Введение к работе
Актуальность работы. Ферменты играют большую роль в обмепе веществ живой клетки биологически активных веществ. В основе производства любого продукта лежат либо биохимические, либо физико-химические процессы, либо эти процессы тесно взаимосвязаны. Режимы храпения сырья, его качество и выход продукта определяются действием ферментов.
В этимологии особо актуальны вопросы, активности и специфичности действия ферментов, исследования биосинтеза, физико-химических свойств, механизма действия ферментов. Особый интерес представляет иммобилизация ферментов, сущность которой заключается в присоединении к инертной, нерастворимой полимерной матрице.
Теоретический и практический интерес представшпот исследования по отысканию рационального режима иммобилизации гидролаз, в частности глюкоамипазы (ос-1,4:1,6 гшокан-4,6-глюкогидролаза, КФ 3.2.1.3). Это экзо-ферменг, который осуществляет расщепление в крахмале и олйгосахаридах а-1,4- и а-1,6- глюкозидпых связей. Использование ферментных препаратов глюкоамипазы в биотехнологии связано с подбором эффективных продуцентов фермента. В решении данного вопроса перспективными являются микро-мицеты рода Aspergillus, которые обладают высокой биосиптетической активностью и продуцируют экзогепную глюкоамилазу.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с тематикой научных исследований кафедры биохимии и микробиологии Воронежской государственной технологической академии но проблеме "Изыскание оптимальных условий микробного биосинтеза ферментов и исследование их физико - химических свойств". Данная проблема включена в координационный план РАН по программе "Микробиологический синтез и научные основы микробиологического получения практически ценных веществ".
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось выделение высоко-специфичного продуцента глюкоамипазы, получение активного препарата глюкоамипазы, иммобилизация фермента, исследование физико-химических свойств свободной и иммобилизованной глюкоамилаз.
Для достижения поставленной пели предусматривалось решение следующих основных задач:
отбор активного продуцента глюкоамипазы среди микромицетов;
исследование условий биосинтеза глюкоамипазы и рационального режима культивирования продуненга;
разработка эффективного метода выделения и очистки глюкоамипазы из экстракта при поверхностном культивировании продуцента;
подбор оптимального метода и рациональных носителей для получения иммобилизованного фермента глюкоамипазы;
определение оптимальных условий для иммобилизации глюкоамипазы;
выявление характера взаимодействия глюкоамипазы с функциональными группами носителей;
исследование некоторых физико-химических свойств свободной и иммобилизованной глнжоамилаз: рН - и температурного оптимума действия, рН - и термостабильности фермента;
идентификация функциональных групп активного центра глюкоамила-зы;
практическое использование препаратов ваттной и иммобилизованной глюкоамилазы.
Научная новизна. Отобран микромицет Aspergilus awatnort 466 осуществляющий эффективный биосинтез глюкоамилазы. Подобраны рациональные условия биосинтеза для поверхностного культивирования микромицета. Разработан способ получения препарата глюкоамилазы и предложена схема его очистки. Исследована сорбниопшя иммобилизация глюкоамилазы на носителях различного типа. Выявлена возможность многократного использования иммобилизованной глюкоамилазы. Показано использование ИК - спектроскопии для изучения процесса иммобилизации. Найдены оптимальные рН и температура действия нативного и иммобилизованного ферментов. Исследован процесс термической и кислотной инактивации для нативного и иммобилизованного ферментного препаратов глюкоамилазы. Показана целесообразность применения ферментного препарата как в свободной так и в иммобилизованной форме в производстве некоторых хлебобулочных изделий.
Практическая значимость работы. Получен иммобилизованный ферментный препарат глюкоамилазы. Разработан комплексный улучшигсль на основе ферментного препарата глюкоамилазы и прошел апробацию при производстве хлебобулочных изделий в АООТ «Хлебозавод № 2» г. Воронежа. Предложена технологическая схема, по использованию иммобилизованной глюкоамилазы.
Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации докладывались и обсуждались на внутривузовских, межрегиональных и международных конференциях Они были представлены на Международной конференции «Проблемы пищевой технологии и техники» (Могилев, 1997), на Межрегиональной конференции «Продовольственная безопасность России: качество продуктов питания - 99» ВГАУ, на Международных и внутривузовских конференциях ВГТА за 1997 -1999 г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 9 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов и их обсуждений, заключения, выводов, списка литературы из 197 наименований и приложений. Иллюстрационный материал включает 40 рисунков, 20 таблиц.