іммобілізованих клітин дозволяє уникнути очищення необхідних ферментів, стабільність ферментів у нативному оточенні усередині клітини збільшується, здійснюється тривала безперервна регенерація кофакторів.

Одержання мікробних поверхнево-активних речовин. До мікробних

поверхнево-активних речовин (ПАВ) відносять не лише мікробні полісахариди,

а й різні екстрацелюлярні біополімери на основі моно- і дисахаридів, з'єднаних

з жирними кислотами, а також глікопротеїни. Продуцентами ПАВ є

мікроорганізми Pseudomonas, Bacillus, Arthrobaoter, Corinebacterlum,

Brevibacterium, Nooardia, Rhodocooous, Candida sp. і т.д.

Мікробні ПАВ знаходять застосування в біотехнології завдяки здатності

знижувати міжфазний натяг на границі розділу фаз вода-вуглеводні,

емульгувати і солюбілізувати останні, змінювати властивості клітинної

поверхні з гідрофобної на гідрофільну. Мікробні ПАВ можна використовувати

як стабілізатори емульсій вуглеводнів або як деемульгатори (для руйнування

емульсій нафти у воді або води в нафті, емульсії вуглеводнів, стабілізовані

аніонними, катіонними і неіоногенними синтетичними ПАВ). Перспективи

застосування мікробних ПАВ позв'язані з проблемами утилізації й окислювання

мікроорганізмами вуглеводнів нафти:

- можуть бути використані як детергенти для очищення нафтоналивних

ємностей, так як вони більш здатні до біодеградації, на відміну від синтетичних

детергентів;

- для очищення нафтових забруднень на морях, у річках і ґрунтах, у

відстійниках і очисних спорудах;

- для підвищення нафтовидобутку. Наприклад, диспергований у воді

мікробний трегалозоліпід (0,1-1,0 г/л) при змішуванні з нафтоносним піском

забезпечує практично повне виділення сирої нафти.

Масове застосування мікробних ПАВ для очищення морської води від

нафтових забруднень, а також для збільшення віддачі нафтоносних шарів

передбачає не тільки обробку відповідних об'єктів або територій

культуральною рідиною відповідних мікроорганізмів-продуцентів ПАВ

(отриманих у результаті заводських ферментаційних процесів і доставлених до

місця застосування), але й введення мікроорганізмів безпосередньо в нафтові

родовища або водні лагуни.

Одержання ферментів. Залежно від області застосування до ферментів

висувають різні вимоги: чистота, склад, джерело одержання. Для медичних

цілей використовують, звичайно, високоочищені індивідуальні ферменти, а,

наприклад, для переробки лігноцелюлозних відходів цілком придатні

неочищені багатокомпонентні ферментні препарати.

Джерелами ферментів можуть бути мікроорганізми, тканини різних

тварин, рослини. Найбільш доступним і практично необмеженим джерелом

ферментів у промисловому масштабі є мікроорганізми, з яких можна виділити

будь-які з відомих ферментів, створити умови для регуляції їх біосинтезу. Деякі

ферментні препарати (целлюлази, геміцеллюлази, глюкозоізомераза) можуть

бути отримані лише мікробіологічним синтезом.

Промислово важливими є такі позаклітинні ферменти: амілази, целюлази,

геміцеллюлази, пуллуланази, декстраназа, пектинази, лактаза, ліпази, протеази.

Внутрішньоклітинні ферменти (глюкозооксидазу, каталазу, аспарагиназу,

пеніциллінацилазу, інвертазу, β-галактозидазу, глюкозоізомеразу), виділення

яких вимагає руйнування клітинної стінки мікроорганізму-продуцента,

одержувати за допомогою іммобілізованих мікроорганізмів недоцільно. Однак,

іммобілізовані клітини мікроорганізмів, що синтезують ендоферменти широко

застосовуються у біотехнології як своєрідні капсули-носії таких ферментів.

Дата добавления: 2015-07-10