Основные методы получения ферментных препаратов из микроорганизмов

Ферментные препараты микроорганизмов могут быть получены из мицелия, бактериальной массы и культуральной жидкости. Многие ферменты переходят из мицелия в культуральную жидкость в результате автолиза клеток.

Работа по получению ферментов требует специальных предосторожностей, так как ферменты легко денатурируются и теряют активность. Поэтому рекомендуется проводить работу при низких температурах, избегать контактов с металлическими поверхностями и т. д.

В случае, если ферменты необходимо извлечь из мицелия, клетки должны быть предварительно разрушены. Разрушение клеток производится различными способами. Одним из самых старых лабораторных методов является растирание густой мицелиальной взвеси с кварцевым песком в ступке. Взвесь мицелия готовится, как правило, на физиологическом солевом растворе. При таком методе извлечения значительная часть белков и ферментов переходит в раствор.

Существуют также специальные гомогенизаторы. В них микробные клетки разрушаются под действием вращающихся с большой скоростью ножей особой формы. Некоторые микроорганизмы подвергаются разрушению за счет действия ультразвука.

Клеточные стенки некоторых микроорганизмов могут быть разрушены при воздействии на них фермента лизоцима. Лизоцим лизирует клеточные стенки, освобождая протоплазму оболочки.

Препаративное выделение ферментов во многом напоминает выделение белков.

Азотсодержащие компоненты микробных клеток

Основными азотсодержащими компонентами микробных клеток являются белки, нуклеиновые кислоты и свободные аминокислоты. Часть азота входит в состав пептидов.

В одной микробной клетке одновременно присутствует значительное число различных по своим свойствам белков. Все белки состоят из аминокислот. Количественные отношения различных аминокислот и их взаимное расположение в молекуле определяют физико-химическую характеристику белка.

Белки имеют определенный заряд. В изоэлектрической точке белок электрически нейтрален и его физико-химические характеристики обладают минимальными значениями. Для правильного ведения некоторых технологических операций при работе с мицелием необходимо иметь в виду, что в изоэлектрической точке наименее выражено набухание, так как электрически нейтральные молекулы белка удерживают наименьшее число молекул гидратационной воды. По той же причине наименьшее значение имеет электропроводность. Белки весьма чувствительны к небольшим количествам солей, которые вызывают их осаждение. Это свойство часто используют при технологических операциях, где необходимо удалить белки.

Свободные внутриклеточные аминокислоты являются структурным материалом для синтеза белковых молекул, в частности для синтеза ферментных белков; доказано их участие в синтезе молекул некоторых антибиотиков.

Термофильные микроорганизмы.

Экологически обособленную группу в природе представляют термофильные микроорганизмы. Температурные условия вызывали в в процессе эволюции появление микробных форм, которые оказались способными развиваться при разных температурах, в том числе и при высокой (50—93 °С).

Одна из главных отличительных особенностей термофилов — ускоренный обмен веществ. За последние годы благодаря новейшим методам исследования удалось накопить данные, частично раскрывающие механизмы, при помощи которых клетка защищается от воздействия высокой температуры. Установлено, что наиболее существенные изменения под воздействием высокой температуры претерпевают клеточные белки и липиды, с которыми связаны основные жизненные процессы.

Благодаря высокой скорости роста термофильные микроорганизмы находят широкое применение в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Внутри группы термофилов различают еще четыре более мелкие подгруппы — экстремально термофильные микроорганизмы, стенотермофилы, эвритермофилы, термотолерантные микроорганизмы (термотолеранты).

Экстремально термофильные микроорганизмы вовсе не растут при температурах ниже 40—45 °С, оптимальная температурная зона роста — около 80 °С, максимальные температуры близки к 93 °С.

Стенотермофилы характеризуются минимальными температурами роста, равными 37—40 °С, максимальные лежат в области 70— 80 °С, зона оптимальных температур — 55— 65 °С.

Наибольшее количество термофильных микроорганизмов относится к подгруппам эвритер-мофилов и термотолерантов. Эти подгруппы довольно сложно четко охарактеризовать. Особенно трудно отличить термотолерантные штаммы от некоторых мезофилов.

Эвритермофилы имеют минимальную температуру роста ниже 37 °С, а максимальную — выше 48 °С, но ниже 70 °С. Эта подгруппа включает представителей различных систематических групп — бактерий, актиномицетов, дрожжей, грибов, водорослей.

Термотолеранты характеризуются максимальной температурой роста, равной 45—48 °С (для бактерий). Однако некоторые мезофильные штаммы также могут иметь максимальную температуру, равную 45 °С. В таких случаях отличить термотолерантный штамм от мезофильного можно по изменению величины скорости роста при незначительном (на 3—6°) сдвиге температуры в сторону возрастания от значения температур, являющихся оптимальными для мезофильных штаммов бактерий (обычно 37 °С). При таком увеличении температуры скорость роста термотолерантного микроорганизма существенно не изменится, а мезофильный штамм будет развиваться с заметно снижающейся скоростью. Если микроорганизм окажется эвритермофильным (со сравнительно низкой максимальной температурой 48—50 °С), то его скорость роста при повышении температуры от 37 до 43 °С резко возрастет.