Опис ферменту. Основні сфери застосування
Пектиназу - представляють собою гетерогенну групу ферментів каталізують деградацію пектину (структурний компонент клітинної стінки рослин). У складі пектіназ виділяють наступні групи ферментів:
- Пектінестераза (КФ 3.1.1.11, пектінметілгідролази) каталізують відщеплення метильних груп пектину з утворенням пектиновой кислоти;
- Полігалактуронази (КФ 3.2.1.15) здійснюють гідроліз # 945; -1,4-глікозидних зв'язків в ланцюзі пектинових речовин. Поділяють на поліметілгалактуронази (діють на пектин) і полігалактронази (діють на пектинову кислоту):
- Пектінліази (КФ 4.2.2.10) каталізують негідолітіческое ращепленіе пектину.
Пектолітіческіе препарати поділяють на дві групи в залежності від рН-оптимуму роботи ферментів: кислі і лужні. Ці властивості визначають можливість застосування пектіназ для різних галузей промисловості. Кислі пектиназу застосовують у виробництві соків і вин, а лужні - для текстильної промисловості. У таблиці 12 наведені основні області застосування пектіназ.
Основні сфери застосування пектиназу
Опис основних технології виробництва пектиназу
В якості можливих продуцентів целлюлаз розглядаються багато мікроорганізми: мікроскопічні гриби, дріжджі, бактерії. Пектиназу, отримані за допомогою грибних штамів продуцентів, активні в кислих значеннях рН, в той час як лужні ферменти виробляються бактеріальними штамами. Найбільш поширеною технологією є отримання пектиназу з Aspergillus niger з використанням методів глибинного та поверхневого культивування.
Відзначається, що застосування методів твердофазной ферментації для культивування грибних штамів-продуцентів, дозволяє отримати високий вихід концентрованих пектіназ з меншими витратами, ніж при глибинної ферментації. Умови культивування з використання поверхневого методу культивування найбільш оптимальні для зростання Aspergillus sp.
Для отримання бактеріальних пектіназ застосовують обидва методи культивування. Незважаючи на те, що для зростання бактерій оптимальним є застосування глибинного культивування, повідомляється про збільшення виходу пектіназ при застосуванні твердофазной ферментації. При поверхневому культивуванні Bacillus sp. DT7 на пшеничних висівках відзначається більш високий вихід лужної термостабільної пектиназу.
Методи поверхневого культивування повалятися використовувати як субстрат відходи агропромислового комплексу. Оскільки агроотходи відновлюваних, то вони представляють потенційне дешеву сировину для біотехнологічного отримання пектіназ.
Способи отримання пектиназу з використанням агросубстратов
Для продукції пектіназ заявлені наступні агросубстрати: пшеничні висівки, ягідні і плодові вичавки, кавовий шрот, цитрусові відходи, очеретяна бегасса, буряковий жом і ін. Проте для успішного застосування агроотходов для виробництва пектіназ, необхідно використовувати субстрати, що містять велику кількість пектину - головного індуктора синтезу ферменту.
Найбільш перспективним є буряковий жом (містить до 30% пектинових речовин). Відомі технології отримання пектіназ із застосуванням твердофазного культивування (Aspergillus niger), і глибинного культивування (Bacillus gibsoni).
Високий рівень пектинових речовин містять плодово-ягідні жоми, відходи виробництва соків і спиртних напоїв. Для отримання пектіназ успішно використовується яблучний (Aspergillus niger) і виноградний жом (Aspergillus awamori).
Застосування очеретяної бегасси - виправдовує себе тільки в якості високо волокнистого, пухкого субстрату, що дозволяє підтримувати оптимальні умови культивування. Для синтезу пектиназу необхідно додавати індуктор - сахарозу, крохмаль або джерела пектину. Розглядаються технології з використанням штамів-продуцентів Aspergillus niger, Thermoascus aurantiacus, Moniliella sp. Penicillium sp. та ін.
Найбільш широко для отримання пектіназ з використанням методу твердофазної ферментації застосовуються пшеничні висівки. Запропоновано різні технології, які дозволяють використовувати висівки в якості єдиного вуглеводного джерела, так і в якості твердого субстрату з додаванням індукторів: Aspergillus niger, Aspergillus carbonarius, Streptomyces sp. Streptomyces lydicus, Thermoascus auriantacus, Penicillium viridicatum, Fusarium moniliforme, Bacillus sp.
Методи очищення і виділення ферменту залежать від прикладного застосування отриманого пектолітичної препарату. Для технічних цілей можливо використовувати «сирий» фермент, тоді як застосування ферменту в харчовій промисловості вимагає обов'язкової стадії очищення. Для отримання препаратів пектіназ використовують осадження сольовими розчинами і очищення хроматографічних методами. Застосування стадій очищення позначається на кінцевій вартості ферменту. При використанні очеретяної бегасси і індукторів виходить більш чистий препарат пектиназу, ніж при використанні пшеничних висівок. Тому для вибору оптимального субстрату для отримання пектіназ, необхідно виходити від мети застосування ферментного препарату.