Тема 3 - Ферменты - лекция 3

Применение ферментов

Активность фермента зависит от:

•Кислотности среды;

•Температуры;

•Концентрации фермента;

•Концентрации субстрата;

• Концентрации кофакторов (ионов металлов,

неорганических и органических молекул);

•Наличия ингибиторов;

•Присутствия детергентов

Применение ферментных препаратов

Применение ферментных препаратов в позволяет добиться высокой эффективности и обеспечивает высокую специфичность, в том числе и стереоспецифичность проводимых реакций. Ферменты позволяют проводить реакции при умеренных температурах и нормальном давлении.

Обеспечение оптимальной активности фермента при технологическом процессе:

Для каждого фермента имеется определенное оптимальное значение pH и температуры.

Нередко для промышленных процессов используются термофильные ферменты, что ускоряет процесс, и обеспечивает дополнительные преимущества.

Концентрация фермента также должна быть оптимальной. Оптимальной должна быть и концентрация субстрата. Кроме того, если наблюдается ингибирование продуктом, нужно позаботиться о выведении продукта из зоны реакции.

В реакционной смеси должны находиться необходимые кофакторы.

Необходимо позаботиться о том, чтобы в реакционной смеси не было примесей, способных ингибировать используемый фермент.

Пример: при производстве фруктозного сиропа из крахмала используются последовательно ферменты альфа-амилаза, глюкоамилаза и глюкозоизомераза.

Для стабилизации альфа-амилазы, при проведении процесса при температуре около 100 градусов Цельсия, добавляют ионы кальция, однако ионы кальция подавляют активность глюкозоизомеразы, поэтому после ожижения и осахаривания крахмала ионы кальция удаляют ионообменной хроматографией. Кроме того, активность глюкозоизомеразы подавляется олигосахаридами, поэтому при получении глюкозного сиропа добиваются максимально полного гидролиза.

Методы стабилизации:

А. Добавление стабилизирующих веществ. К общим методам повышения устойчивости ферментов в реакционной смеси относятся добавление веществ, повышающих вязкость (глицерин, сахароза и т.п.), добавление стабилизирующих полимеров (полиэтиленгликоль) добавление дополнительного белка (например, бычьего

сывороточного альбумина). Однако эти методы довольно дороги и их не всегда удается применять в технологическом процессе.

На некоторые ферменты оказывает стабилизирующее воздействие добавление определенных ионов металлов. В частности альфаамилаза из Bacillus caldolytics стабилизируется ионами кальция (значительно повышается термостабильность).

Некоторые ферменты стабилизируются добавлением небольших количеств органических растворителей (этанол, изопропанол).

Б. Химическая модификация белка.

Например, для трипсина – конденсация полиаланина (около 10 остатков АК) с аминогруппами белка повышает его устойчивость к протеолизу и тепловой инактивации.

В. Иммобилизация белка.

Иммобилизованные ферменты

Иммобилизация – полное или частичное ограничение свободы движения белковых молекул.

Наиболее распространенным вариантом иммобилизации является связывание ферментов с нерастворимым носителем.